JPH03275588A - 単結晶引き上げにおける単結晶の直径モニタ方法及び自動直径制御方法 - Google Patents
単結晶引き上げにおける単結晶の直径モニタ方法及び自動直径制御方法Info
- Publication number
- JPH03275588A JPH03275588A JP7477890A JP7477890A JPH03275588A JP H03275588 A JPH03275588 A JP H03275588A JP 7477890 A JP7477890 A JP 7477890A JP 7477890 A JP7477890 A JP 7477890A JP H03275588 A JPH03275588 A JP H03275588A
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- Japan
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- signal
- crystal
- single crystal
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、引き上げた単結晶の重量を検出し、その増加
速度をあらかじめ決定したプログラムにそって変化させ
て結晶径制御を行うチョクラルスキー法による単結晶引
き上げにおける単結晶の直径モニタ方法及び自動直径制
御方法に関するものである。
速度をあらかじめ決定したプログラムにそって変化させ
て結晶径制御を行うチョクラルスキー法による単結晶引
き上げにおける単結晶の直径モニタ方法及び自動直径制
御方法に関するものである。
上記チョクラルスキー法において、重量センサを用いて
引き上げた結晶から直径変化を算出し直径を制御する重
量式計測制御技術は、例えば特開昭５０−８６８０号で
既に知られている。
引き上げた結晶から直径変化を算出し直径を制御する重
量式計測制御技術は、例えば特開昭５０−８６８０号で
既に知られている。
しかしながら、ロードセルの測定範囲が広く、それに対
し引き上げ結晶が軽いため、結晶の重量信号は非常に小
さくなる。実際には、この微小信号に回転ノイズやスリ
ップリングによるノイズ等がのってしまい、重量変化を
捕らえ直径値を計算し制御することはかなり困難である
。回転トランスを用いる方法もあるが、非接触で直流信
号を使える方法はない。また重量センサからの信号を微
分し、その変化により直径値を算出し制御する方法もあ
るが、微分回路を用いるとノイズを増幅してしまい、こ
の方法を用いることもかなり困難である。
し引き上げ結晶が軽いため、結晶の重量信号は非常に小
さくなる。実際には、この微小信号に回転ノイズやスリ
ップリングによるノイズ等がのってしまい、重量変化を
捕らえ直径値を計算し制御することはかなり困難である
。回転トランスを用いる方法もあるが、非接触で直流信
号を使える方法はない。また重量センサからの信号を微
分し、その変化により直径値を算出し制御する方法もあ
るが、微分回路を用いるとノイズを増幅してしまい、こ
の方法を用いることもかなり困難である。
また、このような従来方法では、ノイズがのっている重
量信号をそのまま直径値計算に用いるため、正確な直径
制御を行う事は非常に困難であつた。
量信号をそのまま直径値計算に用いるため、正確な直径
制御を行う事は非常に困難であつた。
本発明は、重量センサからの信号にノイズがのっている
状態でも、重量の微小変化を捕らえる事で引き上げ結晶
の精密な自動制御を行う事を目的としている。
状態でも、重量の微小変化を捕らえる事で引き上げ結晶
の精密な自動制御を行う事を目的としている。
本発明方法は、上記の目的を達成するため、引き上げた
単結晶の重量を検出し、その増加速度をあらかじめ決定
したプログラムにそって変化させて結晶径制御を行うチ
ョクラルスキー法により単結晶を引き上げるに際し、引
き上げた結晶の重量から直径を算出し結晶直径を制御す
る方法において、重量センサ１の出力信号ａから重量変
化分だけを採取するために単位時間Ｔ毎に変化する基準
信号す、 、 ｂｌ・・・・・を差し引くことで、変化
分の信号Ｃを得、この変化分の信号Ｃで融液の温度調整
を行って単結晶の直径値の精密な制御を可能とした単結
晶引き上げにおける自動直径制御方法である。
単結晶の重量を検出し、その増加速度をあらかじめ決定
したプログラムにそって変化させて結晶径制御を行うチ
ョクラルスキー法により単結晶を引き上げるに際し、引
き上げた結晶の重量から直径を算出し結晶直径を制御す
る方法において、重量センサ１の出力信号ａから重量変
化分だけを採取するために単位時間Ｔ毎に変化する基準
信号す、 、 ｂｌ・・・・・を差し引くことで、変化
分の信号Ｃを得、この変化分の信号Ｃで融液の温度調整
を行って単結晶の直径値の精密な制御を可能とした単結
晶引き上げにおける自動直径制御方法である。
また、重量センサ１からの出力信号ａを時間と共に複数
個サンプリングし、最小２乗法を用い、回帰直線を求め
、その回帰直線から精密に直径を推定する単結晶引き上
げにおける単結晶の直径モニタ方法である。
個サンプリングし、最小２乗法を用い、回帰直線を求め
、その回帰直線から精密に直径を推定する単結晶引き上
げにおける単結晶の直径モニタ方法である。
更に、上記単結晶自動直径制御方法に上記単結晶の直径
モニタ方法を用いてなる単結晶引き上げにおける単結晶
自動直径制御方法である。
モニタ方法を用いてなる単結晶引き上げにおける単結晶
自動直径制御方法である。
重量センサ１の出力信号ａから信号の変化分だけを得る
ように、基準信号ｂ＋ −ｂｌ・・・・・を差し引く。
ように、基準信号ｂ＋ −ｂｌ・・・・・を差し引く。
これにより引き上げ結晶の重量増加が非常に小さくても
重量センサ１の出力信号ａの微小な変化分を捕らえるこ
とができる。その変化分の信号Ｃの増幅を行い、微小な
重量の変化分を検出し、直径を求め、直径の自動制御を
行う。さらに、ノイズの多い重量センサ１からの出力信
号ａを複数個その時間と共にサンプリングし、最小２乗
法を用い回帰直線を求めることで、結晶直径の推定をし
高精度の自動直径制御を行うことができる。
重量センサ１の出力信号ａの微小な変化分を捕らえるこ
とができる。その変化分の信号Ｃの増幅を行い、微小な
重量の変化分を検出し、直径を求め、直径の自動制御を
行う。さらに、ノイズの多い重量センサ１からの出力信
号ａを複数個その時間と共にサンプリングし、最小２乗
法を用い回帰直線を求めることで、結晶直径の推定をし
高精度の自動直径制御を行うことができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明すると、第１
図（イ）は、単結晶引き上げシステムの概要を表す説明
図、同（０）は本発明による制御回路のブロック図であ
る。第２図はロードセルからの出力信号の変化を表すグ
ラフで、斜線部分は標準電圧発生器からの単位時間当た
りの出力電圧を表している。
図（イ）は、単結晶引き上げシステムの概要を表す説明
図、同（０）は本発明による制御回路のブロック図であ
る。第２図はロードセルからの出力信号の変化を表すグ
ラフで、斜線部分は標準電圧発生器からの単位時間当た
りの出力電圧を表している。
第１図（イ）において、ｌは重量センサ（ロードセル）
、２は回転ロット、３は融液、４はるつぼ、５は高周波
加熱装置、６は種結晶である。
、２は回転ロット、３は融液、４はるつぼ、５は高周波
加熱装置、６は種結晶である。
図示のようにるつぼ４内の融液３にロット２に固定され
た種結晶６を楼し、ロット２を一定速度で回転させなが
ら一定速度で引き上げ、その上部にあるロードセル１に
より、引き上げた結晶の重量を測定する。
た種結晶６を楼し、ロット２を一定速度で回転させなが
ら一定速度で引き上げ、その上部にあるロードセル１に
より、引き上げた結晶の重量を測定する。
第１図（ロ）示のように、ロードセルｌからの出力信号
ａは、減算回路１ａで重量の変化分だけを捕らえるため
に、第２図に示すように単位時間Ｔ毎に変化する標準電
圧発生器７ （第２図の斜線部分）からの基準信号す、
、 ｂｌ・・・・・・を差し引く。これらの基準信号
す、 、 ｂ、・・・・・・は計算機１３のインタフェ
ース８より標準電圧発生器７に信号ｄを送ることによっ
て造る。これにより、電圧信号の変化分の信号Ｃがデー
タとして得られる。
ａは、減算回路１ａで重量の変化分だけを捕らえるため
に、第２図に示すように単位時間Ｔ毎に変化する標準電
圧発生器７ （第２図の斜線部分）からの基準信号す、
、 ｂｌ・・・・・・を差し引く。これらの基準信号
す、 、 ｂ、・・・・・・は計算機１３のインタフェ
ース８より標準電圧発生器７に信号ｄを送ることによっ
て造る。これにより、電圧信号の変化分の信号Ｃがデー
タとして得られる。
この変化分の信号Ｃは、直流増幅器９により、１倍８１
０倍、 ２０倍、３０倍、４０倍の増幅率で増幅して信
号ｃ、 、 ｃｌ・・・・・となり、Ａ／Ｄ変換変換器
ｌ弁してディジタル信号となって計算機１３内に取り込
まれる。計算機１３内では、＾／Ｄ変換変換器ｌ針解能
を引き出す方法として、増幅されたそれぞれの変化分の
信号ｃ、 、 ｃｌ・・・・・のうちで＾／Ｄ変換器１
０の入力の限界電圧１０Ｖを超えない値で、最も限界に
近い値をもつ倍率の信号を計算機１３により選ぶ。
０倍、 ２０倍、３０倍、４０倍の増幅率で増幅して信
号ｃ、 、 ｃｌ・・・・・となり、Ａ／Ｄ変換変換器
ｌ弁してディジタル信号となって計算機１３内に取り込
まれる。計算機１３内では、＾／Ｄ変換変換器ｌ針解能
を引き出す方法として、増幅されたそれぞれの変化分の
信号ｃ、 、 ｃｌ・・・・・のうちで＾／Ｄ変換器１
０の入力の限界電圧１０Ｖを超えない値で、最も限界に
近い値をもつ倍率の信号を計算機１３により選ぶ。
計算機１３内では、選択された信号から単結晶の直径を
算出し、さらに制御処理を行い、インターフェース１１
を介し、高周波加熱発振器用調整計１２゜高周波加熱装
置５を用いて融液３の温度調整を行う。このように融液
３の温度を制御することで、データ入出力装置１４から
入力された信号ｅに従って引き上げ結晶の直径を制御す
るものである。
算出し、さらに制御処理を行い、インターフェース１１
を介し、高周波加熱発振器用調整計１２゜高周波加熱装
置５を用いて融液３の温度調整を行う。このように融液
３の温度を制御することで、データ入出力装置１４から
入力された信号ｅに従って引き上げ結晶の直径を制御す
るものである。
以上のように、この方法により重量の微小変化のみを捕
らえる事が可能となり、それに比例する直径の微小変化
にも精度良く対応できる。
らえる事が可能となり、それに比例する直径の微小変化
にも精度良く対応できる。
上記の実施例では、直流増幅器９の倍率を１倍。
１０倍、 ２０倍、３０倍、４０倍としているが、倍率
の個数９種類は任意である。また、＾１０変換器１０の
入力限界電圧をＩＯＶとしたが、その電圧を小さくする
ことによりさらに高精度の自動直径制御が可能なことは
自明のことである。
の個数９種類は任意である。また、＾１０変換器１０の
入力限界電圧をＩＯＶとしたが、その電圧を小さくする
ことによりさらに高精度の自動直径制御が可能なことは
自明のことである。
また上記実施例において、絶えず測定を繰り返して複数
個の測定値（Ｘ、×２”・・・・・）、 測定時（ｔｌ
。
個の測定値（Ｘ、×２”・・・・・）、 測定時（ｔｌ
。
ｔｌ・・・・・）をサンプリングし、これら測定値より
最小２乗法で単結晶の直径を推定するが、単結晶の直径
は時々刻々と変化するので、これを直線的に変化するも
のと仮定し、最小２乗法でその回帰直線（ｘ＝ｐ＋ｑｔ
、 ｐ、 ｑは定数）を求めて、引き上げ直径を推定す
る。
最小２乗法で単結晶の直径を推定するが、単結晶の直径
は時々刻々と変化するので、これを直線的に変化するも
のと仮定し、最小２乗法でその回帰直線（ｘ＝ｐ＋ｑｔ
、 ｐ、 ｑは定数）を求めて、引き上げ直径を推定す
る。
以上のようにロードセルからの出力信号を、単位時間を
中にサンプリングし、最小２乗法を用い回帰直線を求め
ることにより、その傾きから精密に直径を推定すること
が可能となり、現在引き上げている結晶の状態がわかる
。以上の２方法を用いることで、単結晶引き上げにおけ
る高精度の自動直径制御が可能となる。
中にサンプリングし、最小２乗法を用い回帰直線を求め
ることにより、その傾きから精密に直径を推定すること
が可能となり、現在引き上げている結晶の状態がわかる
。以上の２方法を用いることで、単結晶引き上げにおけ
る高精度の自動直径制御が可能となる。
本発明によれば、ロードセル１の重量信号から変化分だ
けを得られるように基準信号を差し引いているので、次
に直流増幅器９で信号を増幅する場合、単にロードセル
１からの信号をそのまま増幅した時に比べて、減算して
から増幅した時の方が大きい増幅率を選択することが可
能となり、重量信号の微小変化を得られるようになった
。これにより、重量の変化に比例する結晶直径の微小変
化を精密に捕らえることが可能となった。
けを得られるように基準信号を差し引いているので、次
に直流増幅器９で信号を増幅する場合、単にロードセル
１からの信号をそのまま増幅した時に比べて、減算して
から増幅した時の方が大きい増幅率を選択することが可
能となり、重量信号の微小変化を得られるようになった
。これにより、重量の変化に比例する結晶直径の微小変
化を精密に捕らえることが可能となった。
さらに、ロードセル１の重量信号ａをサンプリングした
とき、最小２乗法を用い回帰直線を求めることで、引き
上げ直径の推定を可能にし、かつ容易にした。これらの
方法を用いることで、更に高精度の自動直径制御ができ
る。
とき、最小２乗法を用い回帰直線を求めることで、引き
上げ直径の推定を可能にし、かつ容易にした。これらの
方法を用いることで、更に高精度の自動直径制御ができ
る。
また、完全自動化を行ったので、従来方法に比べ生産性
が向上しコストが低減される効果がある。
が向上しコストが低減される効果がある。
また品質面においては、再現性が向上し、一定品質の結
晶が得られ高品位化にも効果がある等、実用上極めて有
用である。
晶が得られ高品位化にも効果がある等、実用上極めて有
用である。
第１図（イ〉は、単結晶引き上げシステムの概要を表す
説明図、同図（０）は本発明による制御回路のブロック
図、第２図はロードセルからの出力信号の変化を表すグ
ラフである。 １・・・・・・重量センサ（ロードセル）、ａ・・・・
・・出力信号、ｂ、・ｂ２・・・・・・信号、Ｃ・・・
・・・変化分の信号、２・・・・・・回転ロット、３・
・・・・・融液、４・・・・・・るつぼ、５・・・・・
・高周波加熱装置、６・・・・・・種結晶。
説明図、同図（０）は本発明による制御回路のブロック
図、第２図はロードセルからの出力信号の変化を表すグ
ラフである。 １・・・・・・重量センサ（ロードセル）、ａ・・・・
・・出力信号、ｂ、・ｂ２・・・・・・信号、Ｃ・・・
・・・変化分の信号、２・・・・・・回転ロット、３・
・・・・・融液、４・・・・・・るつぼ、５・・・・・
・高周波加熱装置、６・・・・・・種結晶。
Claims (3)
- （１）引き上げた単結晶の重量を検出し、その増加速度
をあらかじめ決定したプログラムにそって変化させて結
晶径制御を行うチョクラルスキー法により単結晶を引き
上げるに際し、引き上げた結晶の重量から直径を算出し
結晶直径を制御する方法において、重量センサの出力信
号から重量変化分だけを採取するために単位時間毎に変
化する基準信号を差し引くことで、変化分の信号を得、
この変化分の信号で融液の温度調整を行って単結晶の直
径値の精密な制御を可能とした単結晶引き上げにおける
自動直径制御方法。 - （２）引き上げた単結晶の重量を検出し、その増加速度
をあらかじめ決定したプログラムにそって変化させて結
晶径制御を行うチョクラルスキー法により単結晶を引き
上げるに際し、引き上げた結晶の重量から直径を算出し
、結晶直径を測定する方法において、重量センサからの
出力信号を時間と共に複数個サンプリングし、最小２乗
法を用い、回帰直線を求め、その回帰直線から精密に直
径を推定する単結晶引き上げにおける単結晶の直径モニ
タ方法。 - （３）チョクラルスキー法により単結晶を引き上げるに
際し、請求項第１項記載の単結晶自動直径制御方法に請
求項第２項記載の単結晶の直径モニタ方法を用いてなる
単結晶引き上げにおける単結晶自動直径制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7477890A JPH03275588A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 単結晶引き上げにおける単結晶の直径モニタ方法及び自動直径制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7477890A JPH03275588A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 単結晶引き上げにおける単結晶の直径モニタ方法及び自動直径制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03275588A true JPH03275588A (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13557090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7477890A Pending JPH03275588A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 単結晶引き上げにおける単結晶の直径モニタ方法及び自動直径制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03275588A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112987624A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-06-18 | 广东力源液压机械有限公司 | 一种工程机械的自动压桩控制系统及控制方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065788A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP7477890A patent/JPH03275588A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065788A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 単結晶の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112987624A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-06-18 | 广东力源液压机械有限公司 | 一种工程机械的自动压桩控制系统及控制方法 |
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