JPH0369877B2 - - Google Patents

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JPH0369877B2
JPH0369877B2 JP60277362A JP27736285A JPH0369877B2 JP H0369877 B2 JPH0369877 B2 JP H0369877B2 JP 60277362 A JP60277362 A JP 60277362A JP 27736285 A JP27736285 A JP 27736285A JP H0369877 B2 JPH0369877 B2 JP H0369877B2
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JP
Japan
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diameter
line
crystal
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JP60277362A
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JPS62138387A (ja
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Toshio Abe
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Publication of JPS62138387A publication Critical patent/JPS62138387A/ja
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えばシリコン単結晶等を製造す
る場合に用いて好適な引上結晶の直径測定装置に
関する。
「従来の技術」 単結晶引上装置においては、融液から単結晶を
引き上げて成長させる際に成長形状の制御を行う
必要があるため、単結晶の直径を測定する必要が
ある。
第3図は、従来の直径測定装置の構成を示す概
略構成図であり、図において、1は融液(多結晶
シリコン)2が蓄えられるルツボ、3,3は多結
晶融解/保温用のヒータである。4は、回転モー
タ5および引上モータ6の駆動力が伝達される
と、ワイア7を回転させながら引き上げる引上機
構であり、ワイア7の先端にはシードホルダ8が
設けられ、シードホルダ8にはシード9が取り付
けられている。したがつて、回転モータ5および
引上モータ6が回転すると、シード9は回転しな
がら上方に引き上げられ、このシード9の下端に
単結晶が成長して行く。
次に、10は制御装置であり、ラインカメラ1
1の出力信号に基づいてシード9および単結晶の
直径を検出する直径検出部10aと、シード9お
よび単結晶の各部の直径目標値を引上状態に応じ
て順次入力する直径目標値出力部と、直径目標値
出力部10bの出力データと直径検出部10aの
出力信号の偏差に対してPID演算を行い、この演
算結果に対応する駆動信号をモータ6に供給する
演算部10cとを有している。すなわち、制御装
置10は、シード9とその下端に成長する単結晶
の形状が目標形状に一致するように、引上速度の
制御行うものである。
ここで、ラインカメラ11と直径検出部10a
とによる直径検出の原理について説明する。
まず、引き上げられてゆくシード9や単結晶1
2(以下これらを総称するときは引上結晶とい
う)の回りには、第4図に示すような光エネルギ
の大きい輪15ができる。この輪15は、一般に
ヒユージヨンリングあるいはヒートリングと呼ば
れ(以下、ヒートリングという)、その光エネル
ギが近傍の他の部分に比べて著しく大きくなつて
おり、また、ヒートリングの位置は、図からも容
易に判るように、引上結晶の外形にほぼ一致する
位置にある。したがつて、ヒートリングの位置を
検出すれば引上結晶の外形寸法(直径)を検出す
ることができる。この場合に問題となるのは、ヒ
ートリングの検出位置と引上結晶の外形位置とが
精密に一致するか否かであるが、これは、ヒート
リングを検出する際の光エネルギのしきい値を適
切な値に設定することにより解決することができ
る。そして、ラインカメラ11は、第4図に示す
ように、引上結晶の中心を通るラインlを検出ラ
インとするように設置され、このラインlをスキ
ヤンすることによつて各点の光エネルギを順次検
出していく。このラインカメラ11の出力信号は
直径検出部10aに供給され、ここで所定のしき
い値と比較され、ヒートリングに対応する点のみ
が“H”レベル信号に変換される。そして、直径
検出部10aは“H”レベル信号の間隔(ビツト
間隔)に基づいて引上結晶14の直径を検出す
る。
以上が直径検出の基本原理であるが、ワイア7
は回転しながら引き上げられていくため、引上結
晶も、ワイア7の回転に同期して円軌道を描いて
揺動する場合が多く、この結果、上記基本検出原
理に他の処理が加えられる。以下にこの処理につ
いて説明する。第5図はシード9の場合の揺動の
例を示すが、このような円軌道が描かれると、検
出ラインlとシード9との相対的な位置関係は第
6図イに示すl1〜l5のように変化してしまう。そ
して、領域l1〜l5の各々において得られるライン
カメラ11の検出信号は、同図ロの〜に示す
ようになる。この場合、同図ロに示すの波
形はしきい値を越える部分がないので、直径検出
部10aにおいて得られる2値変換信号は、常に
“L”レベルとなり、また、の波形はしきい
値を越える部分があるので、この波形の2値変換
信号は、各々同図ハに示すようなパルス信号S
3,S4となる。この場合、図に示す信号S3
は、“L”、“H”レベルが307ビツトと52ビツトず
つ交互に現れ、“H”レベルが2度現れる信号で
あり、一方、信号S4は、“L”レベルが154ビツ
ト続いた後“H”レベルが716ビツト続き、その
後に、“L”レベルが154ビツト続く信号となり、
“H”レベルは1度しか現れない信号となる。そ
して、直径検出部10aは、“H”レベルが2度
現れる信号のみを正しい信号として取り込み、こ
の取り込んだ信号の“H”レベルと“H”レベル
との間隔(ビツト間隔)からシード9の直径を検
出するにしている。
「発明が解決しようとする問題点」 ところで、引上結晶が円軌道を描く周期は、通
常3〜5秒であるから、正確な直径を検出しうる
タイミングは、2〜3秒に1度しか得られない
(ほぼ1/2周期毎)。したがつて、上述した従来の
直径測定装置にあつては、直径測定に時間を要す
るという問題があり、しかも測定が行えない間に
おいても結晶の引上は行なわれているから、結
局、引上結晶直径を連続的に測定することは不可
能であつた。また、前述したS3のような信号が
得られた場合においても、その検出ラインが必ず
しも引上結晶の中心線を通つているとは限らない
から、測定結果の誤差や信頼性の点でも問題があ
つた。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたも
ので、引上結晶が円軌道を描くような場合であつ
ても、直径検出精度が高く、しかも、瞬時に測定
を行うことができる引上結晶の直径測定装置を提
供することを目的としている。
「問題点を解決するための手段」 この発明は、上述した問題点を解決するため
に、結晶が引き上げられる融液面上の所定のライ
ンを検出領域として走査し、これにより前記ライ
ン上の光エネルギを検出するラインカメラと、こ
のラインカメラの出力信号に基づいてヒートリン
グの位置を検出し、このヒートリングの位置から
引上結晶の直径を検出する直径検出部とを有する
引上結晶の直径測定装置において、前記ラインカ
メラ自体もしくはその光学経路を移動することに
より前記ラインを融液面上で平行に往復動させ、
かつ、往復速度が前記引上結晶の揺動より速くな
るようにするとともに平行移動の軌跡によつて構
成される領域が前記引上結晶の揺動範囲より大と
なるようにする検出ライン往復手段と、前記ライ
ンの往路もしくは復路において前記直径検出部か
ら検出される直径データを順次記憶するととも
に、記憶した直径データのうち最大のものを真の
直径値として出力する最大値検出部とを具備して
いる。
「作 用」 検出ラインが引上結晶の揺動速度より速く、か
つ、引上結晶の中心線と交わるように移動し、こ
れによつて、ラインの往路および復路の各々にお
いて、真の直径値が必ず検出される。
「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例につい
て説明する。
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す概略
構成図である。なお、この図において、前述した
第3図の各部と対応する部分には、同一の符号を
付しその説明を省略する。
図において、20はパルスモータであり、モー
タ駆動部10eの制御のもとに所定量の正転、反
転を繰り返すように構成されている。このパルス
モータ20の駆動力は、ラインカメラ11の位置
を図面左右方向に移動させるカメラスライド機構
21に伝達されるようになつており、この結果、
パルスモータ20が正転、反転を繰り返すと、ラ
インカメラ11は図面左右方向に往復動する。こ
の場合、ラインカメラ11の移動とその検出ライ
ンlとの関係は、第2図に示すように、移動方向
Aが検出ラインlに対して直交するように(ライ
ンlが平行移動するように)構成されており、ま
た、その移動範囲はシード9もしくは単結晶12
の揺動範囲(破線で示す円軌道の範囲)より、広
くなるように設定されている。さらに、ラインカ
メラ11の移動速度v1は、引上結晶の揺動速度v2
に比べて充分に速く設定されている。
次に、第1図に示す10fは最大値検出部であ
り、直径値を記憶する多数のエリアe1〜enから成
なるバツフアBFを有している。この最大値検出
部10fは、直径検出部10aから供給される直
径データを検出ラインlの往路分もしくは復路分
だけエリアe1〜enに順次格納し、格納したデータ
の中から最大値を検出して出力するようになつて
いる。
次に、上記構成によるこの実施例の動作につい
て説明する。
まず、モータ駆動部10eを起動してパルスモ
ータ20を動作させ、これにより、ラインカメラ
11を往復動させる。この結果、検出ラインlは
第2図に示すように、A方向に速度v1で往復動す
る。この場合、速度v1はシード9(あるいは単結
晶12)の移動速度v2に比べて充分に速いから、
ラインlの往路および復路には必ずシード9の中
心線と交差する位置がある。すなわち、正確な直
径が検出される位置が存在する。そして、最大値
検出部10fは、直径検出部10aが出力する直
径データを検出ラインlの往路もしくは復路に渡
つて順次エリアe1〜enに記憶して行き、往路もし
くは復路の終点においてバツフアBF内のデータ
のうち最大のものを出力する。この場合、図から
明らかなように、往路もしくは復路で得られた最
大直径は、真の直径値である。
そして、最大値検出部10fから出力された直
径データは直径目標値と偏差が取られ、この偏差
が0となるような引上速度が演算部10cによつ
て算出される。
なお、上述した実施例においては、ラインカメ
ラ11を直線的に往復動させたが、これに代えて
例えばラインカメラ11を所定位置を中心にして
揺動させてもよく、また、ラインカメラ11自体
は固定して、反射角度を変更しうる反射鏡でカメ
ラ11の光学経路を屈折させる等の周知手段によ
り、ラインカメラ11の光学経路を移動させ、こ
れによつてラインlを平行移動させるようにして
もよい。
また、上記実施例におては、ラインカメラ11
の初期位置を特に調整する必要がないという利点
を有している。すなわち、従来は検出ラインlが
固定であつたため、その位置設定には厳密性が要
求されたが、この実施例においてはラインlが移
動するために、初期位置設定には厳密性が要求さ
れない。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、結晶
が引き上げられた融液面上の所定のラインを検出
領域として走査し、これにより前記ライン上の光
エネルギを検出するラインカメラと、このライン
カメラの出力信号に基づいてヒートリングの位置
を検出し、このヒートリングの位置から引上結晶
の直径を検出する直径検出部とを有する引上結晶
の直径測定装置において、前記ラインカメラ自体
もしくはその光学経路を移動することにより前記
ラインを融液面上で平行に往復動させ、かつ、往
復速度が前記引上結晶の揺動より速くなるように
するとともに平行移動の軌跡によつて構成される
領域が前記引上結晶の揺動範囲より大となるよう
にする検出ライン往復手段と、前記ラインの往路
もしくは復路において前記直径検出部から検出さ
れる直径データを順次記憶するとともに、記憶し
た直径データのうち最大のものを真の直径値とし
て出力する最大値検出部とを具備したので、引上
結晶が円軌道を描くような場合であつても、直径
検出精度が高く、しかも、瞬時に測定が行える利
点が得られる。また、ラインカメラの初期設定操
作を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す概略
構成図、第2図は同実施例における検出ラインl
の往復範囲を示す平面図、第3図は従来の直径測
定装置の構成を示す概略構成図、第4図はヒート
リング15を示す斜視図、第5図はシード9の揺
動を示す斜視図、第6図はヒートリング15と検
出エリアとの位置関係、各検出エリアにおけるラ
インカメラ11の出力信号およびラインカメラ1
1の2値化信号を示す図である。 10f……最大値検出部、10e……モータ駆
動部、20……パルスモータ、21……スライド
機構(以上10e,20,21は検出ライン往復
手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 結晶が引き上げられる融液面上の所定のライ
    ンを検出領域として走査し、これにより前記ライ
    ン上の光エネルギを検出するラインカメラと、こ
    のラインカメラの出力信号に基づいてヒートリン
    グの位置を検出し、このヒートリングの位置から
    引上結晶の直径を検出する直径検出部とを有する
    引上結晶の直径測定装置において、前記ラインカ
    メラ自体もしくはその光学経路を移動することに
    より前記ラインを融液面上で平行に往復動させ、
    かつ、往復速度が前記引上結晶の揺動より速くな
    るようにするとともに平行移動の軌跡によつて構
    成される領域が前記引上結晶の揺動範囲より大と
    なるようにする検出ライン往復手段と、前記ライ
    ンの往路もしくは復路において前記直径検出部か
    ら検出される直径データを順次記憶するととも
    に、記憶した直径データのうち最大のものを真の
    直径値として出力する最大値検出部とを具備する
    ことを特徴とする引上結晶の直径測定装置。
JP27736285A 1985-12-10 1985-12-10 引上結晶の直径測定装置 Granted JPS62138387A (ja)

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JPS62138387A JPS62138387A (ja) 1987-06-22
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2570316B2 (ja) * 1987-09-03 1997-01-08 セイコーエプソン株式会社 シールド材の製造方法
JPH0780717B2 (ja) * 1988-12-16 1995-08-30 コマツ電子金属株式会社 単結晶直径自動制御装置
JP2840213B2 (ja) 1995-10-30 1998-12-24 住友シチックス株式会社 単結晶の直径測定方法および直径測定装置

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JPS4838301A (ja) * 1971-09-15 1973-06-06
JPS55130895A (en) * 1979-03-28 1980-10-11 Hitachi Ltd Single crystal preparing method and apparatus therefor

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