(57)【要約】【課題】坩堝内に貯留された融液の液面位置を精度良く測定することができ、単結晶インゴットの引き上げを安定して行うことが可能な単結晶インゴットの製造装置を提供する。【解決手段】気密チャンバ１１と、溶解原料が収容される坩堝２０と、この坩堝２０を加熱して収容した溶解原料を溶融して融液を生成する加熱手段４０と、種結晶を上方向に引き上げる引き上げ手段と、を備えた単結晶インゴットの製造装置１０であって、坩堝２０の上方で、かつ、引き上げられる単結晶インゴットから離間した位置に固定配置された標識部材６０と、石英坩堝２０内および標識部材６０とを撮影する撮像手段６１と、この撮像手段６１による撮影像から、石英坩堝２０内の液面に映り込んだ標識部材６０の映り込み像６０Ａの位置を求め、前記液面の高さ位置を算出する算出手段６２と、を備えている。【選択図】図２
2012240862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密チャンバと、この気密チャンバ内に配置され、内部に溶解原料が収容される坩堝と、この坩堝を加熱して前記溶解原料を溶融して融液を生成する加熱手段と、前記坩堝内の融液に浸漬される種結晶を保持するとともに、この種結晶を上方向に引き上げる引き上げ手段と、を備えた単結晶インゴットの製造装置であって、
前記坩堝の上方で、かつ、引き上げられる単結晶インゴットから離間した位置に固定配置された標識部材と、
前記坩堝内および前記標識部材とを撮影する撮像手段と、
この撮像手段による撮影像から、前記坩堝内の液面に映り込んだ標識部材の映り込み像の位置を求め、前記融液の液面の高さ位置を算出する算出手段と、
を備えていることを特徴とする単結晶インゴットの製造装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記単結晶インゴットを撮像して前記単結晶インゴットの直径を測定するものであることを特徴とする請求項１に記載の単結晶インゴットの製造装置。
【請求項３】
前記標識部材が前記坩堝の上方に配設されたフロー管の内周面に固定配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶インゴットの製造装置。
【請求項４】
前記標識部材が石英ガラスで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の単結晶インゴットの製造装置。
【請求項５】
前記坩堝を上下動させる昇降装置を備え、算出された前記融液の液面の高さ位置のデータに基づいて、前記昇降装置を制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の単結晶インゴットの製造装置。
【請求項６】
気密チャンバと、この気密チャンバ内に配置され、内部に溶解原料が収容される坩堝と、この坩堝を加熱して前記溶解原料を溶融して融液を生成する加熱手段と、前記坩堝内の融液に浸漬される種結晶を保持するとともに、この種結晶を上方向に引き上げる引き上げ手段と、を備えた単結晶インゴットの製造装置において、前記坩堝内の融液の液面の高さ位置を測定する液面位置測定方法であって、
前記坩堝の上方で、かつ、引き上げられる単結晶インゴットから離間した位置に標識部材を固定配置しておき、前記坩堝内の融液の液面に映り込んだ標識部材の映り込み像の位置から、前記液面の高さ位置を算出することを特徴とする液面位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝内に収容した原料を溶解して融液を生成し、この融液から単結晶インゴットを製出する単結晶インゴットの製造装置およびこの単結晶インゴットの製造装置において融液の液面の高さ位置を測定する液面位置測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の少ない発電方式として太陽電池モジュールを利用したものが注目され、様々な分野で広く使用されている。このような太陽電池モジュールは、ｐｎ接合されたシリコンの半導体の板材からなるセルを複数備え、これらのセルが太陽電池用インターコネクタおよびバスバーによって電気的に接続された構成とされている。
このような太陽電池モジュールを構成する半導体の素材として、例えば単結晶シリコンが使用されている。最近では、太陽電池モジュールの普及に伴い、単結晶シリコンインゴットを効率良く製造する方法が求められている。
【０００３】
ここで、シリコン等からなる単結晶インゴットは、一般的にチョクラルスキー法によって製造されている。
チョクラルスキー法は、例えば、特許文献１、２に示すように、高耐圧気密チャンバ内に配置した坩堝内に原料を装入し、坩堝内の原料を加熱溶融して融液を生成し、坩堝の上方に配置されたシードチャックにシード（種結晶）を取り付けるとともにこのシードを坩堝内の融液に浸漬し、シードおよび坩堝を回転させながらシードを引き上げて単結晶インゴットを成長させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７８６９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１、２に開示されているような従来の単結晶インゴット製造装置においては、坩堝を上下動させる昇降装置が設けられており、坩堝内の融液の液面位置に応じて坩堝の高さ位置を調整することで、安定した操業を行うことが可能となる。
そこで、坩堝内の融液の液面位置を測定する方法として、レーザー測定器を用いたものが提案されている。しかしながら、坩堝が配置される高耐圧気密チャンバ内は、高温環境下であることから、坩堝内の液面に対してレーザーを確実に照射して液面高さを測定することは非常に困難であった。また、レーザー測定器を新たに設けることによって、単結晶インゴット製造装置の設備構成が複雑になるといった問題点があった。このように、従来の単結晶インゴットの製造装置においては、坩堝内の液面位置を精度良く測定することができなかった。
【０００６】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、坩堝内に貯留された融液の液面位置を精度良く測定することができ、単結晶インゴットの引き上げを安定して行うことが可能な単結晶インゴットの製造装置およびこの単結晶インゴットの製造装置において融液の液面の高さ位置を測定する液面位置測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を解決するために、本発明の単結晶インゴットの製造装置は、気密チャンバと、この気密チャンバ内に配置され、内部に溶解原料が収容される坩堝と、この坩堝を加熱して前記溶解原料を溶融して融液を生成する加熱手段と、前記坩堝内の融液に浸漬される種結晶を保持するとともに、この種結晶を上方向に引き上げる引き上げ手段と、を備えた単結晶インゴットの製造装置であって、前記坩堝の上方で、かつ、引き上げられる単結晶インゴットから離間した位置に固定配置された標識部材と、前記坩堝内および前記標識部材とを撮影する撮像手段と、この撮像手段による撮影像から、前記坩堝内の液面に映り込んだ標識部材の映り込み像の位置を求め、前記融液の液面の高さ位置を算出する算出手段と、前記融液の液面の高さ位置を算出する算出手段と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の液面位置測定方法は、気密チャンバと、この気密チャンバ内に配置され、内部に溶解原料が収容される坩堝と、この坩堝を加熱して前記溶解原料を溶融して融液を生成する加熱手段と、前記坩堝内の融液に浸漬される種結晶を保持するとともに、この種結晶を上方向に引き上げる引き上げ手段と、を備えた単結晶インゴットの製造装置において、前記坩堝内の融液の液面の高さ位置を測定する液面位置測定方法であって、前記坩堝の上方で、かつ、引き上げられる単結晶インゴットから離間した位置に標識部材を固定配置しておき、前記坩堝内の融液の液面に映り込んだ標識部材の映り込み像の位置から、前記液面の高さ位置を算出することを特徴としている。
【０００９】
本発明の単結晶インゴットの製造装置および液面位置測定方法によれば、前記坩堝の上方で、かつ、引き上げられる単結晶インゴットから離間した位置に固定配置された標識部材を有しており、この標識部材が坩堝内の液面に映り込んで標識部材の映り込み像が得られることになる。ここで、標識部材は固定配置されていることから、坩堝内の液面位置が変動した場合には、標識部材の移り込み像の位置が変化することになる。よって、坩堝内を撮影する撮像手段により、標識部材の映り込み像の位置を求めることで、坩堝内の液面位置を算出することが可能となる。
【００１０】
また、撮像手段は、標識部材の映り込み像を撮像すれば良いことから、気密チャンバの外部に配設することが可能となるので、気密チャンバ内に液面位置を測定するための複雑な部材を配設する必要がない。よって、単結晶インゴットの製造装置の設備構成が複雑化することなく、坩堝内の融液の液面位置を測定することができる。
このように、本発明の単結晶インゴットの製造装置および液面位置測定方法によれば、坩堝内に貯留された融液の液面位置を精度良く測定することができ、単結晶インゴットの引き上げを安定して行うことができる。
【００１１】
ここで、前記撮像手段は、前記単結晶インゴットを撮像して前記単結晶インゴットの直径を測定するものとしてもよい。
高品質の単結晶インゴットを製造する際には、引き上げられる単結晶インゴットの直径を制御する必要がある。このため、従来の単結晶インゴットの製造装置には、引き上げられる単結晶インゴットの直径を測定するための撮像手段を備えたものが提供されている。そこで、単結晶インゴットの直径を測定するための撮像手段を用いて、前述の標識部材の映り込み像を撮像する構成とすることにより、複雑な設備を新たに加えることなく、液面位置の測定を行うことができる。
【００１２】
また、前記標識部材が前記坩堝の上方に配設されたフロー管の内周面に固定配置されていることが好ましい。
この場合、坩堝の上方に配設され、坩堝の表面に対して不活性ガスを案内するフロー管の内周面に前記標識部材が固定配置されているので、標識部材を単結晶インゴットから離間した位置に配設することができ、この標識部材を用いて液面位置の測定を行うことができる。また、坩堝内の融液が標識部材に向けて飛散することを防止でき、標識部材の早期劣化を抑制することができる。
【００１３】
さらに、前記標識部材が石英ガラスで構成されていることが好ましい。
この場合、前記標識部材が石英ガラスで構成されていることから、高温環境下における耐久性に優れており、標識部材の変形を抑制でき、液面位置の測定を安定して行うことができる。
【００１４】
また、前記坩堝を上下動させる昇降装置を備え、算出された前記融液の液面の高さ位置のデータに基づいて、前記昇降装置を制御する制御部を備えていることが好ましい。
この場合、算出された前記液面の高さ位置のデータに基づいて坩堝の上下動を制御することが可能となることから、引き上げ手段や加熱手段との相対位置を精度良く調整することができ、安定した操業を行うことが可能となる。よって、高品質の単結晶インゴットを製出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、坩堝内に貯留された融液の液面位置を精度良く測定することができ、単結晶インゴットの引き上げを安定して行うことが可能な単結晶インゴットの製造装置およびこの単結晶インゴットの製造装置において融液の液面の高さ位置を測定する液面位置測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態である単結晶インゴットの製造装置の概略説明図である。
【図２】本発明の実施形態である単結晶インゴットの製造装置に備えられたフロー管近傍の部分拡大図である。
【図３】図２に示すフロー管近傍の上面図である。
【図４】本発明の実施形態である単結晶インゴットの製造装置に備えられた撮像手段による撮影像の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態である単結晶インゴットの製造装置を用いた単結晶インゴットの製造方法を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施形態である単結晶インゴットの製造装置において、坩堝内の融液の液面高さを測定する液面位置測定方法を示すフロー図である。
【図７】本発明の実施形態である単結晶インゴットの製造装置において、坩堝内の融液の液面高さを測定する液面位置測定方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態である単結晶インゴットの製造装置１０は、例えば太陽電池基板等に利用される単結晶シリコンインゴットを製造するものである。
この単結晶インゴットの製造装置１０においては、耐圧気密に構成されたチャンバ１１と、シリコン融液Ｍが貯留される石英坩堝２０と、この石英坩堝２０を支持する坩堝支持台２２と、石英坩堝２０を加熱する加熱ヒータ４０と、石英坩堝２０の周囲を包囲する保温筒部５０と、種結晶（シード）を保持するシードチャック２７と、このシードチャック２７を駆動するシードチャック駆動機構３０と、を備えている。
【００１８】
チャンバ１１は、メインチャンバ１２と、メインチャンバ１２の上方に接続されたトップチャンバ１８と、トップチャンバ１８の上方に接続されたプルチャンバ１９とを備え、メインチャンバ１２は底部１３と、この底部１３に立設する筒状部１５と、から構成され、中心部には石英坩堝２０が配置され、底部１３に設けられた排気孔１３Ａに図示しない真空ポンプが接続されてチャンバ１１内を減圧または真空状態とすることが可能な構成とされている。
【００１９】
また、メインチャンバ１２の底部１３には、スピルトレイ１６が配置されていて、石英坩堝２０が破損してシリコン融液Ｍが流出することがあった場合に、シリコン融液Ｍが底部１３と直接接触して、チャンバ１１が破損するのを防止する構成とされている。
プルチャンバ１９は、略円筒形状に形成され、引き上げられた単結晶シリコンインゴットＴを収納する空間を有しており、トップチャンバ１８によってメインチャンバ１２と接続されている。  
また、トップチャンバ１８には、チャンバ１１の内部と外部とを連通する連通筒部１８Ａが形成されており、この連通筒部１８Ａには、透明な蓋部材１８Ｂが装着されている。これにより、チャンバ１１内は気密状態に保持されることになる。
【００２０】
シードチャック２７は、その先端側がカーボンにより形成されたカーボンチャック部２８とされ、カーボンチャック部２８の先端面中央には、先端側から基端側に向かって孔が形成されており、孔にはシード（種結晶）Ｓが挿入されて固定されている。
シードチャック２７は、基端側がワイヤＷに接続され、ワイヤＷがシードチャック駆動機構３０に接続されることにより、シードＳがメインチャンバ１２に対して相対的に回転および昇降自在とされている。
【００２１】
シードチャック駆動機構３０は、プルチャンバ１９の上部に設けられ、ワイヤＷの基端側が接続されるとともに巻回されるプーリ３１と、ワイヤＷを回転軸線Ｏとしてプルチャンバ１９に対して相対的に回転可能とされる回転駆動部３２とを備えている。また、このプーリ３１を駆動させてワイヤＷを巻き取る引上駆動モータ３３と、回転駆動部３２を回転させる回転駆動モータ３４と、を備えており、プーリ３１がワイヤＷを巻き取ることによりシードチャック２７が昇降し、回転駆動部３２が回転することによりシードチャック２７が軸線Ｏ回りに回転するようになっている。
【００２２】
チャンバ１１内に配置された石英坩堝２０は、その凹部に単結晶シリコンインゴットＴの原料である塊状の多結晶シリコン（シリコン原料）を保持可能とするとともに多結晶シリコンが加熱、溶融されて生成したシリコン融液Ｍを貯留可能とされている。ここで、本実施形態においては、石英坩堝２０は、黒鉛坩堝２１に収納されている。
【００２３】
黒鉛坩堝２１は、坩堝支持台２２の上面に配置されたペディスタル２４に保持されることにより一体に組み合わせて形成されている。坩堝支持台２２はその支持軸２３がメインチャンバ１２の底部１３の中心部にて底部１３およびスピルトレイ１６を貫通して形成された貫通孔１４に挿入されており、支持軸２３に接続された駆動モータ２５によって、メインチャンバ１２に対して相対的に回転および昇降が可能とされている。なお、この駆動モータ２５の昇降は、制御部２６によって制御される。
【００２４】
この黒鉛坩堝２１の外側には、円筒状をなす加熱ヒータ４０が配置されている。
加熱ヒータ４０は、周方向の一部において、下方が電極継手４１にボルト４２で固定され、電極継手４１はスピルトレイ１６に形成された貫通孔に配置された黒鉛電極４３を介して図示しない電源と接続されている。
【００２５】
また、加熱ヒータ４０の外側には、保温筒５０が配設されている。
この保温筒５０は、円筒状の黒鉛からなる内側保温筒５１と内側保温筒５１の外方に配置された円筒状の多孔質黒鉛からなる外側保温筒５２とを有している。この保温筒５０は、内側保温筒５１の内径と略同じ内径の孔が形成された円板状のロアリング５４に載置されるとともに上方には内側保温筒５１の内径と略同じ内径の孔が形成された円板状のアッパリング５５が配置されている。
【００２６】
また、保温筒部５０の上端にはアッパリング５５、アダプタ４７を介してフロー管４８が取り付けられている。このフロー管４８は、下端開口部より上端開口部が大径とされた逆円錐台形状の中空筒とされ、石英、ＳｉＣまたは黒鉛により形成されている。このフロー管４８は、アルゴン等の不活性ガスを上方から石英坩堝２０の上面に向けて案内するものであり、石英坩堝２０中のシリコン融液Ｍがフロー管４８よりも上方側に飛散することを防止するものである。なお、このフロー管４８により、トップチャンバ１８に設けられた連通筒部１８Ａに対してシリコン融液Ｍが飛散することも防止されることになる。
【００２７】
そして、本実施形態では、図２および図３に示すように、フロー管４８の内周面の一部に、標識部材６０が配設されている。この標識部材６０は、石英坩堝２０の上方で、かつ、引き上げられる単結晶シリコンインゴットＴから離間した位置に固定配置されることになる。本実施形態では、標識部材６０は、石英ガラスで構成されており、概略円柱状をなしている。
【００２８】
また、この標識部材６０は、図３に示すように、引き上げられる単結晶シリコンインゴットＴおよび石英坩堝２０の中心軸線Ｏ方向から見て、連通筒部１８Ａに対してθ＝９０°の位置に配設されている。
【００２９】
そして、連通筒部１８Ａの外方には、図１および図２に示すように、蓋部材１８Ｂを通じて、チャンバ１１内を撮影するＣＣＤカメラ６１が、配設されている。
このＣＣＤカメラ６１は、図４に示すように、チャンバ１１内の石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍおよび単結晶シリコンインゴットＴを撮像する構成とされている。また、図１および図２に示すように、このＣＣＤカメラ６１には、画像処理部６２が接続されており、この画像処理部６２によって、引き上げられる単結晶シリコンインゴットＴの直径が測定される構成とされている。
【００３０】
さらに、このＣＣＤカメラ６１においては、図４に示すように、標識部材６０と、この標識部材６０が石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍの液面に映り込んだ映り込み像６０Ａとを撮像するように構成されており、画像処理部６２によって、石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍの液面高さを測定するように構成されている。そして、この画像処理部６２により得られた液面の高さ位置の測定データは、駆動モータ２５の制御部２６に送られ、石英坩堝２０の高さ位置が調整されるのである。
【００３１】
次に、前述の単結晶インゴットの製造装置１０を用いた単結晶シリコンインゴットの製造方法について、図５に示すフロー図を用いて説明する。
まず、石英坩堝２０内に原料となる塊状の多結晶シリコンを充填する（Ｓ１）。そして、多結晶シリコンが充填された石英坩堝２０を移送して、黒鉛坩堝２１内に収容する。
【００３２】
次に、加熱ヒータ４０で石英坩堝２０を加熱して石英坩堝２０内の多結晶シリコンを溶解して１４２０℃のシリコン融液Ｍとし、シードＳを浸漬する部分近傍のシリコン融液Ｍを過冷却状態とする（Ｓ２）。
【００３３】
そして、石英坩堝２０の高さ位置を調整する（Ｓ３）。
次に、カーボンチャック部２８にシードＳを挿入して固定し、シードチャック駆動機構３０を駆動して、シードチャック２７を下降させてシードＳをシリコン融液Ｍに浸漬し、シードＳをシリコン融液Ｍになじませる（Ｓ４）。
【００３４】
シードＳがシリコン融液Ｍになじんだら、シードチャック２７を、例えば５ｒｐｍから２３ｒｐｍで平面視右回転させながら、０．３ｍｍ／分から４．５ｍｍ／分の速度で上昇させて、単結晶シリコンインゴットＴを析出させることにより、断面円形をなす単結晶シリコンインゴットＴを成長させる（Ｓ５）。このとき、石英坩堝２０を例えば０．１ｒｐｍから５ｒｐｍで平面視左回転させている。また、ＣＣＤカメラ６１による撮影像から、引き上げられる単結晶シリコンインゴットＴの直径を測定し、この直径が一定となるように、製造条件を制御する。
【００３５】
そして、上述の単結晶シリコンインゴットの製造方法においては、図６、図７に示す石英坩堝２０内の液面位置測定方法を利用して液面高さを測定し、この測定値に応じて、制御部２６によって駆動モータ２５の昇降を制御し、石英坩堝２０の高さ位置（シリコン融液Ｍの液面高さ）を調整する構成とされている。
【００３６】
次に、石英坩堝２０内の液面位置測定方法について説明する。
まず、図６に示すように、あらかじめ石英坩堝２０内に装入するシリコン原料の装入量を測定しておき、この装入量から石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍの液面位置を推定する（Ｓ１１）。この推定値に応じて石英坩堝２０の高さ位置を調整する（Ｓ１２）。この状態で、標識部材６０と、標識部材６０の映り込み像６０Ａと、をＣＣＤカメラ６１で撮像する（Ｓ１３）。このときの映り込み像６０Ａの位置を記録しておく。次に、シードＳを浸漬して引き上げを行う（Ｓ１４）。このとき、標識部材６０と、標識部材６０の映り込み像６０Ａと、をＣＣＤカメラ６１で連続的に撮像する（Ｓ１５）。次に、単結晶シリコンインゴットＴの引き上げ量に応じて液面高さの変動を算出する（Ｓ１６）。そして、この液面高さの変動と、映り込み像６０Ａの位置の変化とを比較し（Ｓ１７）、これらの関係をデータベース化しておく（Ｓ１８）。
【００３７】
そして、次チャージ以降の操業の際には、図７に示すように、前述のデータベースを利用して液面位置を測定する。詳述すると、まず、標識部材６０と、標識部材６０の映り込み像６０Ａと、をＣＣＤカメラ６１で撮像する（Ｓ２１）。この撮影像から映り込み像６０Ａの位置を求め、上述のデータベースを使用して、石英坩堝２０中のシリコン融液Ｍの液面高さを測定する（Ｓ２２）。この液面高さの測定値に応じて、制御部２６によって駆動モータ２５の昇降を制御し、石英坩堝２０の高さ位置を調整する（Ｓ２３）。
【００３８】
そして、引き上げを開始する（Ｓ２４）。この引き上げを実施している際には、ＣＣＤカメラ６１によって、単結晶シリコンインゴットＴの直径を測定するとともに、標識部材６０と標識部材６０の映り込み像６０Ａとを連続的に撮像する（Ｓ２５）。この撮影像から映り込み像６０Ａの位置を求め、上述のデータベースを使用して、石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍの液面高さを算出する（Ｓ２６）。このようにして石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍの液面高さを監視する（Ｓ２７）。ここで、シリコン融液Ｍの液面高さの変動が所定値を超えた際に警報を発生させることで、異常をすばやく検知するように構成されている。
【００３９】
以上のような構成とされた本実施形態である単結晶インゴットの製造装置１０および液面位置測定方法においては、石英坩堝２０の上方に位置するフロー管４８の内周面に標識部材６０が固定配置されている。すなわち、石英坩堝２０の上方で、かつ、引き上げられる単結晶シリコンインゴットＴから離間した位置に標識部材６０が固定配置されているのである。すると、図４に示すように、石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍの液面に、前述の標識部材６０の映り込み像６０Ａが発生する。
【００４０】
ここで、シリコン融液Ｍの液面高さが変動すると映り込み像６０Ａの位置が変動することになる。
よって、ＣＣＤカメラ６１で撮像した撮影像を画像処理部６２で画像処理することにより、映り込み像６０Ａの位置を求めることができ、この映り込み像６０Ａの位置からシリコン融液Ｍの液面高さを算出することが可能となる。特に、本実施形態では、あらかじめ液面高さの変動と、映り込み像６０Ａの位置の変化との関係をデータベース化しており、このデータベースと比較することで、容易に、かつ、確実に液面高さを測定することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、連通筒部１８Ａの外方にＣＣＤカメラ６１が配設され、蓋部材１８Ｂを通じてチャンバ１１内を撮影する構成とされているので、単結晶シリコンインゴットの製造装置１０の設備構成を複雑化することなく、シリコン融液Ｍの液面位置を測定することができる。
さらに、このＣＣＤカメラ６１を用いて画像処理部６２において単結晶シリコンインゴットＴの直径を測定する構成とされているので、単結晶シリコンインゴットの製造装置１０の設備構成をさらに簡略化することができる。
【００４２】
また、前述のように、標識部材６０が石英坩堝２０の上部に位置するフロー管４８の内周面に配設されているので、石英坩堝２０内のシリコン融液Ｍが標識部材６０に向かって飛散することが抑制され、標識部材６０の早期劣化を抑制することができる。よって、長期間にわたって、シリコン融液Ｍの液面高さを安定して測定することができる。
さらに、本実施形態では、標識部材６０を石英ガラスで構成しているので、高温環境下における耐久性に優れており、標識部材６０の早期変形を抑制でき、液面位置の測定を安定して行うことができる。
【００４３】
また、本実施形態では、石英坩堝２０が、坩堝支持台２２の支持軸２３に接続された駆動モータ２５によって、メインチャンバ１２に対して相対的に回転および昇降させられる構成とされており、この駆動モータ２５は、制御部２６によって動作が制御されている。そして、この制御部２６は、画像処理部６２から伝送されたシリコン融液Ｍの液面の高さの測定データに応じて、石英坩堝２０の高さ位置を調整する構成とされている。よって、シリコン融液Ｍの液面高さを、加熱ヒータ４０等の周辺機器に対して適正位置に配置することができ、単結晶シリコンインゴットＴの引き上げを安定して行うことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、標識部材６０が、図３に示すように、引き上げられる単結晶シリコンインゴットＴおよび石英坩堝２０の中心軸線Ｏ方向から見て、トップチャンバ１６に設けられた連通筒部１８Ａに対してθ＝９０°の位置に配設されているので、連通筒部１８Ａを通じてチャンバ１１内を撮像するＣＣＤカメラ６１によって、標識部材６０と映り込み像６０Ａとを確実に撮像することができる。
【００４５】
以上、本発明の一実施形態である単結晶インゴットの製造装置および液面位置測定方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、チャンバ、シードチャックおよびシードチャック駆動機構の構成は、本実施形態に記載されたものに限定されることはなく、適宜設計変更してもよい。
【００４６】
また、標識部材を、石英からなり、円柱状を成すものとして説明したが、これに限定されることはなく、材質、形状については任意に設計変更することができる。なお、本実施形態のように、単結晶シリコンインゴットを引き上げる場合には、不純物等の混入を防止する観点から、標識部材を石英で構成することが特に好ましい。
さらに、あらかじめ液面高さの変動と、映り込み像６０Ａの位置の変化との関係をデータベース化し、このデータベースを利用して液面高さ位置を測定するものとして説明したが、これに限定されることはなく、映り込み像６０Ａの位置から、直接、液面高さを算出してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  単結晶インゴットの製造装置
１１  チャンバ
２０  石英坩堝
２５  駆動モータ（昇降装置）
２６  制御部
６０  標識部材
６０Ａ  映り込み像
６１  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
６２  画像処理部（算出手段）
【図１】
2012240862.tif 000003
【図２】
2012240862.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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