JPS5918192A - 結晶製造装置における結晶径制御方法 - Google Patents
結晶製造装置における結晶径制御方法Info
- Publication number
- JPS5918192A JPS5918192A JP12398082A JP12398082A JPS5918192A JP S5918192 A JPS5918192 A JP S5918192A JP 12398082 A JP12398082 A JP 12398082A JP 12398082 A JP12398082 A JP 12398082A JP S5918192 A JPS5918192 A JP S5918192A
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- JP
- Japan
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- crystal
- diameter
- control
- sensing line
- television camera
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
- C30B15/26—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using television detectors; using photo or X-ray detectors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は結晶製造装置における結晶の径制御方法に関す
る。
る。
従来のチョクラルスキー法（ＣＺ）による結晶製造装置
では、第１図に示すよう〜に、結晶融液１を収容した石
英ルツボ２に種結晶３をつけて引上げを行ない、一定の
引上げ操作と融液温度調整のあとにネックダウン部４．
肩部５を形成して一定径の結晶６を得る。この場合にお
いてネックダウン部４．肩部５の形成はオペレータによ
って制御が行なわれるが、一定径になった後は工業用テ
レビカメラ７により固液界面をモニタして引上げ速度や
温度調整による径制御を自動的に行なっている。その方
法は、結晶原輝度信号を微分して第２図（ａｌの画像に
対して同図（ｂｌの信号を得、これを一定のレベルＳＲ
で同図（ｃ）のように２値化処理を行なって結晶直径り
を算出するものであった。
では、第１図に示すよう〜に、結晶融液１を収容した石
英ルツボ２に種結晶３をつけて引上げを行ない、一定の
引上げ操作と融液温度調整のあとにネックダウン部４．
肩部５を形成して一定径の結晶６を得る。この場合にお
いてネックダウン部４．肩部５の形成はオペレータによ
って制御が行なわれるが、一定径になった後は工業用テ
レビカメラ７により固液界面をモニタして引上げ速度や
温度調整による径制御を自動的に行なっている。その方
法は、結晶原輝度信号を微分して第２図（ａｌの画像に
対して同図（ｂｌの信号を得、これを一定のレベルＳＲ
で同図（ｃ）のように２値化処理を行なって結晶直径り
を算出するものであった。
ところで、シリコンのＣ２成長では上述のように非常に
輝度の高い部分があるので上述した従来法で直径の算出
は容易にできるが、タンタル酸リチウムやガリウムリン
のＣ２成長においてはシリコンの場合のような輝度の高
い部分がなく、またガリウムヒ素においては通常原料融
液中のヒ素が蒸発することをふせぐ目的で三酸化ホウ素
のフタをするため上述のように工業用テレビカメラでは
結晶直径の算出ができなかった。その理由は、第３図（
ａｌに示すように微分した信号の内容がシリコン結晶の
場合とちがって結晶径に対応するもの以外に多くの信号
が混入して、同図（ｂｌのように二値化しても結晶信号
を選らびだすことができないためである。このため、シ
リコン以外の結晶成長では重量センサーを使用して重量
変化により直径制御を行なっているが、この方法では制
御精度は±３語と悪い。
輝度の高い部分があるので上述した従来法で直径の算出
は容易にできるが、タンタル酸リチウムやガリウムリン
のＣ２成長においてはシリコンの場合のような輝度の高
い部分がなく、またガリウムヒ素においては通常原料融
液中のヒ素が蒸発することをふせぐ目的で三酸化ホウ素
のフタをするため上述のように工業用テレビカメラでは
結晶直径の算出ができなかった。その理由は、第３図（
ａｌに示すように微分した信号の内容がシリコン結晶の
場合とちがって結晶径に対応するもの以外に多くの信号
が混入して、同図（ｂｌのように二値化しても結晶信号
を選らびだすことができないためである。このため、シ
リコン以外の結晶成長では重量センサーを使用して重量
変化により直径制御を行なっているが、この方法では制
御精度は±３語と悪い。
マイクロプロセッサ−による無人運転を行なうことを考
えた場合、ネックダウン部及び肩部の制御は直接結晶外
形が算出ができる工業用テレビカメラが使用できると非
常に好ましい。
えた場合、ネックダウン部及び肩部の制御は直接結晶外
形が算出ができる工業用テレビカメラが使用できると非
常に好ましい。
本発明は、ガリウムヒ素、ガリウムリン、タンタル酸リ
チウムなどのシリコン以外のＣ２結晶成長においても、
工業用テレビカメラでモニタして得られた輝度信号の変
化を用いて直径制御を行い得る方法を提供することを目
的とする。
チウムなどのシリコン以外のＣ２結晶成長においても、
工業用テレビカメラでモニタして得られた輝度信号の変
化を用いて直径制御を行い得る方法を提供することを目
的とする。
本発明においては、テレビカメラでモニタして得られた
所定のセンシングライン上の輝［［号の変化分を求めた
とき、その信号レベルだけでなく信号幅にも着目するこ
とにより、雑音信号とは区別して結晶端部位置情報が抽
出できることに注目する。即ち、輝度信号の微分信号の
中から、一定レベル以上でかつ一定幅以上の信号を結晶
端部位置信号として抽出する数学的処理を行い、これに
より結晶径を算出して径制御を行うものである。
所定のセンシングライン上の輝［［号の変化分を求めた
とき、その信号レベルだけでなく信号幅にも着目するこ
とにより、雑音信号とは区別して結晶端部位置情報が抽
出できることに注目する。即ち、輝度信号の微分信号の
中から、一定レベル以上でかつ一定幅以上の信号を結晶
端部位置信号として抽出する数学的処理を行い、これに
より結晶径を算出して径制御を行うものである。
本発明によれば、シリコン以外の結晶であっても、工業
用テレビカメラを用いて結晶端部位置を正確に求めて高
精度の径制御を行うことができる。
用テレビカメラを用いて結晶端部位置を正確に求めて高
精度の径制御を行うことができる。
以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
４図は、工業用テレビカメラによる像とそのセンシング
ライン４１上の輝度信号を示している。画像の中には、
引上げられる結晶インゴット４２と原料融液４３が示さ
れている。
４図は、工業用テレビカメラによる像とそのセンシング
ライン４１上の輝度信号を示している。画像の中には、
引上げられる結晶インゴット４２と原料融液４３が示さ
れている。
こうして得られた輝度信号から、次のような処理を行っ
て結晶インゴット４２の径Ｗ＝ ａ ＋ ｂを求める。
て結晶インゴット４２の径Ｗ＝ ａ ＋ ｂを求める。
まずセンシングライン４Ｉ上の４８０点のサンプリング
位置の輝度ｑ、１（ｉ＝Ｑ〜４７９）を８ビツトＡＤコ
ンバータによって集録する。
位置の輝度ｑ、１（ｉ＝Ｑ〜４７９）を８ビツトＡＤコ
ンバータによって集録する。
次に第５図に示すフローチャートに従って直径の算出を
行なう。即ち、サンプリング点の中間点ｐｏの前後につ
いて、輝度信号の変化分（ｉ＞ｐｏ）を求める。例えば
ｍ ＝＝ ３として３ポイントごとに変化分を取る。こ
うして得られた信号は第６図（ａｌ 、 （ｂｌのよう
になる。そして、１＝ｐｏ位置から両方向に対してｒ、
ｌ：Ｉの値を調べ、その信号幅が例えばｇ＝５より大き
く、かつレベルが８Ｈよりも大きい信号のＩ）ｏからの
距離ａ＋ ＋ａ！、ｂｌ ＊ｂｔを求める。そしてその
値が異常値でないこと、゛即ち例えばａ、＜２００゜ｂ
ｌ＜２００であることを確認して、サンプリンＷ ＝
ａ −１−ｂを算出する。
行なう。即ち、サンプリング点の中間点ｐｏの前後につ
いて、輝度信号の変化分（ｉ＞ｐｏ）を求める。例えば
ｍ ＝＝ ３として３ポイントごとに変化分を取る。こ
うして得られた信号は第６図（ａｌ 、 （ｂｌのよう
になる。そして、１＝ｐｏ位置から両方向に対してｒ、
ｌ：Ｉの値を調べ、その信号幅が例えばｇ＝５より大き
く、かつレベルが８Ｈよりも大きい信号のＩ）ｏからの
距離ａ＋ ＋ａ！、ｂｌ ＊ｂｔを求める。そしてその
値が異常値でないこと、゛即ち例えばａ、＜２００゜ｂ
ｌ＜２００であることを確認して、サンプリンＷ ＝
ａ −１−ｂを算出する。
このような結晶径の測定を例えば一定周期で繰返し、そ
の変化分が一定値以上になったとき引上げ速度または温
度を帰還制御する仁とにより、一定径の結晶を引上げる
。
の変化分が一定値以上になったとき引上げ速度または温
度を帰還制御する仁とにより、一定径の結晶を引上げる
。
このようにし°Ｃ１工業用テレビカメラ番こよる輝度イ
言号の単なる微分と２値化では結晶外形を検知できなか
ったガリウムリン、タンタル酸リチウム、ガリウムヒ素
等の結晶成長についても、本実施例を適用することによ
り結晶外形の検出ができ、しかも結晶外形の変動分±１
門の制御が可能となった。また本実施例によれば、工業
用テレビカメラを用いるから、マイクロプロセッサ−に
よる無人化運転を行なう一トで問題とされているネック
ダウン、肩づくりの工程はコントロールが非常に容易と
なった。
言号の単なる微分と２値化では結晶外形を検知できなか
ったガリウムリン、タンタル酸リチウム、ガリウムヒ素
等の結晶成長についても、本実施例を適用することによ
り結晶外形の検出ができ、しかも結晶外形の変動分±１
門の制御が可能となった。また本実施例によれば、工業
用テレビカメラを用いるから、マイクロプロセッサ−に
よる無人化運転を行なう一トで問題とされているネック
ダウン、肩づくりの工程はコントロールが非常に容易と
なった。
第１図はＣＺ結晶成長装置の概略構成を示す図、第２図
（ａ）〜（Ｃ）はテレビカメラによる撮像画像とこれｌ
こ対応する輝度信号処理の様子を説明するための図、第
３図（ａｌ 、 （ｂ）は同じく雑音信号が含まれる場
合の輝度信号処理の様子を説明するための図、第４図は
本発明の一実施例を説明するためのテレビカメラによる
撮像画像とこれに対応するあるセンシングライン上の輝
度信号を示す図、第５図は同実施例の信号処理を説明す
るための流れ図、第６図（ａ） 、 （ｂｌは第４図の
輝度信号の微分信号を示す図である。 ４Ｉ・・・センシングライン、４２・・・結晶インゴッ
ト、４３・・・原料融液。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦ｇ／ｍ ／ ＄２！１ 第３ｗｉ 第４Ｅ 第５図 館６図 れ−。−Ｉｌｔ ｇｚ＋７−２ｔ
（ａ）〜（Ｃ）はテレビカメラによる撮像画像とこれｌ
こ対応する輝度信号処理の様子を説明するための図、第
３図（ａｌ 、 （ｂ）は同じく雑音信号が含まれる場
合の輝度信号処理の様子を説明するための図、第４図は
本発明の一実施例を説明するためのテレビカメラによる
撮像画像とこれに対応するあるセンシングライン上の輝
度信号を示す図、第５図は同実施例の信号処理を説明す
るための流れ図、第６図（ａ） 、 （ｂｌは第４図の
輝度信号の微分信号を示す図である。 ４Ｉ・・・センシングライン、４２・・・結晶インゴッ
ト、４３・・・原料融液。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦ｇ／ｍ ／ ＄２！１ 第３ｗｉ 第４Ｅ 第５図 館６図 れ−。−Ｉｌｔ ｇｚ＋７−２ｔ
Claims (1)
- チョクラルスキー法による結晶製造装置において成長結
晶をテレビカメラでモニターし、所定のセンシングライ
ン上の輝度信号を処理して引上速度または温度を制御し
て結晶径の制御をするに際して、前記輝度信号を微分し
た信号の中から一定レベル以上でかつ一定幅以上の信号
を結晶端部位置信号として抽出して結晶径を算出するよ
うにしたことを特徴とする結晶径制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12398082A JPS5918192A (ja) | 1982-07-16 | 1982-07-16 | 結晶製造装置における結晶径制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12398082A JPS5918192A (ja) | 1982-07-16 | 1982-07-16 | 結晶製造装置における結晶径制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918192A true JPS5918192A (ja) | 1984-01-30 |
Family
ID=14874064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12398082A Pending JPS5918192A (ja) | 1982-07-16 | 1982-07-16 | 結晶製造装置における結晶径制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918192A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6287482A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-21 | Mitsubishi Metal Corp | 単結晶製造装置 |
| EP0819784A1 (en) * | 1996-07-16 | 1998-01-21 | General Signal Corporation | Crystal diameter control system |
-
1982
- 1982-07-16 JP JP12398082A patent/JPS5918192A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6287482A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-21 | Mitsubishi Metal Corp | 単結晶製造装置 |
| EP0819784A1 (en) * | 1996-07-16 | 1998-01-21 | General Signal Corporation | Crystal diameter control system |
| US6226032B1 (en) | 1996-07-16 | 2001-05-01 | General Signal Corporation | Crystal diameter control system |
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