(57)【要約】【課題】測定が簡便で、安価な治具を用いても、正確に形状を測定できる接触式形状測定治具を提供する。【解決手段】接触式形状測定治具は、進退自由に、かつ平行に配列された同一長さの多数の測定棒体と、この測定棒体を進退自在に支持し前記軸線方向に延びる支持部材を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
進退自由に、かつ平行に配列された同一長さの多数の測定棒体と、この測定棒体を進退自在に支持し前記軸線方向に延びる支持部材を有することを特徴とする接触式形状測定治具。
【請求項２】
前記支持部材には、測定棒体の進退を抑制する進退抑制手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接触式形状測定治具。
【請求項３】
前記測定棒体には、目盛が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の接触式形状測定治具。
【請求項４】
前記支持部材は、その長さ方向に沿って計測用の目盛が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の接触式形状測定治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接触式形状測定治具に係わり、特に被測定物に当接し進退自由に多数配置された測定棒体を用いた接触式形状測定治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体分野において、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）によりシリコン単結晶のインゴット（以下、単結晶という。）を製造する場合、引上げられたアズグロンの単結晶外形寸法（直径）を正確に測定し、この寸法を次回以降に引上げる単結晶の制御にフィードバックし、単結晶引上げの主要特性である直径の制御を行うことが必要である。
【０００３】
しかしながら、従来の外形測定方法は、引上げられた単結晶の長さ方向に対応する直径を、通常のノギスを使用して測定するのが一般的であり、この方法では、測定者の個人差によりバラツキが生じることに加え、測定の能率が悪い。また、単結晶全体の形状を測定する場合は、肩部、尾部等の曲面を含む部分があり、ノギスによる測定は困難である。
【０００４】
このため、より精度を高める測定方法として、光学式センサー等を使用する測定方法があるが、比較的規模の大きい煩雑な装置となり、高価であり、装置の操作が複雑であった（例えば、特許文献１など）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１９９５３３号公報（第３頁左欄上段第１５行〜右欄上段第１８行、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、測定が簡便で、安価な治具を用いても、正確に形状を測定できる接触式形状測定治具を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、進退自由に、かつ平行に配列された同一長さの多数の測定棒体と、この測定棒体を進退自在に支持し前記軸線方向に延びる支持部材を有することを特徴とする接触式形状測定治具が提供される。これにより、測定が簡便で、安価な治具を用いても、正確に形状を測定できる接触式形状測定治具が実現される。
【０００８】
好適な一例では、前記支持部材には、測定棒体の進退を抑制する進退抑制手段が設けられている。これにより、支持部材及び測定棒体の移動時、トレース時に測定棒体が動くことがなく、正確な形状の測定が行える。
【０００９】
また、他の好適な一例では、前記測定棒体には、目盛が設けられる。これにより、例えば単結晶の正確な直径を算出でき、かつ直径の変化が簡便に測定可能となる。
【００１０】
また、他の好適な一例では、前記支持部材は、その長さ方向に沿って目盛が設けられている。これにより、例えば単結晶の引上げ方向に対する直径の変化等が簡便に測定可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる接触式形状測定治具の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係わる接触式形状測定治具の好適に用いられる第１実施形態の側面図、図２はその平面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、第１実施形態の接触式形状測定治具１は、被測定物としてのシリコン単結晶Ｉｇの形状を測定する多数の測定棒体２と、この測定棒体２を進退自在に支持する支持部材３とを有している。この支持部材３は支柱４に着脱自在に支持されており、さらに、支柱４は基台５に固着されており、この基台５が単結晶Ｉｇ載置用の測定台Ｌに着脱自在に取付けられることにより、支持部材３が、測定台Ｌに平行になるように取付けられている。
【００１４】
なお、好ましくは支柱４は上下に図示しない可変可能な機構を有しており、測定する単結晶の直径に応じて、自由にその高さが調整できるようになっている。
【００１５】
インゴットの上記多数の測定棒体２は、いずれもその先端２ａから後端２ｂに渡って同一断面形状、例えば直径１ｍｍの中実円柱体であり、その材質は剛性を有するように、金属製、好ましくはステンレス製であり、全て同一長さを有し、単結晶Ｉｇに対向して配置され、また、単結晶Ｉｇの軸線方向に沿って平行かつ、形状測定すべきシリコン単結晶Ｉｇ以上の長さに配列されている。
【００１６】
なお、本発明に係わる接触式形状測定治具においては、特に支柱４に支持されていることを妨げない。例えば、測定捧体の数とその支持部材の長さを少なくした治具を用いてもよい。
【００１７】
図３に示すように、支持部材３内に進退自由に載置される測定棒体２は、支持部材３の略々全長に渡って設けられた扁平形状の収納溝３ａに収納載置され、さらに、測定棒体２の進退を抑制する進退抑制手段、例えば平板形状のゴム板６によって軽く押圧され、また、ゴム板６は支持部材３の支持部材上面板３ｂにより、押圧固定されている。従って、測定棒体２は多少の力を加えないと、その動きができないようになっている。
【００１８】
なお、この進退抑制手段は、必要に応じて設ければよく、例えば支持部材上面板により、直接測定棒体を押圧して測定棒体の動きを抑制することができ、さらに、支持部材上面板の押圧度合を調整するようにして、測定棒体の動きを制御するようにしてもよい。
【００１９】
次に第１実施形態の接触式形状測定治具を用いた形状測定方法について説明する。
【００２０】
予め先端２ａ及び後端２ｂが直線状に揃えられた接触式形状測定治具１の測定棒体２を、図１に示すように測定台Ｌに載置された単結晶Ｉｇの軸心を通る水平面内に位置させ、先端２ａが上記軸心に対向するように位置させる。
【００２１】
図２に示すように、しかる後、後端２ｂを静かに押して各測定棒体２を前進させ、各測定棒体２を単結晶Ｉｇに当接させる。
【００２２】
この時、先端２ａには個々の測定棒体２により単結晶Ｉｇの外形に沿った形状が再現される。
【００２３】
従って、この形状を測定することにより、単結晶Ｉｇの正確な直径（半径×２）および直径の変化が簡便に測定可能となる。
【００２４】
なお、支柱４に支持されてない接触式形状測定治具を用いる場合は、支持部材３を手に待ち、支柱４に支持された場合に測定できない部位（例えば、直径暫減部である尾部を省略する場合の尾部の形状測定等）に当接させ、得られた先端２ａの形状を測定すればよい。また、このような治具を用いることで、シリコン単結晶育成以外の多種多様な別の技術分野にも適用可能である。例えば、自動車製造時のドア、バンパー等の車両、電気機器等の特定部位の形状測定、または、ミロのビーナス等の石の彫像等に対する特定部位の形状測定、さらに、粘土等の固形物作成にあたって細かい部分の形状確認等、簡便かつ正確に形状の測定が必要とされるあらゆる被測定物の測定に使用可能である。
【００２５】
上述した方法により、各測定棒体２を当接させた後、図４に示すように、例えば、先端２ａで単結晶Ｉｇの外形に沿った形状が再現された状態を保ったまま、測定棒体２が支持された支持部材３を支柱４から取外し、図５に示すように、例えば方眼紙上に置き、形状に沿ってトレースをする。これにより、基点、例えば単結晶Ｉｇの頭部からの距離（単結晶長さ）に応じた曲線の値（Ｘｎ、Ｙｎ）を読み、単結晶長さに対応する半径（直径）を測定することができる。このように、多くの曲面を有する単結晶の全体直径の測定に有効である。また、直径暫減部である尾部の引上げを省略する場合には、切り離し時の固液臨界面形状を最適化して転位が入らない工夫が必要であり、尾部を省略して製造した単結晶の底面、すなわち固液界面形状の測定も本測定治具により簡便かつ正確に実行できる。さらに、測定棒体の進退を抑制する進退抑制手段が設けられているので、支持部材及び測定棒体の移動時、トレース時に測定棒体が動くことがなく、正確な直径の測定が行える。
【００２６】
上記のように、第１実施形態の接触式形状測定治具によれば、簡便で、煩雑な操作がなく、安価な治具を用いても、被測定物の形状を正確に測定できる。
【００２７】
また、本発明に係わる接触式形状測定治具の第２実施形態について説明する。
【００２８】
図１に示す上記第１実施形態が接触式の形状に沿った測定棒体で形成される曲線をトレースして直径を測定するのに対して、本第２実施形態は測定棒体に測定用の目盛を付して、直接直径を読取り測定するものである。
【００２９】
例えば、図６に示すように、第２実施形態の接触式形状測定治具１Ａは、水平移動可能に設けられた支持部材３Ａ内に多数配置された測定棒体２Ａを有し、この測定棒体２Ａは剛性を有するようにステンレスで形成され、断面が直方体形状で同一長さを有し、単結晶Ｉｇに当接する先端２Ａａは、的確に計測点を採られるように先細になっている。また、測定棒体２Ａには後端２Ａｂから先端２Ａａに向かって単結晶の半経を計測する目盛Ｍｘが付されている。さらに、支持部材３Ａには、その長さ方向に沿って単結晶の長さ計測用の目盛Ｍｙが付されている。なお、この長さ計測用の目盛は、先端２Ａａを含む直線上に付するのが好ましく、また、この長さ計測用の目盛は必ずしも設けなくともよい。
【００３０】
第２実施形態の接触式形状測定治具１Ａを用いて、単結晶Ｉｇの直径を測定するには、図７に示すように、後端２Ａｂを支持部材３Ａの後端２Ａｂ側と側面３Ａｂ側を一致させて、目盛Ｍｘを０に位置させ、しかる後、図８に示すように、支持部材３Ａを水平移動する。この水平移動過程において、測定棒体２Ａの先端２Ａａは、単結晶Ｉｇの直径の大きな部位から順次に当接されていくが、最外部に位置する測定棒体２Ａ１の先端２Ａａ１が単結晶Ｉｇの軸心線に達するまで、支持部材３Ａを移動させる。これにより、測定棒体２Ａ１の後端２Ａｂは、単結晶Ｉｇの外形（半径）と同じ形状に並べられる。従って、単結晶Ｉｇの長さＹｎにおける半径Ｘｎを順次読取ることにより、単結晶Ｉｇの正確な直径および直径の変化が簡便に測定可能となる。
【００３１】
なお、測定棒体に目盛を付する第２実施形態の接触式形状測定治具にあっては、第１実施形態と同様に単結晶と支持部材との距離を一定に保ち、測定棒体の先端を単結晶に当接させ、先端と支持部材の先端側側面との距離を目盛から読取り、この値を単結晶と支持部材との距離から減じるようにしても、直径および直径の変化が簡便に測定可能となる。
【００３２】
【実施例】
図２に示すような本発明に係わる接触式形状測定治具を用いて、ＣＺ法により引上げられたシリコン単結晶の形状（長さとその長さ方向の直径）を計測し、ノギスを用いて測定する従来例と比較した。
【００３３】
結果を図９に示す。
【００３４】
図９からもわかるように、従来方法に比べて、精度が向上し、より詳細な形状測定を行えることが確認できた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係わる接触式形状測定治具によれば、測定が簡便で、安価な治具を用いても、正確に形状を測定できる接触式形状測定治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる接触式形状測定治具の第１実施形態の側面図。
【図２】本発明に係わる接触式形状測定治具の第１実施形態の平面図。
【図３】図１のＡ部を拡大して示す断面図。
【図４】本発明に係わる接触式形状測定治具の第１実施形態を用いた単結晶の直径の測定方法を示す概念図。
【図５】本発明に係わる接触式形状測定治具の第１実施形態を用いた単結晶の直径の測定方法を示す概念図。
【図６】本発明に係わる接触式形状測定治具の第２実施形態の要部を示す平面図。
【図７】本発明に係わる接触式形状測定治具の第２実施形態を用いた単結晶の直径の測定方法を示す概念図。
【図８】本発明に係わる接触式形状測定治具の第２実施形態を用いた単結晶の直径の測定方法を示す概念図。
【図９】本発明に係わる接触式形状測定治具を用いた実施形態における単結晶の直径の測定結果図。
【符号の説明】
１  接触式形状測定治具
２  測定棒体
２ａ  先端
２ｂ  後端
３  支持部材
３ａ  収納溝
３ｂ  支持部材上面板
４  支柱
５  基台
６  進退抑制手段（ゴム板）
Ｉｇ  シリコン単結晶
Ｌ  測定台
【図１】
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【図２】
2004251841.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004251841.tif 000006
【図５】
2004251841.tif 000007
【図６】
2004251841.tif 000008
【図７】
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【図８】
2004251841.tif 000010
【図９】
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