JP7552532B2

JP7552532B2 - Silicon single crystal manufacturing equipment

Info

Publication number: JP7552532B2
Application number: JP2021130601A
Authority: JP
Inventors: 晋尼ヶ▲崎▼
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2024-09-18
Anticipated expiration: 2041-08-10
Also published as: CN115704105A; CN115704105B; JP2023025390A

Description

本発明は、シリコン単結晶製造装置に関する。 The present invention relates to a silicon single crystal manufacturing apparatus.

チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコン単結晶の引き上げは、坩堝内のシリコン融液に種結晶を着床させ、引き上げワイヤーにより種結晶を上方に引き上げることにより行われる。
シリコン単結晶の引き上げにおいて、坩堝内のシリコン融液表面の温度は重要なパラメータの一つであり、シリコン融液表面の温度を正確に測定することにより、シリコン単結晶の品質を精密に制御することが可能となる。
特許文献１には、プルチャンバの上部に放射温度計と二次元温度計を配置し、これら二つの温度計を用いて、シリコン融液表面の温度を測定する技術が開示されている。 Pulling of silicon single crystals by the Czochralski method (CZ method) is carried out by placing a seed crystal in molten silicon in a crucible and pulling the seed crystal upward with a pulling wire.
In pulling silicon single crystals, the temperature of the silicon melt surface in the crucible is one of the important parameters, and by accurately measuring the temperature of the silicon melt surface, it becomes possible to precisely control the quality of the silicon single crystal.
Patent Document 1 discloses a technique in which a radiation thermometer and a two-dimensional thermometer are disposed in the upper part of a pull chamber, and the temperature of the surface of the silicon melt is measured using these two thermometers.

特開２０１４－２１８４０２号公報JP 2014-218402 A

ところで、放射温度計では、通常、付属のファインダーを目視することによって測定位置の位置合わせを行うが、プルチャンバの上部に配置された放射温度計のファインダーから坩堝までの測定距離が長く、測定者の目視調整では、見る人の感覚および見る角度により測定位置が変動して安定しないという課題がある。
加えて、チャンバ内にシリコン融液が無いときはチャンバ内は暗闇にあり、これまで通常はシリコン融液（発光物）がある状態で目視調整を行うことが常であった。しかし、この場合、目視によりマーキングは見えるが、目標位置が正確に分からないという問題があった。 Incidentally, with radiation thermometers, the measurement position is usually aligned by visually looking through an attached finder. However, the measurement distance from the finder of the radiation thermometer located at the top of the pull chamber to the crucible is long, and there is a problem that the measurement position is not stable when the measurer makes visual adjustments, as it fluctuates depending on the viewer's senses and viewing angle.
In addition, when there is no silicon melt in the chamber, the chamber is in darkness, and so far, visual adjustments have usually been performed in the presence of silicon melt (a luminous substance). However, in this case, although the markings can be seen by visual inspection, there is a problem in that the target position cannot be accurately determined.

本発明の目的は、放射温度計によりシリコン融液表面の温度を計測するシリコン単結晶製造装置において、放射温度計による測定位置を目標位置に対して正確に合わせることができるシリコン単結晶製造装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a silicon single crystal manufacturing apparatus that uses a radiation thermometer to measure the temperature of the silicon melt surface, and that can accurately align the measurement position of the radiation thermometer with the target position.

本発明のシリコン単結晶製造装置は、チャンバと、前記チャンバ内に配置された坩堝と、測定対象からの輻射光を検出する検出素子、前記輻射光を前記検出素子に集光するレンズ、前記測定対象を視認するためのファインダー、および中心が前記レンズの光軸と一致するマーキングを有する放射温度計と、前記ファインダーを介して前記マーキングおよび前記測定対象を撮影する撮影装置と、撮影された前記マーキングおよび前記測定対象を表示する表示装置と、前記測定対象を撮影可能に照明する照明装置と、前記放射温度計による測定位置を調整が可能な状態で前記放射温度計を支持する調整装置と、を備えることを特徴とする。 The silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention is characterized by comprising a chamber, a crucible disposed within the chamber, a detection element for detecting radiant light from a measurement object, a lens for focusing the radiant light onto the detection element, a viewfinder for visually viewing the measurement object, and a radiation thermometer having a marking whose center coincides with the optical axis of the lens, an imaging device for photographing the marking and the measurement object through the viewfinder, a display device for displaying the photographed marking and the measurement object, an illumination device for illuminating the measurement object so that it can be photographed, and an adjustment device for supporting the radiation thermometer in a state in which the measurement position of the radiation thermometer can be adjusted.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記撮影装置は、画像を撮影可能なカメラであってよい。 In the silicon single crystal manufacturing apparatus, the imaging device may be a camera capable of capturing images.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記カメラは、前記マーキングと前記測定位置の両方を同時に撮影可能な高深度レンズを有してよい。
上記シリコン単結晶製造装置において、前記高深度レンズは、液体レンズであってよい。 In the silicon single crystal manufacturing apparatus, the camera may have a deep-depth lens capable of simultaneously photographing both the marking and the measurement position.
In the silicon single crystal manufacturing apparatus, the deep lens may be a liquid lens.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記撮影装置は、前記カメラを前記ファインダーに固定するためのカメラ固定治具を有し、前記カメラ固定治具は、円筒状に形成されて前記ファインダーに接続される接続軸と、前記接続軸が挿入可能な挿入部を有し、前記カメラを保持するカメラ保持部と、前記挿入部内に前記接続軸が挿入された状態で前記カメラ保持部を前記接続軸に固定する固定部材と、を有してよい。 In the silicon single crystal manufacturing apparatus, the photographing device may have a camera fixing jig for fixing the camera to the viewfinder, and the camera fixing jig may have a connection shaft formed in a cylindrical shape and connected to the viewfinder, an insertion portion into which the connection shaft can be inserted, a camera holding portion for holding the camera, and a fixing member for fixing the camera holding portion to the connection shaft with the connection shaft inserted into the insertion portion.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記接続軸は、前記ファインダーに接続される接続部と、前記接続部と一体をなして円筒状をなし、外周面における前記接続部とは反対の側に雄ネジ溝が形成され、内部を通じて前記ファインダーを確認可能な円筒部と、を有し、前記挿入部は、下方が開放され、突き当りが前記円筒部の外径の寸法と同じ寸法の内径の円弧とされているＵ字溝であり、前記固定部材は、前記接続軸の雄ネジ溝と螺合して、前記挿入部内に前記円筒部を挿入した状態で前記カメラ保持部を固定してよい。 In the silicon single crystal manufacturing device, the connection shaft has a connection part connected to the viewfinder, and a cylindrical part integral with the connection part, with a male screw groove formed on the side of the outer circumferential surface opposite the connection part, allowing the viewfinder to be seen from the inside, and the insertion part is a U-shaped groove that is open at the bottom and has an arc-shaped end with an inner diameter the same as the outer diameter of the cylindrical part, and the fixing member may screw into the male screw groove of the connection shaft to fix the camera holding part with the cylindrical part inserted into the insertion part.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記調整装置は、前記放射温度計を支持する二軸ゴニオステージであってよい。 In the silicon single crystal manufacturing apparatus, the adjustment device may be a two-axis goniostage that supports the radiation thermometer.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記二軸ゴニオステージを支持するベースプレートと、前記放射温度計と前記二軸ゴニオステージとの間に配置されるマウントプレートと、前記ベースプレートに形成された雌ネジ孔に螺合する軸部と、前記マウントプレートの下面に接触する頭部とを有する複数のストッパボルトと、前記ストッパボルトの高さを固定するナットと、を有してよい。 The silicon single crystal manufacturing apparatus may include a base plate that supports the biaxial goniostage, a mount plate that is disposed between the radiation thermometer and the biaxial goniostage, a plurality of stopper bolts each having a shaft that screws into a female screw hole formed in the base plate and a head that contacts the lower surface of the mount plate, and a nut that fixes the height of the stopper bolt.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記放射温度計で測定される輻射光の光路を、入射方向に対して直交方向に反射する反射部を有してよい。 The silicon single crystal manufacturing apparatus may have a reflector that reflects the optical path of the radiant light measured by the radiation thermometer in a direction perpendicular to the incident direction.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記反射部は、アルミ蒸着ミラーにより形成されているミラー本体を有してよい。 In the silicon single crystal manufacturing apparatus, the reflecting section may have a mirror body formed from an aluminum vapor deposition mirror.

上記シリコン単結晶製造装置において、前記坩堝が着脱可能に取り付けられ、前記坩堝を回転及び昇降駆動させる坩堝軸と、前記坩堝軸に着脱可能に取り付けられ、前記撮影装置によって撮影される座標板と、を備えてよい。 The silicon single crystal manufacturing apparatus may include a crucible shaft to which the crucible is detachably attached and which rotates and raises and lowers the crucible, and a coordinate plate that is detachably attached to the crucible shaft and is photographed by the photographing device.

本発明によれば、放射温度計によりシリコン融液表面の温度を計測するシリコン単結晶製造装置において、放射温度計による測定位置を目標位置に正確に合わせることができる。 According to the present invention, in a silicon single crystal manufacturing device that uses a radiation thermometer to measure the temperature of the silicon melt surface, the measurement position of the radiation thermometer can be accurately aligned to the target position.

本発明にかかるシリコン単結晶製造装置の一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。1 is a vertical sectional view showing a schematic configuration of one embodiment of a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention. 本発明にかかるプルチャンバ蓋体に固定された放射温度計ユニットの一実施形態を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a radiation thermometer unit fixed to a pull chamber lid according to the present invention. 本発明にかかる調整装置の一実施形態の一部を分解した斜視図である。1 is a partially exploded perspective view of an embodiment of an adjustment device according to the present invention; 本発明にかかる放射温度計および反射部の一実施形態の構造を説明する一部を断面視した側面図である。FIG. 2 is a side view, partially in section, illustrating the structure of an embodiment of a radiation thermometer and a reflecting portion according to the present invention. 本発明にかかる撮影装置の一実施形態の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an embodiment of an imaging device according to the present invention; 本発明にかかるカメラ保持部の一実施形態の斜視図である。1 is a perspective view of an embodiment of a camera holder according to the present invention; 本発明にかかる座標板の一実施形態の平面図および側面図である。1A and 1B are a plan view and a side view of one embodiment of a coordinate plate according to the present invention. 円板固定工程における座標板の固定状態を説明する概略図である。11A and 11B are schematic diagrams illustrating a fixed state of the coordinate plate in a disk fixing step. 表示装置に表示された撮影画像の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a captured image displayed on a display device.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明にかかるシリコン単結晶製造装置の一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。シリコン単結晶製造装置１は、ＣＺ法を用いてシリコン単結晶ＳＭを製造する。
図１に示されるように、シリコン単結晶製造装置１は、チャンバ５０と、坩堝５１と、ヒーター５２と、引き上げ部５３と、熱遮蔽体５４と、断熱材５５と、坩堝軸５６と、放射温度計ユニット２と、を備えている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of one embodiment of a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention. The silicon single crystal manufacturing apparatus 1 manufactures a silicon single crystal SM by using the CZ method.
As shown in FIG. 1, the silicon single crystal manufacturing apparatus 1 includes a chamber 50, a crucible 51, a heater 52, a pulling section 53, a heat shield 54, a heat insulator 55, a crucible shaft 56, and a radiation thermometer unit 2.

チャンバ５０は、結晶の引き上げを行うメインチャンバ５７と、メインチャンバ５７の上部に接続され、引き上げられた結晶が収容されるプルチャンバ５８とを備えている。プルチャンバ５８には、アルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスをメインチャンバ５７内に導入するガス導入口５９が設けられている。メインチャンバ５７の下部には、真空ポンプの駆動により、メインチャンバ５７内の気体を排出するガス排気口（図示せず）が設けられている。 The chamber 50 comprises a main chamber 57 in which the crystal is pulled, and a pull chamber 58 connected to the top of the main chamber 57 and containing the pulled crystal. The pull chamber 58 is provided with a gas inlet 59 for introducing an inert gas such as argon (Ar) gas into the main chamber 57. The bottom of the main chamber 57 is provided with a gas exhaust port (not shown) for discharging gas from the main chamber 57 by driving a vacuum pump.

プルチャンバ５８は、円筒形状のプルチャンバ本体５８Ａと、プルチャンバ本体５８Ａの上端を塞ぐプルチャンバ蓋体５８Ｂとを有する。プルチャンバ蓋体５８Ｂには、測定用窓５８Ｃが設けられている。測定用窓５８Ｃは、シリコン融液Ｍからの輻射光および可視光を透過する材料、例えば石英によって形成することができる。 The pull chamber 58 has a cylindrical pull chamber body 58A and a pull chamber lid 58B that covers the upper end of the pull chamber body 58A. The pull chamber lid 58B is provided with a measurement window 58C. The measurement window 58C can be made of a material that transmits radiant light from the silicon melt M and visible light, such as quartz.

メインチャンバ５７には、メインチャンバ５７内を観察するための観察窓５７Ａが設けられている。観察窓５７Ａの近傍であって、メインチャンバ５７の外側には、測定対象を撮影可能に照明する照明装置６３が設けられている。照明装置６３は、坩堝５１や、後述する座標板３５（図８参照）を照らすように方向付けられている。照明装置６３としては、ＬＥＤライトが好ましい。発明者らの実験によれば、ＬＥＤライトの光量は７０ルーメン以上２００ルーメン以下とすることで十分であり、このような光量とすることで、例えば１０００ルーメンの照明装置とするよりもコストを低減することができる。 The main chamber 57 is provided with an observation window 57A for observing the inside of the main chamber 57. Near the observation window 57A, outside the main chamber 57, an illumination device 63 is provided for illuminating the measurement target so that it can be photographed. The illumination device 63 is oriented so as to illuminate the crucible 51 and the coordinate plate 35 (see FIG. 8), which will be described later. An LED light is preferable as the illumination device 63. According to the inventors' experiments, an LED light with a light output of 70 lumens or more and 200 lumens or less is sufficient, and by setting the light output at this level, costs can be reduced compared to, for example, a 1000 lumen illumination device.

放射温度計ユニット２は、プルチャンバ蓋体５８Ｂに固定されており、測定用窓５８Ｃを介して、シリコン融液表面の測定位置の温度を測定する。なお、放射温度計ユニット２からシリコン融液表面までの距離は、約６ｍである。
プルチャンバ５８の上部には、メンテナンスデッキ６０が設けられている。作業者は、メンテナンスデッキ６０上で、放射温度計ユニット２に関する作業（調整、測定など）を行うことができる。 The radiation thermometer unit 2 is fixed to the pull chamber lid 58B, and measures the temperature of the silicon melt surface at a measurement position through the measurement window 58C. The distance from the radiation thermometer unit 2 to the silicon melt surface is about 6 m.
A maintenance deck 60 is provided above the pull chamber 58. An operator can perform work (adjustments, measurements, etc.) related to the radiation thermometer unit 2 on the maintenance deck 60.

坩堝５１は、メインチャンバ５７内に配置され、シリコン融液Ｍを貯留する。
ヒーター５２は、坩堝５１の外側に所定間隔を隔てて配置され、坩堝５１内のシリコン融液Ｍを加熱する。引き上げ部５３は、一端に種結晶ＳＣが取り付けられるケーブル６１と、ケーブル６１を昇降及び回転させる引き上げ駆動部６２とを備えている。 The crucible 51 is disposed in the main chamber 57 and stores the silicon melt M therein.
The heater 52 is disposed at a predetermined interval outside the crucible 51 and heats the silicon melt M in the crucible 51. The pulling unit 53 includes a cable 61 having a seed crystal SC attached to one end thereof and a pulling drive unit 62 that raises, lowers, and rotates the cable 61.

熱遮蔽体５４は、引き上げられるシリコン単結晶ＳＭを囲むように設けられ、ヒーター５２からシリコン単結晶ＳＭへの輻射熱を遮断する。坩堝軸５６は、坩堝５１を下方から支持する支持軸であり、坩堝５１を所定の速度で回転及び昇降させる駆動装置（図示せず）に接続されている。なお、坩堝５１は、坩堝軸５６に対して着脱可能に取り付けられ、坩堝軸５６には坩堝５１に替えて後述する座標板３５を着脱可能に取り付けることができる。 The heat shield 54 is provided to surround the silicon single crystal SM being pulled up, and blocks radiant heat from the heater 52 to the silicon single crystal SM. The crucible shaft 56 is a support shaft that supports the crucible 51 from below, and is connected to a drive device (not shown) that rotates and raises and lowers the crucible 51 at a predetermined speed. The crucible 51 is removably attached to the crucible shaft 56, and a coordinate plate 35 (described later) can be removably attached to the crucible shaft 56 in place of the crucible 51.

次に、放射温度計ユニット２について説明する。
放射温度計ユニット２は、シリコン単結晶ＳＭの製造時に、坩堝５１内のシリコン融液表面の温度を測定する放射温度計３を備えるユニットである。
図２は、プルチャンバ蓋体５８Ｂに固定された放射温度計ユニット２の斜視図である。 Next, the radiation thermometer unit 2 will be described.
The radiation thermometer unit 2 is a unit including a radiation thermometer 3 that measures the temperature of the surface of the silicon melt in the crucible 51 during the production of the silicon single crystal SM.
FIG. 2 is a perspective view of the radiation thermometer unit 2 fixed to the pull chamber cover 58B.

図２に示されるように、放射温度計ユニット２は、シリコン融液表面の温度を非接触で計測する放射温度計３と、放射温度計３による測定位置を調整する調整装置４と、放射温度計３による測定位置を撮影する撮影装置５と、表示装置１３（図１参照）と、反射部６と、を備えている。
反射部６は、放射温度計３で測定される輻射光（赤外線）の光路Ｐを、入射方向に対して直交方向に反射する。シリコン融液Ｍからの輻射光の光路Ｐは、反射部６で直交方向に反射されてレンズ１５に入射され、放射温度計３で測定される。 As shown in FIG. 2, the radiation thermometer unit 2 includes a radiation thermometer 3 that measures the temperature of the silicon melt surface in a non-contact manner, an adjustment device 4 that adjusts the measurement position by the radiation thermometer 3, an imaging device 5 that images the measurement position by the radiation thermometer 3, a display device 13 (see FIG. 1), and a reflecting unit 6.
The reflecting portion 6 reflects the optical path P of the radiated light (infrared light) measured by the radiation thermometer 3 in a direction perpendicular to the incident direction. The optical path P of the radiated light from the silicon melt M is reflected by the reflecting portion 6 in the perpendicular direction, enters the lens 15, and is measured by the radiation thermometer 3.

放射温度計３のファインダー１７は、通常は目視による温度測定の際に使用されるが、本発明の放射温度計ユニット２では、ファインダー１７に撮影装置５を取り付けている。これにより、撮影装置５は、放射温度計３および反射部６を介して測定位置を撮影することができる。 The finder 17 of the radiation thermometer 3 is usually used when measuring temperature visually, but in the radiation thermometer unit 2 of the present invention, the image capture device 5 is attached to the finder 17. This allows the image capture device 5 to capture an image of the measurement position via the radiation thermometer 3 and the reflector 6.

放射温度計３は、調整装置４を介してプルチャンバ蓋体５８Ｂに固定されている。本実施形態の放射温度計ユニット２では、放射温度計３は、レンズ１５の光軸Ａが略水平となるように配置されている。 The radiation thermometer 3 is fixed to the pull chamber lid 58B via the adjustment device 4. In the radiation thermometer unit 2 of this embodiment, the radiation thermometer 3 is positioned so that the optical axis A of the lens 15 is approximately horizontal.

図３は、調整装置４の一部を分解した斜視図である。調整装置４は、プルチャンバ蓋体５８Ｂに固定され、放射温度計３を支持し、放射温度計３による測定位置を調整する装置である。
調整装置４は、プルチャンバ蓋体５８Ｂに固定されるベースプレート７と、ベースプレート７上に固定される二軸ゴニオステージ８と、二軸ゴニオステージ８上に固定され、放射温度計３を支持するマウントプレート９と、を備えている。 3 is a partially exploded perspective view of the adjustment device 4. The adjustment device 4 is fixed to the pull chamber lid 58B, supports the radiation thermometer 3, and adjusts the measurement position of the radiation thermometer 3.
The adjustment device 4 includes a base plate 7 fixed to the pull chamber lid body 58B, a two-axis goniostage 8 fixed on the base plate 7, and a mount plate 9 fixed on the two-axis goniostage 8 and supporting the radiation thermometer 3.

ベースプレート７は、例えばボルトＢ１（図２参照）などの締結部材によってプルチャンバ蓋体５８Ｂに固定される板状部材である。ベースプレート７は、放射温度計３および二軸ゴニオステージ８を支持するのに十分な強度を有する板によって形成することができる。ベースプレート７は、プルチャンバ蓋体５８Ｂにその上面が水平となるように固定される。ベースプレート７の上面には、例えばボルト（図示せず）によって二軸ゴニオステージ８が固定される。 The base plate 7 is a plate-like member that is fixed to the pull chamber lid 58B by a fastening member such as a bolt B1 (see FIG. 2). The base plate 7 can be formed from a plate that has sufficient strength to support the radiation thermometer 3 and the two-axis goniostage 8. The base plate 7 is fixed to the pull chamber lid 58B so that its upper surface is horizontal. The two-axis goniostage 8 is fixed to the upper surface of the base plate 7 by, for example, a bolt (not shown).

ベースプレート７には、複数のストッパボルト１０を取り付けることができる。ストッパボルト１０は、ベースプレート７の雌ネジ孔に螺合する軸部１０Ａと、樹脂製のパッドが設けられた頭部１０Ｂとを有するボルトである。ストッパボルト１０は、頭部１０Ｂのパッドがマウントプレート９の下面に接触するように調整される。 Multiple stopper bolts 10 can be attached to the base plate 7. The stopper bolts 10 are bolts having a shaft 10A that screws into the female threaded hole of the base plate 7 and a head 10B on which a resin pad is provided. The stopper bolts 10 are adjusted so that the pad on the head 10B contacts the underside of the mount plate 9.

二軸ゴニオステージ８は、調整装置４によって支持された放射温度計３の姿勢調整に使用される装置である。二軸ゴニオステージ８により放射温度計３の姿勢が調整されることによって、放射温度計３のレンズ１５の光軸Ａの角度が調整されて、放射温度計３による測定位置が調整される。
二軸ゴニオステージ８は、２つの一軸ゴニオステージ（傾斜ステージ）を各々の回転中心が互いに直交するように組み合わせたものであり、ベースプレート７上に配置される第一ゴニオステージ１１と、第一ゴニオステージ１１の上方に接続される第二ゴニオステージ１２とを備える。 The two-axis goniostage 8 is a device used for adjusting the attitude of the radiation thermometer 3 supported by the adjustment device 4. By adjusting the attitude of the radiation thermometer 3 by the two-axis goniostage 8, the angle of the optical axis A of the lens 15 of the radiation thermometer 3 is adjusted, and the measurement position by the radiation thermometer 3 is adjusted.
The two-axis goniostage 8 is a combination of two one-axis goniostages (tilt stages) whose centers of rotation are perpendicular to each other, and comprises a first goniostage 11 arranged on the base plate 7, and a second goniostage 12 connected above the first goniostage 11.

第一ゴニオステージ１１は、第一固定ステージ１１Ａと、第一固定ステージ１１Ａの上方に接続されている第一可動ステージ１１Ｂと、第一ハンドル１１Ｃとを有する。第一固定ステージ１１Ａの上面は、Ｙ軸（図３参照）と平行な軸線を中心とする円筒状の曲面であり、第一可動ステージ１１Ｂの下面は、第一固定ステージ１１Ａの上面に沿う曲面である。第一ハンドル１１Ｃを回動させることにより、第一可動ステージ１１ＢがＹ軸と平行な軸回りに回動する。 The first goniostage 11 has a first fixed stage 11A, a first movable stage 11B connected above the first fixed stage 11A, and a first handle 11C. The upper surface of the first fixed stage 11A is a cylindrical curved surface centered on an axis parallel to the Y axis (see FIG. 3), and the lower surface of the first movable stage 11B is a curved surface that follows the upper surface of the first fixed stage 11A. By rotating the first handle 11C, the first movable stage 11B rotates about an axis parallel to the Y axis.

第二ゴニオステージ１２は、第二固定ステージ１２Ａと、第二固定ステージ１２Ａの上方に接続されている第二可動ステージ１２Ｂと、第二ハンドル１２Ｃとを有する。第二固定ステージ１２Ａの上面は、Ｘ軸（図３参照）と平行をなす軸線を中心とする円筒状の曲面であり、第二可動ステージ１２Ｂの下面は、第二固定ステージ１２Ａの上面に沿う曲面である。第二ハンドル１２Ｃを回動させることにより、第二可動ステージ１２ＢがＸ軸と平行な軸回りに回動する。
ここで、Ｘ軸は、チャンバ５０の中心を通過して水平に延びる軸線であり、Ｙ軸はＸ軸に直交し水平方向に延びる軸線である。 The second goniostage 12 has a second fixed stage 12A, a second movable stage 12B connected to the upper part of the second fixed stage 12A, and a second handle 12C. The upper surface of the second fixed stage 12A is a cylindrical curved surface centered on an axis parallel to the X-axis (see FIG. 3), and the lower surface of the second movable stage 12B is a curved surface that follows the upper surface of the second fixed stage 12A. By rotating the second handle 12C, the second movable stage 12B rotates about an axis parallel to the X-axis.
Here, the X-axis is an axis that passes through the center of the chamber 50 and extends horizontally, and the Y-axis is an axis that is perpendicular to the X-axis and extends horizontally.

マウントプレート９は、例えばボルトＢ２などの締結部材によって第二ゴニオステージ１２の上面に固定され、放射温度計３と二軸ゴニオステージ８との間に配置される板状部材である。マウントプレート９は放射温度計３を支持するのに十分な強度を有する板によって形成することができる。マウントプレート９には、マウントプレート９上に放射温度計３を固定する際に使用する、複数の放射温度計固定孔９Ａが形成されている。 The mount plate 9 is a plate-like member that is fixed to the upper surface of the second goniostage 12 by a fastening member such as a bolt B2, and is disposed between the radiation thermometer 3 and the two-axis goniostage 8. The mount plate 9 can be formed of a plate having sufficient strength to support the radiation thermometer 3. The mount plate 9 has a plurality of radiation thermometer fixing holes 9A formed therein, which are used when fixing the radiation thermometer 3 onto the mount plate 9.

次に、放射温度計３の構成について説明する。図４は、放射温度計３および反射部６の構造を説明する一部を断面視した側面図である。
図４に示されるように、放射温度計３は、略円筒形状のケーシング１４と、ケーシング１４内に配置されたレンズ１５と、ケーシング１４内に配置された検出素子１６と、ファインダー１７と、を備える。 Next, a description will be given of the configuration of the radiation thermometer 3. Fig. 4 is a side view, partly in section, illustrating the structures of the radiation thermometer 3 and the reflecting section 6.
As shown in FIG. 4 , the radiation thermometer 3 includes a substantially cylindrical casing 14 , a lens 15 arranged in the casing 14 , a detection element 16 arranged in the casing 14 , and a finder 17 .

レンズ１５は、その光軸Ａがケーシング１４の中心軸と一致するように配置されている。すなわち、ケーシング１４の中心軸が水平となるように放射温度計３を設置することによって、レンズ１５の光軸Ａを水平とすることができる。
放射温度計３は、ケーシング１４に形成された開口部１４Ａを介して取り込まれた測定対象の輻射光をレンズ１５およびビームスプリッタ１８を介して検出素子１６に集光する方式の放射温度計である。ビームスプリッタ１８は、輻射光と可視光を分離するためのもので、例えば、ハーフミラーを使用することができる。 The lens 15 is disposed so that its optical axis A coincides with the central axis of the casing 14. That is, by installing the radiation thermometer 3 so that the central axis of the casing 14 is horizontal, the optical axis A of the lens 15 can be made horizontal.
The radiation thermometer 3 is a type of radiation thermometer that focuses radiant light of a measurement object, which is taken in through an opening 14A formed in a casing 14, on a detection element 16 via a lens 15 and a beam splitter 18. The beam splitter 18 is for separating radiant light from visible light, and may be, for example, a half mirror.

検出素子１６は、輻射光に感応し、輻射光のエネルギーに対応した電気信号を発生する素子である。
放射温度計３は、その中心がレンズ１５の光軸Ａと一致するマーキング（例えば黒丸）を有している。マーキングは、その中心が測定中心となるように記されている。このマーキングは、通常は、レンズ１５に直接形成すれば良いが、レンズ１５以外に形成してもよい。また、放射温度計３の距離係数は、測定距離（本実施形態であれば、例えば６，０００ｍｍ）と測定対象物の大きさに応じて選択する。 The detection element 16 is an element that is sensitive to radiant light and generates an electrical signal corresponding to the energy of the radiant light.
The radiation thermometer 3 has a marking (e.g., a black circle) whose center coincides with the optical axis A of the lens 15. The marking is written so that its center is the measurement center. This marking is usually formed directly on the lens 15, but may be formed on a part other than the lens 15. The distance coefficient of the radiation thermometer 3 is selected according to the measurement distance (for example, 6,000 mm in this embodiment) and the size of the object to be measured.

次に、反射部６について説明する。反射部６は、輻射光の光路Ｐを直角に曲げるための機構である。
図４に示されるように、反射部６は、放射温度計３のケーシング１４に固定されるミラーケーシング３０と、ミラーケーシング３０内に固定されるミラー本体３１と、ミラーケーシング３０の下方に接続され、ミラーケーシング３０と測定用窓５８Ｃとの間をシールドするシールドパイプ３２とを有する。なお、二軸ゴニオステージ８によって放射温度計３を傾けた際に、シールドパイプ３２が測定用窓５８Ｃに衝突しないように、シールドパイプ３２と測定用窓５８Ｃとの間には僅かな隙間が設定されている。
ミラーケーシング３０は、ミラー本体３１がレンズ１５の光軸Ａに対して適切な角度となるように、ミラー本体３１を収容するケーシングである。ミラーケーシング３０は、外部の光を遮断する機能を有する。 Next, a description will be given of the reflecting portion 6. The reflecting portion 6 is a mechanism for bending the optical path P of the radiated light at a right angle.
4, the reflecting section 6 has a mirror casing 30 fixed to the casing 14 of the radiation thermometer 3, a mirror body 31 fixed inside the mirror casing 30, and a shield pipe 32 connected to the lower part of the mirror casing 30 and providing shielding between the mirror casing 30 and the measurement window 58C. A small gap is provided between the shield pipe 32 and the measurement window 58C so that the shield pipe 32 does not collide with the measurement window 58C when the radiation thermometer 3 is tilted by the two-axis goniostage 8.
The mirror casing 30 is a casing that houses the mirror body 31 so that the mirror body 31 is at an appropriate angle with respect to the optical axis A of the lens 15. The mirror casing 30 has a function of blocking external light.

ミラー本体３１は、輻射光（赤外線）および可視光を反射可能な材料によって形成されている。ミラー本体３１は例えば、アルミ蒸着ミラーにより形成することができる。ミラー本体３１は、アルミ蒸着ミラーに限らず、例えば金蒸着ミラーを採用してもよい。金蒸着コートのミラーは赤外波長や近赤外波長で最良条件においては高反射率を持つが、シリコンは６００℃程度で０．６μm（６００ｎｍ）程度の波長と言われ、さらに高温では短波長となる。その領域ではアルミ蒸着ミラーと金蒸着ミラーの反射率に大差はない。このため、金蒸着ミラーに比べて安価なアルミ蒸着ミラーを用いることができる。
シールドパイプ３２は、ミラーケーシング３０の下方に接続される円筒状の部材である。シールドパイプ３２は、ミラーケーシング３０と測定用窓５８Ｃとの間で、外部の光を遮断する機能を有する。 The mirror body 31 is formed of a material capable of reflecting radiant light (infrared light) and visible light. The mirror body 31 can be formed of, for example, an aluminum-evaporated mirror. The mirror body 31 is not limited to an aluminum-evaporated mirror, and may be, for example, a gold-evaporated mirror. A gold-evaporated coated mirror has a high reflectance under the best conditions at infrared and near-infrared wavelengths, but silicon is said to have a wavelength of about 0.6 μm (600 nm) at about 600° C., and at higher temperatures, the wavelength becomes shorter. In that range, there is not much difference in reflectance between the aluminum-evaporated mirror and the gold-evaporated mirror. For this reason, an aluminum-evaporated mirror, which is less expensive than a gold-evaporated mirror, can be used.
The shield pipe 32 is a cylindrical member connected to the lower portion of the mirror casing 30. The shield pipe 32 has a function of blocking external light between the mirror casing 30 and the measurement window 58C.

次に、撮影装置５について説明する。図５は撮影装置５の分解斜視図である。なお、以下の説明では、放射温度計３のレンズ１５（図４参照）の光軸Ａに沿う方向を軸線方向ＤＡと呼ぶ。また、撮影装置５の各構成要素の説明で使用する上下方向ＤＶ、軸線方向ＤＡなどの方向は、図５に対応する。
図５に示されるように、撮影装置５は、カメラ１９と、カメラ１９をファインダー１７に固定するためのカメラ固定治具２０と、を有する。 Next, the imaging device 5 will be described. Fig. 5 is an exploded perspective view of the imaging device 5. In the following description, the direction along the optical axis A of the lens 15 (see Fig. 4) of the radiation thermometer 3 will be referred to as the axial direction DA. Directions such as the up-down direction DV and the axial direction DA used in the description of each component of the imaging device 5 correspond to Fig. 5.
As shown in FIG. 5 , the photographing device 5 has a camera 19 and a camera fixing jig 20 for fixing the camera 19 to the viewfinder 17 .

カメラ１９は、画像を撮影可能な装置であり、高深度レンズ１９Ａと、電源供給に用いられるケーブル１９Ｂとを有する。カメラ１９の本体部は直方体形状をなし、その下面には、カメラ１９の固定に使用される雌ネジ穴１９Ｃが形成されている。カメラ１９には、例えば、充電式のポータブルバッテリーにより電源供給を行うことができる。 Camera 19 is a device capable of capturing images, and has a deep-focus lens 19A and a cable 19B used for power supply. The main body of camera 19 has a rectangular parallelepiped shape, and a female screw hole 19C used for fixing camera 19 is formed on the underside. Camera 19 can be powered by, for example, a rechargeable portable battery.

また、カメラ１９は、近距離（例えば、１００ｍｍ）から遠距離（例えば、６，０００ｍｍ）までを同時に撮影可能な高深度レンズ１９Ａを備えている。高深度レンズ１９Ａは、例えば、液体レンズを用いた機構を採用することができる。液体レンズは、二種類の同密度の液体を使用して電気的に液体間の界面の曲率を制御することにより焦点距離を変更可能なレンズである。液体レンズは、２種類の同密度の液体、例えば絶縁体としてのオイルと導体としての水を使用して、電圧を変化させることで２つの液体間の界面の曲率を変化させてレンズの焦点距離を変更する。 The camera 19 also includes a deep-depth lens 19A that can simultaneously capture images from close distances (e.g., 100 mm) to long distances (e.g., 6,000 mm). The deep-depth lens 19A can employ, for example, a mechanism that uses a liquid lens. A liquid lens is a lens that can change its focal length by electrically controlling the curvature of the interface between two types of liquid with the same density. A liquid lens uses two types of liquid with the same density, for example, oil as an insulator and water as a conductor, and changes the voltage to change the curvature of the interface between the two liquids, thereby changing the focal length of the lens.

さらに、カメラ１９は、無線通信（例えば無線ＬＡＮ）によるデータ送受信機能を有している。作業者は、表示装置１３（図１参照）を介して、カメラ１９によって撮影された画像を確認することができる。
表示装置１３は、カメラ１９と無線通信可能な装置、例えばタブレットＰＣなどの端末とすることができ、カメラ１９の制御用ソフトウェアを組み込むことによって、フォーカス・露光などのカメラ１９における各種設定操作を行える構成としてもよい。
カメラ１９の構成は上記の構成に限ることはなく、表示装置１３をカメラ１９と一体とし、無線通信機能を有さないものとしてもよい。本実施形態では、カメラ１９として、コグネックス社製ビジョンセンサIn-Sight 2000シリーズを採用しているが、同様の機能を有するものであればこれに限ることはない。 Furthermore, the camera 19 has a function of transmitting and receiving data via wireless communication (for example, wireless LAN). The worker can check the image captured by the camera 19 via the display device 13 (see FIG. 1).
The display device 13 may be a device capable of wireless communication with the camera 19, for example a terminal such as a tablet PC, and may be configured to enable various setting operations of the camera 19, such as focus and exposure, to be performed by incorporating control software for the camera 19.
The configuration of the camera 19 is not limited to the above configuration, and the display device 13 may be integrated with the camera 19 and may not have a wireless communication function. In this embodiment, the camera 19 is an In-Sight 2000 series vision sensor manufactured by Cognex, but is not limited to this as long as it has a similar function.

カメラ固定治具２０は、ファインダー１７に固定される接続軸２１と、カメラ１９を保持して接続軸２１に固定されるカメラ保持部２２と、接続軸２１にカメラ保持部２２を固定するためのナットである固定部材２３と、を有する。 The camera fixing jig 20 has a connection shaft 21 that is fixed to the viewfinder 17, a camera holding part 22 that holds the camera 19 and is fixed to the connection shaft 21, and a fixing member 23 that is a nut for fixing the camera holding part 22 to the connection shaft 21.

接続軸２１は、ファインダー１７に接続される接続部２４と、接続部２４と一体をなす円筒部２５とを有する。接続軸２１は、カメラ保持部２２をファインダー１７に固定するための基部として機能する部材である。 The connection shaft 21 has a connection portion 24 that is connected to the viewfinder 17, and a cylindrical portion 25 that is integral with the connection portion 24. The connection shaft 21 is a member that functions as a base for fixing the camera holding portion 22 to the viewfinder 17.

接続部２４は、放射温度計３のファインダー１７の外周面に形成された雄ネジ溝と螺合するナット状の部位である。接続部２４の外周面には、ローレット加工が施されている。接続部２４の外周面にローレット加工を施して滑り止めの機能を付与することによって、接続軸２１のファインダー１７への取り付けを容易とすることができる。
円筒部２５は、接続部２４と同軸状をなす円筒状の部位である。円筒部２５の内径は、円筒部２５の内部を通じてファインダー１７を確認可能な大きさである。円筒部２５の外周面における接続部２４とは反対の側には、固定部材２３と螺合する雄ネジ溝２５Ａが形成されている。 The connecting part 24 is a nut-shaped part that screws into a male screw groove formed on the outer circumferential surface of the finder 17 of the radiation thermometer 3. The outer circumferential surface of the connecting part 24 is knurled. By knurling the outer circumferential surface of the connecting part 24 to provide an anti-slip function, it is possible to easily attach the connecting shaft 21 to the finder 17.
The cylindrical portion 25 is a cylindrical portion that is coaxial with the connecting portion 24. The inner diameter of the cylindrical portion 25 is large enough that the viewfinder 17 can be seen through the inside of the cylindrical portion 25. A male screw groove 25A that screws into the fixing member 23 is formed on the outer circumferential surface of the cylindrical portion 25 on the side opposite the connecting portion 24.

接続部２４の外径は円筒部２５の外径より大きく、接続部２４は、撮影装置５を組み立てた際に後述するベース部４０と面接触する接触面２４Ａを有する。本実施形態の接続部２４は、軸線方向から見て円形をなす円柱形状だが、これに限ることはなく、多角形状としてもよい。 The outer diameter of the connection part 24 is larger than the outer diameter of the cylindrical part 25, and the connection part 24 has a contact surface 24A that comes into surface contact with the base part 40, which will be described later, when the imaging device 5 is assembled. In this embodiment, the connection part 24 has a cylindrical shape that forms a circle when viewed from the axial direction, but is not limited to this and may have a polygonal shape.

カメラ保持部２２は、接続軸２１に固定されるブラケット部２７と、ブラケット部２７と一体とされ、カメラ１９を支持するカメラ支持部２８と、を有する。 The camera holding portion 22 has a bracket portion 27 that is fixed to the connection shaft 21, and a camera support portion 28 that is integrated with the bracket portion 27 and supports the camera 19.

図５および図６に示されるように、ブラケット部２７は、接続軸２１に固定されるベース部４０と、ベース部４０の両端から接続軸２１から離隔する方向に突出する一対のアーム部４１と、を有する上方から見てコ字形の部位である。 As shown in Figures 5 and 6, the bracket portion 27 is a U-shaped portion when viewed from above, and has a base portion 40 that is fixed to the connection shaft 21 and a pair of arm portions 41 that protrude from both ends of the base portion 40 in a direction away from the connection shaft 21.

ベース部４０は、矩形板状の部材である。ベース部４０は、接続軸２１の接続部２４と固定部材２３とに挟まれることで接続軸２１に固定される。
ベース部４０には、接続軸２１の円筒部２５が挿入され、下方が開放されたＵ字形の挿入部４２が形成されている。挿入部４２は、その上端部であり半円形状の円弧部４２Ａと、円弧部４２Ａの両端とベース部４０の下方の長辺４０Ａとを接続し、互いに平行をなす一対の直線部４２Ｂとからなる。換言すれば、挿入部４２は、下方の長辺４０Ａから上方の長辺４０Ｂに向かって形成された切り欠きであり、切り欠きの突き当りが円弧とされている。
円弧部４２Ａの内径の寸法は、接続軸２１の円筒部２５の外径の寸法と同じであり、一対の直線部４２Ｂ同士の間隔は、接続軸２１の円筒部２５の直径よりも僅かに大きい寸法である。
なお、接続軸２１を挿入する挿入部４２は、必ずしもＵ字形である必要はなく、単なる円形の穴でも良いが、Ｕ字形にすれば、接続軸２１を下から挿入してベース部４０に取り付けることができるので、その取付けが容易となる。 The base portion 40 is a rectangular plate-shaped member. The base portion 40 is fixed to the connection shaft 21 by being sandwiched between the connection portion 24 of the connection shaft 21 and the fixing member 23.
The cylindrical portion 25 of the connecting shaft 21 is inserted into the base portion 40 to form a U-shaped insertion portion 42 that is open downward. The insertion portion 42 is made up of a semicircular arc portion 42A at its upper end and a pair of parallel straight portions 42B that connect both ends of the arc portion 42A to the lower long side 40A of the base portion 40. In other words, the insertion portion 42 is a notch formed from the lower long side 40A toward the upper long side 40B, and the end of the notch is an arc.
The inner diameter of the arc portion 42A is the same as the outer diameter of the cylindrical portion 25 of the connecting shaft 21, and the distance between the pair of straight portions 42B is slightly larger than the diameter of the cylindrical portion 25 of the connecting shaft 21.
Incidentally, the insertion portion 42 into which the connecting shaft 21 is inserted does not necessarily have to be U-shaped and may simply be a circular hole. However, if it is U-shaped, the connecting shaft 21 can be inserted from below and attached to the base portion 40, making the installation easier.

アーム部４１は、矩形板状をなし、アーム部４１の主面同士が平行をなすようにベース部４０の両端に接続されている。 The arm portion 41 has a rectangular plate shape and is connected to both ends of the base portion 40 so that the main surfaces of the arm portion 41 are parallel to each other.

カメラ支持部２８は矩形板状をなし、カメラ１９の下面を下方から支持する部位である。
カメラ支持部２８には、カメラ１９の下面に形成されている雌ネジ穴１９Ｃに対応する丸孔２８Ａが形成されている。 The camera support portion 28 has a rectangular plate shape and supports the lower surface of the camera 19 from below.
The camera support portion 28 has a round hole 28A formed therein, which corresponds to the female screw hole 19C formed in the lower surface of the camera 19 .

次に、カメラ固定治具２０を用いたカメラ１９の取り付け方法について説明する。
まず、ファインダー１７に接続軸２１を固定する。また、ボルトＢ３を用いてカメラ保持部２２にカメラ１９を固定する。次いで、挿入部４２の円弧部４２Ａと、接続軸２１の円筒部２５を接触させた状態で、固定部材２３を用いてカメラ保持部２２を接続軸２１に固定する。 Next, a method for mounting the camera 19 using the camera fixing jig 20 will be described.
First, the connecting shaft 21 is fixed to the viewfinder 17. The camera 19 is fixed to the camera holding part 22 using the bolt B3. Next, with the arcuate portion 42A of the insertion part 42 and the cylindrical portion 25 of the connecting shaft 21 in contact with each other, the camera holding part 22 is fixed to the connecting shaft 21 using the fixing member 23.

カメラ固定治具２０は、このようにカメラ１９をカメラ固定治具２０を用いてファインダー１７に取り付けることで、カメラ１９がファインダー１７を介して放射温度計３のマーキングおよび測定対象を撮影が可能となり、カメラ１９の高深度レンズ１９Ａの光軸が放射温度計３のレンズ１５の光軸Ａと略一致し、撮影画像の略中心にマーキングが表示されるように形成されている。
カメラ１９をファインダー１７に取り付けることで、カメラ１９の高深度レンズ１９Ａが円筒部２５の内側を介してファインダー１７に面し、かつ、撮影画像に放射温度計３のマーキングおよび測定対象が映し出される。 By attaching the camera 19 to the viewfinder 17 using the camera fixing jig 20 in this manner, the camera 19 can photograph the markings and the measurement object of the radiation thermometer 3 through the viewfinder 17, and the optical axis of the deep-depth lens 19A of the camera 19 approximately coincides with the optical axis A of the lens 15 of the radiation thermometer 3, so that the markings are displayed approximately in the center of the captured image.
By attaching the camera 19 to the finder 17, the deep-focus lens 19A of the camera 19 faces the finder 17 through the inside of the cylindrical portion 25, and the markings of the radiation thermometer 3 and the measurement target are shown in the captured image.

次に、調整装置４を用いた放射温度計３による測定位置の調整の際に使用する、座標板３５について説明する。座標板３５は、放射温度計３による測定位置の調整の際に、坩堝５１を取り外した後の坩堝軸５６の上端に固定されて、シリコン融液表面を模した仮想液面として機能する円板である。 Next, we will explain the coordinate plate 35 used when adjusting the measurement position of the radiation thermometer 3 using the adjustment device 4. The coordinate plate 35 is a circular plate that is fixed to the upper end of the crucible shaft 56 after the crucible 51 is removed when adjusting the measurement position of the radiation thermometer 3, and functions as a virtual liquid surface that mimics the surface of the silicon melt.

図７は、座標板３５の平面図および側面図である。図７に示されるように、座標板３５は、円板状をなす部材である。座標板３５は、その主面が水平をなすように、坩堝軸５６の上端に固定される。
座標板３５は、例えば、坩堝軸５６と接触しても問題無い材質、例えばポリテトラフルオロエチレンのような樹脂によって形成されていることが好ましい。
座標板３５は、一面に目標位置を記す際に座標として機能するパターンが溝加工により形成されている。パターンとしては、格子状のパターン（図７（ａ））でもよいし、同心円状の複数の円および、中心から放射状に延びる複数の線からなるパターン（図７（ｂ））でもよい。さらに、これらの各パターンを、座標板３５の表面および裏面にそれぞれ形成してもよい。 Fig. 7 is a plan view and a side view of the coordinate plate 35. As shown in Fig. 7, the coordinate plate 35 is a disk-shaped member. The coordinate plate 35 is fixed to the upper end of the crucible shaft 56 so that its main surface is horizontal.
The coordinate plate 35 is preferably made of a material that does not cause any problems even if it comes into contact with the crucible shaft 56, for example, a resin such as polytetrafluoroethylene.
The coordinate plate 35 has a pattern formed on one surface by groove processing, which functions as a coordinate when marking a target position. The pattern may be a lattice pattern (FIG. 7(a)), or a pattern consisting of a plurality of concentric circles and a plurality of lines extending radially from the center (FIG. 7(b)). Furthermore, each of these patterns may be formed on the front and back surfaces of the coordinate plate 35.

次に、上記シリコン単結晶製造装置１を用いた、温度測定位置の調整方法について説明する。
シリコン単結晶の製造方法は、目標位置決定工程と、座標板固定工程と、撮影工程と、調整工程と、を有する。 Next, a method for adjusting the temperature measurement position using the silicon single crystal manufacturing apparatus 1 will be described.
The method for producing a silicon single crystal includes a target position determining step, a coordinate plate fixing step, a photographing step, and an adjustment step.

目標位置決定工程は、シリコン融液表面のうち、温度を測定することにより効果的な結晶品質制御が可能となる目標位置を決定する工程である。
目標位置決定工程では、例えば、二次元温度計によって測定されたシリコン融液表面の温度分布を測定する。次いで、測定された温度分布に基づき温度が他の領域よりも低温であり続ける常低温領域を特定する。次いで、この常低温領域の内側に目標位置を設定する。このとき、座標板３５に目標位置Ｔ（図９参照）を記してもよい。 The target position determination step is a step of determining a target position on the surface of the silicon melt that enables effective crystal quality control by measuring the temperature.
In the target position determination step, the temperature distribution of the silicon melt surface is measured, for example, by a two-dimensional thermometer. Next, a normal low temperature region where the temperature remains lower than other regions is identified based on the measured temperature distribution. Next, the target position is set inside this normal low temperature region. At this time, the target position T (see FIG. 9) may be written on the coordinate plate 35.

座標板固定工程では、図８に示されるように、坩堝５１を取り外した状態で、坩堝軸５６の上端に座標板３５を取り付ける。次いで、坩堝軸５６を上下動させることにより、座標板３５の上面がシリコン融液表面の高さと同じになるように座標板３５を移動させる。 In the coordinate plate fixing process, as shown in FIG. 8, the crucible 51 is removed and the coordinate plate 35 is attached to the upper end of the crucible shaft 56. Next, the crucible shaft 56 is moved up and down to move the coordinate plate 35 so that the top surface of the coordinate plate 35 is at the same height as the silicon melt surface.

撮影工程では、照明装置６３を用いて座標板３５が撮影できる程度の照度を確保した後、撮影装置５によりファインダー１７を介して放射温度計３のマーキングおよび測定対象である座標板３５の撮影を行う。図９は、撮影画像の一例である。図９に示すように、表示装置１３には、放射温度計３のマーキングＭＫ、および座標板３５（目標位置Ｔ）の撮影画像が同時に表示される。このような撮影画像は、高深度レンズにより予め焦点深度を調整しておくことによって得られる。 In the photographing process, the lighting device 63 is used to ensure sufficient illuminance to photograph the coordinate board 35, and then the photographing device 5 photographs the markings on the radiation thermometer 3 and the coordinate board 35, which is the measurement target, through the viewfinder 17. Figure 9 is an example of a photographed image. As shown in Figure 9, the display device 13 simultaneously displays the markings MK on the radiation thermometer 3 and the photographed image of the coordinate board 35 (target position T). Such a photographed image is obtained by adjusting the focal depth in advance using a deep-focus lens.

調整工程では、撮影画像において、目標位置ＴとマーキングＭＫの中心が一致するように、調整装置４を操作する。作業者は、表示装置１３に表示された撮影画像を確認しながら、調整装置４を操作することができる。
具体的には、まず最初にマウントプレート９の下面に接触するストッパボルト１０の頭部をストッパボルト１０のネジをベースプレート７にねじ込むことで下げてマウントプレート９の下面より５～１０ｍｍ程度を離しておく。次いで二軸ゴニオステージ８の第一ハンドル１１Ｃを回転させることにより、Ｙ軸に沿う軸を中心に放射温度計３を回転させ、第二ハンドル１２Ｃを回転させることにより、Ｘ軸に沿う軸を中心に放射温度計３を回転させる。二軸ゴニオステージ８を用いることで、例えば０．１°の傾きを与えることで、６ｍ離れた測定位置が約１０．５ｍｍ（ｔａｎ０．１°×６，０００ｍｍ）動くことになる。これにより、放射温度計３の測定位置を厳密に調整することができる。
目標位置への調整を完了した後、ストッパボルト１０のねじ込みをベースプレート７より緩めることでストッパボルト１０の頭部を上げていき、マウントプレート９の下面へ接触させたところでストッパボルト１０とベースプレート７との間に配置した二個の六角ナット１０Ｃをベースプレート７の側へ締めこむことにより、ストッパボルト１０の高さを固定させる。
次いで、坩堝軸５６から座標板３５を取り外して、坩堝５１を取り付ける。また、ファインダー１７からカメラ固定治具２０を取り外す。 In the adjustment process, the adjustment device 4 is operated so that the target position T and the center of the marking MK coincide with each other in the photographed image. The worker can operate the adjustment device 4 while checking the photographed image displayed on the display device 13.
Specifically, first, the head of the stopper bolt 10 that contacts the lower surface of the mount plate 9 is lowered by screwing the screw of the stopper bolt 10 into the base plate 7, and is spaced about 5 to 10 mm from the lower surface of the mount plate 9. Next, the radiation thermometer 3 is rotated about an axis along the Y axis by rotating the first handle 11C of the two-axis goniostage 8, and the radiation thermometer 3 is rotated about an axis along the X axis by rotating the second handle 12C. By using the two-axis goniostage 8, a tilt of, for example, 0.1° moves the measurement position 6 m away by about 10.5 mm (tan 0.1°×6,000 mm). This allows the measurement position of the radiation thermometer 3 to be precisely adjusted.
After completing the adjustment to the target position, the stopper bolt 10 is loosened from the base plate 7 to raise the head of the stopper bolt 10, and when it comes into contact with the underside of the mount plate 9, the two hex nuts 10C placed between the stopper bolt 10 and the base plate 7 are tightened toward the base plate 7 to fix the height of the stopper bolt 10.
Next, the coordinate plate 35 is removed from the crucible shaft 56, and the crucible 51 is attached. Also, the camera fixing jig 20 is removed from the viewfinder 17.

上記実施形態によれば、撮影装置５によって撮影された撮影画像を見ながら、放射温度計３による測定位置の調整を行うことによって、ファインダー１７を目視しながら行う調整と比較して、放射温度計３による測定位置を目標位置に正確に合わせることができる。すなわち、ファインダー１７を目視することによる目視調整では、作業者の感覚および見る角度により測定位置が変動して安定しないが、撮影画像による調整では、マーキングＭＫと座標板３５とが重なって表示されるため、作業者による差を無くすることができる。よって、所望の位置でシリコン融液表面の温度測定を行いながら、シリコン単結晶の引き上げが可能となる。 According to the above embodiment, by adjusting the measurement position using the radiation thermometer 3 while viewing the image captured by the imaging device 5, the measurement position using the radiation thermometer 3 can be more accurately aligned to the target position than when adjusting while visually viewing the finder 17. That is, when making visual adjustments by viewing the finder 17, the measurement position fluctuates and becomes unstable depending on the operator's sense and viewing angle, but when adjusting using the captured image, the marking MK and the coordinate plate 35 are displayed overlapping each other, eliminating differences caused by operators. Therefore, it is possible to pull up a silicon single crystal while measuring the temperature of the silicon melt surface at the desired position.

また、撮影画像を、カメラ１９から離れた場所に配置した表示装置１３に表示することによって、作業者は自由な姿勢で撮影画像の確認が可能となる。
また、ファインダー１７に接続軸２１を取り付け、この接続軸２１にベース部４０の挿入部４２を嵌めて固定部材２３で締め付ける方法によりカメラ保持部２２をファインダー１７に取り付ける構成にしたことによって、接続軸２１に対してカメラ保持部２２を容易に脱着することができる。
また、接続軸２１の円筒部２５に挿入部４２の円弧部４２Ａを接触させることによりカメラ１９の位置決めがなされる構造としたことによって、カメラ１９の位置決めの再現性を高め、作業者毎の取り付け誤差をなくすることができる。 Furthermore, by displaying the captured image on the display device 13 disposed at a location away from the camera 19, the worker can check the captured image in any position.
In addition, by attaching the connection shaft 21 to the viewfinder 17, fitting the insertion portion 42 of the base portion 40 onto this connection shaft 21, and fastening it with a fixing member 23, the camera holding portion 22 can be easily attached and detached from the connection shaft 21.
In addition, the structure is such that the positioning of the camera 19 is determined by contacting the arc portion 42A of the insertion portion 42 with the cylindrical portion 25 of the connecting shaft 21, thereby improving the reproducibility of the positioning of the camera 19 and eliminating installation errors between workers.

また、カメラ１９は、焦点距離を調整可能な焦点機構を有するため、マーキングＭＫおよび座標板３５の２箇所に焦点が有った画像を撮影して、表示装置１３に表示させることができる。
また、表示装置１３で座標板３５などが表示された撮影画像を確認しながら調整装置４の調整が行えるため、一人の作業者による作業が可能となる。 In addition, since the camera 19 has a focusing mechanism that can adjust the focal length, it can capture images focused on two points, the marking MK and the coordinate plate 35, and display them on the display device 13.
Furthermore, since the adjustment device 4 can be adjusted while checking the captured image on the display device 13, which displays the coordinate plate 35 and the like, the adjustment can be performed by a single operator.

また、調整装置４として二軸ゴニオステージ８を使用することによって、放射温度計３による測定位置の微調整を可能とすることができる。さらに、二軸ゴニオステージ８による角度調整のみで放射温度計３の測定位置を変更するため、調整後にマウントプレート９、等を固定するボルトを締める必要が無く、測定位置の変動がない。
また、二軸ゴニオステージ８の調整後、ストッパボルト１０の頭部をマウントプレート９の下面に接触させた状態でストッパボルト１０を固定することにより、経時変化またはシリコン単結晶製造装置１より発生する機械微振動などで二軸ゴニオステージ８の変動による温度測定位置の変動を抑止することができる。 In addition, by using the two-axis goniostage 8 as the adjustment device 4, it is possible to finely adjust the measurement position by the radiation thermometer 3. Furthermore, since the measurement position of the radiation thermometer 3 is changed simply by adjusting the angle by the two-axis goniostage 8, there is no need to tighten the bolts that secure the mount plate 9, etc. after adjustment, and there is no fluctuation in the measurement position.
Furthermore, after adjusting the biaxial goniometer stage 8, the stopper bolt 10 is fixed with its head in contact with the underside of the mount plate 9, thereby preventing fluctuations in the temperature measurement position caused by fluctuations in the biaxial goniometer stage 8 due to changes over time or mechanical micro-vibrations generated by the silicon single crystal manufacturing apparatus 1.

また、ゴニオステージは水平面での設置が推奨されているため、輻射光の光路Ｐを反射部６によって直交方向に反射させる構成としたことによって、二軸ゴニオステージ８を用いた調整作業が可能となった。また、反射部６と二軸ゴニオステージ８の組み合わせにより、メンテナンスデッキ６０上での作業が可能となり、調整作業を容易とすることができる。 In addition, since it is recommended that the goniostage be installed on a horizontal surface, the optical path P of the radiated light is reflected in an orthogonal direction by the reflector 6, making it possible to perform adjustment work using the two-axis goniostage 8. In addition, the combination of the reflector 6 and the two-axis goniostage 8 makes it possible to perform work on the maintenance deck 60, making adjustment work easier.

また、反射部６のミラーとしてアルミ蒸着ミラーを採用したことにより、金蒸着ガラスミラーと比較して、色具合がカメラ視認に適したミラーとすることができる。
また、カメラ１９として、充電式のポータブルバッテリーにより電源供給を行うことができるものを使用することにより、カメラ１９の携帯性が高まり、高所での作業を容易とすることができる。
また、調整工程の際に、シリコン融液表面を模した仮想液面として機能する座標板３５を用いることによって、設定した目標位置の把握が容易となり、撮影画像を用いた調整を容易とすることができる。 Furthermore, by using an aluminum-deposited mirror as the mirror of the reflecting portion 6, the color of the mirror can be made more suitable for camera visibility than a gold-deposited glass mirror.
Furthermore, by using a camera 19 that can be powered by a rechargeable portable battery, the portability of the camera 19 can be improved, making it easier to work at high altitudes.
In addition, during the adjustment process, by using a coordinate plate 35 that functions as a virtual liquid surface simulating the surface of the silicon melt, it becomes easier to grasp the set target position, making it easier to make adjustments using captured images.

［変形例］
本発明は、以上の各実施形態で説明した構成のものに限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形例は、本発明に含まれる。
上記実施形態では、カメラ保持部２２を、ブラケット部２７とカメラ支持部２８とが一体である構成としたがこれに限ることはない。例えば、ブラケット部２７とカメラ支持部２８とを別体構造とし、カメラ支持部２８を軸線方向ＤＡにスライド自在にブラケット部２７に取り付けてもよい。このような構造とすることにより、カメラ１９の軸線方向ＤＡの位置を調整することができる。 [Modification]
The present invention is not limited to the configurations described in the above embodiments, and modifications within the scope of the present invention that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the above embodiment, the camera holding part 22 is configured such that the bracket part 27 and the camera support part 28 are integrated together, but the present invention is not limited to this. For example, the bracket part 27 and the camera support part 28 may be separate structures, and the camera support part 28 may be attached to the bracket part 27 so as to be slidable in the axial direction DA. With such a structure, the position of the camera 19 in the axial direction DA can be adjusted.

また、上記実施形態では、ファインダー１７に接続軸２１を固定した後、接続軸２１を介してカメラ保持部２２を取り付ける構成としたがこれに限ることはない。例えば、ファインダー１７を軸線方向ＤＡにより長く形成して、ファインダー１７とカメラ保持部２２とを直接的に固定してもよい。 In addition, in the above embodiment, the connection shaft 21 is fixed to the viewfinder 17, and then the camera holding part 22 is attached via the connection shaft 21, but this is not limited to the configuration. For example, the viewfinder 17 may be formed longer in the axial direction DA, and the viewfinder 17 and the camera holding part 22 may be fixed directly to each other.

また、調整装置４として二軸ゴニオステージを採用したが、放射温度計３による測定位置を調整できる装置であれば他の構成を採用することができる。例えば、調整装置４として、Ｘ軸・Ｙ軸・θ軸が各々独立した構造のステージ装置の採用も可能である。
また、上記実施形態では、反射部６を設けて輻射光を反射する構成としたが、これに限ることはなく、放射温度計３が直接輻射光を取り込む構成としてもよい。例えば、二軸ゴニオステージ上にＬ字ブラケットを取り付けて、このＬ字ブラケットに放射温度計３を光軸が鉛直方向に沿うように取り付けることによって、反射部６を省略することができる。
また、座標板３５は、円板とする必要はなく、多角形状としてもよい。放射温度計３に設けるマーキングは黒丸に限定されず、その形状や色は適宜設定できる。 Furthermore, although a two-axis goniostage is used as the adjustment device 4, other configurations may be used as long as the device is capable of adjusting the measurement position of the radiation thermometer 3. For example, the adjustment device 4 may be a stage device having an independent structure for the X-axis, Y-axis, and θ-axis.
In the above embodiment, the reflecting section 6 is provided to reflect the radiated light, but the present invention is not limited to this, and the radiation thermometer 3 may directly receive the radiated light. For example, the reflecting section 6 can be omitted by mounting an L-shaped bracket on the two-axis goniostage and mounting the radiation thermometer 3 on the L-shaped bracket so that the optical axis is aligned vertically.
Furthermore, the coordinate plate 35 does not have to be a disk, but may be a polygon. The markings on the radiation thermometer 3 are not limited to black circles, and the shape and color of the markings can be set appropriately.

１…シリコン単結晶製造装置、２…放射温度計ユニット、３…放射温度計、４…調整装置、５…撮影装置、６…反射部、８…二軸ゴニオステージ、１３…表示装置、１５…レンズ、１６…検出素子、１７…ファインダー、１９…カメラ、１９Ａ…高深度レンズ、２０…カメラ固定治具、２１…接続軸、２２…カメラ保持部、２３…固定部材、２４…接続部、２５…円筒部、２５Ａ…雄ネジ溝、４０…ベース部、４２…挿入部、４２Ａ…円弧部（円弧）、３１…ミラー本体、３５…座標板、５０…チャンバ、５１…坩堝５１、５３…引き上げ部、６３…照明装置、Ａ…光軸、Ｍ…シリコン融液、ＭＫ…マーキング、Ｐ…光路、ＳＭ…シリコン単結晶。 1...silicon single crystal manufacturing device, 2...radiation thermometer unit, 3...radiation thermometer, 4...adjustment device, 5...imaging device, 6...reflection section, 8...two-axis goniostage, 13...display device, 15...lens, 16...detection element, 17...finder, 19...camera, 19A...deep-depth lens, 20...camera fixing jig, 21...connection shaft, 22...camera holding section, 23...fixing member, 24...connection section, 25...cylindrical section, 25A...male thread groove, 40...base section, 42...insertion section, 42A...arc section (arc), 31...mirror body, 35...coordinate plate, 50...chamber, 51...crucible 51, 53...pulling section, 63...illumination device, A...optical axis, M...silicon melt, MK...marking, P...optical path, SM...silicon single crystal.

Claims

A chamber;
a crucible disposed within the chamber;
a radiation thermometer having a detection element for detecting radiant light from a measurement object, a lens for focusing the radiant light on the detection element, a finder for visually recognizing the measurement object, and a marking whose center coincides with an optical axis of the lens;
an imaging device that captures an image of the marking and the measurement target through the viewfinder;
A display device that displays the photographed marking and the measurement object;
An illumination device that illuminates the measurement object so that it can be photographed;
an adjustment device that supports the radiation thermometer in a state in which a measurement position by the radiation thermometer can be adjusted ;
the imaging device is a camera capable of capturing an image and having a deep-depth lens capable of capturing images of both the marking and the measurement position at the same time;
The silicon single crystal manufacturing apparatus measures the temperature of the silicon melt surface by the radiation thermometer .

2. The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 1 ,
The silicon single crystal manufacturing apparatus, wherein the deep lens is a liquid lens.

The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 1 or 2 ,
the photographing device has a camera fixing jig for fixing the camera to the viewfinder,
The camera fixing jig is
a connecting shaft formed in a cylindrical shape and connected to the finder;
a camera holder having an insertion portion into which the connection shaft can be inserted and holding the camera;
a fixing member that fixes the camera holding portion to the connection shaft with the connection shaft inserted into the insertion portion.

In the silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 3 ,
the connecting shaft has a connecting portion connected to the viewfinder, and a cylindrical portion integral with the connecting portion, the cylindrical portion having an external thread groove formed on an outer circumferential surface on a side opposite to the connecting portion, through which the viewfinder can be confirmed,
The insertion portion is a U-shaped groove that is open at the bottom and has an end that is an arc with an inner diameter that is the same as the outer diameter of the cylindrical portion,
The fixing member screws into the male thread groove of the connection shaft to fix the camera holding portion with the cylindrical portion inserted into the insertion portion.

The silicon single crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The silicon single crystal manufacturing apparatus, wherein the adjustment device is a two-axis goniostage that supports the radiation thermometer.

6. The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 5 ,
A base plate supporting the two-axis goniostage;
a mount plate disposed between the radiation thermometer and the two-axis goniostage;
a plurality of stopper bolts each having a shaft portion that screws into a female screw hole formed in the base plate and a head portion that contacts the lower surface of the mount plate;
and a nut that fixes the height of the stopper bolt.

The silicon single crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
A silicon single crystal manufacturing apparatus having a reflecting portion that reflects the optical path of the radiant light measured by the radiation thermometer in a direction perpendicular to the incident direction.

The silicon single crystal manufacturing apparatus according to claim 7 ,
The reflecting portion of the silicon single crystal manufacturing apparatus has a mirror body formed of an aluminum evaporated mirror.

The silicon single crystal manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 8 ,
a crucible shaft to which the crucible is detachably attached and which rotates and lifts the crucible;
a coordinate plate that is detachably attached to the crucible shaft and is photographed by the photographing device.