JP2000281480A - 結晶体の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】結晶体の制御性維持に有効なメルト移動手段を
具備する結晶体の製造装置を提供する。 【解決手段】目標液位に基づく液位移動量ＭＣ（ＭＰ）
＜ｍｍ／ｍｉｎ＞と、液位変動量（ΔＭＰ）に基づく液
位移動量ＭＣ（ΔＭＰ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞をシード側と
ルツボ側の双方に加算して、シード上昇速度（ＳＬ）お
よびルツボ上昇速度（ＣＬ）を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶体の製造装置
に関し、特に、結晶体の制御性維持に有効なメルト移動
手段を具備する結晶体の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」
という）は、ルツボに収容されたメルトにシードを浸漬
し、該シードを上昇させて結晶体を成長させる技術であ
る。このＣＺ法では、一般に、メルトの液位を一定に制
御しながら結晶体の引き上げが行われる。これは、メル
トと結晶体の界面固定や結晶体の酸素濃度制御および結
晶熱履歴制御を目的としたものである。

【０００３】上記液位一定制御によれば、結晶体の制御
を容易かつ好適に行うことができるため、現在この液位
一定制御は、結晶体製造の基幹技術となっている。

【０００４】しかし、近年、結晶体に要求される酸素濃
度および結晶熱履歴の多様化により、上記液位一定制御
のみでは、この多様化に対応できなくなりつつある。ま
た、上記液位一定制御は、熱によるルツボの変形や結晶
体の直径変化等の影響を受けるため、この影響を補正し
て、より厳密な制御を達成したい場合がある。

【０００５】特開平６−９２７８４号公報は、上記課題
の解決を目的とした技術を開示している。この従来技術
は、液位の変動分だけルツボを上昇させて、液位の変動
を補正する技術である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載された方法に従って、結晶体の成長中にルツボを上昇
させると、結晶体の直径制御が不安定になるという問題
が発生する。この問題は、ルツボの上昇時だけでなく、
ルツボの上昇を停止したときにも同様に発生する。即
ち、ルツボの上昇が結晶成長の外乱として作用し、結晶
直径の制御性に影響するのである。このような制御性へ
の影響は、所望の結晶体が得られず歩留まりが低下する
といった問題を引き起こす原因となる。

【０００７】従って、液位を変化させる場合には、結晶
体の制御性に配慮する必要がある。しかし、今までに、
結晶体の制御性を維持しつつ、液位を移動させる技術は
知られておらず、結晶体の製造分野では、このような技
術が強く求められていた。

【０００８】そこで、本発明は、結晶体の制御性維持に
有効なメルト移動手段を具備する結晶体の製造装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ルツボ（１４）に収容され
たメルト（１２）にシード（１８）を浸漬し、該シード
を上昇させて結晶体（１０）を成長させる結晶体の製造
装置において、前記メルトの液位移動は、前記シードお
よびルツボを等量上昇させて行うことを特徴とする。請
求項２記載の発明は、結晶成長速度（ＧＲ）を決定する
結晶成長速度決定部（１００）と、結晶体（１０）の成
長長さの増加量とメルト（１２）の液位の降下量との比
率を前記結晶成長速度（ＧＲ）に乗じる比率演算部（１
０２）と、液位移動速度（ＭＬ）を前記比率演算部の乗
算結果と前記結晶成長速度（ＧＲ）の双方に加算する液
位移動速度加算部（１０４）とを具備する。請求項３記
載の発明は、請求項２記載の発明において、前記メルト
の液位変動量（ΔＭＰ）を検出する液位変動量検出部
（１０６）と、前記液位変動量（ΔＭＰ）を速度量に変
換して、前記液位移動速度（ＭＬ）を算出する速度変換
部（１０８）とをさらに具備する。

【００１０】

【発明の実施の形態】（発明の概要）本発明の一の特徴
は、シードおよびルツボを等量上昇させて、メルトの液
位移動を行うことにある。液位移動とは、結晶体とメル
トとの界面位置（以下、「液位」という）を積極的に移
動させることである。液位移動は、公知の液位一定制御
とは別の制御である。

【００１１】公知の液位一定制御は、結晶体の成長長さ
の増加量と液位の降下量との比率に従って、ルツボを上
昇させる制御である。この制御により、メルトの量が減
少しても液位は一定の高さに維持される。これに対し、
液位移動は、液位一定制御の結果成立した液位を故意に
移動させて、酸素蒸発量の制御や酸素溶解量の制御や結
晶温度勾配の制御や液位ズレの補正を行う制御である。

【００１２】本発明では、液位を移動させる際に、シー
ドおよびルツボを等量上昇させる。シードおよびルツボ
を等量上昇させる技術的意義は、結晶体の成長長さの増
加量と液位の降下量との比率を維持した状態で、液位移
動を行うことにある。即ち、液位一定制御の下で、シー
ドとルツボを同じ量だけ上昇させると、上記比率を維持
したまま液位のみがシフトする。その結果、液位一定制
御は、液位の移動中だけでなく液位の移動後も継続して
実行される。

【００１３】（発明プロセス）本発明者は、前述した課
題を解決すべく、以下に示す過程を経て本発明を完成さ
せるに至った。まず、本発明者は、ルツボの上昇が結晶
体の成長に影響を与える原因を次のように考えた。即
ち、液位一定制御が成り立つ状態では、たとえルツボが
上昇していても結晶体は、所定の制御アルゴリズムに従
って成長する。しかし、液位一定制御とは別の要因に従
ってルツボを上昇させると、一定であった液位が上昇す
る。その結果、液位が上昇した分だけ結晶体の成長速度
が遅くなり、結晶体の直径が大きくなる。

【００１４】上記現象は、液位一定制御を狂わせるもの
として捉えることができる。換言すると、液位一定制御
を外れたところでのルツボの上昇は、結晶体の成長長さ
の増加量と液位の降下量との比率を故意に変化させる要
因と考えることができる。従って、結晶体の制御性を維
持するためには、液位一定制御が成り立つ条件下で液位
を移動させる必要がある。液位一定制御を常に成立させ
るためには、結晶体の成長長さの増加量と液位の降下量
との比率を常に維持させておく必要がある。

【００１５】上記のように考えた本発明者は、ルツボだ
けでなくシード側も上昇させるという発想を見出した。
ルツボと同時にシード側も上昇させれば、上記比率を維
持したまま液位を上昇させることができる。従って、こ
の発想は、液位移動を組み込んだ結晶体の製造分野に有
用である。

【００１６】本発明者は、上記発想を既存の結晶体製造
装置に適用し、従来にない新規な構成を完成させた。以
下、この特徴ある新規な構成を詳細に説明する。

【００１７】（発明の形態）図１は、本発明に係る結晶
体の製造装置の構成を示す概念ブロック図である。以
下、同図に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。
尚、同図中の結晶体１０、メルト１２、ルツボ１４、シ
ード１８、シードチャック２０およびワイヤー２２は、
ＣＺ法において周知の構成要素であるため、説明を省略
する。

【００１８】結晶成長速度決定部１００は、結晶体１０
を成長させる速度（以下、「結晶成長速度ＧＲ」とい
う）を決定し、該決定した結晶成長速度ＧＲを液位移動
速度加算部１０４と比率演算部１０２に出力する。液位
移動速度加算部１０４に出力された結晶成長速度ＧＲ
は、シード１８を上昇させる速度（以下、「シード上昇
速度ＳＬ」という）の基本量となる。

【００１９】結晶成長速度ＧＲは、結晶体１０の直径や
その他の品質を決定する重要な制御パラメータである。
結晶成長速度ＧＲの決定は、結晶体１０が成長した長さ
に基づいて行うのが一般的である。この詳細は、後述の
実施例にて説明する。

【００２０】比率演算部１０２は、結晶体１０の成長長
さの増加量とメルト１２の液位の降下量との比率を結晶
成長速度ＧＲに乗じ、その結果を液位移動速度加算部１
０４に出力する。比率演算部１０２は、前述した液位一
定制御を達成する公知の技術であり、その一実施例を後
述の実施例で説明する。この比率演算部１０２の出力
は、ルツボ１４を上昇させる速度（以下、「ルツボ上昇
速度ＣＬ」という）の基本量となる。

【００２１】液位移動速度加算部１０４は、液位を移動
させる速度（以下、「液位移動速度ＭＬ」という）を比
率演算部１０２の乗算結果と結晶成長速度ＧＲの双方に
それぞれ加算する。同図に示すように、結晶成長速度Ｇ
Ｒに液位移動速度ＭＬが加算されたものがシード上昇速
度ＳＬとなり、比率演算部１０２の乗算結果に液位移動
速度ＭＬが加算されたものがルツボ上昇速度ＣＬとな
る。尚、実際の結晶体製造装置では、液位移動速度ＭＬ
以外の操作量、例えば、重量偏差を収束させるための操
作量も加算される。この周辺の詳細については後述の実
施例で説明する。

【００２２】液位移動速度ＭＬをシード上昇速度ＳＬお
よびルツボ上昇速度ＣＬの両者に加算する理由は、前述
した通り液位一定制御を実質的に維持した状態での液位
移動を達成するためである。液位移動速度ＭＬは、同図
に示した液位ズレに基づくものの他、酸素蒸発量の制御
や酸素溶解量の制御、結晶温度勾配の制御等においても
発生する。以下に説明する構成要素は、液位ズレの補正
を行う場合に組み込まれる要素である。

【００２３】液位変動量検出部１０６は、メルト１２の
液位が変動した量、即ち、目標液位と検出液位との差
（以下、「液位変動量ΔＭＰ」という）を検出し、該検
出した液位変動量ΔＭＰを速度変換部１０８に出力す
る。液位変動量ΔＭＰの検出は、光学的手法によって行
うことができる。この部分の詳細例は、後述の実施例で
示す。

【００２４】速度変換部１０８は、液位変動量ΔＭＰを
速度量に変換して、液位移動速度ＭＬを算出する。位置
情報である液位変動量ΔＭＰの速度量への変換は、該液
位変動量ΔＭＰが発生した時間を用いて行うことができ
る。即ち、距離÷時間＝速度の基本定理を適用して速度
量を求める。後述の実施例では、サンプリング区間とい
う概念を利用して上記速度変換を行う。

【００２５】尚、液位の移動を所定のパターンに従って
行う場合には、該パターンを液位移動速度加算部１０４
に出力する手段を設ければよい。このような手段は、上
記液位変動量検出部１０６および速度変換部１０８と併
用することもできる。後述の実施例では、この併用した
場合の例を説明する。

【００２６】以上説明したように構成される本発明によ
れば、シードおよびルツボに対して等量の操作が行われ
るため、液位一定制御が維持された状態で液位移動を行
うことができる。その結果、より厳格な液位一定制御や
酸素蒸発量の制御や酸素溶解量の制御や結晶温度勾配の
制御が期待できる。

【００２７】

【実施例】（要約）目標液位に基づく液位移動量ＭＣ
（ＭＰ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞と、液位変動量ΔＭＰに基づ
く液位移動量ＭＣ（ΔＭＰ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞をシード
側とルツボ側の双方に加算して、シード上昇速度ＳＬお
よびルツボ上昇速度ＣＬを決定する（図７参照）。

【００２８】（好適な実施例）シードとルツボを等量上
昇させるという前記技術思想は、結晶製造の分野におい
て、非常に有用な考え方である。ここでは、この特徴あ
る技術思想を産業上好ましいと思われる態様で具現化し
た例を示す。尚、以下に示す実施例は、本発明の一具現
化例であり、本発明を限定するものではない。

【００２９】図２は、本発明の好適な実施例に係る結晶
体の製造装置の構成を示す一部断面図である。以下、同
図に基づいて、該結晶体製造装置の構成を説明する。
尚、以下の説明において、信号名の後ろに付加した＜＞
は、物理量の単位を示すものとする。

【００３０】主制御部３０は、シード制御部３２と、ル
ツボ制御部４８と、ヒーター制御部３４とを駆使して、
結晶成長直径ＧＤとシード上昇速度ＳＬの２値制御を実
行する。この主制御部３０は、該２値制御を達成するた
めに、シード上昇速度ＳＬと、ルツボの上昇速度と、ヒ
ーターの温度を決定し、該決定した値をシード制御部３
２と、ルツボ制御部４８と、ヒーター制御部３４にそれ
ぞれ出力する。さらに、この主制御部３０は、メルト１
２の液位を一定にするために、結晶体１０の成長に伴っ
て、ルツボ１４を所定の比率で上昇させる液位一定制御
を行う。この液位一定制御により、シード１８の上昇高
さと結晶成長長さＧＬが等しいものとして扱うことがで
きる。尚、目標液位が一定でない場合には、シード１８
の上昇高さから目標液位の変化量ΔＭＰ（ＧＬ）を減算
して、これを結晶成長長さＧＬとする。

【００３１】シード制御部３２は、シード１８の昇降お
よび回転に関する制御機構と結晶成長重量ＧＷを測定す
る重量センサ２６を有し（図３参照）、主制御部３０が
決定したシード上昇速度ＳＬでシード１８を上昇させ
る。

【００３２】ルツボ制御部４８は、ルツボ１４の昇降お
よび回転に関する制御機構を有し（図３参照）、主制御
部３０が決定した速度でルツボ１４を上昇させる。

【００３３】ヒーター制御部３４は、主制御部３０の出
力ＨＰＷＲ＜ｖｏｌｔ＞信号に基づいて、ＨＣＮＴ＜Ｗ
／ｈ＞信号を生成し、該生成した信号をヒーター１６に
出力する。その結果、ヒーター１６は、ＨＣＮＴ＜Ｗ／
ｈ＞に応じて発熱し、ルツボ１４に熱量が供給される。

【００３４】液位センサ２８は、メルト１２の上方に配
設され、液位ＭＰを光学的に検出する。そして、該検出
した値をＭＰ＜ｖｏｌｔ＞信号として主制御部３０に出
力する。

【００３５】保温筒４０は、ヒーター１６の外周に配設
され、ヒーター１６から放出された熱をその内側に保持
し、ルツボ１４への供熱効率を向上させる。

【００３６】温度センサ４２は、保温筒４０の内部に配
設され、保温筒４０周辺温度を検出する。そして、該検
出した温度をＴＭＰ＜ｖｏｌｔ＞信号として主制御部３
０に出力する。尚、この温度センサ４２に代えて、保温
筒４０の周辺に放射温度計を配設し、保温筒４０の内側
を構成するシールド材の温度を測定してもよい。

【００３７】チャンバー３８は、結晶体１０と、ルツボ
１４やヒーター１６等のホットゾーン部品をその内部に
気密収容する。このチャンバー３８内には、アルゴンガ
スが供給される。

【００３８】ルツボシャフト４６は、ルツボ支持台４４
の下面に固定され、ルツボ制御部４８から供給された動
力によって、昇降および回転する。ルツボ支持台４４
は、ルツボ１４をその上面に載置し、ルツボシャフト４
６の上下動および回転に追従して移動する。その結果、
ルツボ１４が昇降および回転する。

【００３９】図３は、図２に示したシード制御部３２と
ルツボ制御部４８の構成を示すブロック図である。以
下、同図に基づいて、シード制御部３２とルツボ制御部
４８の構成を説明する。

【００４０】第１モーターアンプ５４−１は、主制御部
３０の出力ＳＬ＜ｖｏｌｔ＞信号を設定信号として受け
取り、第１ギア５２−１の回転速度を参照しながらモー
ター駆動電力ＳＣＮＴ＜ｖｏｌｔ＞を生成する。そし
て、該生成した信号を第１モーター５０−１に出力す
る。

【００４１】第１モーター５０−１は、第１モーターア
ンプ５４−１の出力ＳＣＮＴに応じて第１ギア５２−１
を回転させる。その結果、ワイヤードラム２４が回転し
て、ワイヤー２２が巻き取られ、シード１８が上昇す
る。尚、シード１８を下降させる場合には、第１モータ
ー５０−１を逆回転させる。

【００４２】第１ロータリーエンコーダ５６−１は、第
１ギア５２−１の回転速度をパルス信号に変換して、第
１パルスカウンタ５８−１に出力する。第１パルスカウ
ンタ５８−１は、第１ロータリーエンコーダ５６−１か
ら受信したパルス信号を計数し、この計数した結果をＳ
ＬＨ信号（シード上昇高さ）として主制御部３０に出力
する。尚、シード１８が下降しているときは、第１パル
スカウンタ５８−１の計数値がデクリメントされる。

【００４３】シード制御部３２内には、同図に示した構
成の他、シード１８を回転させる構成が設けられる。こ
の構成は、上述したシード１８を上昇させる構成に準ず
るものであり、ここでは説明を省略する。

【００４４】第２モーターアンプ５４−２は、主制御部
３０の出力ＣＬ＜ｖｏｌｔ＞信号を設定信号として受け
取り、第２ギア５２−２の回転速度を参照しながらモー
ター駆動電力ＣＣＮＴ＜ｖｏｌｔ＞を生成する。そし
て、該生成した信号を第２モーター５０−２に出力す
る。

【００４５】第２モーター５０−２は、第２モーターア
ンプ５４−２の出力ＣＣＮＴに応じて第２ギア５２−２
を回転させる。その結果、ルツボシャフト４６が上方向
に移動して、ルツボ１４が上昇する。尚、ルツボ１４を
下降させる場合には、第２モーター５０−２を逆回転さ
せる。

【００４６】ルツボ制御部４８内には、同図に示した構
成の他、ルツボ１４を回転させる構成が設けられる。こ
の構成は、上述したルツボ１４を上昇させる構成に準ず
るものであり、ここでは説明を省略する。

【００４７】図４は、図２に示したヒーター制御部３４
の構成を示すブロック図である。同図に示すように、ヒ
ーター制御部３４は、サイリスタと電力センサを用いた
フィードバック制御系で構成される。このような構成
は、周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

【００４８】図５は、図２に示した主制御部３０の第１
ブロックの構成を示すブロック図である。以下、同図を
用いて、該第１ブロックの構成を説明する。尚、以下の
説明では、伝達関数に含まれるパラメータを次のように
統一して使用する。

【００４９】Ｋ_Ｖ＝速度変換定数、Ｋ_Ｔ＝温度変換定
数、Ｔ_ＤＶ＝速度制御系微分時間、Ｔ _ＤＴ＝温度制御系
微分時間、Ｔ_ＩＶ＝速度制御系積分時間、Ｔ_ＩＴ＝温度
制御系積分時間、α_Ｖ＝速度制御系微分係数、α_Ｔ＝温
度制御系微分係数、Ｐ_Ｖ＝速度制御系比例ゲイン、Ｐ_Ｔ
＝温度制御系比例ゲイン。

【００５０】第１アンプ６６−１は、デジタル入力信号
ＳＬＨをＳＬＨ＜ｍｍ＞に変換し、第１減算器７０−１
は、該ＳＬＨ＜ｍｍ＞から目標液位の変化量ΔＭＰ（Ｇ
Ｌ）を減算して、結晶成長長さＧＬ＜ｍｍ＞を生成し、
該生成した値を第１演算実行部６８−１と、目標直径決
定部７８と、図６に示す目標液位決定部８１と、図７に
示す目標速度決定部８０に出力する。尚、上記第１アン
プ６６−１の後段は、ソフトウェアで構成する。

【００５１】目標直径決定部７８は、結晶成長長さＧＬ
に対応する目標直径をプログラムパターンとして予め記
憶し、ＧＬ＜ｍｍ＞を該プログラムパターンに当てはめ
て、該当する目標直径を決定する。そして、該決定した
値をＧＤ（ＧＬ）＜ｍｍ＞として第１演算実行部６８−
１と、図７に示す第４演算実行部６８−４に出力する。

【００５２】第１演算実行部６８−１は、 ここで：Ｄｃｒｙｓｔａｌ＝結晶体１０の比重；π＝円
周率；ＧＬ＝結晶成長長さ；ＧＤ（ＧＬ）＝目標直径； 上記演算を実行して、前記目標直径に対応する目標重量
を予測する。そして、該予測した重量ＧＰＷ＜ｇ＞を第
２減算器７０−２に出力する。

【００５３】第３アンプ６６−３は、アナログ入力信号
ＧＷ＜ｖｏｌｔ＞をＧＷ＜ｇ＞に変換し、該ＧＷ＜ｇ＞
を第２減算器７０−２および図７に示すルツボ直径決定
部８２に出力する。この第３アンプ６６−３の後段は、
ソフトウェアで構成する。

【００５４】第２減算器７０−２は、ＧＰＷ＜ｇ＞とＧ
Ｗ＜ｇ＞の差をとって、重量偏差ＧＷＤ＜ｇ＞を生成
し、該生成した値をＤ型速度操作アンプ７２と、ＰＩＤ
型温度操作アンプ７４に出力する。

【００５５】Ｄ型速度操作アンプ７２は、 上記伝達関数でＧＷＤ＜ｇ＞を処理して、シード上昇速
度操作量ＳＬＣ＜ｍｍ／ｍｉｎ＞を生成する。そして、
該生成した値を図７に示す第４減算器７０−４に出力す
る。

【００５６】ＰＩＤ型温度操作アンプ７４は、 上記伝達関数でＧＷＤ＜ｇ＞を処理して、温度操作量Ｔ
Ｃ＜℃＞を生成する。そして、該生成した値を図８に示
す第５減算器７０−５に出力する。

【００５７】図６は、図２に示した主制御部３０の第２
ブロックの構成を示すブロック図である。以下、同図を
用いて、該第２ブロックの構成を説明する。

【００５８】目標液位決定部８１は、結晶成長長さＧＬ
に対応する目標液位をプログラムパターンとして予め記
憶し、ＧＬ＜ｍｍ＞を該プログラムパターンに当てはめ
て、該当する目標液位を決定する。そして、該決定した
値をＭＰ（ＧＬ）＜ｍｍ＞として第２演算実行部６８−
２と第３減算器７０−３に出力する。また、結晶成長開
始後の目標液位の変化量を算出し、これを目標液位の変
化量ΔＭＰ（ＧＬ）＜ｍｍ＞として第１減算器７０−１
に出力する。

【００５９】第２演算実行部６８−２は、 ここで：ＭＣ（ＭＰ）＝目標液位に基づく操作量；ＭＰ
（ＧＬ）［ｎ］＝サンプリング区間Ｔの終点におけるＭ
Ｐ（ＧＬ）；ＭＰ（ＧＬ）［ｎ−１］＝サンプリング区
間Ｔの始点におけるＭＰ（ＧＬ）；Ｔ＝サンプリング間
隔； 上式を実行して得られたＭＣ（ＭＰ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞
を図７に示す第１加算器７１−１および第３加算器７１
−３に出力する。上記サンプリング間隔Ｔは、各演算処
理が行われる間隔であり、本実施例では１分とする。

【００６０】第７アンプ６６−７は、図２に示した液位
センサ２８のアナログ出力ＭＰ＜ｖｏｌｔ＞をＭＰ＜ｍ
ｍ＞に変換し、該ＭＰ＜ｍｍ＞を第３減算器７０−３に
出力する。この第７アンプ６６−７の後段は、ソフトウ
ェアで構成する。

【００６１】第３減算器７０−３は、ＭＰ（ＧＬ）＜ｍ
ｍ＞とＭＰ＜ｍｍ＞との差をとって、液位変動量ΔＭＰ
＜ｍｍ＞を生成する。そして、該生成した値を第３演算
実行部６８−３に出力する。

【００６２】第３演算実行部６８−３は、 ここで：ＭＣ（ΔＭＰ）＝液位変動量に基づく操作量；
ΔＭＰ＝液位変動量；Ｔ＝サンプリング間隔； 上式を実行して得られたＭＣ（ΔＭＰ）＜ｍｍ／ｍｉｎ
＞を図７に示す第２加算器７１−２および第４加算器７
１−４に出力する。

【００６３】図７は、図２に示した主制御部３０の第３
ブロックの構成を示すブロック図である。以下、同図を
用いて、該第３ブロックの構成を説明する。

【００６４】目標速度決定部８０は、結晶成長長さＧＬ
に対応する目標速度をプログラムパターンとして予め記
憶し、ＧＬ＜ｍｍ＞を該プログラムパターンに当てはめ
て、該当する目標速度を決定する。そして、該決定した
値をＳＬ（ＧＬ）＜ｍｍ＞として第４減算器７０−４に
出力する。このＳＬ（ＧＬ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞が結晶成
長速度ＧＲの目標値となる。

【００６５】第４減算器７０−４は、ＳＬ（ＧＬ）＜ｍ
ｍ／ｍｉｎ＞とＳＬＣ＜ｍｍ／ｍｉｎ＞との差をとっ
て、その結果を第１加算器７１−１と第４演算実行部６
８−４に出力する。

【００６６】第１加算器７１−１は、第４減算器７０−
４の出力にＭＣ（ＭＰ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞を加えて、そ
の結果を第２加算器７１−２に出力し、第２加算器７１
−２は、第１加算器７１−１の出力にＭＣ（ΔＭＰ）＜
ｍｍ／ｍｉｎ＞を加えて、その結果を第４アンプ６６−
４に出力する。

【００６７】第４アンプ６６−４は、上記第２減算器７
０−２の出力をアナログ信号ＳＬ＜ｖｏｌｔ＞に変換
し、図３に示す第１モーターアンプ５４−１に出力す
る。この第４アンプ６６−４の後段は、ハードウェアで
構成する。また、公知の結晶把持装置を併用して結晶引
き上げを行う場合には、第２加算器７１−２の出力ＳＬ
＜ｍｍ／ｍｉｎ＞を結晶把持装置の基本移動操作量とし
て用いればよい。

【００６８】ルツボ直径決定部８２は、ルツボ１４の深
さと該深さにおけるルツボ１４の直径とを対応させて予
め記憶し、該記憶内容に基づいて、メルト１２の液面と
接する部分のルツボ直径を決定する。具体的には、第３
アンプ６６−３の出力ＧＷ＜ｇ＞を前記記憶したルツボ
１４の深さに対応させて、該当するルツボ１４の直径を
割り出す。そして、該決定した直径ＣＩ（ＧＬ）＜ｍｍ
＞を第４演算実行部６８−４に出力する。

【００６９】第４演算実行部６８−４は、 ここで：Ｄｃｒｙｓｔａｌ＝結晶体１０の比重；ＧＤ
（ＧＬ）＝目標直径；Ｄｍｅｌｔ＝メルト１２の比重；
ＣＩ（ＧＬ）＝メルト１２の液面が接触した部分のルツ
ボ１４の直径；ＳＬ（ＧＬ）＝目標速度決定部８０が出
力した結晶成長速度；ＳＬＣ＝重量偏差に基づく操作
量； 上記比率演算を実行して、その結果を第３加算器７１−
３に出力する。

【００７０】第３加算器７１−３は、第４演算実行部６
８−４の出力にＭＣ（ＭＰ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞を加え
て、その結果を第４加算器７１−４に出力し、第４加算
器７１−４は、第３加算器７１−３の出力にＭＣ（ΔＭ
Ｐ）＜ｍｍ／ｍｉｎ＞を加えて、その結果を第５アンプ
６６−５に出力する。この第４加算器７１−４の出力が
液位を目標値に合わせるために必要なルツボ上昇速度Ｃ
Ｌ＜ｍｍ／ｍｉｎ＞となる。

【００７１】第５アンプ６６−５は、ＣＬ＜ｍｍ／ｍｉ
ｎ＞をアナログ信号ＣＬ＜ｖｏｌｔ＞に変換し、図３に
示す第２モーターアンプ５４−２に出力する。この第５
アンプ６６−５の後段は、ハードウェアで構成する。

【００７２】図８は、図２に示した主制御部３０の第４
ブロックの構成を示すブロック図である。以下、同図を
用いて、この第４ブロックの構成を説明する。

【００７３】第５減算器７０−５は、ヒーター１６の設
定温度Ｔｓｅｔ＜℃＞とＴＣ＜℃＞との差をとって、ヒ
ーター温度ＨＴ＜℃＞を生成する。そして、該生成した
値を第６アンプ６６−６に出力する。

【００７４】第６アンプ６６−６は、ＨＴ＜℃＞をアナ
ログ信号ＨＴ＜ｖｏｌｔ＞に変換し、第６減算器７０−
６に出力する。この第６アンプ６６−６の後段は、ハー
ドウェアで構成する。

【００７５】第６減算器７０−６は、ＨＴ＜ｖｏｌｔ＞
信号と温度センサ４２の出力ＴＭＰ＜ｖｏｌｔ＞との差
をとって、温度偏差ＨＴＤ＜ｖｏｌｔ＞を生成する。そ
して、該生成した信号をＰＩＤ型温度制御アンプ８４に
出力する。

【００７６】ＰＩＤ型温度制御アンプ８４は、 上記伝達関数でＨＴＤ＜ｖｏｌｔ＞を処理して、電力信
号ＨＰＷＲ＜ｖｏｌｔ＞を生成する。そして、該生成し
た値を図２に示すヒーター制御部３４に出力する。

【００７７】以上の構成により、液位一定制御が成立し
た状態で液位の移動が行われる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
結晶体の制御性維持に有効なメルト移動手段を具備する
結晶体の製造装置を提供することができる。

【００７９】また、本発明によれば、シードおよびルツ
ボに対して等量の操作が行われるため、液位一定制御が
維持された状態で液位移動を行うことができる。その結
果、より厳格な液位一定制御や酸素蒸発量の制御や酸素
溶解量の制御や結晶温度勾配の制御が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る結晶体の製造装置の構成を示す概
念ブロック図である。

【図２】本発明の好適な実施例に係る結晶体の製造装置
の構成を示す一部断面図である。

【図３】図２に示したシード制御部３２とルツボ制御部
４８の構成を示すブロック図である。

【図４】図２に示したヒーター制御部３４の構成を示す
ブロック図である。

【図５】図２に示した主制御部３０の第１ブロックの構
成を示すブロック図である。

【図６】図２に示した主制御部３０の第２ブロックの構
成を示すブロック図である。

【図７】図２に示した主制御部３０の第３ブロックの構
成を示すブロック図である。

【図８】図２に示した主制御部３０の第４ブロックの構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０…結晶体、１２…メルト、１４…ルツボ、１６…ヒ
ーター、１８…シード、２０…シードチャック、２２…
ワイヤー、２４…ワイヤードラム、２６…重量センサ、
２８…液位センサ、３０…主制御部、３２…シード制御
部、３４…ヒーター制御部、３８…チャンバー、４０…
保温筒、４２…温度センサ、４４…ルツボ支持台、４６
…ルツボシャフト、４８…ルツボ制御部、５０−１…第
１モーター、５０−２…第２モーター、５２−１…第１
ギア、５２−２…第２ギア、５４−１…第１モーターア
ンプ、５４−２…第２モーターアンプ、５６−１…第１
ロータリーエンコーダ、５８−１…第１パルスカウン
タ、６０…サイリスタコントローラ、６２…交流直流変
換器、６４…電力センサ、６６−１…第１アンプ、６６
−３…第３アンプ、６６−４…第４アンプ、６６−５…
第５アンプ、６６−６…第６アンプ、６６−７…第７ア
ンプ、６８−１…第１演算実行部、６８−２…第２演算
実行部、６８−３…第３演算実行部、６８−４…第４演
算実行部、７０−１…第１減算器、７０−２…第２減算
器、７０−３…第３減算器、７０−４…第４減算器、７
０−５…第５減算器、７０−６…第６減算器、７１−１
…第１加算器、７１−２…第２加算器、７１−３…第３
加算器、７１−４…第４加算器、７２…Ｄ型速度操作ア
ンプ、７４…ＰＩＤ型温度操作アンプ、７８…目標直径
決定部、８０…目標速度決定部、８１…目標液位決定
部、８２…ルツボ直径決定部、８４…ＰＩＤ型温度制御
アンプ、８６…ＰＤ型速度操作アンプ、８８…Ｉ型温度
操作アンプ、１００…結晶成長速度決定部、１０２…比
率演算部、１０４…液位移動速度加算部、１０６…液位
変動量検出部、１０８…速度変換部、ＣＬ…ルツボ上昇
速度、ＧＤ…結晶成長直径、ＧＬ…結晶成長長さ、ＧＲ
…結晶成長速度、ＧＷ…結晶成長重量、ＧＷＤ…重量偏
差、ＭＬ…液位移動速度、ＭＰ…液位、ΔＭＰ…液位変
動量、ＳＬ…シード上昇速度、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 AA02 CF10 EH09 PF04 PF08 PF13 PF17 5F053 AA12 AA21 AA42 AA43 AA44 AA49 BB04 FF04 GG01 RR20 5H004 GB20 HA01 HA05 HA16 HB01 HB05 JA01 JA13 KB02 KB04 KB06 KB24 MA19 9A001 BB06 KK36 KK54

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ルツボ（１４）に収容されたメルト（１
   ２）にシード（１８）を浸漬し、該シードを上昇させて
   結晶体（１０）を成長させる結晶体の製造装置におい
   て、 前記メルトの液位移動は、 前記シードおよびルツボを等量上昇させて行うことを特
   徴とする結晶体の製造装置。
2. 【請求項２】 結晶成長速度（ＧＲ）を決定する結晶成
   長速度決定部（１００）と、 結晶体（１０）の成長長さの増加量とメルト（１２）の
   液位の降下量との比率を前記結晶成長速度（ＧＲ）に乗
   じる比率演算部（１０２）と、 液位移動速度（ＭＬ）を前記比率演算部の乗算結果と前
   記結晶成長速度（ＧＲ）の双方に加算する液位移動速度
   加算部（１０４）とを具備する結晶体の製造装置。
3. 【請求項３】 前記メルトの液位変動量（ΔＭＰ）を検
   出する液位変動量検出部（１０６）と、 前記液位変動量（ΔＭＰ）を速度量に変換して、前記液
   位移動速度（ＭＬ）を算出する速度変換部（１０８）と
   をさらに具備する請求項２記載の結晶体の製造装置。