JPH0669276U - 融液面レベル測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 融液面１のレベルを光学的に測定するに際し
て、融液面１の揺るぎの影響を簡単かつ安価に排除す
る。 【構成】 融液面１からの反射光Ｂを受光する一次元受
光センサ３の前方に、反射光選択器７を設ける。反射光
選択器７は、並列された複数のスリット７ｂを有し、一
方向からの反射光Ｂのみを通過させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と言う）による半導体単結晶の 製造に使用される融液面レベル測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＣＺ法で半導体単結晶を製造する場合、坩堝内の融液面レベルを一定に管理す ることは、製品単結晶の品質を確保する上で非常に重要とされている。

【０００３】 従来の代表的な融液面レベル測定装置は、図３に示すように、坩堝内の融液面 １に向けて斜方からレーザ光等の入射光Ａを発する光源４と、融液面１からの反 射光Ｂを受光する一次元受光センサ３とを備えている。融液面レベルがＸからＹ に変化すると、反射光Ｂの光路は、投射光Ａの光路と反射光Ｂの光路とを含む平 面内をｘからｙに平行移動する。

【０００４】 一次元受光センサ３は反射光Ｂの光路を直角に横切り、かつ投射光Ａの光路と 反射光Ｂの光路とを含む平面内に配置されており、融液面１のＸからＹへのレベ ル変化に伴うｘからｙへの反射光Ｂの光路変化を検出する。そして、一次元受光 センサ３により検出された反射光Ｂの光路変化は受光位置検出器５で電気的信号 に変換され、さらに融液面レベル演算器６で融液面レベルを示す信号に変換され る。

【０００５】 ところで、実際のＣＺ法による半導体単結晶の製造過程においては、単結晶が 坩堝内の融液との間で相対的に回転しながら融液面上に引き上げられる関係から 融液は坩堝内で対流しており、かつ、回転に伴う機械的振動を受けて図４に示す ように融液面１に揺るぎが生じる。融液面１に揺るぎが生じた状態では、融液面 １からの反射光は例えばＢ′やＢ″のようになり、受光素子３には各々ｄ，ｆの 位置で受光され、融液面１に揺るぎを生じていない状態の反射光Ｂの受光位置ｅ との間には差が生じる。そのため、正確な融液面レベルの測定が困難となる。

【０００６】 この問題を解決するために、受光素子として二次元センサを使用する融液面レ ベル測定装置は実開平２−５９４３８号公報に開示され、一次元センサの出力を 後処理することによって揺るぎの影響を排除する融液面レベル測定装置は実開平 ３−１８１７１号公報に開示されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、二次元センサは一次元センサに比して非常に高価である。また 、揺るぎの影響を排除するための信号処理装置も非常に高価となる。従って、い ずれの融液面レベル測定装置も経済的でない。

【０００８】 本考案の目的は、融液面の揺るぎの影響を排除するために簡単な機械的手段を 用いた安価で高精度な融液面レベル測定装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の融液面レベル測定装置は、融液面に斜方から光を入射する光源と、融 液面からの反射光を受光し、且つ融液面のレベル変化に応じて反射光の光路が移 動する方向に延設された一次元受光センサと、一次元受光センサの前方に設けら れ、そのセンサに対して特定の角度を持った反射光を通過させるスリットを、融 液面のレベル変化に応じて反射光の光路が移動する方向に連設した反射光選択器 とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】

反射光選択器のスリットにより、一次元受光センサに対して特定の角度を持っ た反射光のみがそのセンサに入射され、融液面の揺るぎの影響が排除される。

【００１１】

【実施例】

以下に本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本考案の一実施例を 示す融液面レベル測定装置の概略構成図、図２は反射光選択器の構成例を示す斜 視図である。

【００１２】 融液面レベル測定装置は、坩堝内の融液面１に向けて斜方からレーザ光等の入 射光Ａを発する光源４と、融液面１からの反射光Ｂを受光する一次元受光センサ ３と、一次元受光センサ３の前方に配設された反射光選択器７とを備えている。 融液面１に揺るぎがない場合、その融液面１のレベルがＸからＹに変化すると、 反射光Ｂの光路は、入射光Ａの光路と反射光Ｂの光路とを含む平面内を矢示のよ うに平行移動する。一次元受光センサ３は、反射光Ｂの光路を直角に横切り、且 つ、その光路の平行移動方向に延設されている。

【００１３】 反射光選択器７は、例えば図２（Ａ）に示すように、所定の間隔をあけて平行 状に並べた短冊状の平板７ａを有し、隣接する平板７ａ，７ａ間にスリット７ｂ が形成される。そして、この反射光選択器７は、平板７ａが反射光Ｂの光路に平 行し、且つ、平板７ａの並列方向が反射光Ｂの光路の平行移動方向に一致するよ うに配設される。なお、スリット７ｂを挟む平板７ａ，７ａの相対向面には、反 射光Ｂの乱反射を防ぐ表面処理を施すのがよい。

【００１４】 反射光選択器７の寸法としては、平板７ａの厚みｔ、奥行きｄ、および間隔ｇ が重要であり、例えばｔ＝0.２〜0.３ｍｍ、ｄ＝１５０〜２００ｍｍ、ｇ＝0.２ 〜0.３ｍｍとされる。

【００１５】 融液面１に揺るぎのない場合は、融液面１からの反射光Ｂが反射光選択器７の いずれかのスリット７ｂを通って一次元受光センサ３に受光される。融液面１の レベルが変化すると、反射光Ｂの光路がスリット７ｂの並列方向に平行移動し、 一次元受光センサ３における受光位置が変化する。このセンサでの受光位置変化 は、受光位置位置検出器５で電気的信号に変換され、更に、融液レベル演算器で 融液面レベルを示す信号に変換される。従って、融液面１のレベルが測定される 。

【００１６】 融液面１に揺るぎがある場合は、本来の反射光Ｂの他に、その光路に対して傾 斜した反射光Ｂ′，Ｂ″を生じる。しかし、その反射光Ｂ′，Ｂ″は反射光選択 器７の平板７ａに当り、スリット７ｂを通過しない。スリット７ａを通過するの は、本来の反射光Ｂのみである。そのため、一次元受光センサ３では本来の光路 を通る反射光Ｂのみが受光される。融液面１のレベルが変化しても、平板７ａに 平行な本来の反射光Ｂのみが一次元受光センサ３に受光される。従って、一次元 受光センサ３を使用するにもかかわらず、融液面１の揺らぎの影響が排除され、 しかも、高価な信号処理装置を必要としない。

【００１７】 なお、上記の反射光選択器７は、反射光Ｂの光路に平行な平板７ａを平行に並 列させる構成としたが、図２（Ｂ）に示すように、複数のスリット７ｃを設けた 複数板の平板７ｄを、それぞれが光路と直交し、且つそれぞれのスリット７ｃが 対応するように光路方向に並列させたものでもよく、その構成は特に限定しない 。

【００１８】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案の融液面レベル測定装置は、安価な一 次元センサを使用し、且つ、安価な反射光選択器により融液面の揺るぎの影響を 排除する。従って、高精度で安価な融液面レベル測定装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す融液面レベル測定装置
の概略構成図である。

【図２】反射光選択器の構成例を示す斜視図である。

【図３】融液面レベル測定装置の一般構成を示す模式図
である。

【図４】融液面の揺るぎの影響を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 融液面 ３ 一次元受光センサ ４ 光源 ７ 反射光選択器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 融液面に斜方から光を入射する光源と、
   融液面からの反射光を受光し、且つ融液面のレベル変化
   に応じて反射光の光路が移動する方向に延設された一次
   元受光センサと、一次元受光センサの前方に設けられ、
   そのセンサに対して特定の角度を持った反射光を通過さ
   せるスリットを、融液面のレベル変化に応じて反射光の
   光路が移動する方向に連設した反射光選択器とを具備す
   ることを特徴とする融液面レベル測定装置。