JPH09263486A - Apparatus for pulling single crystal - Google Patents
Apparatus for pulling single crystalInfo
- Publication number
- JPH09263486A JPH09263486A JP7497996A JP7497996A JPH09263486A JP H09263486 A JPH09263486 A JP H09263486A JP 7497996 A JP7497996 A JP 7497996A JP 7497996 A JP7497996 A JP 7497996A JP H09263486 A JPH09263486 A JP H09263486A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stray light
- melt
- single crystal
- temperature
- radiation thermometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、坩堝内の融液の表
面温度を測定する手段を備える単結晶引き上げ装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single crystal pulling apparatus equipped with means for measuring the surface temperature of a melt in a crucible.
【0002】[0002]
【従来の技術】結晶成長方法には種々の方法があるが、
その1つにチョクラルスキー法(CZ法)がある。CZ
法では、坩堝内に充填された溶融原料に種結晶を浸し、
その種結晶を上方へ引き上げることにより、種結晶の下
端に接触している溶融液が凝固して結晶が成長する。2. Description of the Related Art There are various crystal growth methods,
One of them is the Czochralski method (CZ method). CZ
In the method, the seed crystal is immersed in the molten raw material filled in the crucible,
By pulling the seed crystal upward, the melt contacting the lower end of the seed crystal is solidified and the crystal grows.
【0003】結晶育成の際には、その品質を保持するた
めに融液を最適温度に維持する必要がある。特に融液表
面の温度は結晶の成長及び品質に大きな影響を及ぼすた
め、その温度測定が可能な結晶引き上げ装置が種々提案
されている。そこで先ず提案されるものとして、熱電対
を用いる装置がある。しかしながら熱電対を用いた場
合、融液が高温である(シリコンの場合約1400℃)ため
熱電対の寿命が短い、熱電対は接触型の測定手段である
ため、融液中への不純物混入が結晶品質に悪影響を及ぼ
す、という問題がある。従って熱電対を用いて結晶引き
上げ中の融液温度を連続的に測定することは事実上不可
能である。During crystal growth, it is necessary to maintain the melt at an optimum temperature in order to maintain its quality. In particular, since the temperature of the surface of the melt has a great influence on the growth and quality of crystals, various crystal pulling apparatuses capable of measuring the temperature have been proposed. Therefore, as a first proposal, there is a device using a thermocouple. However, when a thermocouple is used, the life of the thermocouple is short because the temperature of the melt is high (about 1400 ° C in the case of silicon). Since the thermocouple is a contact-type measuring means, impurities are not mixed in the melt. There is a problem that crystal quality is adversely affected. Therefore, it is practically impossible to continuously measure the melt temperature during crystal pulling using a thermocouple.
【0004】次に非接触型の測定手段である放射温度計
の利用が提案されている。放射温度計は、測定対象から
放射される熱放射光輝度が、測定対象の温度とその放射
率とによって決定される現象を利用して温度を測定する
ものである。この放射温度計を融液温度測定に使用した
場合、融液中に不純物が混入するという問題点は解消さ
れ、また結晶引き上げ中も連続的に測定を行える。Next, the use of a radiation thermometer, which is a non-contact type measuring means, has been proposed. The radiation thermometer measures the temperature by utilizing a phenomenon in which the luminance of thermal radiation emitted from the measurement target is determined by the temperature of the measurement target and its emissivity. When this radiation thermometer is used for measuring the melt temperature, the problem that impurities are mixed in the melt is solved, and continuous measurement can be performed even during crystal pulling.
【0005】図4は、放射温度計を用いた従来の結晶引
き上げ装置を示す模式的縦断面図である。図中5は横断
面視円形のチャンバであり、その上方にはチャンバ5よ
り小径のプルチャンバ12が同一軸心にて連結されてい
る。チャンバ5内には坩堝1が配設されており、坩堝1
の外側には、坩堝1と同心円筒状であるヒータ3が周設
されている。さらにヒータ3の外周には保温筒4が配置
されている。またシードチャックにてその先端に種結晶
13を脱着することが可能な引き上げ軸(ワイヤ)14が坩
堝1の中央上方に臨ませてある。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing a conventional crystal pulling apparatus using a radiation thermometer. Reference numeral 5 in the drawing denotes a chamber having a circular shape in cross section, and a pull chamber 12 having a diameter smaller than that of the chamber 5 is connected thereabove at the same axis. A crucible 1 is arranged in the chamber 5, and the crucible 1
A heater 3 having a cylindrical shape concentric with the crucible 1 is provided around the outside of the. Further, a heat insulating cylinder 4 is arranged on the outer circumference of the heater 3. Also, a seed crystal is attached to the tip of the seed chuck.
A lifting shaft (wire) 14 capable of attaching and detaching 13 is exposed above the center of the crucible 1.
【0006】坩堝1内の融液2の表面に対応する位置の
チャンバ5の側壁面には窓5aが設けられており、窓5aの
外側には融液2表面近傍に位置する保温筒4の温度を横
方向から測定するための放射温度計7が設置されてい
る。放射温度計7には、これが出力する信号から温度測
定値を演算する演算部10が接続されており、さらにヒー
タ3の出力を制御する電力供給制御部11が演算部10に接
続されている。A window 5a is provided on the side wall of the chamber 5 at a position corresponding to the surface of the melt 2 in the crucible 1, and a window 5a is provided outside the window 5a for the heat insulating cylinder 4 located near the surface of the melt 2. A radiation thermometer 7 for measuring the temperature from the lateral direction is installed. The radiation thermometer 7 is connected to a calculation unit 10 which calculates a temperature measurement value from a signal output from the radiation thermometer 7, and a power supply control unit 11 which controls the output of the heater 3 is connected to the calculation unit 10.
【0007】放射温度計7は、これに入射する熱放射光
輝度を測定し、この結果を演算部10へ出力する。演算部
10は入力された信号を測定温度に変換して電力供給制御
部11へ与える。これにより電力供給制御部11がヒータ3
の出力を制御し、融液2の温度を所定温度に維持する。The radiation thermometer 7 measures the brightness of thermal radiation light incident on the radiation thermometer 7 and outputs the result to the arithmetic unit 10. Arithmetic unit
Reference numeral 10 converts the input signal into a measured temperature and supplies it to the power supply controller 11. As a result, the power supply controller 11 causes the heater 3 to
Is controlled to maintain the temperature of the melt 2 at a predetermined temperature.
【0008】ところが結晶引き上げ装置の大型化に伴
い、図4に示すように保温筒4を経て外部から測定した
測定温度は、実際の融液表面温度との間に誤差を含み、
正確な測定が困難となっている。また大型の装置では高
温部の熱容量が極めて大きいために、ヒータ3近傍と表
面近傍とで融液2の温度差が大きく、融液2の熱対流が
発生する。そのために融液2の表面温度は時間的に変動
するので、その変動に追従して正確に温度を測定するこ
とは非常に困難である。However, with the increase in size of the crystal pulling apparatus, as shown in FIG. 4, the measured temperature measured from the outside through the heat-retaining cylinder 4 includes an error from the actual melt surface temperature,
Accurate measurement is difficult. Further, in a large-sized apparatus, since the heat capacity of the high temperature portion is extremely large, the temperature difference between the melt 2 and the vicinity of the heater 3 is large, and thermal convection of the melt 2 occurs. Therefore, the surface temperature of the melt 2 changes with time, and it is very difficult to accurately measure the temperature by following the change.
【0009】このような問題点を克服するためには、放
射温度計7で融液2表面をその上方から直接測定する必
要がある。しかしながらこの場合は以下のような問題が
新たに生じる。即ち、装置(チャンバ5)内面は比較的
反射率が高い材料で形成されており、融液2に接触して
いる坩堝1の壁面、又はヒータ3等の高温部からの熱放
射光が炉内にて反射し放射温度計7に入射する(図
5)。そうするとこの反射光が融液表面からの熱放射光
と合わせて放射温度計7において測定されるため、実際
の融液表面温度と測定値との間に誤差が生じるのであ
る。このような測定誤差の原因となる放射光を迷光とい
う。炉内の反射率を低くすれば、迷光の影響を低減する
ことができるが、炉内面全体の状態を変化させると、結
晶品質に大きな影響を及ぼす。In order to overcome such a problem, it is necessary to directly measure the surface of the melt 2 with the radiation thermometer 7 from above. However, in this case, the following problems newly arise. That is, the inner surface of the apparatus (chamber 5) is formed of a material having a relatively high reflectance, and heat radiation from the wall surface of the crucible 1 in contact with the melt 2 or a high temperature portion such as the heater 3 is generated in the furnace. And is incident on the radiation thermometer 7 (FIG. 5). Then, this reflected light is measured by the radiation thermometer 7 together with the heat radiation light from the melt surface, so that an error occurs between the actual melt surface temperature and the measured value. The emitted light that causes such a measurement error is called stray light. If the reflectance inside the furnace is lowered, the effect of stray light can be reduced, but if the state of the entire furnace inner surface is changed, the crystal quality is greatly affected.
【0010】迷光の影響を低減し測定精度の向上を目的
とした単結晶育成炉用融液温度測定装置が特開昭58−16
8927号公報に開示されている。この装置では、偏光フィ
ルム及び光学的検知器が、融液表面からの熱放射光がこ
の順に入射するように、その光軸を同じくして融液上方
に配置されている。融液からの放射光は偏光フィルタを
通過し、次いで光学的検知器に入射する。光学的検知器
は融液からの熱放射光の熱放射スペクトラムを検出して
その温度を測定し、その測定結果に基づき、ヒータの加
熱力が調整され融液温度が制御される。ここで光学的検
知器は融液の融点における最大分光放射率に対応する波
長よりも短波長成分のみを検出するものを用いる。これ
により通常の放射温度計を用いて測定した場合と比較し
て、信号雑音比が大幅に改善される。また熱放射光が前
記偏光フィルタを通過することにより、融液表面で反射
して入射される迷光をも除去することができる。A melt temperature measuring device for a single crystal growth furnace for reducing the influence of stray light and improving the measurement accuracy is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-16.
It is disclosed in Japanese Patent No. 8927. In this device, the polarizing film and the optical detector are arranged above the melt with their optical axes being the same so that the heat radiation light from the surface of the melt enters in this order. Light emitted from the melt passes through a polarizing filter and then strikes an optical detector. The optical detector detects the thermal radiation spectrum of the thermal radiation from the melt and measures its temperature, and based on the measurement result, the heating power of the heater is adjusted and the melt temperature is controlled. The optical detector used here is one that detects only a wavelength component shorter than the wavelength corresponding to the maximum spectral emissivity at the melting point of the melt. As a result, the signal-to-noise ratio is significantly improved as compared with the case where the measurement is performed using a normal radiation thermometer. Further, since the heat radiation light passes through the polarizing filter, stray light reflected and incident on the surface of the melt can be removed.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】然し乍らこの従来装置
においても、融液表面で反射し、光学的検知器に入射す
る迷光を完全に取り除くことは困難であり、その測定結
果から推測する外はない。本発明者らは、この点を改善
した単結晶炉内融液表面温度測定方法を特願平6−1299
11号公報において提案している。この方法は、単結晶育
成過程において、融液からの放射光を放射温度計で測定
する一方、その放射温度計に入射する炉内高温部からの
反射光(迷光)の放射源の温度を測定し、放射温度計に
よる測定値を補正する。従って放射温度計に入射する熱
放射光輝度から迷光成分が除去され、融液表面の温度を
追従性良く高精度で測定することができる。また融液表
面を直接測定しているので、保温筒の外側から測定する
場合よりも温度追従性及び測定精度が向上し、単結晶引
き上げ時の温度制御をより正確に行うことができる。However, even in this conventional apparatus, it is difficult to completely remove the stray light reflected by the surface of the melt and incident on the optical detector, and it cannot be inferred from the measurement results. . The inventors of the present invention have proposed a method for measuring the surface temperature of a melt in a single crystal furnace, which is improved in this respect, in Japanese Patent Application No. 6-1299
Proposed in No. 11 publication. In this method, the radiation light from the melt is measured with a radiation thermometer during the single crystal growth process, while the temperature of the radiation source of the reflected light (stray light) from the high temperature part inside the furnace that enters the radiation thermometer is measured. Then, correct the value measured by the radiation thermometer. Therefore, the stray light component is removed from the luminance of the thermal radiation incident on the radiation thermometer, and the temperature of the melt surface can be measured with good followability and high accuracy. Further, since the melt surface is directly measured, the temperature followability and the measurement accuracy are improved as compared with the case where the temperature is measured from the outside of the heat retaining tube, and the temperature control during pulling of the single crystal can be more accurately performed.
【0012】このように高温融液からの熱放射光を利用
する放射温度計を用いて融液の表面温度を測定する場合
には、その炉内高温部からの熱放射光が炉体内部のB点
にて拡散反射して測定対象である融液表面で反射し迷光
として放射温度計に入射するため、迷光も一緒に測定さ
れる。しかしながら融液表面は鏡面であるために迷光の
放射源は融液表面に写り込んだ極く狭い部分に限定され
ることが判っており、この部分(迷光の放射源)におけ
る温度を測定し前記補正を行えば、融液表面温度測定に
おける精度は大幅に向上する。またこの場合、液面の揺
らぎにより変動する迷光放射源の位置を、レーザ光を利
用した画像処理装置を用いてリアルタイムに測定し、検
出した迷光放射源の位置での温度を測定することによ
り、放射温度計に入射する熱放射輝度から迷光成分を高
精度に補正する方法も提案している(特願平7−243911
号)。しかしながらこの装置は大掛かりであるという欠
点を有する。When the surface temperature of the melt is measured by using the radiation thermometer which utilizes the heat radiation light from the high temperature melt as described above, the heat radiation light from the high temperature part in the furnace is inside the furnace body. Stray light is also measured because it is diffusely reflected at the point B, reflected on the surface of the melt to be measured, and enters the radiation thermometer as stray light. However, since the surface of the melt is a mirror surface, it is known that the radiation source of stray light is limited to an extremely narrow portion reflected on the surface of the melt, and the temperature at this portion (radiation source of stray light) is measured and If corrected, the accuracy of the melt surface temperature measurement will be greatly improved. In this case, the position of the stray light radiation source that fluctuates due to fluctuations in the liquid surface is measured in real time using an image processing device that uses laser light, and by measuring the temperature at the position of the detected stray light radiation source, A method for highly accurately correcting stray light components from the thermal radiance incident on the radiation thermometer is also proposed (Japanese Patent Application No. 7-243911).
issue). However, this device has the drawback of being bulky.
【0013】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、放射温度計に入射する迷光、又はその影響を
除去するための迷光除去板を備えることにより、融液の
表面温度を正確に測定することが可能な単結晶引き上げ
装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and by providing a stray light removing plate for removing the stray light incident on the radiation thermometer or its influence, the surface temperature of the melt can be accurately measured. It is an object of the present invention to provide a single crystal pulling apparatus capable of performing various measurements.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1,2記載の発明
は、坩堝内の融液の表面温度を測定する手段を備える単
結晶引き上げ装置において、融液表面からの熱放射光を
測定する放射温度計と、測定されるべき融液表面位置へ
入射する迷光の放射源位置又は反射源位置に設けられた
迷光除去板とを備えることを特徴とする。例えば前記迷
光除去板は、チャンバ天井壁内面に設けられている。According to the first and second aspects of the present invention, in a single crystal pulling apparatus equipped with means for measuring the surface temperature of the melt in the crucible, the heat radiation light from the surface of the melt is measured. It is provided with a radiation thermometer and a stray light removing plate provided at a radiation source position or a reflection source position of stray light incident on the melt surface position to be measured. For example, the stray light removing plate is provided on the inner surface of the chamber ceiling wall.
【0015】これにより、例えばチャンバ壁面を放射源
として測定領域へ入射する迷光が低減されるので、放射
温度計が測定する熱放射光輝度は、融液の表面温度に由
来するものが殆どとなる。従って従来のように大掛かり
な装置を必要とすることなく、正確に融液の表面温度を
測定することができる。As a result, for example, the stray light that enters the measurement region by using the chamber wall surface as the radiation source is reduced, so that the thermal radiation brightness measured by the radiation thermometer is mostly derived from the surface temperature of the melt. . Therefore, the surface temperature of the melt can be accurately measured without requiring a large-scale device as in the conventional case.
【0016】請求項3,4記載の発明は、請求項1にお
いて、前記迷光除去板は反射率が異なる複数の材料から
なる板を切り替え可能に有しており、これら複数の板を
切り替える切替手段と、各板を設置した場合に放射温度
計にて測定される値から迷光成分を補正して前記融液の
表面温度を算出する算出手段とを備えることを特徴とす
る。例えば前記切替手段は、前記複数の板を水平方向に
並持するフレーム部と、該フレーム部を水平方向に摺動
させるためのレール部と、前記フレーム部を該レール部
に沿って移動させる駆動手段とを備え、該駆動手段に対
する操作は外部にて行えるようになしてあることを特徴
とする。According to the inventions of claims 3 and 4, in claim 1, the stray light removing plate has a switchable plate made of a plurality of materials having different reflectances, and a switching means for switching the plurality of plates. And a calculating means for calculating the surface temperature of the melt by correcting the stray light component from the value measured by the radiation thermometer when each plate is installed. For example, the switching means includes a frame portion that holds the plurality of plates in a horizontal direction, a rail portion that slides the frame portion in the horizontal direction, and a drive that moves the frame portion along the rail portion. And a means for operating the driving means externally.
【0017】例えばヒータのように放射率が高く、温度
が高い物体に由来する迷光が大きく影響する場合であっ
ても、放射温度計による測定値を正確に補正して、その
迷光成分を除去することができる。Even when stray light originating from an object having a high emissivity and a high temperature, such as a heater, has a great influence, the measured value by the radiation thermometer is accurately corrected to remove the stray light component. be able to.
【0018】請求項5記載の発明は、請求項3,4にお
いて、前記算出手段から得られる値に基づいて、前記融
液を加熱するヒータの出力を制御する手段を備えること
を特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the third and fourth aspects, a means for controlling the output of the heater for heating the melt based on the value obtained from the calculating means is provided.
【0019】これによりヒータの出力が自動的に制御さ
れるので、融液の表面温度を常に所定温度に維持するこ
とが容易になる。Since the output of the heater is automatically controlled by this, it becomes easy to always maintain the surface temperature of the melt at a predetermined temperature.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。 実施の形態1 図1は、実施の形態1に係る結晶引き上げ装置を示す模
式的縦断面図である。図中5は、横断面視円形のチャン
バであり、その上方にはチャンバ5より小径のプルチャ
ンバ12が同一軸心にて連結されている。チャンバ5内に
は坩堝1が配設されており、坩堝1の外側には、坩堝1
と同心円筒状であるヒータ3が周設されている。さらに
ヒータ3の外周には保温筒4が配置されている。またシ
ードチャックにてその先端に種結晶13を脱着することが
可能な引き上げ軸(ワイヤ)14が坩堝1の中央上方に臨
ませてある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing a crystal pulling apparatus according to Embodiment 1. Reference numeral 5 in the drawing denotes a chamber having a circular shape in cross section, and a pull chamber 12 having a diameter smaller than that of the chamber 5 is connected thereabove at the same axis. A crucible 1 is arranged in the chamber 5, and the crucible 1 is provided outside the crucible 1.
A heater 3 having a concentric cylindrical shape is provided around. Further, a heat insulating cylinder 4 is arranged on the outer circumference of the heater 3. Further, a pulling shaft (wire) 14 capable of detaching the seed crystal 13 at the tip of the seed chuck faces the upper center of the crucible 1.
【0021】坩堝1の上方に位置するチャンバ5の上壁
には石英窓8が設けられており、石英窓8の外側には、
単結晶6と融液2との融液界面の略中央の温度を石英窓
8を通して測定する放射温度計7が設置されている。放
射温度計7には、これが出力する信号から温度測定値を
演算する演算部10が接続されており、さらにヒータ3の
出力を制御する電力供給制御部11が演算部10に接続され
ている。A quartz window 8 is provided on the upper wall of the chamber 5 located above the crucible 1, and outside the quartz window 8, a quartz window 8 is provided.
A radiation thermometer 7 for measuring the temperature at the approximate center of the melt interface between the single crystal 6 and the melt 2 through a quartz window 8 is installed. The radiation thermometer 7 is connected to a calculation unit 10 which calculates a temperature measurement value from a signal output from the radiation thermometer 7, and a power supply control unit 11 which controls the output of the heater 3 is connected to the calculation unit 10.
【0022】放射温度計7にて測定される位置へ入射す
る迷光の、チャンバ5の上壁における放射源位置(又は
反射源位置)には迷光除去板9が設けられている。迷光
除去板9は融液2中への不純物の混入がなくその反射率
が低い(例えば 0.9程度)黒鉛板等の材料が望ましい。A stray light removing plate 9 is provided at the radiation source position (or the reflection source position) on the upper wall of the chamber 5 for the stray light incident on the position measured by the radiation thermometer 7. The stray light removing plate 9 is preferably made of a material such as a graphite plate which does not contain impurities in the melt 2 and has a low reflectance (for example, about 0.9).
【0023】また迷光除去板9が輻射熱によって高温に
なり、放射温度計7の測定値に影響を及ぼさないよう
に、迷光除去板9は、冷却されている炉体部分に取り付
けるか、又は冷却手段を備えるものとする。単結晶6の
成長による融液2の減少に伴い坩堝1を上昇させるた
め、迷光除去板9,融液2表面,放射温度計7の相対位
置は大きく変化しない。従って迷光除去板9の大きさ
は、迷光除去板9及び放射温度計7の設置位置,融液の
揺らぎにより決定すればよい。Further, the stray light removing plate 9 is attached to the cooled furnace body portion or cooling means so that the stray light removing plate 9 becomes high in temperature due to radiant heat and does not affect the measurement value of the radiation thermometer 7. Shall be provided. Since the crucible 1 is raised as the melt 2 decreases due to the growth of the single crystal 6, the relative positions of the stray light removal plate 9, the surface of the melt 2 and the radiation thermometer 7 do not change significantly. Therefore, the size of the stray light removing plate 9 may be determined by the installation positions of the stray light removing plate 9 and the radiation thermometer 7, and the fluctuation of the melt.
【0024】次に本発明に係る単結晶引き上げ装置にて
単結晶を引き上げる場合の温度測定方法について説明す
る。坩堝1内に充填された溶融原料(融液2)に種結晶
13を浸し、その種結晶13を上方へ引き上げることによ
り、種結晶13の下端に接触している融液2が凝固して結
晶6を成長させる。放射温度計7は、結晶6と融液2と
の界面からこれへ入射する熱放射光輝度を測定し、この
結果を演算部10へ出力する。融液表面の放射率をεS と
すると融液表面の反射率は1−εS となるので迷光除去
板9を設置した場合に放射温度計7で測定される放射光
輝度Lは (1)式のように表すことができる。Next, a temperature measuring method for pulling a single crystal by the single crystal pulling apparatus according to the present invention will be described. Seed crystals in the molten raw material (melt 2) filled in the crucible 1.
By soaking 13 and pulling the seed crystal 13 upward, the melt 2 in contact with the lower end of the seed crystal 13 solidifies to grow the crystal 6. The radiation thermometer 7 measures the brightness of thermal radiation light incident on the interface between the crystal 6 and the melt 2 and outputs the result to the calculation unit 10. When the emissivity of the melt surface is ε S , the reflectivity of the melt surface is 1-ε S. Therefore, when the stray light removal plate 9 is installed, the radiant light luminance L measured by the radiation thermometer 7 is (1) It can be expressed as an expression.
【0025】[0025]
【数1】 [Equation 1]
【0026】第一項のεS Lb (TS )は融液表面A点
からの熱放射成分であり、第二項の(1−εS ){εc
Lb (Tc )+(1−εc )Lb (TH )}は迷光除去
板9からの成分を示す。この中でεc Lb (Tc )の項
は迷光除去板9からの放射項の成分であり、(1−
εc )Lb (TH )の項は迷光除去板9上で拡散反射し
た炉内高温部からの反射光の成分を示す。ここで前者の
項は迷光除去板9の温度が800℃以下である場合、融液
温度測定値への影響は1℃以下であり無視することがで
きる。従って迷光除去板9は、冷却されている炉体部分
に取り付けらるか、又は冷却手段を備えるものとする。
そして実際に熱電対を設置して迷光除去板9の温度を測
定して 800℃を越えないことを確認した。また後者の項
は迷光の輝度温度が1000℃以下であり迷光除去板9の反
射率が 0.9以上であれば融液温度測定値への影響は1℃
以下であり無視することができる。このような条件の元
では、放射温度計で測定される放射光輝度には迷光の影
響がなく、 (1)式のLを直接温度換算することが可能で
ある。The first term ε S L b (T S ) is the heat radiation component from the melt surface point A, and the second term (1-ε S ) {ε c
L b (T c ) + (1−ε c ) L b (T H )} indicates the component from the stray light elimination plate 9. Among them, the term of ε c L b (T c ) is the component of the radiation term from the stray light elimination plate 9, and (1-
The term ε c ) L b (T H ) represents the component of the reflected light from the high temperature part in the furnace which is diffused and reflected on the stray light removing plate 9. Here, when the temperature of the stray light removing plate 9 is 800 ° C. or less, the influence of the former term on the melt temperature measurement value is 1 ° C. or less and can be ignored. Therefore, the stray light removing plate 9 is attached to the cooled furnace body portion or has a cooling means.
Then, by actually installing a thermocouple and measuring the temperature of the stray light removing plate 9, it was confirmed that the temperature did not exceed 800 ° C. In the latter term, if the brightness temperature of stray light is 1000 ° C or less and the reflectance of the stray light removal plate 9 is 0.9 or more, the influence on the measured melt temperature is 1 ° C.
It is below and can be ignored. Under such conditions, there is no effect of stray light on the radiant light luminance measured by the radiation thermometer, and it is possible to directly convert L in equation (1) into temperature.
【0027】前述した如く、融液表面は鏡面であるため
に、測定点であるA点に入射する迷光が反射するのはB
点に限定することが可能である。従ってこのB点に反射
率が低い迷光除去板9を設置することにより、結晶品質
へ影響を及ぼすことなく、放射温度計7へ入射する迷光
を低減することができる。また融液表面は熱対流等の影
響で揺らいでいるため、その傾斜角は変動しており、B
点の位置も変動している。しかしながら迷光除去板9
は、融液表面が揺らいだ場合のB点をも含む大きさにな
してあることから、十分な迷光除去効果が得られる。As described above, since the surface of the melt is a mirror surface, the stray light incident on the measurement point A is reflected by the point B.
It is possible to limit to points. Therefore, by installing the stray light removing plate 9 having a low reflectance at the point B, it is possible to reduce the stray light entering the radiation thermometer 7 without affecting the crystal quality. In addition, since the surface of the melt fluctuates due to the effects of heat convection, its tilt angle changes, and
The positions of the dots are also changing. However, stray light removal plate 9
Has a size including point B when the melt surface fluctuates, so that a sufficient stray light removing effect can be obtained.
【0028】実施の形態2 実施の形態1のように迷光除去板9を備えるのみでも、
迷光を除去する効果は得られるが、炉体構造,温度計の
設置位置によっては、ヒータ3からの放射光が迷光の主
原因であることがある。ヒータ3は放射率が高く温度も
高いために、迷光除去板9の反射率が上述した条件を満
たしていても、輝度温度TH は非常に大きくなり迷光の
影響を無視することができない場合がある。Second Embodiment Even if only the stray light removing plate 9 is provided as in the first embodiment,
Although the effect of removing stray light is obtained, the radiated light from the heater 3 may be the main cause of stray light depending on the furnace body structure and the installation position of the thermometer. Since the heater 3 has a high emissivity and a high temperature, even if the reflectance of the stray light removing plate 9 satisfies the above-mentioned conditions, the brightness temperature T H becomes very large and the influence of stray light cannot be ignored. is there.
【0029】そこで本実施の形態では異なる反射率を有
する2種類の材料からなる板を有する迷光除去板9を使
用する。図2は実施の形態2に係る単結晶引き上げ装置
を示す模式的縦断面図である。これら2種類の板は、温
度測定中に切り替えが行えるようにスライド機構にて取
り付けられており、装置外部に備えられた操作部15を操
作することにより、スライド機構の駆動部を制御して板
の切り替えを行えるようになしてある。迷光除去板9を
構成する2種類の板のうち一方の板の反射率は0.9以上
である必要はないが、二種類の迷光除去板9の散乱特性
は同一である必要がある。本実施の形態では一方を黒鉛
板(反射率 0.9)とし、他方をSiC板(反射率 0.8)
としている。そしてその他の構成は実施の形態1と同様
であり、同符号を付して説明を省略する。Therefore, in this embodiment, the stray light removing plate 9 having plates made of two kinds of materials having different reflectances is used. FIG. 2 is a schematic vertical sectional view showing a single crystal pulling apparatus according to the second embodiment. These two types of plates are attached by a slide mechanism so that they can be switched during temperature measurement. By operating an operating unit 15 provided outside the device, the drive unit of the slide mechanism is controlled to control the plates. You can switch between. The reflectance of one of the two types of plates forming the stray light removal plate 9 does not need to be 0.9 or more, but the scattering characteristics of the two types of stray light removal plate 9 need to be the same. In this embodiment, one is a graphite plate (reflectance 0.9) and the other is a SiC plate (reflectance 0.8).
And The other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
【0030】迷光除去板9のスライド機構について、そ
の下面図である図3を用いて説明する。黒鉛板9a( 150
mm× 150mm)とSiC板9b( 150mm× 150mm)とがフレ
ーム21にて並列に保持されており、フレーム21は、これ
に対応する幅のレール22が裏面側に取り付けられたレー
ル板23に嵌合保持されている。レール22はベルト状をな
しており、駆動部24にてレール22をレール板23の裏面,
表面で回動させることにより、フレーム21が矢符方向へ
スライドする。The sliding mechanism of the stray light removing plate 9 will be described with reference to FIG. 3, which is a bottom view thereof. Graphite plate 9a (150
mm × 150 mm) and the SiC plate 9b (150 mm × 150 mm) are held in parallel by a frame 21, and the frame 21 has a rail 22 having a width corresponding to the frame 22 fitted to a rail plate 23 attached to the back side. Are held together. The rail 22 has a belt-like shape, and the drive unit 24 connects the rail 22 to the rear surface of the rail plate 23.
By rotating on the surface, the frame 21 slides in the arrow direction.
【0031】またフレーム21及びレール板23の内部には
冷媒流路が設けられている。フレーム21の冷媒流路の入
口,出口にはフレキシブルチューブ25を介して冷媒管26
が連結されている。レール板23の冷媒流路の入口,出口
には冷媒管27が連結されている。これら冷媒管26,27へ
は装置外部から冷却水等の冷媒を供給し、フレーム21及
びレール板23内を循環してこれらを冷却した冷媒は冷媒
管26,27を経て外部へ排出されるようになしてある。な
おフレーム21にはフレキシブルチューブ25が接続されて
いるので、フレーム21の移動を妨げることはない。A coolant passage is provided inside the frame 21 and the rail plate 23. A refrigerant pipe 26 is provided at the inlet and outlet of the refrigerant passage of the frame 21 via a flexible tube 25.
Are connected. A refrigerant pipe 27 is connected to the inlet and outlet of the refrigerant passage of the rail plate 23. Refrigerant such as cooling water is supplied to the refrigerant pipes 26 and 27 from the outside of the device, and the refrigerant that circulates in the frame 21 and the rail plate 23 to cool them is discharged to the outside through the refrigerant pipes 26 and 27. It has been done. Since the flexible tube 25 is connected to the frame 21, it does not hinder the movement of the frame 21.
【0032】さらにフレーム21の表面に熱電対28が取り
付けられており、導線29にて装置外部に設けられた温度
測定装置16に接続されている。Further, a thermocouple 28 is attached to the surface of the frame 21, and is connected by a conductor 29 to a temperature measuring device 16 provided outside the device.
【0033】図3では直線上にスライドさせて2種類の
板を切り替える構成を示しているが、これに限るもので
はなく、例えば2種類の板を周方向に設置して回転させ
て切り替える構成としてもよい。Although FIG. 3 shows a configuration in which two types of plates are switched by sliding on a straight line, the present invention is not limited to this, and for example, a configuration in which two types of plates are installed in the circumferential direction and rotated to switch Good.
【0034】実施の形態2における測定方法を説明す
る。放射温度計7による測定は、一方の板を設置して行
った後、引き上げ途中において操作部15を操作して上述
したスライド機構により反射率が異なる他方の迷光除去
板9に切り替え、迷光の輝度温度TH を確認し補正を行
う。二種類の迷光除去板9を使用した夫々の場合におけ
る測定輝度は(2), (3)式のように表せる。また散乱特性
が同一であれば、迷光の輝度温度TH は同一であり、ま
た短時間であれば融液表面温度TS も同一である。従っ
て二種類の迷光除去板9を使用して得られる測定輝度の
差は (4)式のようになる。The measuring method in the second embodiment will be described. The measurement by the radiation thermometer 7 is performed by setting one plate, and then operating the operation unit 15 in the middle of pulling up to switch to the other stray light removing plate 9 having a different reflectance by the above-mentioned slide mechanism, and the brightness of the stray light is changed. check the temperature T H to perform the correction. The measured brightness in each case using the two kinds of stray light removing plates 9 can be expressed as in equations (2) and (3). If the scattering characteristics are the same, the brightness temperature T H of the stray light is the same, and if it is a short time, the melt surface temperature T S is also the same. Therefore, the difference in the measured luminances obtained by using the two types of stray light removing plates 9 is given by equation (4).
【0035】[0035]
【数2】 [Equation 2]
【0036】ここで迷光除去板9からの放射光は無視す
ることができるので、迷光放射源の輝度Lb (TH )は
(5)式にて算出することができる。そして融液表面から
の熱放射成分εS Lb (TS )は (6)式にて算出するこ
とができ、この熱放射成分ε S Lb (TS )から融液表
面温度TS を算出する。Here, the radiation from the stray light removing plate 9 is ignored.
The brightness L of the stray light source isb(TH) Is
It can be calculated by equation (5). And from the melt surface
Thermal radiation component ε ofSLb(TS) Can be calculated using equation (6).
And the thermal radiation component ε SLb(TS) From the melt table
Surface temperature TSIs calculated.
【0037】[0037]
【数3】 (Equation 3)
【0038】演算部10には、(5), (6)式,τW ,εS ,
εc1,εc2,及び温度換算式が予め設定されている。演
算部10は、 (5)式に基づいて二種類の迷光除去板9の温
度T C1,TC2,放射温度計7の出力L1 ,L2 から迷光
放射源の輝度Lb (TH )を算出し、予め与えられた換
算式から融液表面温度TS を求める。この値は電力供給
制御部11へ与えられ、これにより電力供給制御部11がヒ
ータ3の出力を制御し、融液2の温度を所定温度に維持
する。The calculation unit 10 includes the equations (5), (6), τW, ΕS,
εc1, Εc2, And the temperature conversion formula are preset. Performance
The calculation unit 10 calculates the temperature of the two types of stray light removing plates 9 based on the equation (5).
Degree T C1, TC2, Output L of radiation thermometer 71, LTwoFrom stray light
Radiance of radiation source Lb(TH) Is calculated, and the
From the formula, melt surface temperature TSAsk for. This value is the power supply
It is supplied to the control unit 11, which causes the power supply control unit 11 to be turned off.
The output of the rotor 3 is controlled to maintain the temperature of the melt 2 at a predetermined temperature.
I do.
【0039】[0039]
【実施例】実際に、二種類の板を有する迷光除去板9
(実施の形態2)を設置した場合と、設置しない場合と
で融液温度の測定を行った。迷光除去板9を設置した本
発明装置では、 (5)式により迷光の輝度温度TH は1200
℃と求められ、 (6)式により融液表面温度TS は1500℃
と求められた。また従来装置による融液表面温度TS は
1430℃であり、本発明装置による測定値と約70℃の誤差
が生じていた。この結果より本発明装置では迷光の影響
による誤差が解消されたことが確認された。EXAMPLE An actual stray light removing plate 9 having two types of plates
The melt temperature was measured with and without (Embodiment 2) installed. In the present invention apparatus installed stray light removing plate 9, the brightness temperature T H of the stray light by (5) 1200
℃, and the melt surface temperature T S is 1500 ℃ according to the formula (6).
Was asked. Further, the melt surface temperature T S by the conventional apparatus is
It was 1430 ° C., and there was an error of about 70 ° C. from the value measured by the device of the present invention. From this result, it was confirmed that the error of the device of the present invention due to the influence of stray light was eliminated.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上のように本発明に係る単結晶引き上
げ装置は、放射温度計に入射する迷光の影響を除去する
ための迷光除去板を備えることにより、簡単な装置構成
にて融液の表面温度を正確に測定することができる。こ
れにより引き上げ単結晶の品質を管理し、また向上させ
ることが可能になる等、本発明は優れた効果を奏する。As described above, the single crystal pulling apparatus according to the present invention is provided with the stray light removing plate for removing the influence of the stray light incident on the radiation thermometer, so that the melt can be melted with a simple apparatus configuration. The surface temperature can be measured accurately. This makes it possible to control and improve the quality of the pulled single crystal, and the present invention has excellent effects.
【図1】実施の形態1に係る単結晶引き上げ装置を示す
模式的縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a single crystal pulling apparatus according to a first embodiment.
【図2】実施の形態2に係る単結晶引き上げ装置を示す
模式的縦断面図である。FIG. 2 is a schematic vertical sectional view showing a single crystal pulling apparatus according to a second embodiment.
【図3】迷光除去板のスライド機構を示す下面図であ
る。FIG. 3 is a bottom view showing a sliding mechanism of a stray light removing plate.
【図4】融液の表面温度を測定する手段を備えた従来の
単結晶引き上げ装置を示す模式的縦断面図である。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing a conventional single crystal pulling apparatus equipped with a means for measuring the surface temperature of a melt.
【図5】測定位置へ入射する迷光を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing stray light incident on a measurement position.
1 坩堝 2 融液 5 チャンバ 6 単結晶 7 放射温度計 9 迷光除去板 10 演算部 11 電力供給制御部 15 操作部 1 Crucible 2 Melt 5 Chamber 6 Single Crystal 7 Radiation Thermometer 9 Stray Light Removal Plate 10 Calculation Unit 11 Power Supply Control Unit 15 Operation Unit
Claims (5)
を備える単結晶引き上げ装置において、融液表面からの
熱放射光を測定する放射温度計と、測定されるべき融液
表面位置へ入射する迷光の放射源位置又は反射源位置に
設けられた迷光除去板とを備えることを特徴とする単結
晶引き上げ装置。1. A single crystal pulling apparatus comprising means for measuring the surface temperature of a melt in a crucible, a radiation thermometer for measuring thermal radiation light from the melt surface, and a melt surface position to be measured. A single crystal pulling apparatus comprising: a stray light removing plate provided at a radiation source position or a reflection source position of incident stray light.
ャンバの天井壁内面に設けられていることを特徴とする
請求項1記載の単結晶引き上げ装置。2. The single crystal pulling apparatus according to claim 1, wherein the stray light removing plate is provided on an inner surface of a ceiling wall of a chamber that houses the crucible.
材料からなる板を切り替え可能に有しており、これら複
数の板を切り替える切替手段と、各板を設置した場合に
放射温度計にて測定される値から迷光成分を補正して前
記融液の表面温度を算出する算出手段とを備えることを
特徴とする請求項1記載の単結晶引き上げ装置。3. The stray light removing plate has a switchable plate made of a plurality of materials having different reflectances, and a switching means for switching the plurality of plates and a radiation thermometer when each plate is installed. The single crystal pulling apparatus according to claim 1, further comprising: a calculating unit that corrects a stray light component from a value measured by calculating the surface temperature of the melt.
向に並持するフレーム部と、該フレーム部を水平方向に
摺動させるためのレール部と、前記フレーム部を該レー
ル部に沿って移動させる駆動手段とを備え、該駆動手段
に対する操作は外部にて行えるようになしてあることを
特徴とする請求項3記載の単結晶引き上げ装置。4. The switching means comprises a frame portion horizontally holding the plurality of plates in parallel, a rail portion for sliding the frame portion in the horizontal direction, and the frame portion along the rail portion. 4. The single crystal pulling apparatus according to claim 3, further comprising drive means for moving the single crystal, and the operation for the drive means can be performed externally.
て、前記融液を加熱するヒータの出力を制御する手段を
備えることを特徴とする請求項3又は4記載の単結晶引
き上げ装置。5. The single crystal pulling apparatus according to claim 3, further comprising means for controlling an output of a heater for heating the melt based on a value obtained from the calculating means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7497996A JPH09263486A (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Apparatus for pulling single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7497996A JPH09263486A (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Apparatus for pulling single crystal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09263486A true JPH09263486A (en) | 1997-10-07 |
Family
ID=13562927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7497996A Pending JPH09263486A (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Apparatus for pulling single crystal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09263486A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180126542A (en) | 2016-05-25 | 2018-11-27 | 가부시키가이샤 사무코 | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal |
KR20200111775A (en) | 2018-02-28 | 2020-09-29 | 가부시키가이샤 사무코 | Convection pattern estimation method of silicon melt, oxygen concentration estimation method of silicon single crystal, silicon single crystal manufacturing method, and silicon single crystal pulling device |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP7497996A patent/JPH09263486A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180126542A (en) | 2016-05-25 | 2018-11-27 | 가부시키가이샤 사무코 | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal |
DE112017002662T5 (en) | 2016-05-25 | 2019-03-14 | Sumco Corporation | Method and apparatus for producing silicon single crystal |
US10858753B2 (en) | 2016-05-25 | 2020-12-08 | Sumco Corporation | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal |
KR20200111775A (en) | 2018-02-28 | 2020-09-29 | 가부시키가이샤 사무코 | Convection pattern estimation method of silicon melt, oxygen concentration estimation method of silicon single crystal, silicon single crystal manufacturing method, and silicon single crystal pulling device |
US11885038B2 (en) | 2018-02-28 | 2024-01-30 | Sumco Corporation | Method of estimating convection pattern of silicon melt, method of estimating oxygen concentration of silicon single crystal, method of manufacturing silicon single crystal, and raising device of silicon single crystal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101378558B1 (en) | Method for Measuring Distance Between Reference Reflector and Melt Surface Method for Control the Position of Melt Surface Using Same and Silicon Single Crystal Producing Apparatus | |
KR102157388B1 (en) | Silicon single crystal manufacturing method and apparatus | |
US9260796B2 (en) | Method for measuring distance between lower end surface of heat insulating member and surface of raw material melt and method for controlling thereof | |
CN115461500B (en) | Single crystal manufacturing apparatus and single crystal manufacturing method | |
JP4293395B2 (en) | CZ method single crystal ingot manufacturing apparatus and method | |
JPH11190662A (en) | Method of measuring surface temperature of molten liquid in single crystal pull-up furnace and device for the method | |
JP2001019588A (en) | Method for controlling diameter of single crystal and device for growing crystal | |
JPH09263486A (en) | Apparatus for pulling single crystal | |
KR20110059942A (en) | Control point proffer device for melt level measuring of ingot growing apparatus | |
JP4246561B2 (en) | Single crystal diameter control method | |
KR102241310B1 (en) | Single crystal production method | |
KR20230051263A (en) | Single crystal manufacturing method | |
TWI785410B (en) | Single crystal production system and single crystal production method | |
KR20110059943A (en) | Method of melt temperature measuring and its measuring devicd for pulling ingot apparatus | |
KR100415172B1 (en) | Grower for single crystalline silicon ingot | |
KR101528063B1 (en) | Apparatus for measuring the diameter of ingot, ingot growing apparatus having the same and method for ingot growing | |
KR20210117780A (en) | Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot | |
JPH07277879A (en) | Apparatus for producing single crystal by cz method and melt level control method | |
JPH0859388A (en) | Device for producing single crystal | |
JP4306009B2 (en) | Single crystal ingot manufacturing apparatus and method | |
JPH07243911A (en) | Temperature measuring device for molten liquid surface and measuring method therefor | |
WO2022118537A1 (en) | Method for measuring distance between heat shield member lower end surface and raw material melt surface, method for controlling distance between heat shield member lower end surface and raw material melt surface, and method for producing silicon single crystal | |
JPH11130585A (en) | Apparatus for pulling single crystal | |
JP6885286B2 (en) | Method for manufacturing silicon single crystal | |
JP2549607Y2 (en) | Crystal growth equipment |