JPH0776144B2

JPH0776144B2 - 結晶引上ワイヤの偏芯量測定装置

Info

Publication number: JPH0776144B2
Application number: JP63294094A
Authority: JP
Inventors: 宏幸伊部
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: EP0370440B1; EP0370440A2; JPH02141491A; DE68913155D1; EP0370440A3; US4969745A; DE68913155T2

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、チョクラルスキー法による単結晶製造装置に
用いられ、結晶引上ワイヤの望ましい位置に対する偏芯
量を測定する装置に関する。

［従来の技術］チョクラルスキー法による単結晶製造装置では、育成さ
れた単結晶を引き上げるのにワイヤ又は軸が用いられて
いるが、装置の高さを低くするために、一般にはワイヤ
が用いられている。

結晶引上ワイヤの中心線が、原料液が収容される坩堝の
回転軸からずれると、育成結晶が湯面から受ける力のモ
ーメントが零とならず、その反作用により異常振動が生
じ、その振幅が大きくなると結晶育成作業が継続できな
くなることもある。

この結晶引上ワイヤは、その中心線を坩堝回転軸に一致
させていても、結晶製造装置の使用により該装置構成各
部が変形しまたはその相対位置がずれて、該中心線が杆
堝回転軸からずれる。

したがって、結晶製造装置の組立時における結晶引上ワ
イヤの取り付け調整及び使用中での結晶引上ワイヤの偏
芯量の測定が重要となる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来ではこの点が軽視され、目視により結晶引
上ワイヤの取付調整を行っていたので、調整時間が長く
なり、かつ、結晶引上ワイヤの偏芯量を最小にする調整
を行うことは困難であった。

かかる点に着目し、本発明の第１目的は、結晶製造装置
組立の際に結晶引上ワイヤの取付調整を容易かつ適正に
行うことを可能とする結晶引上ワイヤの偏芯量測定装置
を提供することにある。

本発明の第２目的は、結晶製造装置を長期間使用して構
成各部の変形または相対的位置ずれが生じ、結晶引上ワ
イヤ偏芯量のが大きくなって上記以上振動が発生するの
を事前に防止することが可能な結晶引上ワイヤの偏芯量
測定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段及びその作用効果］（１）この目的を達成するために、本発明に係る結晶引
上ワイヤの偏芯量測定装置では、チョクラルスキー法に
より育成された結晶を引き上げる結晶引上ワイヤの特定
の高さにおいて該結晶引上ワイヤ側に光を照射する光源
と、該結晶引上ワイヤを介し該光源に対向して配置され
該光源からの光強度を光電変換する光検出器と、該光検
出器と該結晶引上ワイヤとの間に配置され該光源から該
光検出器側へ向かう光束の一部を通過させるスリット
と、該光検出器のの出力値から該結晶引上ワイヤの望ま
しい位置に対する偏芯量を求める偏芯量測定手段と、該
偏芯量を表示する表示手段と、を備えている。

結晶製造装置組立の際には、この偏芯量測定装置の表示
手段に表示された偏芯量を見ながら、結晶引上ワイヤ及
び坩堝回転軸等の取付位置の調整を行えば、容易かつ正
確にこの調整を行うことが可能となる。

結晶製造装置を長期間使用すると、機械的構成部材の変
形により、育成結晶中心軸が、回転する融液中心軸から
ずれて、育成結晶が湯面からモーメントを受け、その反
作用により異常振動が生じ、その振幅が大きくなると結
晶育成作業が継続できなくなることがある。

しかし、本発明を用いれば偏芯量を常時（結晶引き上げ
操業中も）確認することができるので、上記異常振動が
発生するのを事前に防止することが可能となる。

（２）上記構成において、光源、スリット及び光検出器
を２組備え、、両組の光軸を非平行にし、２個の光検出
器の出力値を用いて、結晶引上ワイヤの望ましい位置か
らの距離を求めるようにすれば、操業中において、ワイ
ヤのある点の軌跡が楕円でその長軸がいずれの方向を向
いても、光源及び光検出器を移動させることなく、偏芯
量が異常であるかどうかを正しく判定することができ
る。

（３）結晶引上ワイヤが通される貫通孔と、原料融液が
入れられる坩堝を覆うチャンバ上端部に形成された開口
に嵌合される嵌合部とを有するブロックに、光源、スリ
ット及び孔検出器を取り付け、該嵌合部を該開口に嵌合
させた状態で該貫通孔の中心軸が結晶引上ワイヤの望ま
しい位置に一致するように該貫通孔を形成すれば、偏芯
量測定装置の検出部を小型化でき、かつ、該検出部の取
り付けが極めて容易になる。

（４）上記いずれかの構成に、偏芯量の上限値を設定す
る設定器と、警報器と、偏芯量が該上限値以上になった
と判定した場合には該警報器を作動させる警報制御手段
と、を付設すれば、常時偏芯量を監視する必要がなくな
り、作業者の負担が大幅に軽減される。

［実施例］以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

（１）第１実施例第２図に示す如く、チャンバ10の首部10aの上端には、
中心軸の回りに回転自在にハウジング22が載置され、そ
の底面の中央部には、偏芯量検出ブロック14が嵌着され
ている。この偏芯量検出ブロック14の中心部に形成され
た貫通孔には、育成結晶を引き上げるためのワイヤ16が
通されている。ワイヤ16の上端部は巻取ドラム20に巻回
されている。巻取ドラム20はハウジング22に固定され、
かつ、ハウジング22に収容されている。ハウジング22は
不図示のモータにより回転され、その回転軸は偏芯量検
出ブロック14の中心軸及び坩堝回転軸に一致するように
初期調整されている。ハウジング22の上端中央にはスリ
ップリング24が取り付けられている。

このスリップリング24と偏芯量検出ブロック14とは配線
26により電気的に接続されており、スリップリング24を
介して偏芯量検出ブロック14に電源電圧が供給され、偏
芯量検出ブロック図14からの検出信号がスリップリング
24を介して外部に取り出される。

偏芯量検出ブロック14は、第３図及び第4A、4B図に示す
如く、楕円柱形の頭部14aと、頭部14aより径の小さい円
柱形の首部14bとが同心に合成樹脂で一体成型されてお
り、その軸芯部にはワイヤ16が通される貫通孔30が形成
されている。頭部14aには貫通孔30に平行に溝32が形成
され、貫通孔30に平行かつ溝32に垂直に溝34が形成され
ている。

この溝32にはスリット板36が嵌め込まれ、溝34にはスリ
ット板38が嵌め込まれている。スリット板38はスリット
板36の上方に配置されている。スリット板36の両端部
は、溝32の両端側に形成された切欠部においてねじ40
a、40bにより螺着され、スリット板38はその両端側に形
成された切欠部においてねじ40c、40dにより螺着されて
いる。スリット板36及び38の中央部には、貫通孔30の中
心時に平行な方向にスリットが形成されている。このス
リット板36及び38は、例えば感光して黒色になった写真
フィルムに刻線してスリットを形成したものである。ね
じ40a、40b、40c及び40dが通されるスリット板36及び38
の孔は、スリット板36、38の長手方向に沿った長孔とな
っており、各々のスリット位置をスリット板36、38の長
手方向に沿って調整可能となっている。

頭部14aの側面には、溝32に直交し貫通孔30に連通する
貫通孔42及び44が形成されており、貫通孔42にはホトト
ランジスタ46が嵌入され、貫通孔44には発光ダイオード
48が嵌入されている。同様に、頭部14aの側面に、溝34
に直交し貫通孔30に連通する貫通孔50及び52が形成さ
れ、貫通孔50にホトトランジスタ54が嵌入され、貫通孔
52に発光ダイオード56が嵌入されている。

第１図に示す如く、ホトトランスタ46はスリップリング
24、アンプ58を介してマルチプレクサ60の一方の入力端
子に接続され、ホトトランジスタ54はスリップリング2
4、アンプ62を介してマルチプレクサ60の他方の入力端
子に接続されている。アンプ58及び62の出力は、マルチ
プレクサ60によ例えば100msec毎に交互に選択されてA/D
変換器64に供給され、デジタル変換される。A/D変換器6
4の出力は、この選択に同期してデータ処理回路66によ
り読み込まれる。

ここで、スリット板36及び38のスリット幅を変えて、貫
通孔30の中心からのワイヤ中心の偏芯量とアンプ58また
は62の出力電圧との関係を測定したところ、スリット幅
をワイヤ16の直径の1/180にしたときに、第５図に示す
ような結果が得られた。ただし、アンプ58及び62のゲイ
ンは、その出力電圧が最小値1V、最大値5Vになるように
調整されている。また、貫通孔42、44、50及び52の内面
は光反射面になっている。

データ処理回路66は、第５図に示す関係を用いて、貫通
孔30の中心に対するワイヤ16の中心のＸ座標及びＹ座標
を求め、かつ、偏芯距離Ｓ＝（X²＋Y²）^1/2を算出す
る。ここに、Ｘ軸は、第１図において貫通孔30の中心を
通りホトトランジスタ46から発光ダイオード48へ向かう
直線であり、Ｙ軸は、貫通孔30の中心を通り発光ダイオ
ード56からホトトランジスタ54へ向かう直線である。デ
ータ処理回路66は、求めた偏心座標（X,Y）及び偏距離
Ｓを偏心量として表示器68に表示する。

偏心距離Ｓの上限値は上限値設定器70により設定され、
データ処理回路66は偏心距離Ｓがこの上限値を越えると
警報器72を作動させて警報を鳴らし作業者に知らせる。

上記構成において、結晶製造装置の組立時には、表示器
68に表示された偏心量を目視しながら、坩堝回転軸とハ
ウジング22の回転軸と偏心量検出ブロック14及びワイヤ
16の中心軸とが一致するように初期調整する。

結晶製造装置の長期間の使用により、構成部材に機械的
変形が生じてワイヤ16の偏芯量が徐々に大きくなり、偏
芯量が上限値設定器70により設定された上限値を越える
と、警報器72が作動する。作業者はその後適当な時期
に、装置組立時と同様の上記調整を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は結晶引上ワイヤ偏芯量測定装置のブロック図、第２図は偏芯量検出ブロック14の配置を示す図、第３図は偏芯量検出ブロック14の斜視図、第4A図は第３図のＡ−Ａ線横断面図、第4B図は第３図のＢ−Ｂ線横断面図、第５図は貫通孔30の中心に対するワイヤ中心の偏芯量と
アンプ58又はアンプ62の出力電圧との関係の測定結果を
示す線図である。図中、 10はチャンバ 16はワイヤ 20は巻取ドラム 22はハウジング 24はスリップリング 30、42、44、50、52は貫通孔 32、34は溝 36、38はスリット板 46、54はホトトランジスタ 48、56は発光ダイオード 58、62はアンプ 60はマルチプレクサ 64はA/D変換器 66はデータ処理回路 68は表示器 70は上限値設定器 72は警報器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チョクラルスキー法により育成された結晶
を引き上げる結晶引上ワイヤ（16）の特定の高さにおい
て、該結晶引上ワイヤ側に光を照射する光源（48,56）
と、該結晶引上ワイヤを介し該光源に対向して配置され、該
光源からの光強度を光電変換する光検出器（54,56）
と、該光検出器と該結晶引上ワイヤ側との間に配置され、該
光源から該光検出器側へ向かう光束の一部を通過させる
スリット（36,38）と、該光検出器の出力値から、該結晶引上ワイヤの望ましい
位置に対する偏芯量を求める偏芯量測定手段（66）と、該偏芯量を表示する表示手段（68）と、を有することを特徴とする結晶引上ワイヤの偏芯量測定
装置。
【請求項２】前記光源（48,56）、前記スリット（36,3
8）及び前記光検出器（46,54）を２組備え、両組の光軸
を非平行にし、前記偏芯量測定手段（66）は、２個の該光検出器の出力
値を用いて、該結晶引上ワイヤの望ましい位置からの距
離を偏芯量として求めることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】前記光源（48、56）、前記スリット（36,3
8）及び前記光検出器（46,54）はブロックに取り付けら
れ、該ブロックは、前記結晶引上ワイヤ（16）が通される貫
通孔（30）と、原料融液が入れられる坩堝を覆うチャン
バ上端部に形成された開口に嵌合される嵌合部（14b）
とを有し、該貫通孔は、該嵌合部を該開口に嵌合させた状態で該貫
通孔の中心軸が該結晶引上ワイヤの望ましい位置に一致
するように形成されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにさらに、前記偏芯量の上限値を設定する設定器（70）と、警報器（72）と、該偏芯量が該上限値以上になったと判定した場合には該
警報器を作動させる警報制御手段（66）と、を付設したことを特徴とする結晶引上ワイヤの偏芯量測
定装置。