CN105543950B - 单晶体的制造方法和制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单晶体的制造方法和制造装置。本发明的单晶体的制造方法具有：锥形部培养工序，一边使在晶种的上方生长的单晶体的晶体直径增加一边使单晶体生长；以及直筒部培养工序，在将晶体直径保持为固定的状态下使单晶体生长。锥形部培养工序包含：分别测定当前的原料直径和晶体直径的步骤；参照将单晶体生长单位长度时的晶体直径的目标增加量即直径差与增加前的晶体直径关联起来记录的直径差分布来求取与当前的晶体直径对应的直径差的步骤；求取对当前的晶体直径加上直径差后的目标晶体直径的步骤；以及计算对目标晶体直径与当前的原料直径的比的平方乘以当前的晶体传送速度而得到的目标原料传送速度的步骤。

Description

单晶体的制造方法和制造装置

技术领域

本发明涉及单晶体的制造方法和制造装置，特别地涉及悬浮区熔法（浮区法，FZ（Floating Zone）法）中的原料传送控制。

背景技术

作为培养硅等的单晶体的方法之一，已知有FZ法。在FZ法中，对多晶体的原料棒的一部分进行加热来制造熔化区域，缓慢地降低分别位于熔化区域的上方和下方的原料棒和单晶体，由此，使单晶体逐渐生长。特别地，在单晶体培养的初期阶段中，在熔化原料棒的顶端部而使其熔化部与晶种熔接之后，配合单晶体的生长而逐渐扩大晶体直径来形成锥形部，在将直径保持为固定的状态下进一步使单晶体生长来形成直筒部。

在相当于单晶体锭的顶端部的锥形部的培养时，需要以从晶种的直径到目标的直径（直筒部的直径）流畅地变粗的方式调整形状，因此，分别适当地控制向加热线圈的施加电压、原料传送速度和晶体传送速度。例如，在专利文献1中提出了基于晶体直径的变化率来控制原料传送速度的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4694996号公报。

发明要解决的课题

在FZ法中，为了提高制造成品率，需要用一次的提拉工序培养尽可能多的单晶体，因此，原料棒的大口径化是有效的。

然而，当想要使用粗的原料棒来培养单晶体时，在熔化区域通过原料棒的肩附近的定时在单晶体侧的形状中产生变形，由此，有时发生单晶体的有位错化。此外，即使原料棒的规格上的直径为固定，在实际的直径也存在偏差，越是粗的原料棒，直径的偏差越大，原料的肩的位置也根据原料直径发生变化。因此，难以一边考虑原料的肩的位置的偏差一边控制原料传送速度，成为需要由操作者进行的手动控制的状况，需要进行改善。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种即使在使用了大口径的原料棒的情况下也能够防止晶体变形的发生而得到稳定的晶体形状的单晶体的制造方法和制造装置。

用于解决课题的方案

本申请发明人们针对在熔化区域通过原料的肩附近的定时在单晶体侧产生变形的机构（mechanism）重复锐意研究的结果是，发现了能够通过在锥形部培养工序中将单晶体的变粗的速度（pace）尽可能地维持为固定来防止晶体变形的发生而抑制单晶体的有位错化。

本发明是基于这样的技术见解的发明，本发明的单晶体的制造方法的特征在于，具有：熔接工序，使晶种与原料的熔化后的顶端部熔接；锥形部培养工序，一边使在所述晶种的上方生长的单晶体的晶体直径增加一边使所述单晶体生长；以及直筒部培养工序，在将所述晶体直径保持为固定的状态下使所述单晶体生长，所述锥形部培养工序包含：分别测定当前的原料直径和晶体直径的步骤；参照将单晶体生长单位长度时的晶体直径的目标增加量即直径差与增加前的晶体直径关联起来记录的直径差分布来求取与所述当前的晶体直径对应的直径差的步骤；求取对所述当前的晶体直径加上所述直径差后的目标晶体直径的步骤；以及计算对所述目标晶体直径与所述当前的原料直径的比的平方乘以当前的晶体传送速度而得到的目标原料传送速度的步骤。

此外，本发明的单晶体的制造装置是，一种单晶体的制造装置，所述单晶体的制造装置是利用悬浮区熔法的单晶体的制造装置，所述悬浮区熔法具有：熔接工序，使晶种与原料的熔化后的顶端部熔接；锥形部培养工序，一边使在所述晶种的上方生长的单晶体的晶体直径增加一边使所述单晶体生长；以及直筒部培养工序，在将所述晶体直径保持为固定的状态下使所述单晶体生长，所述单晶体的制造装置的特征在于，具有：直径测定部，分别测定当前的原料直径和晶体直径；第一运算部，参照将单晶体生长单位长度时的晶体直径的目标增加量即直径差与增加前的晶体直径关联起来记录的直径差分布来求取与所述当前的晶体直径对应的直径差；第二运算部，求取对所述当前的晶体直径加上所述直径差后的目标晶体直径；以及第三运算部，计算对所述目标晶体直径与所述当前的原料直径的比的平方乘以当前的晶体传送速度而得到的目标原料传送速度。

根据本发明，能够在锥形部培养工序中将晶体直径的变粗的速度维持为固定，能够防止由于晶体直径的急剧的变化造成的晶体变形的发生。特别地，基于当前的晶体直径和原料直径来动态地控制原料传送速度，因此，能够使原料传送速度追随原料直径的变化，能够在不受到原料直径的每种原料的偏差的影响的情况下稳定地控制原料供给量。因此，能够抑制单晶体的有位错化。

例如，在配合根据晶体生长阶段（晶体长度）而设定的目标晶体直径来控制原料传送速度的情况下，存在如下可能性：不管从某个时间点起生长固定的长度的单晶体的直径增加量由于某些原因而不足而不能到达期望的晶体直径而想要进一步使其变粗到下一目标晶体直径的结果是，从当前的晶体直径到下一目标晶体直径的增加量过度变大，由于该急剧的变化而发生晶体变形。特别地，这样的现象在如上述那样熔化区域到达原料的肩时多发生，特别地，在原料的最大直径（直筒部的直径）大的情况下，最大直径的偏差也变大，因此，由于控制误差的影响而进一步变得显著。但是，根据本发明，能够防止晶体直径突然变大那样的控制，特别地，能够避免当到达原料的肩时的晶体直径的突然变大时容易发生晶体变形这样的事态。

在本发明中，优选的是，所述锥形部培养工序包含通过比较所述当前的原料直径和所述原料的最大直径来判断熔化区域是否到达了所述原料的肩并且在所述熔化区域到达所述肩的定时对所述直径差进行校正的步骤，使用校正后的直径差来求取所述目标晶体直径。根据该方法，配合原料肩的位置来对直径差分布进行校正，因此，能够抑制起因于原料的最大直径的偏差等的原料肩的位置的偏差的影响，能够正确地控制原料传送速度。

在本发明中，优选的是，在从所述目标原料传送速度减去当前的原料传送速度而得到的原料传送速度的目标变化量为预先设定的原料传送速度的阶梯幅度以上的情况下，以所述阶梯幅度使所述当前的原料传送速度发生变化，在为不足所述阶梯幅度的情况下，维持所述当前的原料传送速度。根据该方法，能够防止由于原料传送速度的过度的控制造成的晶体变形的发生，能够提高晶体生长的稳定性。

发明效果

根据本发明，能够提供一种即使在使用了大口径的原料棒的情况下也能够防止晶体变形的发生而得到稳定的晶体形状的单晶体的制造方法。

附图说明

图1是示出本发明的优选的实施方式的利用FZ法的单晶体制造装置10的结构的示意图。

图2是概略性地示出利用FZ法的单晶体的制造工序的流程图。

图3是示出由单晶体制造装置10所制造的单晶体锭的形状的大致侧面图。

图4（a）~（c）是用于说明单晶体的生长过程的示意图。

图5是用于对在原料棒1的肩前后的原料供给量进行说明的图，并且，（a）是示出熔化区域到达肩稍前时的原料棒1的下端部的形状的剖面图，（b）是示出熔化区域到达肩稍后时的原料棒1的下端部的形状的剖面图。

图6是示出原料传送速度分布（profile）的图表，并且，横轴表示晶体长度（相对值），左侧纵轴表示原料传送速度（相对值），右侧纵轴表示原料直径和晶体直径（相对值）。

图7是用于说明起因于原料棒的直径的不同的形状变化的不同的示意图，并且，（a）示出了较细的原料棒，（b）示出了较粗的原料棒。

图8是示出原料肩的位置与原料直径的关系的图表，横轴表示原料肩的位置（mm），纵轴表示原料直径（mm）。

图9是用于说明维持单晶体的变粗的速度的方法的示意图。

图10是原料传送速度的控制框图。

图11是用于说明原料传送速度的控制方法的流程图。

图12是示出原料直径的变化和直径差分布的关系的一个例子的图表。

图13是示出原料传送速度和单晶体的直径的变粗情况的关系的图表，（a）示出了以往的控制方法，（b）示出了本发明的控制方法。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。

图1是示出本发明的优选的实施方式的利用FZ法的单晶体制造装置10的结构的示意图。

如图1所示，单晶体制造装置10具有：使安装于上轴11的下端的原料棒1一边旋转一边下降的原料传送机构12、使在安装于下轴13的上端的晶种2的上部结晶出的单晶体3一边旋转一边下降的晶体传送机构14、用于对原料棒1进行加热的感应加热线圈15（工作线圈）、与感应加热线圈15连接的振荡器16、对原料棒1与单晶体3之间的熔化区域进行拍摄的CCD摄像机17、对CCD摄像机17所拍摄的图像数据进行处理的图像处理部18、以及基于图像数据对原料传送机构12、晶体传送机构14和向感应加热线圈15的施加电压进行控制的控制部19。

原料传送机构12按照来自控制部19的指示来控制原料棒1的传送速度Vp和旋转速度Np。此外，晶体传送机构14按照来自控制部19的指示来控制单晶体3的传送速度Vs和旋转速度Ns。

感应加热线圈15是包围原料棒1的周围的环状导体（loop conductor），振荡器16向感应加热线圈15供给高频电流。在本实施方式中，也可以设置多个CCD摄像机17。在采用了多摄像机系统的情况下，能够更正确地测定单晶体和原料棒的直径和位置以及熔化区域的区域长度。

图2是概略性地示出利用FZ法的单晶体的制造工序的流程图。

如图2所示，在利用FZ法的单晶体的培养中，依次实施：使原料棒1的顶端部熔化而与晶种2熔接的熔接工序S1、为了无位错化使单晶体缩小得细的颈缩工序S2、使单晶体的直径逐渐扩大到目标的直径来培养锥形部的锥形部培养工序S3、将单晶体的直径维持为固定来培养直筒部的直筒部培养工序S4、使单晶体的直径缩小来培养底部的底部培养工序S5、以及结束单晶体的培养并冷却的冷却工序S6。

图3是示出由单晶体制造装置10所制造的单晶体锭的形状的大致侧面图。

如图3所示，单晶体锭3具有为了无位错化而使直径缩小得细的颈缩部3a、从颈缩部3a的上端起直径逐渐扩大的锥形部3b、具有固定的直径的直筒部3c、以及直径缩小的底部3d。在FZ法中，单晶体锭3按照颈缩部3a、锥形部3b、直筒部3c、底部3d的顺序被培养，直筒部3c是实际上被提供为制品的部分。再有，图1的单晶体3是培养到直筒部3c的中途的状态。单晶体锭3的长度依赖于原料棒1的量。为了以一次提拉工序培养尽可能多的单晶体，原料棒的大口径化是有效的。

图4（a）~（c）是用于说明单晶体的生长过程的示意图。

如图4（a）所示，原料棒1具有从顶端部1a起直径逐渐扩大的圆锥部1b、以及具有固定的直径的直筒部1c，圆锥部1b和直筒部1c的边界附近为原料的肩1d。例如，在培养硅单晶体的情况下，原料棒1由将甲硅烷等作为原料的高纯度多晶体硅提炼。晶种2由具有规定的晶体取向的圆柱状或棱柱状的单晶体构成。

在单晶体培养开始前，原料棒1位于感应加热线圈15的上方。在熔接工序中，使安装于上轴（不图示）的下端的原料棒1下降而配置在感应加热线圈15的内侧，对原料棒1的顶端部1a进行加热来成为熔化状态，使安装于下轴13的上端的晶种2上升而与熔化后的顶端部1a熔接。之后，使原料棒1和晶种2以期望的速度缓慢下降，由此，在晶种2和熔液的固液界面结晶出单晶体，单晶体在感应加热线圈15的下侧生长。

如图4（b）所示，使原料棒1和晶种2下降，由此，感应加热线圈15和熔化区域4相对上升，更大的单晶体在感应加热线圈15的下侧生长。单晶体3的直径与晶体生长一起逐渐增加，由此，形成锥形部3b。

如图4（c）所示，使原料棒1和单晶体3进一步下降，由此，感应加热线圈15和熔化区域4进一步上升而通过原料棒1的肩1d，到达直筒部1c。之后，从锥形部培养工序转移到直筒部培养工序，控制原料传送速度和晶体传送速度以使单晶体3的直径为固定。通过这样的控制，依次培养颈缩部3a、锥形部3b、直筒部3c和底部3d，完成图3所示的单晶体锭3。

图5是用于对在原料棒1的肩前后的原料供给量进行说明的图，并且，（a）是示出熔化区域到达肩稍前时的原料棒1的下端部的形状的剖面图，（b）是示出熔化区域到达肩稍后时的原料棒1的下端部的形状的剖面图。

如图5（a）所示那样肩稍前的原料棒1的下端部属于圆锥部1b，其立体形状是倒圆锥台，与此相对地，如图5（b）所示那样肩稍后的原料棒1的下端部属于直筒部1c，其立体形状是圆柱。因此，在圆锥部1b和直筒部1c中，每单位长度的体积不同，与肩稍前相比，肩稍后的原料供给量更多。推测：在原料侧的固液界面到达原料棒1的肩时，熔液供给速度急增，熔液供给量成为过剩，因此，产生晶体生长的偏差（变形）。为了在原料肩前后将原料供给量保持为固定，需要降低在原料肩以后的原料传送速度。

图6是示出原料传送速度的基本分布的一个例子的图表，并且，横轴表示晶体长度（相对值），左侧纵轴表示原料传送速度（相对值），右侧纵轴表示原料直径和晶体直径（相对值）。

如图6所示，原料传送速度在从单晶体的锥形部的培养开始起配合原料直径的增加而逐渐增加之后，从原料肩的跟前逐渐降低，在通过原料肩后再次增加。为了控制的稳定，优选的是，原料传送速度阶梯性地发生变化，进而优选的是，阶梯幅度配合晶体生长阶段而发生变化。通过这样的原料传送速度的控制，能够一边防止晶体变形的发生一边稳定地增加晶体直径。

图7是用于说明起因于原料棒的直径的不同的形状变化的不同的示意图，并且，（a）示出了较细的原料棒，（b）示出了较粗的原料棒。

如图7（a）和（b）所示，在较细的原料棒和较粗的原料棒中，即使所培养的单晶体的晶体长度L是相同的，在残余的原料棒1的形状也产生不同。在图7（a）那样的细的原料棒中，熔化区域已经位于直筒部，但是，在图7（b）所示的那样的粗的原料棒中，熔化区域位于圆锥部，未通过原料的肩。因此，将晶体长度L作为基准的原料传送速度的最适合化是困难的。

图8是示出原料肩的位置与原料棒的直筒部的直径（最大直径）的关系的图表，横轴表示原料肩的位置（相对值），纵轴表示原料棒的直筒部的直径（相对值）。

如图8所示那样，关于直筒部的直径为较细的原料棒，直径稳定地在约3.5mm的范围内而存在产生偏差的情况，其偏差的范围中的原料棒的肩的位置的差为4mm左右。

与此相对地，关于直筒部的直径为较粗的大型的原料棒，直径稳定地在约10mm的范围内而存在产生偏差的情况，其偏差的范围中的原料棒的肩的位置的差为12mm。再有，原料棒的圆锥角度全部是相同的。像这样，原料棒的直筒部的直径越大，原料肩的位置的偏差也变得越大。

因此，在本实施方式中，考虑起因于原料直径的原料肩的位置的偏差，通过控制原料传送速度来抑制原料供给量的偏差，从而将单晶体的变粗的速度维持为固定，抑制单晶体的有位错化。

图9是用于说明维持单晶体的变粗的速度的方法的示意图。

如图9（a）所示，在使原料传送速度降低来使原料供给量变少的情况下，如由虚线和箭头A所示那样，单晶体的变粗的速度即晶体直径的增加量迟缓。当单晶体的变粗的速度迟缓时，即使在之后原料供给量增加，熔液的托盘的面积（晶体直径）也小，因此，不会负担熔液的增加，存在熔液在外侧露出的可能性。为了避免这样的事态，如由实线和箭头B所示那样，尽可能以固定的速度使单晶体变粗来确保熔液的托盘的面积，并且，需要防止熔液供给量的急增。

因此，在本发明中，使用“直径差”这样的参数来控制原料传送速度。如图9（b）所示，由虚线示出当前的晶体直径Rs，由实线示出从那起单晶体生长固定的长度时的晶体直径Rs’，在想要变粗到实线处时，需要的直径的增加量为直径差ΔRs。为了控制该直径差ΔRs而控制原料传送速度。当使原料传送速度变快时，原料供给量增加，熔化区域的熔液量增加，因此，通过适当的控制，单晶体的直径也变粗。

图10是原料传送速度Vp的控制框图。

如图10所示，在原料传送速度Vp的控制中，首先，分别读入当前的原料直径Rp和当前的晶体直径Rs。原料直径Rp为原料棒1和熔化区域4的固液界面的直径，晶体直径Rs为单晶体3和熔化区域4的固液界面的直径。原料直径Rp和晶体直径Rs能够根据CCD摄像机17的图像数据来求取。由CCD摄像机17所拍摄的图像数据在被图像处理部18处理之后被供给到原料直径计算部19a和晶体直径计算部19b中，分别计算当前的原料直径Rp和晶体直径Rs。为了除去噪声，优选的是，对原料直径Rp和晶体直径Rs进行移动平均处理。

直径差校正部20通过将当前的原料直径Rp和原料的最大直径Rpm相比较来判断原料棒1和熔化区域4的固液界面的位置是否到达了原料的肩，在到达了原料的肩的情况下，对直径差ΔRs进行校正。校正后的直径差是比在原料的肩的稍前应用的校正前的直径差小的值。

在此，从直径差分布记录部23读出与当前的晶体直径Rs（优选为晶体直径的移动平均值）对应的直径差ΔRs。直径差分布记录部23将单晶体生长单位长度时的晶体直径的目标增加量（直径差ΔRs）与增加前的晶体直径Rs关联起来记录。

在单晶体的培养开始前测定原料棒1的最大直径Rpm（直筒部的直径），并作为初始参数预先注册在原料最大直径记录部24中。在当前的原料直径Rp与原料棒1的最大直径Rpm大致相等的情况（Rp≈Rpm）下，能够判断为原料棒1和熔化区域4的固液界面的位置到达了肩。例如，在原料直径Rp与晶体生长一起逐渐增加而到达了最大直径Rpm-1mm的情况下，能够判定为固液界面到达了肩。

加法部21计算对从晶体直径计算部19b供给的当前的晶体直径Rs（优选为晶体直径的移动平均值）加上直径差ΔRs后的目标晶体直径Rst=Rs+ΔRs。

原料传送速度运算部22基于当前的原料直径Rp（优选为原料直径的移动平均值）、目标晶体直径Rst、以及当前的晶体传送速度Vs来运算目标原料传送速度Vpt。目标原料传送速度Vpt表示取得原料供给量和晶体生产量的平衡时的原料传送速度。目标原料传送速度Vpt被输入到驱动电路28中，驱动电路28对电动机29进行驱动，由此，控制原料棒1的传送速度。此外，驱动电路26按照从晶体传送速度分布记录部25读出的晶体传送速度分布对电动机27进行驱动，由此，控制晶体传送速度Vs。在假设目标晶体直径Rst、原料直径Rp、晶体传送速度Vs时，目标原料传送速度Vpt根据（1）式来求取。

进而，为了使原料传送速度Vp阶梯性地发生变化（参照图6），原料传送速度运算部22判断目标原料传送速度Vpt与当前的原料传送速度Vp之差的绝对值（|Vpt-Vp|）即原料传送速度的目标变化量是否比规定的阶梯幅度的绝对值（|ΔVp0|）大，在为阶梯幅度以上的情况（|Vpt-Vp|≥|ΔVp0|）下，以该阶梯幅度使当前的原料传送速度Vp发生变化（Vp=Vp±ΔVp0）。此外，在为不足阶梯幅度的情况（|Vpt-Vp |<|ΔVp0|）下，保持当前的原料传送速度Vp（Vp=Vp）。

图11是用于说明原料传送速度Vp的控制方法的流程图。

如图11所示，在原料传送速度Vp的控制中，首先读入当前的原料直径Rp和当前的晶体直径Rs（步骤S11）。

接着，求取与当前的晶体直径Rs对应的直径差ΔRs（步骤S12）。与当前的晶体直径Rs对应的直径差ΔRs能够从直径差分布导出。

接着，判定当前的原料侧的固液界面的位置是否到达了原料的肩（步骤S13），在到达了原料的肩的定时对直径差ΔRs进行校正（步骤S13是、S14）。

接着，根据校正后的直径差ΔRs’来求取目标晶体直径Rst（步骤S15）。目标晶体直径Rst为对当前的晶体直径Rs加上直径差ΔRs’后的值（Rst=Rs+ΔRs’），为从当前时间点起生长了单位长度时求取的单晶体的直径。

接着，计算目标原料传送速度Vpt（步骤S16）。如上述（1）式所示，目标原料传送速度Vpt为对目标晶体直径Rst与当前的原料直径Rp的比的平方乘以晶体传送速度Vs后的值。

接着，判断目标原料传送速度Vpt与当前的原料传送速度Vp的差的绝对值（|Vpt-Vp|）是否比原料传送速度的阶梯幅度的绝对值（|ΔVp0|）大（步骤S17、S18），在为阶梯幅度以上的情况（|Vpt-Vp|≥|ΔVp0|）下，以该阶梯幅度ΔVp0使当前的原料传送速度Vs发生变化（步骤S18是、S19），在为不足阶梯幅度的情况（|Vpt-Vp|<|ΔVp0|）下，保持当前的原料传送速度Vp（步骤S18否、S20）。像这样，在原料传送速度的变化量为规定的阶梯幅度以上的情况下，原料传送速度Vp变化该阶梯幅度的量。

图12是示出原料直径的变化与直径差分布的关系的一个例子的图表，横轴表示晶体长度（相对值），左侧纵轴表示直径差（相对值），右侧纵轴表示原料直径（相对值）。此外，曲线A、B分别示出了最大直径彼此不同的2个原料棒的原料直径的变化，曲线C示出了与曲线A的细的原料棒对应的直径差分布，曲线D示出了与曲线B的粗的原料棒对应的直径差分布。

如图12所示，原料直径与晶体生长一起增加，在晶体长度达到了长度b时，熔化区域到达原料棒的直筒部，原料直径变为最大。原料直径为原料棒与熔化区域的固液界面的直径，原料棒的顶端部具有圆锥形状，因此，在熔化区域到达原料的肩之前，原料直径以固定的速度增加。再有，在原料直径的增加区间内，曲线A、B彼此重合。

在此，曲线A所示的一个原料棒的最大直径为直径e，曲线B所示的另一个原料棒的最大直径为直径f。然后，关于最大直径为直径e的细的原料棒，在晶体长度为长度a时即在晶体生长的更早的阶段，原料直径变为最大，关于最大直径为直径f的粗的原料棒，在晶体长度为长度b时即在晶体生长的更晚的阶段，原料直径变为最大。也就是说，已知原料肩的位置根据原料的最大直径发生变化。

另一方面，直径差分布被设定为：在原料直径到达直径d之前逐渐变大，在原料直径到达了直径d之后逐渐阶梯性地变小，在晶体长度达到长度c时，直径差大致为零，由此，转移到直筒部的培养。再有，除了由圆圈包围的部分之外的曲线C、D的大部分彼此重叠，由圆圈包围的部分表示了在原料棒的肩附近的直径差分布的不同。

然后，在曲线C所示的直径差分布中，在原料直径变为直径e的定时对直径差进行校正，在曲线D所示的直径差分布中，在原料直径变为直径f的定时对直径差进行校正。像这样，直径差分布配合熔化区域到达原料的肩的定时而被校正，熔化区域是否到达了原料的肩的位置根据当前的原料直径与原料棒的最大直径的比较来判断。

图13是示出原料传送速度与晶体直径的增加量的关系的图表，（a）示出利用以往的控制方法的情况，（b）示出利用本发明的控制方法的情况。在图13（a）和（b）中，横轴表示晶体长度（相对值），左侧纵轴表示曲线A的原料传送速度（相对值）和曲线B的晶体的变粗情况（曲线B），右侧纵轴表示曲线C的原料直径（相对值）和曲线D的晶体直径（相对值）。

在图13（a）所示的以往的控制方法中，在晶体长度变为直径g时，原料直径变为最大，熔化区域到达原料肩，但是，原料传送速度在作为比原料肩的位置稍微后端侧的直径h的位置较大地下降，之后再次增加。其结果是，配合原料传送速度的下降，晶体直径的变粗的速度降低，在晶体长度为直径i时，晶体直径的变粗的速度显著地降低。

另一方面，如图13（b）所示，在本发明的控制方法中，在晶体长度变为直径j时，熔化区域到达原料肩，原料传送速度配合到达原料肩的定时而在直径j~k的范围内缓慢地下降，之后再次增加。其结果是，配合原料传送速度的缓慢的降低，晶体直径的变粗的速度在不降低的情况下被维持为固定。

如以上说明了的那样，本实施方式的单晶体的制造方法使用直径差分布来计算单晶体的目标晶体直径，基于该目标晶体直径来决定原料传送速度，因此，能够将单晶体的直径的变粗的速度尽可能地维持为固定，由此，能够防止晶体变形的发生。此外，在本实施方式中，根据原料棒的最大直径来对直径差进行校正，基于该校正后的直径差来控制原料传送速度，因此，能够防止在熔化大口径的原料棒的原料肩附近时发生的晶体变形的发生，能够谋求晶体生长的稳定化。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是，本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不偏离本发明的主旨的范围内进行各种变更，当然它们也被包含在本发明的范围内。

例如，在上述实施方式中，举出硅来作为单晶体，但是，本发明并不限定于硅，也可以将锗、砷化镓、磷化镓、磷化铟等材料作为对象。

附图标记的说明

1 原料棒

1a 原料棒的顶端部

1b 原料棒的圆锥部

1c 原料棒的直筒部

1d 原料棒的肩

2 晶种

3 单晶体（锭）

3a 单晶体的颈缩部

3b 单晶体的锥形部

3c 单晶体的直筒部

3d 单晶体的底部

4 熔化区域

10 单晶体制造装置

11 上轴

12 原料传送机构

13 下轴

14 晶体传送机构

15 感应加热线圈

16 振荡器

17 摄像机

18 图像处理部

19 控制部

19a 原料直径计算部

19b 晶体直径计算部

20 直径差校正部

21 加法部

22 速度运算部

23 直径差分布记录部

24 原料最大直径记录部

25 晶体传送速度分布记录部

26 驱动电路

27 电动机

28 驱动电路

29 电动机。

Claims (3)

1.一种利用悬浮区熔法的单晶体的制造方法，其特征在于，具有：

熔接工序，使晶种与原料的熔化后的顶端部熔接；

锥形部培养工序，一边使在所述晶种的上方生长的单晶体的晶体直径增加一边使所述单晶体生长；以及

直筒部培养工序，在将所述晶体直径保持为固定的状态下使所述单晶体生长，

所述锥形部培养工序包含：

分别测定当前的原料直径和晶体直径的步骤；

参照将单晶体生长单位长度时的晶体直径的目标增加量即直径差与增加前的晶体直径关联起来记录的直径差分布来求取与所述当前的晶体直径对应的直径差的步骤；

求取对所述当前的晶体直径加上所述直径差后的目标晶体直径的步骤；以及

计算对所述目标晶体直径与所述当前的原料直径的比的平方乘以当前的晶体传送速度而得到的目标原料传送速度的步骤，

求取所述目标晶体直径的步骤包含如下步骤：通过比较所述当前的原料直径和所述原料的最大直径来判断熔化区域是否到达了所述原料的肩并且在所述熔化区域到达所述肩的时间点对所述直径差进行校正使得成为比到达所述原料的肩稍前小的值，使用校正后的所述直径差来求取所述目标晶体直径。

2.根据权利要求1所述的单晶体的制造方法，其中，在从所述目标原料传送速度减去当前的原料传送速度而得到的原料传送速度的目标变化量为预先设定的原料传送速度的阶梯幅度以上的情况下，以所述阶梯幅度使所述当前的原料传送速度发生变化，在为不足所述阶梯幅度的情况下，维持所述当前的原料传送速度。

3.一种单晶体的制造装置，所述单晶体的制造装置是利用悬浮区熔法的单晶体的制造装置，所述悬浮区熔法具有：

熔接工序，使晶种与原料的熔化后的顶端部熔接；

锥形部培养工序，一边使在所述晶种的上方生长的单晶体的晶体直径增加一边使所述单晶体生长；以及

直筒部培养工序，在将所述晶体直径保持为固定的状态下使所述单晶体生长，所述单晶体的制造装置的特征在于，具有：

直径测定部，分别测定当前的原料直径和晶体直径；

第一运算部，参照将单晶体生长单位长度时的晶体直径的目标增加量即直径差与增加前的晶体直径关联起来记录的直径差分布来求取与所述当前的晶体直径对应的直径差；

第二运算部，求取对所述当前的晶体直径加上所述直径差后的目标晶体直径；以及

第三运算部，计算对所述目标晶体直径与所述当前的原料直径的比的平方乘以当前的晶体传送速度而得到的目标原料传送速度，

所述第二运算部通过比较所述当前的原料直径和所述原料的最大直径来判断熔化区域是否到达了所述原料的肩并且在所述熔化区域到达所述肩的时间点对所述直径差进行校正使得成为比到达所述原料的肩稍前小的值，使用校正后的所述直径差来求取所述目标晶体直径。