JPH06129911A - 結晶引上炉内融液表面温度測定方法及びその装置 - Google Patents
結晶引上炉内融液表面温度測定方法及びその装置Info
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- JPH06129911A JPH06129911A JP4304960A JP30496092A JPH06129911A JP H06129911 A JPH06129911 A JP H06129911A JP 4304960 A JP4304960 A JP 4304960A JP 30496092 A JP30496092 A JP 30496092A JP H06129911 A JPH06129911 A JP H06129911A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射温度計を用いて、結晶引上炉内融液表面
の温度を温度変化の追従性良く連続的に、そして迷光を
除去して高精度に測定すること。 【構成】 ヒータ３により坩堝１内の融液２が加熱さ
れ、単結晶４を成長させる。このとき、融液２の測定点
Ａからの熱放射光と、測定点Ａにて反射する、放射源
（測定点Ｂ）からの放射光（迷光）とが放射温度計６に
入射される。測定点Ｂからの熱放射光は、直接２色放射
温度計７にも入射する。そして、放射温度計６及び２色
放射温度計７からの出力信号が、演算部８に入力され、
そして、融液２の測定点Ａの温度が算出され、出力され
る。この演算部８からの出力信号は電力供給制御部９に
入力される。電力供給制御部９では、入力信号に応じて
ヒータ３の電力を制御し、融液２の温度を維持する。
の温度を温度変化の追従性良く連続的に、そして迷光を
除去して高精度に測定すること。 【構成】 ヒータ３により坩堝１内の融液２が加熱さ
れ、単結晶４を成長させる。このとき、融液２の測定点
Ａからの熱放射光と、測定点Ａにて反射する、放射源
（測定点Ｂ）からの放射光（迷光）とが放射温度計６に
入射される。測定点Ｂからの熱放射光は、直接２色放射
温度計７にも入射する。そして、放射温度計６及び２色
放射温度計７からの出力信号が、演算部８に入力され、
そして、融液２の測定点Ａの温度が算出され、出力され
る。この演算部８からの出力信号は電力供給制御部９に
入力される。電力供給制御部９では、入力信号に応じて
ヒータ３の電力を制御し、融液２の温度を維持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶引上炉における結
晶原料の融液の温度を維持するための、結晶引上炉内融
液表面温度測定方法及びその実施に使用する結晶引上炉
内融液表面温度測定装置に関する。
晶原料の融液の温度を維持するための、結晶引上炉内融
液表面温度測定方法及びその実施に使用する結晶引上炉
内融液表面温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶の製造に際し、その品質を良好に
保つために、単結晶原料の融液を結晶引上げに適した温
度に保持する必要がある。単結晶原料の融液、例えばゲ
ルマニウム又はシリコン等の融液の温度を測定するため
に熱電対を用いる場合は、融液が高温であるために熱電
対の寿命が短く、また融液中に不純物が混入して単結晶
の品質に悪影響を及ぼす。これらのことを解決するため
に、放射温度計が用いられる。
保つために、単結晶原料の融液を結晶引上げに適した温
度に保持する必要がある。単結晶原料の融液、例えばゲ
ルマニウム又はシリコン等の融液の温度を測定するため
に熱電対を用いる場合は、融液が高温であるために熱電
対の寿命が短く、また融液中に不純物が混入して単結晶
の品質に悪影響を及ぼす。これらのことを解決するため
に、放射温度計が用いられる。
【０００３】放射温度計は、測定対象から放射される熱
放射光の輝度がその測定対象の温度と放射率とによって
決定される現象を利用して測定対象の温度を測定するも
のであり、この放射温度計を融液の温度測定に利用する
場合は、融液から離隔して測定できるためその寿命は長
く、融液中へ不純物が混入することもない。このような
放射温度計を、融液を保持してある坩堝の外側の融液表
面近傍に配して測定を行う方法を以下に説明する。
放射光の輝度がその測定対象の温度と放射率とによって
決定される現象を利用して測定対象の温度を測定するも
のであり、この放射温度計を融液の温度測定に利用する
場合は、融液から離隔して測定できるためその寿命は長
く、融液中へ不純物が混入することもない。このような
放射温度計を、融液を保持してある坩堝の外側の融液表
面近傍に配して測定を行う方法を以下に説明する。
【０００４】図４は、放射温度計を用いた従来の融液測
定装置の構成を示すブロック図である。図中11は坩堝で
あり、該坩堝11内に単結晶原料の融液12が収容されてい
る。坩堝11の外周側にはヒータ13が、その外周側には保
温筒15が配設されており、その周囲を図示しない炉にて
覆われている。前記ヒータ13により融液12が加熱され、
単結晶14が上方に引き上げられつつ成長する。放射温度
計16は、保温筒15外側で融液12の表面近傍に配設されて
おり、放射温度計16に入射される熱放射光の輝度の測定
を行い、この結果に対応する信号を温度変換部18に与え
る。温度変換部18で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19へ入力する。電力供給制御部19
では、温度変換部18からの出力信号により、ヒータ13へ
の出力を制御し融液12の温度を所定温度に維持するよう
になっている。
定装置の構成を示すブロック図である。図中11は坩堝で
あり、該坩堝11内に単結晶原料の融液12が収容されてい
る。坩堝11の外周側にはヒータ13が、その外周側には保
温筒15が配設されており、その周囲を図示しない炉にて
覆われている。前記ヒータ13により融液12が加熱され、
単結晶14が上方に引き上げられつつ成長する。放射温度
計16は、保温筒15外側で融液12の表面近傍に配設されて
おり、放射温度計16に入射される熱放射光の輝度の測定
を行い、この結果に対応する信号を温度変換部18に与え
る。温度変換部18で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19へ入力する。電力供給制御部19
では、温度変換部18からの出力信号により、ヒータ13へ
の出力を制御し融液12の温度を所定温度に維持するよう
になっている。
【０００５】しかしながら、単結晶引上炉の大型化によ
り、保温筒15外部にて測定した温度と融液表面温度との
間に誤差が生じ、上述した方法では正確な融液表面温度
を測定することができない。また、大型の引上炉は高温
部での熱容量が極めて大きく、保温筒15外部にて測定し
た温度と融液表面温度との間に時間的ずれが生じるた
め、ヒータ13により加熱された融液12の対流による温度
の経時的変動を、正確に追従し測定することができな
い。
り、保温筒15外部にて測定した温度と融液表面温度との
間に誤差が生じ、上述した方法では正確な融液表面温度
を測定することができない。また、大型の引上炉は高温
部での熱容量が極めて大きく、保温筒15外部にて測定し
た温度と融液表面温度との間に時間的ずれが生じるた
め、ヒータ13により加熱された融液12の対流による温度
の経時的変動を、正確に追従し測定することができな
い。
【０００６】このような欠点を解決するためには、放射
温度計16を坩堝13内の融液表面近傍に配置することが必
要であり、放射温度計16を融液12の上方に、融液12と非
接触に配置し測定することにより、前期誤差を減少し融
液12の表面温度変化を正確に測定することができる。
温度計16を坩堝13内の融液表面近傍に配置することが必
要であり、放射温度計16を融液12の上方に、融液12と非
接触に配置し測定することにより、前期誤差を減少し融
液12の表面温度変化を正確に測定することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、融液表
面ではその周囲の高温物質，例えば坩堝壁又はヒータ等
からの熱放射光が鏡面反射している。このため、融液表
面近傍での放射温度計による融液温度測定では、この反
射光（迷光）が放射温度計に入射され、融液表面からの
熱放射光に加えて測定されるために、融液表面温度との
誤差が生じ、測定精度が低下するという問題があった。
面ではその周囲の高温物質，例えば坩堝壁又はヒータ等
からの熱放射光が鏡面反射している。このため、融液表
面近傍での放射温度計による融液温度測定では、この反
射光（迷光）が放射温度計に入射され、融液表面からの
熱放射光に加えて測定されるために、融液表面温度との
誤差が生じ、測定精度が低下するという問題があった。
【０００８】この解決のために、融液表面温度の測定精
度を向上することを目的とした単結晶成長炉用の温度測
定装置が提案されている（特開昭58−168927号公報）。
この装置では、坩堝の外周側にヒータが配置され、該坩
堝内に単結晶原料である融液が収容されている。融液の
上方には偏光フィルタ及び光学的検知器がその光軸を同
じくして、融液表面からの熱放射光がこの順に入射する
べく配設されている。前記ヒータにより融液が加熱さ
れ、融液からの熱放射光が、偏光フィルタを通過し、次
いで光学的検知器に入射される。該光学的検知器では融
液からの熱放射光の熱放射スペクトラムを検出し、その
温度を測定する。その結果に基き、ヒータの加熱力を調
整して融液の表面温度を制御する。
度を向上することを目的とした単結晶成長炉用の温度測
定装置が提案されている（特開昭58−168927号公報）。
この装置では、坩堝の外周側にヒータが配置され、該坩
堝内に単結晶原料である融液が収容されている。融液の
上方には偏光フィルタ及び光学的検知器がその光軸を同
じくして、融液表面からの熱放射光がこの順に入射する
べく配設されている。前記ヒータにより融液が加熱さ
れ、融液からの熱放射光が、偏光フィルタを通過し、次
いで光学的検知器に入射される。該光学的検知器では融
液からの熱放射光の熱放射スペクトラムを検出し、その
温度を測定する。その結果に基き、ヒータの加熱力を調
整して融液の表面温度を制御する。
【０００９】このとき、前記光学的検知器は、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
成分のみを検出できるものを用いる。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、融液表面で反射し入射さ
れる前記迷光を除去することができる。
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
成分のみを検出できるものを用いる。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、融液表面で反射し入射さ
れる前記迷光を除去することができる。
【００１０】この装置により、融液表面温度の測定精度
は向上されるが、融液表面で反射し光学的検知器に入射
される迷光を、完全に除去できていないことが、その測
定結果から推測できる。
は向上されるが、融液表面で反射し光学的検知器に入射
される迷光を、完全に除去できていないことが、その測
定結果から推測できる。
【００１１】また、単結晶引上炉の真上に放射温度計を
配置し、温度を測定する方法もある。この方法では、放
射温度計を融液表面から大きく離れた位置に配設し、こ
の位置から鉛直方向にある融液表面の温度を測定するの
で、融液表面にて鏡面反射し放射温度計に入射する迷光
の放射源を引上炉上方の低温部分に限定することができ
る。これにより、迷光による誤差を小さくして、測定精
度を向上することができる。しかしながら、この方法で
は放射温度計の融液表面からの離隔距離が大きく、その
測定視野が大きくなるために、所望の融液表面位置を測
定すべき放射温度計の配設位置の決定が困難であると言
う問題があった。
配置し、温度を測定する方法もある。この方法では、放
射温度計を融液表面から大きく離れた位置に配設し、こ
の位置から鉛直方向にある融液表面の温度を測定するの
で、融液表面にて鏡面反射し放射温度計に入射する迷光
の放射源を引上炉上方の低温部分に限定することができ
る。これにより、迷光による誤差を小さくして、測定精
度を向上することができる。しかしながら、この方法で
は放射温度計の融液表面からの離隔距離が大きく、その
測定視野が大きくなるために、所望の融液表面位置を測
定すべき放射温度計の配設位置の決定が困難であると言
う問題があった。
【００１２】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、融液表面からの熱放射光を入射する放射温度
計、及び迷光の放射源の温度を測定する温度測定器を用
いることにより、融液表面の温度を温度変化の追従性良
く連続的に測定でき、そして迷光を除去して高精度に測
定し得る温度測定方法及びその実施に使用する装置を提
供することを目的とし、さらに、レーザ光を用いて前記
放射温度計及び前記温度測定器の配設位置を決定できる
温度測定装置を提供することを目的とする。
のであり、融液表面からの熱放射光を入射する放射温度
計、及び迷光の放射源の温度を測定する温度測定器を用
いることにより、融液表面の温度を温度変化の追従性良
く連続的に測定でき、そして迷光を除去して高精度に測
定し得る温度測定方法及びその実施に使用する装置を提
供することを目的とし、さらに、レーザ光を用いて前記
放射温度計及び前記温度測定器の配設位置を決定できる
温度測定装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る結晶引上
炉内融液表面温度測定方法は、放射温度計で結晶引上炉
内の融液の表面温度を測定する温度測定方法において、
前記融液の表面の一点からの熱放射光の輝度を前記放射
温度計にて検出する過程と、前記一点にて反射し、前記
放射温度計に入射する熱放射光の放射源の温度を測定す
る過程と、前記輝度及び前記温度から前記融液の表面温
度を算出する過程とを有することを特徴とする。
炉内融液表面温度測定方法は、放射温度計で結晶引上炉
内の融液の表面温度を測定する温度測定方法において、
前記融液の表面の一点からの熱放射光の輝度を前記放射
温度計にて検出する過程と、前記一点にて反射し、前記
放射温度計に入射する熱放射光の放射源の温度を測定す
る過程と、前記輝度及び前記温度から前記融液の表面温
度を算出する過程とを有することを特徴とする。
【００１４】第２発明に係る結晶引上炉内融液表面温度
測定装置は、放射温度計で結晶引上炉内の融液の表面温
度を測定する温度測定装置において、前記融液の表面の
一点からの熱放射光の輝度を検出する放射温度計と、前
記一点にて反射し、前記放射温度計に入射する熱放射光
の放射源の温度を測定する温度測定器と、前記輝度及び
前記温度から前記融液の表面温度を算出する演算部とを
具備することを特徴とする。
測定装置は、放射温度計で結晶引上炉内の融液の表面温
度を測定する温度測定装置において、前記融液の表面の
一点からの熱放射光の輝度を検出する放射温度計と、前
記一点にて反射し、前記放射温度計に入射する熱放射光
の放射源の温度を測定する温度測定器と、前記輝度及び
前記温度から前記融液の表面温度を算出する演算部とを
具備することを特徴とする。
【００１５】第３発明に係る結晶引上炉内融液表面温度
測定装置は、放射温度計で結晶引上炉内の融液の表面温
度を測定する温度測定装置において、前記融液の表面の
一点からの熱放射光の輝度を検出する放射温度計と、前
記一点にて反射し、前記放射温度計に入射する熱放射光
の放射源の温度を測定する温度測定器と、前記輝度及び
前記温度から前記融液の表面温度を算出する演算部と、
前記放射温度計と光軸を同じくしてレーザ光を放射させ
るレーザ装置とを具備することを特徴とする。
測定装置は、放射温度計で結晶引上炉内の融液の表面温
度を測定する温度測定装置において、前記融液の表面の
一点からの熱放射光の輝度を検出する放射温度計と、前
記一点にて反射し、前記放射温度計に入射する熱放射光
の放射源の温度を測定する温度測定器と、前記輝度及び
前記温度から前記融液の表面温度を算出する演算部と、
前記放射温度計と光軸を同じくしてレーザ光を放射させ
るレーザ装置とを具備することを特徴とする。
【００１６】
【作用】第１及び第２発明の結晶引上炉内融液表面温度
測定方法及びその装置では、融液の表面上の一点からの
熱放射光を放射温度計に入射させ、その輝度を検出して
いる。この入射光には、前記一点が放射する熱放射光だ
けでなく、前記一点で反射する熱放射光とが含まれてい
る。熱放射光輝度は放射源温度での黒体放射光輝度と放
射源の放射率との積で算出されるので、この放射源の温
度を温度測定器で測定し、演算部にて前記輝度から前記
一点で反射する熱放射光の輝度を差引くことにより、融
液の表面上の一点が放射する熱放射光の輝度のみが算出
される。
測定方法及びその装置では、融液の表面上の一点からの
熱放射光を放射温度計に入射させ、その輝度を検出して
いる。この入射光には、前記一点が放射する熱放射光だ
けでなく、前記一点で反射する熱放射光とが含まれてい
る。熱放射光輝度は放射源温度での黒体放射光輝度と放
射源の放射率との積で算出されるので、この放射源の温
度を温度測定器で測定し、演算部にて前記輝度から前記
一点で反射する熱放射光の輝度を差引くことにより、融
液の表面上の一点が放射する熱放射光の輝度のみが算出
される。
【００１７】また、第３発明の結晶引上炉内融液温度測
定装置では、前記放射温度計と同一の光軸でレーザ光を
放射させるレーザ装置を備えて、レーザ光を放射する。
このレーザ光は、融液表面の一点を照射し、そしてここ
で反射して他の一点を照射するので、これらの輝点、即
ち前記一点及び該一点で反射して照射される点が検出さ
れる。放射温度計は、この輝点を目視してその測定視野
を前記一点に合わせた位置に配設されて、検出すべき熱
放射光を正確に入射させることができる。また、一点で
反射して照射される点が検出されるので、温度測定器の
測定すべき点を正確に決定できる。
定装置では、前記放射温度計と同一の光軸でレーザ光を
放射させるレーザ装置を備えて、レーザ光を放射する。
このレーザ光は、融液表面の一点を照射し、そしてここ
で反射して他の一点を照射するので、これらの輝点、即
ち前記一点及び該一点で反射して照射される点が検出さ
れる。放射温度計は、この輝点を目視してその測定視野
を前記一点に合わせた位置に配設されて、検出すべき熱
放射光を正確に入射させることができる。また、一点で
反射して照射される点が検出されるので、温度測定器の
測定すべき点を正確に決定できる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は、本発明に係る単結晶引上
炉内融液表面温度測定装置の構成を示すブロック図であ
る。図中１は上下方向に移動可能な坩堝であり、該坩堝
１内に単結晶原料である融液２が収容されている。坩堝
１の外周側にはヒータ３が配設され、その周囲が図示し
ない引上炉で覆われている。前記ヒータ３により融液２
が加熱され、単結晶４が上方に引き上げられながら成長
する。図２は本装置の坩堝１近傍の部分平面図である。
温度測定補助板５は、図示しない引上炉の上部から坩堝
１内へ、融液２表面から適長離隔して取り付けられてい
る。この温度測定補助板５は融液２中への不純物の混入
がなく、その放射率が既知であり、放射率の角度依存性
が少ない材質のものが望ましく、本実施例では黒鉛を用
いる。
き具体的に説明する。図１は、本発明に係る単結晶引上
炉内融液表面温度測定装置の構成を示すブロック図であ
る。図中１は上下方向に移動可能な坩堝であり、該坩堝
１内に単結晶原料である融液２が収容されている。坩堝
１の外周側にはヒータ３が配設され、その周囲が図示し
ない引上炉で覆われている。前記ヒータ３により融液２
が加熱され、単結晶４が上方に引き上げられながら成長
する。図２は本装置の坩堝１近傍の部分平面図である。
温度測定補助板５は、図示しない引上炉の上部から坩堝
１内へ、融液２表面から適長離隔して取り付けられてい
る。この温度測定補助板５は融液２中への不純物の混入
がなく、その放射率が既知であり、放射率の角度依存性
が少ない材質のものが望ましく、本実施例では黒鉛を用
いる。
【００１９】そして、前記放射温度計６及び前記温度測
定器である２色放射温度計７が、引上炉の外側に配設さ
れる。放射温度計６は、前記融液２表面の一点である測
定点Ａからの熱放射光が、引上炉に備えられた図示しな
い石英窓を通して入射する光軸に合わせた位置に配設さ
れる。そして、２色放射温度計７は、前記石英窓を通し
て測定点Ｂを測定視野とする位置に配設される。測定点
Ｂは温度測定補助板５上の点であり、前記測定点Ａで反
射し前記放射温度計６に入射される熱放射光の放射源で
ある。この放射源は融液２表面に写し込まれた極めて狭
い範囲に限定することができ、これによりこの範囲内の
温度は一定であるとみなすことができる。
定器である２色放射温度計７が、引上炉の外側に配設さ
れる。放射温度計６は、前記融液２表面の一点である測
定点Ａからの熱放射光が、引上炉に備えられた図示しな
い石英窓を通して入射する光軸に合わせた位置に配設さ
れる。そして、２色放射温度計７は、前記石英窓を通し
て測定点Ｂを測定視野とする位置に配設される。測定点
Ｂは温度測定補助板５上の点であり、前記測定点Ａで反
射し前記放射温度計６に入射される熱放射光の放射源で
ある。この放射源は融液２表面に写し込まれた極めて狭
い範囲に限定することができ、これによりこの範囲内の
温度は一定であるとみなすことができる。
【００２０】また、単結晶４の成長に伴い坩堝１を上昇
させるようになっている。これは、融液２が減少するに
従い、融液２表面と、放射温度計６，２色放射温度計７
及び温度測定補助板５との相対位置を夫々変化させない
ために行われる。これにより、融液２が減少しても、測
定点Ａ及び測定点Ｂからの熱放射光は、ずれることなく
放射温度計６及び２色放射温度計７に入射される。
させるようになっている。これは、融液２が減少するに
従い、融液２表面と、放射温度計６，２色放射温度計７
及び温度測定補助板５との相対位置を夫々変化させない
ために行われる。これにより、融液２が減少しても、測
定点Ａ及び測定点Ｂからの熱放射光は、ずれることなく
放射温度計６及び２色放射温度計７に入射される。
【００２１】図中、実線矢符及び破線矢符に示すよう
に、放射温度計６には測定点Ａからの熱放射光、及び測
定点Ｂから測定点Ａにて反射する迷光が入射され、その
出力信号が演算部８に入力される。そして、２色放射温
度計７には測定点Ｂからの熱放射光が入射され、その出
力信号が演算部８に入力される。演算部８は、これらの
入力された信号に基づいて前記測定点Ａの温度を算出す
るものであり、演算部８からの出力信号は電力供給制御
部９に入力される。電力供給制御部９は、演算部８から
の出力信号により、ヒータ３の電力を制御し融液２の温
度を所定温度に維持するような信号をヒータ３に出力す
るようになっている。
に、放射温度計６には測定点Ａからの熱放射光、及び測
定点Ｂから測定点Ａにて反射する迷光が入射され、その
出力信号が演算部８に入力される。そして、２色放射温
度計７には測定点Ｂからの熱放射光が入射され、その出
力信号が演算部８に入力される。演算部８は、これらの
入力された信号に基づいて前記測定点Ａの温度を算出す
るものであり、演算部８からの出力信号は電力供給制御
部９に入力される。電力供給制御部９は、演算部８から
の出力信号により、ヒータ３の電力を制御し融液２の温
度を所定温度に維持するような信号をヒータ３に出力す
るようになっている。
【００２２】ヒータ３により坩堝１内の融液２を加熱
し、単結晶４を成長させるに際して、上述の如く構成さ
れた装置を用いて、融液２の温度を測定する場合は、融
液２の測定点Ａからの熱放射光と、測定点Ａにて反射す
る放射光（迷光）とが放射温度計６に入射される。この
迷光の放射源は、放射温度計６の視野内にて、融液２の
測定点Ａに写し込まれる温度測定補助板５の測定点Ｂで
あり、測定点Ｂからの熱放射光は、直接２色放射温度計
７にも入射する。そして、放射温度計６及び２色放射温
度計７からの出力信号が、演算部８に入力される。
し、単結晶４を成長させるに際して、上述の如く構成さ
れた装置を用いて、融液２の温度を測定する場合は、融
液２の測定点Ａからの熱放射光と、測定点Ａにて反射す
る放射光（迷光）とが放射温度計６に入射される。この
迷光の放射源は、放射温度計６の視野内にて、融液２の
測定点Ａに写し込まれる温度測定補助板５の測定点Ｂで
あり、測定点Ｂからの熱放射光は、直接２色放射温度計
７にも入射する。そして、放射温度計６及び２色放射温
度計７からの出力信号が、演算部８に入力される。
【００２３】演算部８には、放射温度計で測定される輝
度Ｌについての以下に示す（２）式が設定されている。
融液２表面の放射率をεS とすると、融液２表面の反射
率は１−εS と表され、測定点Ａからの放射光の輝度Ｌ
は、（１）式で表される。
度Ｌについての以下に示す（２）式が設定されている。
融液２表面の放射率をεS とすると、融液２表面の反射
率は１−εS と表され、測定点Ａからの放射光の輝度Ｌ
は、（１）式で表される。
【００２４】 Ｌ＝τW （εS Ｌb （ＴS ）＋（１−εS ）εF Ｌb （ＴF ）） …（１） 但し、 Ｌ：放射温度計６に入射する放射光輝度 εS ：融液２表面の放射率 ＴS ：融液２の測定点Ａの温度 εF ：温度測定補助板５の放射率 ＴF ：温度測定補助板５の測定点Ｂの温度 τW ：石英窓の透過率 Ｌb （Ｔ）：温度Ｔでの黒体放射光輝度
【００２５】Ｌb （ＴS ）は測定点Ａからの熱放射光の
みの輝度であり、（１）式より導かれた以下に示す
（２）式が、演算部８に設定されている。 Ｌb （ＴS ）＝（Ｌ−τW （１−εS ）εF ・Ｌb ( ＴF ））／τW εS …（２）
みの輝度であり、（１）式より導かれた以下に示す
（２）式が、演算部８に設定されている。 Ｌb （ＴS ）＝（Ｌ−τW （１−εS ）εF ・Ｌb ( ＴF ））／τW εS …（２）
【００２６】そして、演算部８に融液２表面の放射率ε
S ，温度測定補助板５の放射率εF，及び石英窓の透過
率τW が予め設定されている。演算部８は、２色放射温
度計７で測定された測定点Ｂの温度より、測定点Ｂから
の熱放射光の輝度Ｌb ( ＴF) を、予め与えられている
換算式又はテーブル等により換算し、（２）式より、測
定点Ａの温度がＴS が算出され、出力される。演算部８
からの出力信号は電力供給制御部９に入力される。電力
供給制御部９では、入力信号に応じてヒータ３の電力を
制御し、融液２の温度を維持する。
S ，温度測定補助板５の放射率εF，及び石英窓の透過
率τW が予め設定されている。演算部８は、２色放射温
度計７で測定された測定点Ｂの温度より、測定点Ｂから
の熱放射光の輝度Ｌb ( ＴF) を、予め与えられている
換算式又はテーブル等により換算し、（２）式より、測
定点Ａの温度がＴS が算出され、出力される。演算部８
からの出力信号は電力供給制御部９に入力される。電力
供給制御部９では、入力信号に応じてヒータ３の電力を
制御し、融液２の温度を維持する。
【００２７】このような本実施例における装置及び方法
にて、放射温度計を用いて、迷光を除去し温度変化の追
従性良く、融液２の表面温度の測定を測定することがで
きる。なお、上述の実施例では、熱放射光の放射源を測
定補助板としたが、これに限るものではなく、例えば炉
内構造物を放射源としても良い。
にて、放射温度計を用いて、迷光を除去し温度変化の追
従性良く、融液２の表面温度の測定を測定することがで
きる。なお、上述の実施例では、熱放射光の放射源を測
定補助板としたが、これに限るものではなく、例えば炉
内構造物を放射源としても良い。
【００２８】次に、融液２の表面の一点である測定点
Ａ、及び前記一点で反射する熱放射光の放射源である測
定点Ｂの位置を検出し、前記放射温度計及び前記温度測
定器を、さらに正確な位置に配設して融液表面の温度を
測定する本発明の第２実施例である温度測定装置につい
て説明する。
Ａ、及び前記一点で反射する熱放射光の放射源である測
定点Ｂの位置を検出し、前記放射温度計及び前記温度測
定器を、さらに正確な位置に配設して融液表面の温度を
測定する本発明の第２実施例である温度測定装置につい
て説明する。
【００２９】図３は、本発明に係る単結晶引上炉内融液
表面温度測定装置の構成を示すブロック図であり、図
中、レーザ装置10は放射温度計６に接続されている。レ
ーザ装置10は、放射温度計６の光軸と同軸に、He−Neの
レーザ光を測定点Ａに照射することができるものであ
り、レーザ光源と接続された光ファイバを通じてレーザ
光を放射温度計６の図示しないファインダへ入射するよ
うになっている。これ以外は上述した図１に示す装置及
び測定方法と同様であり、対応する部分に同符号を付し
て、その説明を省略する。
表面温度測定装置の構成を示すブロック図であり、図
中、レーザ装置10は放射温度計６に接続されている。レ
ーザ装置10は、放射温度計６の光軸と同軸に、He−Neの
レーザ光を測定点Ａに照射することができるものであ
り、レーザ光源と接続された光ファイバを通じてレーザ
光を放射温度計６の図示しないファインダへ入射するよ
うになっている。これ以外は上述した図１に示す装置及
び測定方法と同様であり、対応する部分に同符号を付し
て、その説明を省略する。
【００３０】レーザ装置10により放射温度計６からレー
ザ光を放射する。このレーザ光の輝点が測定点Ａを照射
する位置に放射温度計６を配設する。また、このレーザ
光は測定点Ａにて反射し、測定点Ｂを照射する。２色放
射温度計７のファインダから測定点Ｂを照射しているレ
ーザ光の輝点を目視することにより、２色放射温度計７
を測定点Ｂからの熱放射光を入射できる位置に配設す
る。このようにして、放射温度計６及び２色放射温度計
７の正確な配設位置を決定できる。
ザ光を放射する。このレーザ光の輝点が測定点Ａを照射
する位置に放射温度計６を配設する。また、このレーザ
光は測定点Ａにて反射し、測定点Ｂを照射する。２色放
射温度計７のファインダから測定点Ｂを照射しているレ
ーザ光の輝点を目視することにより、２色放射温度計７
を測定点Ｂからの熱放射光を入射できる位置に配設す
る。このようにして、放射温度計６及び２色放射温度計
７の正確な配設位置を決定できる。
【００３１】なお、第１，第２実施例では、温度測定器
に２色放射温度計７を用いているが、これに限るもので
はなく、迷光の放射源の温度を測定できるものであれば
良く、例えば熱電対を温度測定補助板５表面に配設して
も良い。
に２色放射温度計７を用いているが、これに限るもので
はなく、迷光の放射源の温度を測定できるものであれば
良く、例えば熱電対を温度測定補助板５表面に配設して
も良い。
【００３２】また、第１，第２実施例では、レーザ光と
してHe−Neレーザ光を用いているが、これに限るもので
はなく、熱放射光と容易に分離可能なレーザ光であれ
ば、例えばＡｒレーザ光でも良い。
してHe−Neレーザ光を用いているが、これに限るもので
はなく、熱放射光と容易に分離可能なレーザ光であれ
ば、例えばＡｒレーザ光でも良い。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明の結晶引上炉内融
液表面温度測定方法及びその装置においては、放射温度
計に入射された熱放射光から、迷光による影響を除去す
ることにより、融液表面の温度を高精度に測定でき、ま
た温度変化に追従性良く連続的に測定できる。また、迷
光の放射源として坩堝側壁を利用することもできるが、
温度測定補助板を放射源として配設することにより、放
射温度計と石英窓と融液表面との位置関係を都合良く合
わせることができる。さらに、レーザ光を用いて放射温
度計及び温度測定器の位置を正確に決定することによ
り、さらに高精度に融液表面の温度を測定することがで
きる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
液表面温度測定方法及びその装置においては、放射温度
計に入射された熱放射光から、迷光による影響を除去す
ることにより、融液表面の温度を高精度に測定でき、ま
た温度変化に追従性良く連続的に測定できる。また、迷
光の放射源として坩堝側壁を利用することもできるが、
温度測定補助板を放射源として配設することにより、放
射温度計と石英窓と融液表面との位置関係を都合良く合
わせることができる。さらに、レーザ光を用いて放射温
度計及び温度測定器の位置を正確に決定することによ
り、さらに高精度に融液表面の温度を測定することがで
きる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る単結晶引上炉内融液表面温度測定
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明装置の坩堝近傍の部分平面図である。
【図３】本発明に係る単結晶引上炉内融液表面温度測定
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の融液測定装置の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１ 坩堝 ２ 融液 ３ ヒータ ４ 単結晶 ５ 温度測定補助板 ６ 放射温度計 ７ ２色放射温度計 ８ 演算部 ９ 電力供給制御部 10 レーザ装置
Claims (3)
- 【請求項１】 放射温度計で結晶引上炉内の融液の表面
温度を測定する温度測定方法において、前記融液の表面
の一点からの熱放射光の輝度を前記放射温度計にて検出
する過程と、前記一点にて反射し、前記放射温度計に入
射する熱放射光の放射源の温度を測定する過程と、前記
輝度及び前記温度から前記融液の表面温度を算出する過
程とを有することを特徴とする温度測定方法。 - 【請求項２】 放射温度計で結晶引上炉内の融液の表面
温度を測定する温度測定装置において、前記融液の表面
の一点からの熱放射光の輝度を検出する放射温度計と、
前記一点にて反射し、前記放射温度計に入射する熱放射
光の放射源の温度を測定する温度測定器と、前記輝度及
び前記温度から前記融液の表面温度を算出する演算部と
を具備することを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項３】 前記放射温度計と光軸を同じくしてレー
ザ光を放射させるレーザ装置を具備することを特徴とす
る請求項２記載の温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4304960A JPH06129911A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 結晶引上炉内融液表面温度測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4304960A JPH06129911A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 結晶引上炉内融液表面温度測定方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129911A true JPH06129911A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17939387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4304960A Pending JPH06129911A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 結晶引上炉内融液表面温度測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06129911A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303513A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-10-18 | Fujitsu Ltd | 観測装置 |
| KR100605689B1 (ko) * | 1999-12-27 | 2006-07-31 | 주식회사 포스코 | 레이들내의 용강의 나탕크기측정방법 |
| JP2007248148A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Nippon Steel Corp | 高炉出銑温度測定システム、高炉出銑温度測定方法、及びコンピュータプログラム |
| JP2007256219A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-04 | Nissan Motor Co Ltd | 温度検出装置 |
| JP2016204179A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 株式会社Sumco | 種結晶の温度測定方法、および単結晶の製造方法 |
| KR20180126542A (ko) | 2016-05-25 | 2018-11-27 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 단결정 제조 방법 및 장치 |
| KR20200111775A (ko) | 2018-02-28 | 2020-09-29 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 융액의 대류 패턴 추정 방법, 실리콘 단결정의 산소 농도 추정 방법, 실리콘 단결정의 제조 방법 및, 실리콘 단결정의 인상 장치 |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP4304960A patent/JPH06129911A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100605689B1 (ko) * | 1999-12-27 | 2006-07-31 | 주식회사 포스코 | 레이들내의 용강의 나탕크기측정방법 |
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| DE112017002662T5 (de) | 2016-05-25 | 2019-03-14 | Sumco Corporation | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Silicium-Einkristall |
| US10858753B2 (en) | 2016-05-25 | 2020-12-08 | Sumco Corporation | Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal |
| KR20200111775A (ko) | 2018-02-28 | 2020-09-29 | 가부시키가이샤 사무코 | 실리콘 융액의 대류 패턴 추정 방법, 실리콘 단결정의 산소 농도 추정 방법, 실리콘 단결정의 제조 방법 및, 실리콘 단결정의 인상 장치 |
| 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 |
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