JPH09100194A - 結晶直径測定方法 - Google Patents
結晶直径測定方法Info
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- JPH09100194A JPH09100194A JP28246095A JP28246095A JPH09100194A JP H09100194 A JPH09100194 A JP H09100194A JP 28246095 A JP28246095 A JP 28246095A JP 28246095 A JP28246095 A JP 28246095A JP H09100194 A JPH09100194 A JP H09100194A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＺ法による単結晶の引上げにおいて、単結
晶４の外面に生じる晶癖線４ａの部分も含め、結晶全周
にわたって結晶直径を高精度に測定する。 【構成】 一次元ＣＣＤカメラ８によりフュージョンリ
ングＡと測光ラインＢの交点Ｃ，Ｃの位置を検出する。
単結晶４の晶癖線４ａが測光ラインＢ−Ｂを通過すると
きに、両側の交点位置が変動する。結晶中心Ｏから測光
ラインＢが離れていることにより、両側の交点位置変動
にタイミング差が生じる。両側の交点位置検出データか
ら交点間隔を求める際に、タイミング差を取り除く。
晶４の外面に生じる晶癖線４ａの部分も含め、結晶全周
にわたって結晶直径を高精度に測定する。 【構成】 一次元ＣＣＤカメラ８によりフュージョンリ
ングＡと測光ラインＢの交点Ｃ，Ｃの位置を検出する。
単結晶４の晶癖線４ａが測光ラインＢ−Ｂを通過すると
きに、両側の交点位置が変動する。結晶中心Ｏから測光
ラインＢが離れていることにより、両側の交点位置変動
にタイミング差が生じる。両側の交点位置検出データか
ら交点間隔を求める際に、タイミング差を取り除く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法（チョクラ
ルスキー法）により単結晶を引上げる際に、その単結晶
の直径を光学的に精度よく測定する結晶直径測定方法に
関する。
ルスキー法）により単結晶を引上げる際に、その単結晶
の直径を光学的に精度よく測定する結晶直径測定方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の原料となる単結晶を製造する方
法の一つとしてＣＺ法による引上げがある。ＣＺ法で
は、図１に示されるように、ＣＺ炉の炉体１に設置され
たるつぼ２内に結晶融液３が満たされ、その融液３から
単結晶４が回転装置６により回転させられながら引上装
置５により引上げられる。このとき、ヒータ７による融
液３の加熱を一様にするために、ヒータ７から液面まで
の距離が一定に維持されるように、るつぼ２が上昇制御
される。
法の一つとしてＣＺ法による引上げがある。ＣＺ法で
は、図１に示されるように、ＣＺ炉の炉体１に設置され
たるつぼ２内に結晶融液３が満たされ、その融液３から
単結晶４が回転装置６により回転させられながら引上装
置５により引上げられる。このとき、ヒータ７による融
液３の加熱を一様にするために、ヒータ７から液面まで
の距離が一定に維持されるように、るつぼ２が上昇制御
される。
【０００３】引上げ中の単結晶４は、上端部および下端
部においては各々目的とする形状に一致させるのが望ま
しく、また直胴部分や種結晶部分においては目標値に等
しい均一直径とすることが望まれる。加えて、単結晶４
の断面形状の真円からのズレを表わす変形率〔（最大径
−最小径）／最小径〕を許容値以下にする必要もある。
部においては各々目的とする形状に一致させるのが望ま
しく、また直胴部分や種結晶部分においては目標値に等
しい均一直径とすることが望まれる。加えて、単結晶４
の断面形状の真円からのズレを表わす変形率〔（最大径
−最小径）／最小径〕を許容値以下にする必要もある。
【０００４】一方、結晶品質に関しては、その評価項目
の一つである酸化誘起積層欠陥（以下ＯＳＦと称す）の
密度を低く抑える必要がある。ＯＳＦとは結晶内に固溶
した酸素が結晶の酸化熱処理の際に酸化物として析出す
る現象が原因で起こる積層欠陥のことである。このＯＳ
Ｆの密度は引上速度を上昇させれば、結晶をその分急冷
させることができるために低く抑えることができる。そ
のため引上速度を上げる必要がある。引上速度の上昇は
生産効率を向上させる点からも有益である。
の一つである酸化誘起積層欠陥（以下ＯＳＦと称す）の
密度を低く抑える必要がある。ＯＳＦとは結晶内に固溶
した酸素が結晶の酸化熱処理の際に酸化物として析出す
る現象が原因で起こる積層欠陥のことである。このＯＳ
Ｆの密度は引上速度を上昇させれば、結晶をその分急冷
させることができるために低く抑えることができる。そ
のため引上速度を上げる必要がある。引上速度の上昇は
生産効率を向上させる点からも有益である。
【０００５】しかしながら、引上速度を上げると、上記
変形率が増大し許容値を超えるために、歩留りが低下す
る。そのため変形率の許容範囲内で引上げ可能な最適引
上速度を設定することが、単結晶の歩留り向上、生産性
向上、品質確保等の点から必要となる。ここに引上げ中
の単結晶の直径を正確に測定し、正確な変形率を算出す
ることの重要性がある。
変形率が増大し許容値を超えるために、歩留りが低下す
る。そのため変形率の許容範囲内で引上げ可能な最適引
上速度を設定することが、単結晶の歩留り向上、生産性
向上、品質確保等の点から必要となる。ここに引上げ中
の単結晶の直径を正確に測定し、正確な変形率を算出す
ることの重要性がある。
【０００６】ＣＺ法による引上げ中に単結晶の直径を測
定する方法としては、引上げられた単結晶の重量から直
径を算出する方法（以下重量法とする）と、一次元ＣＣ
Ｄカメラ等の光学機器を用いて直径を測定する方法（以
下光学法とする）の２つが知られている。
定する方法としては、引上げられた単結晶の重量から直
径を算出する方法（以下重量法とする）と、一次元ＣＣ
Ｄカメラ等の光学機器を用いて直径を測定する方法（以
下光学法とする）の２つが知られている。
【０００７】ところで、ＣＺ法による単結晶の引上げで
は、図３に示されるように、単結晶４の外周面に晶癖線
と呼ばれる突起４ａが周方向に規則的に生じる。この突
起４ａは結晶軸方向に延び、単結晶４の結晶方位に固有
な周方向位置に生じる。変形率を算出する場合この晶癖
線の部分の直径を正確に測定する必要があるが、重量法
では引上げられた単結晶の重量と長さとから結晶直径を
算出する関係から、平均直径しか測定できず、晶癖線の
部分の直径を測定することはできない。その点、光学法
は、融液と単結晶の界面に生じる輝度の高いフュージョ
ンリングの直径を光学的に測定するために、晶癖線の部
分の直径を測定することができる。
は、図３に示されるように、単結晶４の外周面に晶癖線
と呼ばれる突起４ａが周方向に規則的に生じる。この突
起４ａは結晶軸方向に延び、単結晶４の結晶方位に固有
な周方向位置に生じる。変形率を算出する場合この晶癖
線の部分の直径を正確に測定する必要があるが、重量法
では引上げられた単結晶の重量と長さとから結晶直径を
算出する関係から、平均直径しか測定できず、晶癖線の
部分の直径を測定することはできない。その点、光学法
は、融液と単結晶の界面に生じる輝度の高いフュージョ
ンリングの直径を光学的に測定するために、晶癖線の部
分の直径を測定することができる。
【０００８】この光学法では、図１に示されるように、
炉体１の上端部に設けた窓９を通して単結晶４と融液３
の界面が一次元ＣＣＤカメラ８により直線的に測光され
る。そして、図２に示されるように、単結晶４の周囲に
生じるフュージョンリングＡと一次元ＣＣＤカメラ８の
測光ラインＢ−Ｂとの交点Ｃ，Ｃでの輝度変化から交点
Ｃ，Ｃの位置を検出し、単結晶４の直径を測定する。
炉体１の上端部に設けた窓９を通して単結晶４と融液３
の界面が一次元ＣＣＤカメラ８により直線的に測光され
る。そして、図２に示されるように、単結晶４の周囲に
生じるフュージョンリングＡと一次元ＣＣＤカメラ８の
測光ラインＢ−Ｂとの交点Ｃ，Ｃでの輝度変化から交点
Ｃ，Ｃの位置を検出し、単結晶４の直径を測定する。
【０００９】具体的には、単結晶４が１回転する間、交
点Ｃ，Ｃの位置検出を続け、下式により交点Ｃ，Ｃの間
隔Ｗ（α）を求めることにより、単結晶４の全周にわた
ってその直径を測定する。 Ｗ（α）＝Ｌ（α）−Ｒ（α） Ｌ（α），Ｒ（α）：交点Ｃ，Ｃの位置検出データ α：単結晶の回転角
点Ｃ，Ｃの位置検出を続け、下式により交点Ｃ，Ｃの間
隔Ｗ（α）を求めることにより、単結晶４の全周にわた
ってその直径を測定する。 Ｗ（α）＝Ｌ（α）−Ｒ（α） Ｌ（α），Ｒ（α）：交点Ｃ，Ｃの位置検出データ α：単結晶の回転角
【００１０】この場合、一次元ＣＣＤカメラ８の測光ラ
インＢ−Ｂが結晶中心Ｏを通るように一次元ＣＣＤカメ
ラ８を設置すると、結晶直径が減少したときにフュージ
ョンリングＡが単結晶４の陰となり、測定誤差を生じた
り、場合によっては直径測定が不可能になることがあ
る。そのため、通常は一次元ＣＣＤカメラ８の測光ライ
ンＢ−Ｂが結晶中心Ｏよりカメラ側（手前側）に設定さ
れる。この場合、一次元ＣＣＤカメラ８が測定した交点
Ｃ，Ｃの間隔Ｗから結晶直径が次式により算出される。 Ｄ＝（Ｗ2 ＋４ａ2 ）1/2 Ｄ：結晶直径 Ｗ：交差点Ｃ，Ｃの間隔 ａ：結晶中心Ｏから測光ラインＢ−Ｂまでの距離
インＢ−Ｂが結晶中心Ｏを通るように一次元ＣＣＤカメ
ラ８を設置すると、結晶直径が減少したときにフュージ
ョンリングＡが単結晶４の陰となり、測定誤差を生じた
り、場合によっては直径測定が不可能になることがあ
る。そのため、通常は一次元ＣＣＤカメラ８の測光ライ
ンＢ−Ｂが結晶中心Ｏよりカメラ側（手前側）に設定さ
れる。この場合、一次元ＣＣＤカメラ８が測定した交点
Ｃ，Ｃの間隔Ｗから結晶直径が次式により算出される。 Ｄ＝（Ｗ2 ＋４ａ2 ）1/2 Ｄ：結晶直径 Ｗ：交差点Ｃ，Ｃの間隔 ａ：結晶中心Ｏから測光ラインＢ−Ｂまでの距離
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学法では、前
述した通り、交点Ｃ，Ｃの間隔Ｗが交点Ｃ，Ｃの位置検
出データ（α），Ｒ（α）の差から求められる。単結晶
の結晶方位が（１００）の場合、図３に示されるよう
に、単結晶４の外面に９０°の間隔で晶癖線４ａが生
じ、一次元ＣＣＤカメラ８の測光ラインＢ−Ｂが結晶中
心Ｏを通るときは、結晶中心Ｏを挟んで対象位置にある
２つの晶癖線４ａ，４ａが同時に測光ラインＢ−Ｂを通
過するので、交点Ｃ，Ｃの位置検出データＬ（α），Ｒ
（α）の差から、晶癖線４ａの付近も含めて単結晶４の
直径が比較的高精度に全周測定される。
述した通り、交点Ｃ，Ｃの間隔Ｗが交点Ｃ，Ｃの位置検
出データ（α），Ｒ（α）の差から求められる。単結晶
の結晶方位が（１００）の場合、図３に示されるよう
に、単結晶４の外面に９０°の間隔で晶癖線４ａが生
じ、一次元ＣＣＤカメラ８の測光ラインＢ−Ｂが結晶中
心Ｏを通るときは、結晶中心Ｏを挟んで対象位置にある
２つの晶癖線４ａ，４ａが同時に測光ラインＢ−Ｂを通
過するので、交点Ｃ，Ｃの位置検出データＬ（α），Ｒ
（α）の差から、晶癖線４ａの付近も含めて単結晶４の
直径が比較的高精度に全周測定される。
【００１２】しかし、実際の引上げでは、前述した通
り、測光ラインＢ−Ｂが結晶中心Ｏから離される。その
場合は、結晶中心Ｏを挟んで対象位置にある２つの晶癖
線４ａ，４ａは測光ラインＢ−Ｂを同時に通過せず、一
方の通過の後に他方が通過する。そのため、交点Ｃ，Ｃ
の位置検出データＬ（α），Ｒ（α）の差から交点Ｃ，
Ｃの間隔Ｗを求める従来の光学法では、晶癖線４ａの付
近で直径測定精度が著しく低下する。
り、測光ラインＢ−Ｂが結晶中心Ｏから離される。その
場合は、結晶中心Ｏを挟んで対象位置にある２つの晶癖
線４ａ，４ａは測光ラインＢ−Ｂを同時に通過せず、一
方の通過の後に他方が通過する。そのため、交点Ｃ，Ｃ
の位置検出データＬ（α），Ｒ（α）の差から交点Ｃ，
Ｃの間隔Ｗを求める従来の光学法では、晶癖線４ａの付
近で直径測定精度が著しく低下する。
【００１３】また、現在のるつぼの上昇制御において
は、正確な液面位置検出方法が実用化されていないため
に、液面位置に誤差が生じる。その結果、一次元ＣＣＤ
カメラ８の測光ラインＢ−Ｂが初期の設定位置からず
れ、結晶中心Ｏから測光ラインＢ−Ｂまでの距離ａが変
動する。そのため、測定された直径Ｄに誤差が含まれ
る。
は、正確な液面位置検出方法が実用化されていないため
に、液面位置に誤差が生じる。その結果、一次元ＣＣＤ
カメラ８の測光ラインＢ−Ｂが初期の設定位置からず
れ、結晶中心Ｏから測光ラインＢ−Ｂまでの距離ａが変
動する。そのため、測定された直径Ｄに誤差が含まれ
る。
【００１４】この問題を解決するために、一次元ＣＣＤ
カメラ８の測光ラインＢ−Ｂをそのラインと直角な方向
に移動させ、移動の前後に測定した結晶直径と測光ライ
ンＢ−Ｂの移動距離とから真の直径値を求める方法は、
特開昭６３−２５６５９４号により提案されている。し
かし、この方法によっても測光ラインが結晶中心から離
れていることによって生じる晶癖線付近での直径測定精
度低下は避けられない。
カメラ８の測光ラインＢ−Ｂをそのラインと直角な方向
に移動させ、移動の前後に測定した結晶直径と測光ライ
ンＢ−Ｂの移動距離とから真の直径値を求める方法は、
特開昭６３−２５６５９４号により提案されている。し
かし、この方法によっても測光ラインが結晶中心から離
れていることによって生じる晶癖線付近での直径測定精
度低下は避けられない。
【００１５】本発明の目的は、測光ラインが結晶中心か
ら離れていることに起因して生じる晶癖線付近での直径
測定精度の低下を防ぎ、これにより測光ラインが結晶中
心から離れている場合も結晶直径を全周にわたって正確
に測定することができる結晶直径測定方法を提供するこ
とにある。
ら離れていることに起因して生じる晶癖線付近での直径
測定精度の低下を防ぎ、これにより測光ラインが結晶中
心から離れている場合も結晶直径を全周にわたって正確
に測定することができる結晶直径測定方法を提供するこ
とにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】ＣＺ法により引上げられ
る単結晶は、前述した通りその結晶方位に固有な外面周
方向位置に晶癖線を生じる。例えば結晶方位が（１０
０）の場合は９０°おきに晶癖線が生じる。引上げ中の
単結晶は周方向に回転していることから、一次元ＣＣＤ
カメラの測光ラインを晶癖線が横切るときに、フュージ
ョンリングと測光ラインの交点位置が変動する。（１０
０）の場合は９０°おきに交点位置が変動する。
る単結晶は、前述した通りその結晶方位に固有な外面周
方向位置に晶癖線を生じる。例えば結晶方位が（１０
０）の場合は９０°おきに晶癖線が生じる。引上げ中の
単結晶は周方向に回転していることから、一次元ＣＣＤ
カメラの測光ラインを晶癖線が横切るときに、フュージ
ョンリングと測光ラインの交点位置が変動する。（１０
０）の場合は９０°おきに交点位置が変動する。
【００１７】測光ラインが結晶中心を通るときは、この
交点位置変動が両側の検出位置で同時に生じるが、測光
ラインが結晶中心から離れると、両側の交点位置変動の
発生タイミングにズレが生じる。また、そのタイミング
差は結晶中心から測光ラインまでの距離が長くなるに従
って大となる。
交点位置変動が両側の検出位置で同時に生じるが、測光
ラインが結晶中心から離れると、両側の交点位置変動の
発生タイミングにズレが生じる。また、そのタイミング
差は結晶中心から測光ラインまでの距離が長くなるに従
って大となる。
【００１８】本発明の単結晶の直径測定方法は、結晶融
液から単結晶を周方向に回転させながら引上げるＣＺ法
による単結晶の引上げにおいて、斜め上方に設置された
カメラにより単結晶と融液の界面位置を測光し、単結晶
の周囲に生じるフュージョンリングとカメラの測光ライ
ンとの交点での輝度変化から両側の交点位置を検出する
際に、両側の交点位置をそれぞれ独立に検出し、両方の
検出データから、単結晶の回転に伴い間欠的に生じる晶
癖線による両側の交点位置変動のタイミング差を求め、
そのタイミング差を取り除いて両方の検出データを比較
することにより、測光ラインが結晶中心から離れている
ことに起因して生じる晶癖線付近での直径測定精度の低
下を防ぐものである。
液から単結晶を周方向に回転させながら引上げるＣＺ法
による単結晶の引上げにおいて、斜め上方に設置された
カメラにより単結晶と融液の界面位置を測光し、単結晶
の周囲に生じるフュージョンリングとカメラの測光ライ
ンとの交点での輝度変化から両側の交点位置を検出する
際に、両側の交点位置をそれぞれ独立に検出し、両方の
検出データから、単結晶の回転に伴い間欠的に生じる晶
癖線による両側の交点位置変動のタイミング差を求め、
そのタイミング差を取り除いて両方の検出データを比較
することにより、測光ラインが結晶中心から離れている
ことに起因して生じる晶癖線付近での直径測定精度の低
下を防ぐものである。
【００１９】また、前記タイミング差を用いることによ
り、結晶中心からラインセンサの測光ラインまでの距離
を補正することが可能である。
り、結晶中心からラインセンサの測光ラインまでの距離
を補正することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の望ましい実施の形
態について説明する。
態について説明する。
【００２１】本発明の直径測定方法では、図１に示すよ
うに、ＣＺ法の炉体１の外に設置された一次元ＣＣＤカ
メラ８が使用される。本例では一次元ＣＣＤカメラを用
いたが、二次元ＣＣＤ等の使用も可能である。このカメ
ラ８は、炉体に形成された窓９を通して、るつぼ１内の
融液面を直線的に測定する。そして、図２に示すよう
に、引上げ中の単結晶４の周囲に生じるフュージョンリ
ングＡと一次元ＣＣＤカメラ８の測光ラインＢ−Ｂを交
差させ、測光ラインＢ−Ｂ上の輝度変化から交点Ｃ，Ｃ
の位置をそれぞれ独立に検出する。この検出は単結晶４
が１回転する間、その回転角に対応して一定ピッチで継
続する。
うに、ＣＺ法の炉体１の外に設置された一次元ＣＣＤカ
メラ８が使用される。本例では一次元ＣＣＤカメラを用
いたが、二次元ＣＣＤ等の使用も可能である。このカメ
ラ８は、炉体に形成された窓９を通して、るつぼ１内の
融液面を直線的に測定する。そして、図２に示すよう
に、引上げ中の単結晶４の周囲に生じるフュージョンリ
ングＡと一次元ＣＣＤカメラ８の測光ラインＢ−Ｂを交
差させ、測光ラインＢ−Ｂ上の輝度変化から交点Ｃ，Ｃ
の位置をそれぞれ独立に検出する。この検出は単結晶４
が１回転する間、その回転角に対応して一定ピッチで継
続する。
【００２２】ＣＺ法により引上げられる単結晶は、図３
に示すように、その結晶方位に固有な外面周方向位置に
晶癖線４ａを生じる。同図は結晶方位（１００）の場合
を示しており、この場合は９０°おきに４本の晶癖線４
ａが生じる。而して引上げ中の単結晶４は周方向に回転
している。そのため、測光ラインＢ−Ｂを晶癖線４ａが
横切るときに、交点Ｃの位置変動が生じる。
に示すように、その結晶方位に固有な外面周方向位置に
晶癖線４ａを生じる。同図は結晶方位（１００）の場合
を示しており、この場合は９０°おきに４本の晶癖線４
ａが生じる。而して引上げ中の単結晶４は周方向に回転
している。そのため、測光ラインＢ−Ｂを晶癖線４ａが
横切るときに、交点Ｃの位置変動が生じる。
【００２３】今、測光ラインＢ−Ｂが結晶中心Ｏを通っ
ていると仮定すると、測光ラインＢ−Ｂを晶癖線４ａを
通過することによって生じる両側の交点Ｃ，Ｃの位置変
動は両側で同じタイミングとなる。つまり、ある晶癖線
４ａが測光ラインＢ−Ｂを通過するときに、結晶中心Ｏ
を挟んで対象位置にある晶癖線４ａも測光ラインＢ−Ｂ
を通過する。
ていると仮定すると、測光ラインＢ−Ｂを晶癖線４ａを
通過することによって生じる両側の交点Ｃ，Ｃの位置変
動は両側で同じタイミングとなる。つまり、ある晶癖線
４ａが測光ラインＢ−Ｂを通過するときに、結晶中心Ｏ
を挟んで対象位置にある晶癖線４ａも測光ラインＢ−Ｂ
を通過する。
【００２４】しかし、実際の引上げでは、測光ラインＢ
−Ｂは結晶中心Ｏから一次元ＣＣＤカメラ８の側（手前
側）に離れている。そのため、測光ラインＢ−Ｂを晶癖
線４ａを通過することによって生じる両側の交点Ｃ，Ｃ
の位置変動は、両側で異なるタイミングとなる。例えば
単結晶４が時計回りで回転している場合は、左側の測定
位置で測光ラインＢ−Ｂを晶癖線４ａが通過し交点Ｃの
位置変動を生じた後、右側の測定位置で測光ラインＢ−
Ｂを晶癖線４ａが通過し交点Ｃの位置変動が生じ、ここ
に両側の交点Ｃ，Ｃの位置変動にタイミング差が生じ
る。
−Ｂは結晶中心Ｏから一次元ＣＣＤカメラ８の側（手前
側）に離れている。そのため、測光ラインＢ−Ｂを晶癖
線４ａを通過することによって生じる両側の交点Ｃ，Ｃ
の位置変動は、両側で異なるタイミングとなる。例えば
単結晶４が時計回りで回転している場合は、左側の測定
位置で測光ラインＢ−Ｂを晶癖線４ａが通過し交点Ｃの
位置変動を生じた後、右側の測定位置で測光ラインＢ−
Ｂを晶癖線４ａが通過し交点Ｃの位置変動が生じ、ここ
に両側の交点Ｃ，Ｃの位置変動にタイミング差が生じ
る。
【００２５】図４（ａ）に、結晶方位（１００）の単結
晶を時計回りに回転させながら引上げている場合に一次
元ＣＣＤカメラで測定される両側の交点位置データＬ
（α），Ｒ（α）の経時変化を示す。単結晶の回転に伴
い両側の交点位置データＬ（α），Ｒ（α）が晶癖線４
ａの通過により変動するが、右側の変動は左側の変動よ
りθだけ遅れて検出される。
晶を時計回りに回転させながら引上げている場合に一次
元ＣＣＤカメラで測定される両側の交点位置データＬ
（α），Ｒ（α）の経時変化を示す。単結晶の回転に伴
い両側の交点位置データＬ（α），Ｒ（α）が晶癖線４
ａの通過により変動するが、右側の変動は左側の変動よ
りθだけ遅れて検出される。
【００２６】本発明の結晶直径測定方法では、両側の交
点Ｃ，Ｃの位置を独立に検出し、それぞれの交点位置デ
ータＬ（α），Ｒ（α）のズレから両側の交点位置変動
のタイミング差θを求める。そして、このタイミング差
θを取り除くため、下式を用いて、両側の交点Ｃ，Ｃの
間隔Ｗ（α）を求める。 Ｗ（α）＝Ｒ（α＋θ）−Ｌ（α）
点Ｃ，Ｃの位置を独立に検出し、それぞれの交点位置デ
ータＬ（α），Ｒ（α）のズレから両側の交点位置変動
のタイミング差θを求める。そして、このタイミング差
θを取り除くため、下式を用いて、両側の交点Ｃ，Ｃの
間隔Ｗ（α）を求める。 Ｗ（α）＝Ｒ（α＋θ）−Ｌ（α）
【００２７】単結晶４が反時計回りに回転しながら引上
げられる場合は、下式により両側の交点Ｃ，Ｃの間隔Ｗ
（α）を求める。 Ｗ（α）＝Ｒ（α）−Ｌ（α＋θ）
げられる場合は、下式により両側の交点Ｃ，Ｃの間隔Ｗ
（α）を求める。 Ｗ（α）＝Ｒ（α）−Ｌ（α＋θ）
【００２８】これにより、図４（ｂ）に示すように、両
側の交点位置変動のタイミング差が除去される。従っ
て、両側の交点Ｃ，Ｃの間隔Ｗ（α）は、図５のように
正確に測定される。測定された間隔Ｗ（α）は、下式を
用いて結晶直径Ｄ（α）に換算される。 Ｄ＝（Ｗ2 ＋４ａ2 ）1/2
側の交点位置変動のタイミング差が除去される。従っ
て、両側の交点Ｃ，Ｃの間隔Ｗ（α）は、図５のように
正確に測定される。測定された間隔Ｗ（α）は、下式を
用いて結晶直径Ｄ（α）に換算される。 Ｄ＝（Ｗ2 ＋４ａ2 ）1/2
【００２９】かくして、単結晶４の直径が晶癖線４ａの
近傍についても正確に測定される。
近傍についても正確に測定される。
【００３０】ここで、結晶中心から測光ラインＢ−Ｂま
での距離ａは、融液３の液面位置が上下することに伴い
変化するが、その距離ａが変化すると、両側の交点位置
変動のタイミング差θも変化する。すなわち、結晶中心
Ｏから測光ラインＢ−Ｂまでの距離ａが大きくなるにつ
れて、タイミング差θも大きくなる。そこで、タイミン
グ差θを用いて下式により距離ａを補正する。 ａ＝Ｗavg ／２・sin -1（θ／２） Ｗavg ：前回測定時の平均間隔
での距離ａは、融液３の液面位置が上下することに伴い
変化するが、その距離ａが変化すると、両側の交点位置
変動のタイミング差θも変化する。すなわち、結晶中心
Ｏから測光ラインＢ−Ｂまでの距離ａが大きくなるにつ
れて、タイミング差θも大きくなる。そこで、タイミン
グ差θを用いて下式により距離ａを補正する。 ａ＝Ｗavg ／２・sin -1（θ／２） Ｗavg ：前回測定時の平均間隔
【００３１】これにより、融液面のレベル変化による測
定誤差も排除される。
定誤差も排除される。
【００３２】交点Ｃ，Ｃの位置を検出するピッチは、晶
癖線付近の形状を正確にとらえるために引上げ中の単結
晶の回転角度で２°以下が望ましい。このピッチを１°
にして本発明を実施したところ、従来法では正確に測定
できなかった晶癖線付近を通る直径についても、その直
径を正確に測定でき、直径および変形率ともに誤差が従
来法の場合の半分以下になることが確認された。また、
測定された直径から晶癖線の位置が正確に検出されるよ
うになったため、引上げ中の単結晶の多結晶化監視の自
動化も可能になった。
癖線付近の形状を正確にとらえるために引上げ中の単結
晶の回転角度で２°以下が望ましい。このピッチを１°
にして本発明を実施したところ、従来法では正確に測定
できなかった晶癖線付近を通る直径についても、その直
径を正確に測定でき、直径および変形率ともに誤差が従
来法の場合の半分以下になることが確認された。また、
測定された直径から晶癖線の位置が正確に検出されるよ
うになったため、引上げ中の単結晶の多結晶化監視の自
動化も可能になった。
【００３３】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の結晶直径
測定方法は、晶癖線による両側交点位置変動のタイミン
グ差を検出し、そのタイミング差による測定誤差を排除
するので、晶癖線付近を含む結晶全周について直径を高
精度に測定することができ、これによる変形率の検出精
度向上等により歩留り改善、生産性改善、品質改善等に
大きな効果を奏する。
測定方法は、晶癖線による両側交点位置変動のタイミン
グ差を検出し、そのタイミング差による測定誤差を排除
するので、晶癖線付近を含む結晶全周について直径を高
精度に測定することができ、これによる変形率の検出精
度向上等により歩留り改善、生産性改善、品質改善等に
大きな効果を奏する。
【図１】ＣＺ法による単結晶引上げの装置構成図であ
る。
る。
【図２】単結晶の直径を測定する方法の概念図である。
【図３】ラインセンサの測光ラインと結晶中心の位置関
係を示す模式平面図である。
係を示す模式平面図である。
【図４】両側交点の位置データの経時変化を示すグラフ
である。
である。
【図５】交点間隔の経時変化を示すグラフである。
１ 炉体 ３ 融液 ４ 単結晶 ８ 一次元ＣＣＤカメラ Ａ フュージョンリング Ｂ 測光ライン Ｃ フュージョンリングと測光ラインの交点 Ｏ 結晶中心
Claims (2)
- 【請求項１】 結晶融液から単結晶を周方向に回転させ
ながら引上げるＣＺ法による単結晶の引上げにおいて、
斜め上方に設置されたカメラにより単結晶と融液の界面
位置を測光し、単結晶の周囲に生じるフュージョンリン
グとカメラの測光ラインとの交点での輝度変化から両側
の交点位置を検出する際に、両側の交点位置をそれぞれ
独立に検出し、両方の検出データから、単結晶の回転に
伴い間欠的に生じる晶癖線による両側の交点位置変動の
タイミング差を求め、そのタイミング差を取り除いて両
方の検出データを比較し両側の交点の間隔を求めること
により単結晶の直径を測定することを特徴とする結晶直
径測定方法。 - 【請求項２】 前記タイミング差を用いて、結晶中心か
らカメラの測光ラインまでの距離を補正することを特徴
とする請求項１に記載の結晶直径測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28246095A JP2876050B2 (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 結晶直径測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28246095A JP2876050B2 (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 結晶直径測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09100194A true JPH09100194A (ja) | 1997-04-15 |
| JP2876050B2 JP2876050B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17652719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28246095A Expired - Fee Related JP2876050B2 (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 結晶直径測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876050B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6411391B1 (en) | 1998-11-06 | 2002-06-25 | Sumitomo Metal Industries. Ltd. | Crystal section shape measuring method |
| WO2016204411A1 (ko) * | 2015-06-16 | 2016-12-22 | 주식회사 엘지실트론 | 잉곳 성장장치 및 그 성장방법 |
-
1995
- 1995-10-03 JP JP28246095A patent/JP2876050B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6411391B1 (en) | 1998-11-06 | 2002-06-25 | Sumitomo Metal Industries. Ltd. | Crystal section shape measuring method |
| WO2016204411A1 (ko) * | 2015-06-16 | 2016-12-22 | 주식회사 엘지실트론 | 잉곳 성장장치 및 그 성장방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2876050B2 (ja) | 1999-03-31 |
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