JPS5912634B2 - 結晶直径測定法 - Google Patents
結晶直径測定法Info
- Publication number
- JPS5912634B2 JPS5912634B2 JP50117194A JP11719475A JPS5912634B2 JP S5912634 B2 JPS5912634 B2 JP S5912634B2 JP 50117194 A JP50117194 A JP 50117194A JP 11719475 A JP11719475 A JP 11719475A JP S5912634 B2 JPS5912634 B2 JP S5912634B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- diameter
- weight
- melt
- voltage
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- 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.)
- Expired
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は結晶直径測定法さらに詳しくはチョクラルスキ
ー（Ｃ２ｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法による単結晶育成時に
おいて育成される結晶融液直上の結晶の直径を測定する
方法に関するものである。
ー（Ｃ２ｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法による単結晶育成時に
おいて育成される結晶融液直上の結晶の直径を測定する
方法に関するものである。
単結晶を育成する代表的な方法としてチョクラルスキー
法がある。
法がある。
これは第１図に示すように多結晶原料１をるつぼ２のキ
にて融液状にしておいてそこへ単結晶の種３をひたし、
よくなじませて５ から回転しつゝ引上げるとその種結
晶３と同じ結晶方位を有する円柱状の単結晶４をうるこ
とができる。尚この方法においては加熱方式は高周波誘
導コイルまたは抵抗加熱体５を用いまた雰囲気はアルゴ
ンなどの不活性ガスもしくは真空中にて引１０上げる。
以上のごときチョクラルスキー法において単結晶を育成
する場合結晶融液１の直上における結晶直径を育成中に
知ることは育成結晶の形状を制御する上で極めて必要で
ある。従来結晶融液直上の育成結晶の直径を知るには１
５イ）目視による方法、 （ロ）テレビカメラによる方法、 ←→ るつぼ内の結晶融液の５分ないし１５分間の時間
変化を測定して半径を算出する方法、の３つが行なわれ
てきたが次のような欠点を有し２０ていた。
にて融液状にしておいてそこへ単結晶の種３をひたし、
よくなじませて５ から回転しつゝ引上げるとその種結
晶３と同じ結晶方位を有する円柱状の単結晶４をうるこ
とができる。尚この方法においては加熱方式は高周波誘
導コイルまたは抵抗加熱体５を用いまた雰囲気はアルゴ
ンなどの不活性ガスもしくは真空中にて引１０上げる。
以上のごときチョクラルスキー法において単結晶を育成
する場合結晶融液１の直上における結晶直径を育成中に
知ることは育成結晶の形状を制御する上で極めて必要で
ある。従来結晶融液直上の育成結晶の直径を知るには１
５イ）目視による方法、 （ロ）テレビカメラによる方法、 ←→ るつぼ内の結晶融液の５分ないし１５分間の時間
変化を測定して半径を算出する方法、の３つが行なわれ
てきたが次のような欠点を有し２０ていた。
すなわち（イ）の方法は人間のガンに頼るものであつて
測定値の個人差が大きく信頼性が低い（口）の方法は外
部から結晶融液直上の結晶全体が見えるような炉の構造
の場合のみ可能であつて石英窓の雲りなどによるボケ、
乱反射等光学的雑音に２５よる読取り誤差が大きく、ま
た（ノうの方法は最も確実に直径を測定する方法である
が測定には５分〜１５分間のるつぼ内の結晶融液の変化
に応じて変化する電圧を読みとり結晶直径を算出する必
要があるため結晶直径の迅速な制御が不可能である。３
０本発明の目的は結晶融液の重量の時間変化を短時間（
０．５〜１分間）で測定し結晶直径に換算する結晶直径
測定方法を提供することにある。
測定値の個人差が大きく信頼性が低い（口）の方法は外
部から結晶融液直上の結晶全体が見えるような炉の構造
の場合のみ可能であつて石英窓の雲りなどによるボケ、
乱反射等光学的雑音に２５よる読取り誤差が大きく、ま
た（ノうの方法は最も確実に直径を測定する方法である
が測定には５分〜１５分間のるつぼ内の結晶融液の変化
に応じて変化する電圧を読みとり結晶直径を算出する必
要があるため結晶直径の迅速な制御が不可能である。３
０本発明の目的は結晶融液の重量の時間変化を短時間（
０．５〜１分間）で測定し結晶直径に換算する結晶直径
測定方法を提供することにある。
本発明によれば結晶融液中に単結晶の種結晶をひたし、
該種結晶を回転しつゝ引上げることによ３５り単結晶を
育成する方式において結晶融液の重量変化に応じて変化
する電圧とパルスの繰返し周波数に比例して変化する基
準電圧源とを比較し、該電圧と該基準電圧の差が零とな
つた時のパルスの繰返し周波数を測定することにより前
記結晶融液直上に育成される単結晶の直径を測定するこ
とを特徴とする結晶直径測定方法が提案される。以下本
発明にか＼る結晶測定方法について詳細に説明する。本
発明において結晶重量の変化により結晶直径を測定する
のはつぎの原理による。
該種結晶を回転しつゝ引上げることによ３５り単結晶を
育成する方式において結晶融液の重量変化に応じて変化
する電圧とパルスの繰返し周波数に比例して変化する基
準電圧源とを比較し、該電圧と該基準電圧の差が零とな
つた時のパルスの繰返し周波数を測定することにより前
記結晶融液直上に育成される単結晶の直径を測定するこ
とを特徴とする結晶直径測定方法が提案される。以下本
発明にか＼る結晶測定方法について詳細に説明する。本
発明において結晶重量の変化により結晶直径を測定する
のはつぎの原理による。
結晶重量Ｗと結晶直径Ｄ（ｔ）との間には結晶の長さを
１１結晶密度をρｓとすれば次の関係がある。
１１結晶密度をρｓとすれば次の関係がある。
″（１）式をｌについて微分すると
結晶引き上げ設定速度Ｄｌｌ／Ｄｔｌ結晶引き上げの実
効速度をＤｌ２／ＤｔとするとＤ２：ルツボ直径 （２Ｙに（３）を代入すると − 〜
，Ｕ２（４）より結晶直径Ｄ，はと表わせる。
効速度をＤｌ２／ＤｔとするとＤ２：ルツボ直径 （２Ｙに（３）を代入すると − 〜
，Ｕ２（４）より結晶直径Ｄ，はと表わせる。
結晶重量Ｗを重量センサーからの電圧Ｖに変換すると結
晶直径を重量センサーの電圧変化ｄ／Ｄｔによつて知る
ことができる。従来ＤＶｄｔの値は５分〜１５分間の電
圧変化より計算してきたが本発明では基準重量信号発生
器によつてＤＶｄｔの値を直読出来るようにしたもので
ある。基準重量信号発生器は第２図Ａに示すようにパル
ス発振器１１、パルスカウンタ１２、及びＤ−Ａ変換器
１３よりなる。
晶直径を重量センサーの電圧変化ｄ／Ｄｔによつて知る
ことができる。従来ＤＶｄｔの値は５分〜１５分間の電
圧変化より計算してきたが本発明では基準重量信号発生
器によつてＤＶｄｔの値を直読出来るようにしたもので
ある。基準重量信号発生器は第２図Ａに示すようにパル
ス発振器１１、パルスカウンタ１２、及びＤ−Ａ変換器
１３よりなる。
パルス発振器１１の発振周波数は自由に変化させること
ができるようになつており、その出力がカウンタ１２に
印加されその出力はＢＣＤコード出力としてＤＡ変換器
１３に印加される。ＤＡ変換器１３はパルス発振器１１
の単位時間あたりのパルス数に比例した傾斜を有するア
ナログ出力を得る。第２図Ｂはパルス発振器１１の発振
周波数Ａ，ａ′と発振周波数による階段波出力Ｂ，ｂ′
と、これを整流したアナログ出力Ｃ，ｃ′との関係を示
すものであつて、パルス発振器１１の発振周波数が大で
あるほど出力電圧の変化が急峻であることを示している
。すなわち時間ｔ１から時間Ｔ２の△ｔ時間の間にパル
ス数がｎ１からＮ２増加するとＤ−Ａ変換器１３の出力
電圧の増加分△ｖはとなる。
ができるようになつており、その出力がカウンタ１２に
印加されその出力はＢＣＤコード出力としてＤＡ変換器
１３に印加される。ＤＡ変換器１３はパルス発振器１１
の単位時間あたりのパルス数に比例した傾斜を有するア
ナログ出力を得る。第２図Ｂはパルス発振器１１の発振
周波数Ａ，ａ′と発振周波数による階段波出力Ｂ，ｂ′
と、これを整流したアナログ出力Ｃ，ｃ′との関係を示
すものであつて、パルス発振器１１の発振周波数が大で
あるほど出力電圧の変化が急峻であることを示している
。すなわち時間ｔ１から時間Ｔ２の△ｔ時間の間にパル
ス数がｎ１からＮ２増加するとＤ−Ａ変換器１３の出力
電圧の増加分△ｖはとなる。
ここでＴ，−Ｔ２＝ｌ秒とするとＮ，−Ｎ２はパルス発
振器の発振周波数ｆであるから式（６）はとなつてΔｖ
／人ｔはパルス発振器の発振周波数に比例する。（３）
より重量センサーの出力電圧変化と結晶直径の関係は−
一 ＼ νＺｌｌであるからｋ
＝１ＶとなるようにＤ−Ａ変換器を設定し、Ｄ−Ａ変換
器の出力電圧と結晶重量センサー出力電圧を差動増幅器
で突き合せ、両者の出力変化を等しくなるようにすなわ
ち重量センサーの出力電圧とＤ−Ａ変換器からの出力電
圧の差を零にする様にパルス数を変えると結晶直径Ｄ（
ｔ）とパルス発振周波数ｆの間にはの関係が成立する。
振器の発振周波数ｆであるから式（６）はとなつてΔｖ
／人ｔはパルス発振器の発振周波数に比例する。（３）
より重量センサーの出力電圧変化と結晶直径の関係は−
一 ＼ νＺｌｌであるからｋ
＝１ＶとなるようにＤ−Ａ変換器を設定し、Ｄ−Ａ変換
器の出力電圧と結晶重量センサー出力電圧を差動増幅器
で突き合せ、両者の出力変化を等しくなるようにすなわ
ち重量センサーの出力電圧とＤ−Ａ変換器からの出力電
圧の差を零にする様にパルス数を変えると結晶直径Ｄ（
ｔ）とパルス発振周波数ｆの間にはの関係が成立する。
このように基準重量信号発生器の出力電圧と結晶重量セ
ンサーの出力電圧差を零にするようにパルス発振周波数
を調節すると、発振周波数と結晶直径の自乗にほぼ比例
するため、簡単に育成中の結晶の直径を知ることができ
る。
ンサーの出力電圧差を零にするようにパルス発振周波数
を調節すると、発振周波数と結晶直径の自乗にほぼ比例
するため、簡単に育成中の結晶の直径を知ることができ
る。
実施例
直径が８０φのルツボを用いて直径５０φのＬｉＮｂＯ
，を育成しつつ結晶直径の測定を行つた。
，を育成しつつ結晶直径の測定を行つた。
育成結晶重量の時間変化と結晶直径の関係は第３図のよ
うな関係にあり、またパルス周波数と重量変化は第４図
のように比例していることが判つた。
うな関係にあり、またパルス周波数と重量変化は第４図
のように比例していることが判つた。
結晶育成中にパルス周波数によつて結晶直径を測定した
ものが第５図で実際の値との誤差は±３（ｆ）以内であ
つた。第３図において横軸は１時間当りの重量変化９／
Ｈｒを、縦軸は結晶直径龍をそれぞれ示す。
ものが第５図で実際の値との誤差は±３（ｆ）以内であ
つた。第３図において横軸は１時間当りの重量変化９／
Ｈｒを、縦軸は結晶直径龍をそれぞれ示す。
第４図において、横軸は１時間当りの重量変化９／Ｎｒ
を縦軸は周波数ＫＨｚを示す。第５図において、横軸は
育成時間Ｈｒを縦軸は直径能を示す。ここでパルスの繰
り返し周波数から直径を知るためには第３図、第４図を
用いる。すなわち、第４図を用いてまずパルスの繰返り
周波数から重量変化を読み取り、次に第３図を用いて、
重量変化から結晶直径を読み取る。以上詳細に説明した
ように、要するに本発明はチョクラルスキー法による単
結晶育成時に育成単結晶の結晶融液直上の育成結晶の直
径を測定するにあたり、育成単結晶重量の変化に応じて
変化する電圧を基準信号源からの電圧と比較し、単位時
間あたりのパルスの繰り返り周波数を計数することによ
つて直径を測定するものであつて、本発明τにおいては
基準信号源として第２図に示すごとき基準信号発生器を
用いたが、この信号発生器はこの他にも種々の変形が存
在することは明らかである。
を縦軸は周波数ＫＨｚを示す。第５図において、横軸は
育成時間Ｈｒを縦軸は直径能を示す。ここでパルスの繰
り返し周波数から直径を知るためには第３図、第４図を
用いる。すなわち、第４図を用いてまずパルスの繰返り
周波数から重量変化を読み取り、次に第３図を用いて、
重量変化から結晶直径を読み取る。以上詳細に説明した
ように、要するに本発明はチョクラルスキー法による単
結晶育成時に育成単結晶の結晶融液直上の育成結晶の直
径を測定するにあたり、育成単結晶重量の変化に応じて
変化する電圧を基準信号源からの電圧と比較し、単位時
間あたりのパルスの繰り返り周波数を計数することによ
つて直径を測定するものであつて、本発明τにおいては
基準信号源として第２図に示すごとき基準信号発生器を
用いたが、この信号発生器はこの他にも種々の変形が存
在することは明らかである。
第１図はチョクラルスキー法による単結晶育成法の略図
、第２図Ａは本発明にか＼る結晶直径測定方法のプロツ
クダイアグラム、第２図Ｂはパルス発振器からの出力波
形とＤ−Ａ変換器からの波形の関係を示す図、第３図は
１時間当りの重量変化と直径の変化の関係を示す図、第
４図は１時間当りの重量変化と周波数の関係を示す図、
第５図は育成時間に対する直径の変化を示す図である。
、第２図Ａは本発明にか＼る結晶直径測定方法のプロツ
クダイアグラム、第２図Ｂはパルス発振器からの出力波
形とＤ−Ａ変換器からの波形の関係を示す図、第３図は
１時間当りの重量変化と直径の変化の関係を示す図、第
４図は１時間当りの重量変化と周波数の関係を示す図、
第５図は育成時間に対する直径の変化を示す図である。
Claims (1)
- １ 多結晶原料融液中に単結晶の種結晶をひたし、該種
結晶を回転しつゝ引上げることにより単結晶を育成する
方式において結晶融液の重量変化に応じて変化する電圧
とパルスの繰返し周波数に比例して変化する基準電圧と
を比較し、該電圧と該基準電圧の差が零となつた時のパ
ルスの繰返し周波数を測定することにより前記結晶融液
直上に育成される単結晶の直径を測定することを特徴と
する結晶直径測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50117194A JPS5912634B2 (ja) | 1975-09-30 | 1975-09-30 | 結晶直径測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50117194A JPS5912634B2 (ja) | 1975-09-30 | 1975-09-30 | 結晶直径測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5242137A JPS5242137A (en) | 1977-04-01 |
| JPS5912634B2 true JPS5912634B2 (ja) | 1984-03-24 |
Family
ID=14705718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50117194A Expired JPS5912634B2 (ja) | 1975-09-30 | 1975-09-30 | 結晶直径測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5912634B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US298004A (en) * | 1884-05-06 | lothrop | ||
| BE788782A (fr) * | 1971-09-15 | 1973-03-13 | Fmc Corp | Cuisson d'agglomeres crus a l'air |
-
1975
- 1975-09-30 JP JP50117194A patent/JPS5912634B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5242137A (en) | 1977-04-01 |
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