JPH10142063A - 単結晶表面の温度測定方法 - Google Patents
単結晶表面の温度測定方法Info
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- JPH10142063A JPH10142063A JP31879196A JP31879196A JPH10142063A JP H10142063 A JPH10142063 A JP H10142063A JP 31879196 A JP31879196 A JP 31879196A JP 31879196 A JP31879196 A JP 31879196A JP H10142063 A JPH10142063 A JP H10142063A
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Abstract
面温度を簡易な方法で正確に求めることのできる方法を
提供すること。 【解決手段】 チョクラルスキー法により単結晶を製造
する方法において、単結晶ロッドと溶融液との境界部に
発現するブライトリングを、近赤外までの感度を有する
二次元ＣＣＤ赤外線カメラを用いて観測し、ブライトリ
ングの輝度温度分布を求め、その最高放射輝度から求め
られる外乱光反射成分を差し引くことにより求められる
ことを特徴とする単結晶表面の温度測定方法。
Description
などの単結晶をチョクラルスキー法（ＣＺ法という。）
により製造する際の単結晶表面の温度測定方法に関す
る。
ンなどの単結晶は、通常ＣＺ法により製造されている。
ＣＺ法は、図６に示すように高純度の石英坩堝２の中に
シリコン多結晶を入れ、回転軸７により石英坩堝２を回
転させながら外部からヒータにより加熱溶融し、このシ
リコン多結晶の溶融液９中に引き上げワイヤー６の先端
部に支持されたシリコン多結晶（種結晶）を浸漬して、
次いで引き上げワイヤー６をゆっくりと引き上げながら
徐冷し、シリコンの多結晶を単結晶１０に転化すること
によりシリコン単結晶を製造するものである。
面温度を正確に求めることは、生産ロスを防止して製品
歩留まりを高めるうえで極めて重要であり、信頼性の高
い温度測定方法が求められている。
度、溶融液内温度、溶融液と結晶との界面温度から結晶
中の温度勾配を測定する方法（特開昭５９−２２７７９
７号公報）が提案されている。また、歩留まりを向上さ
せるために結晶の直径、振れ幅、溶融液面の高さ及び振
動等を検知する手段としてＣＣＤカメラ等が用いられて
いる（特開昭６３−１０００９７号公報、特開昭６３−
１７０２９６号公報、特開平２−１０２１８７号公報及
び特開平４−１２２３３号公報）。しかしながら、図６
に示すようにＣＺ炉内で成長中の単結晶表面温度をＣＣ
Ｄカメラ３を用いて測定しようとしても、該単結晶表面
の放射像と側面ヒーターからの放射の高輝度反射像等が
重畳しているため複雑な補正が必要となるとともに正確
な温度を求めることはできなかった。
は、ＣＺ炉内で成長中の単結晶表面温度を簡易な方法で
正確に求めることのできる方法を提供することである。
発明者は鋭意検討を行った結果、意外にも単結晶表面
部、すなわちブライトリング上方でかつ近傍の高放射率
部とブライトリングの輝度温度分布の最高輝度部が外乱
の反射光量を同一量受けていることを見い出し、本発明
を完成するに至った。すなわち、本発明は、チョクラル
スキー法により単結晶を製造する方法において、単結晶
ロッドと溶融液との境界部に発現するブライトリング
を、近赤外までの感度を有する二次元ＣＣＤ赤外線カメ
ラを用いて観測し、ブライトリングの輝度温度分布を求
め、その最高放射輝度から求められる外乱光反射成分を
差し引くことにより求めることを特徴とする単結晶表面
の温度測定方法を提供するものである。
を参照しながら説明する。図１及び図２はブライトリン
グとその観測範囲を示した模式図である。図３はＣＣＤ
カメラにより観測されるブライトリング近傍の輝度温度
分布曲線を示し、横軸はＹ軸方向に沿う位置を、縦軸は
放射輝度の強さを示す。ＣＣＤカメラの映像をパソコン
に取り込み画像処理を行う場合の座標設定は通常画面の
左から右へＸ軸（正）、画面上から下へＹ軸（正）にと
るため、窓部の方がブライトリングよりもＹ軸上原点に
近い位置となる。図４は単結晶の窓部の放射輝度とブラ
イトリングの最高放射輝度の関係を示す図である。図５
は単結晶窓部の温度分布を示す図である。図中、窓部と
ブライトリングの境界付近はヒーター等からの反射の影
響が大きく窓部温度分布を計測する方法では正確な温度
測定は行えないため、一部が破断した表示となる。図１
に示すように観測するブライトリング１３は、チョクラ
ルスキー法により単結晶を製造する際、単結晶ロッド１
１と側面ヒーターからの熱反射像が重畳して形成される
ものであり、単結晶ロッド１１と溶融液１２との界面部
に発現するものである。
する二次元ＣＣＤ赤外線カメラを用いて上記ブライトリ
ング１３を観測する。これは、外乱光である黒鉛ヒータ
ーなどの反射光の影響をできるだけ排除するためであ
る。また、近赤外までの波長帯域としては、特に制限さ
れないが、７００〜１１００ｎｍとするのが好ましい。
を用いるため、ブライトリングの観測範囲１６におい
て、図１に示すように二次元で輝度を観測することがで
きる。観測方向としては、特に制限されないが、矢印方
向（Ｙ軸方向）に観測することが好ましい。観測範囲１
６の一部を拡大したものを図２に、また、観測結果で得
られたＹ軸方向の輝度温度の分布曲線を図３に示した。
図３のブライトリングの輝度温度分布の最高放射輝度１
４は単結晶の凝固点と一致する。図１及び図３から、単
結晶の表面温度、すなわちブライトリングの上方でかつ
近傍に位置し、外乱光が極めて少ない高放射率部１５
（図１中、一点鎖線で示された部分であり、以下説明の
便宜上「窓部」という）とブライトリング部１３は、後
者が高い放射輝度勾配を示すことから、図３中の鉛直方
向に描いた一点鎖線を境界として明確に区別できること
がわかる。
布は次の手順で求めることができる。まず、ブライトリ
ング部における外乱光による反射成分を求める。すなわ
ち、図３において、上記の如く、ブライトリング部の最
高放射輝度１４が単結晶の凝固点と一致するが、この凝
固点温度は文献より明らかであるので（Ｓｉ単結晶の凝
固点は１４２０℃）、輝度−温度交換式により求められ
る温度と該凝固点を比較し、その差を外乱光による反射
成分として求めておく。
窓部の放射輝度の関係を求めたところ図４の破線で示さ
れるように、その関係は比例関係にあることからブライ
トリングの部分と窓部では同量の外乱光を受け反射して
いることがわかる。従って、ブライトリングの温度変換
より求められた反射光成分量が窓部にも加わっていると
し、その成分を差し引いた輝度より温度変換を行うこと
により、窓部の正確な温度が求められる。窓部全体につ
いてこの計算を行えば、温度分布が求められＹ軸に沿っ
た温度勾配も計算できる。
が単結晶に反射してカメラに入射する成分をいう。
様のＣＣＤカメラを用いて測定した。ブライトリングか
ら窓部に至る放射輝度分布の結果は、前記図３のとおり
であった。Ｓｉ単結晶の凝固点温度を輝度−温度変換式
から輝度に変換し、これと点１４の最高放射輝度の差を
外乱光による反射成分１５として求めた。次に窓部の放
射輝度分布Ｂ（Ｚ）から縦軸の下方へ外乱光反射成分量
を平行移動し、修正された輝度分布Ｂ′（Ｚ）を求め
た。このＢ′（Ｚ）を輝度−温度交換式を用いて、図５
に示す窓部の温度分布を求めた。
の単結晶表面温度を簡易な方法で直接的に正確に求める
ことができるため精密な制御が可能となり、品質向上が
図れる。また、該ＣＣＤカメラは固定した状態で結晶の
温度分布を測定できるため移動機構等の設置が不要であ
るとともに、非接触式であるため結晶ロッドや結晶溶融
液を汚染しない。さらにまた、１台のＣＣＤカメラで温
度監視用と直径制御用の２種類の測定が行える。
を示した模式図である。
観測範囲を示した模式図である。
度の分布曲線を示す図である。
高放射輝度の関係を示す図である。
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により単結晶を製造
する方法において、単結晶ロッドと溶融液との境界部に
発現するブライトリングを、近赤外までの感度を有する
二次元ＣＣＤ赤外線カメラを用いて観測し、ブライトリ
ングの輝度温度分布を求め、この最高放射輝度から求め
られる外乱光反射成分を差し引くことにより求めること
を特徴とする単結晶表面の温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31879196A JP3628823B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 単結晶表面の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31879196A JP3628823B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 単結晶表面の温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142063A true JPH10142063A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3628823B2 JP3628823B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=18102993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31879196A Expired - Lifetime JP3628823B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 単結晶表面の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3628823B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002001170A1 (fr) * | 2000-06-26 | 2002-01-03 | Nec Corporation | Procede et appareil de mesure de la temperature |
| CN112301421A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 内蒙古中环光伏材料有限公司 | 一种适用于大尺寸单晶硅的感光快速收尾方法 |
-
1996
- 1996-11-14 JP JP31879196A patent/JP3628823B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002001170A1 (fr) * | 2000-06-26 | 2002-01-03 | Nec Corporation | Procede et appareil de mesure de la temperature |
| US7033070B2 (en) | 2000-06-26 | 2006-04-25 | Nec Corporation | Method and apparatus for measuring temperature |
| CN112301421A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 内蒙古中环光伏材料有限公司 | 一种适用于大尺寸单晶硅的感光快速收尾方法 |
| CN112301421B (zh) * | 2019-07-31 | 2024-05-17 | 内蒙古中环光伏材料有限公司 | 一种适用于大尺寸单晶硅的感光快速收尾方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3628823B2 (ja) | 2005-03-16 |
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