JP2012522250A5 - - Google Patents

Description

引いた対象物を重量測定するためのシステムおよび方法

開示の分野は、概して、ケーブルに連結された対象物の重量を測定するためのシステムおよび方法、より詳細には、対象物を引くのに必要な力を測定するためのシステムに関する。

本節は、以下に示されおよび/または主張される本願発明の様々な態様に関係するであろう技術の様々な態様を紹介することを目的としている。この解説は、本願発明の様々な態様のより良い理解を容易にする背景情報を読み手に提供することに有益であると考えられる。従って、これらの記載は、この観点から読まれるべきであり、先行技術の承認（admission）として読まれるべきではないことを理解すべきである。

従来システムにおいて対象物は、ケーブルの第１末端に対象物を取り付けることによって重量が計られる。プーリー（滑車）上にケーブルを送る（route）ことによって、および駆動部（ドライブ）により駆動されるドラムの周りにケーブルを巻き付けることによって、ケーブルは上方に引かれる。プーリーはロードセルから吊り下げられる。プーリーによりロードセルに与えられる力を分析することによって対象物の重量が決定される。ケーブルによりプーリーに与えられる力は、理論上対象物の重量の数倍に等しい。

ケーブルから吊り下げられた対象物の重量を正確に測定することは様々な用途に役立つ。１つの例はシリコンインゴット成長作業（オペレーション）であり、成長するシリコンインゴットが、溶融シリコンの坩堝から上方に引かれる。成長するシリコンインゴットの領域の直径は、いかなる瞬間もインゴットの密度、重量の変化率および成長速度に基づいて決定され得る。従来システムによって、インゴットの密度および成長速度は高度な正確さで即座に決定できるが一方で、インゴットの重量の変化率は、十分に高度な正確さでは、インゴットの直径の正確な測定を保証するように測定できない。従って、上述した従来の力測定システム特有の不正確さは、インゴットの重量に基づいて、成長するシリコンインゴットの直径を測定することを不適当なものとする。従って、既知のシステムは、成長するシリコンインゴットの直径を決定するためのより高コストかつより低い正確さのシステムを利用する。

さらに、ケーブルの軌道運動および/または振り子運動は、ケーブルによりロードセルに与えられる力の量に影響を及ぼす可能性があり、従って力の測定に影響を及ぼす。ケーブルの軌道運動および/または振り子運動は、また、インゴットが直線方向へ成長することを妨げ、インゴットが回転できる速度を抑制する可能性もある。

１つの態様は、対象物を上方に引いて対象物の重量を測定する装置である。該装置は、垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は対象物を引く方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルは、対象物に連結されている。第１シリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第１シリンダーの表面に係合している。第２シリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第２シリンダーの表面に係合している。ケーブルは第１シリンダーと第２シリンダーとの間のケーブル通路を通る（travel）。アームは第１末端と第２末端とを有し、第１末端はフレームと第２シリンダーとの少なくとも一方に連結され、第２末端は第１シリンダーに連結されている。アームは、ケーブル通路に実質的に平行な長軸を有し、第１および第２末端を接続し、該アームは、第１シリンダーの水平軸に平行な動きを実質的に抑制する。力測定装置が対象物の重量を測定するために備えられる。力測定装置は第１シリンダーに連結されている。

別の態様は、表面に亘って対象物を引くのに必要な力の量を測定するための引上システム（pulling system）である。引上システムは、第１軸と第２軸とを有するフレームを含み、第１軸は対象物を引く方向に沿った軸に平行であり、第２軸は第１軸に直交する。ケーブルは対象物に連結されている。第１シリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第１シリンダーの表面に係合している。第２シリンダーはフレームに回転自在に取り付けられ、ケーブルの少なくとも一部は第２シリンダーの表面に係合している。ケーブルは第１シリンダーと第２シリンダーとの間のケーブル通路を通る。アームは第１末端と第２末端とを有し、第１末端はフレームに連結され、第２末端は第１シリンダーに連結されている。アームは、ケーブル通路に実質的に平行な長軸を有し、第１および第２末端を接続する。力測定装置は、第１シリンダーに連結されており、対象物を引くのに必要な力の量を測定するために備えられる。

別の態様は、単結晶のシリコンインゴットを成長させるための結晶成長装置である。結晶成長装置は、溶融シリコンを入れるフレーム内の坩堝と、成長するインゴットを溶融シリコンから上方に引くための引き上げ具（またはプーラー、puller）とを含む。引き上げ具は垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は、成長するインゴットを引く方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルは成長インゴットに連結されている。第１シリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第１シリンダーの外側周囲表面（または外環の表面、outer circumferential surface）に係合している。第１シリンダーは力測定装置から吊り下げられる。第２シリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第２シリンダーの外側周囲表面に係合している。アームは第１末端と第２末端とを有し、第１末端はフレームに連結され、第２末端は第１シリンダーに連結されている。アームはフレームの水平軸に実質的に平行な長軸を有する。

別の態様は、シリコンインゴットを成長させる方法である。該方法は、第１シリンダー亘って延在するケーブルを用いて、成長するインゴットを引くことを含み、該ケーブルは、成長するインゴットから第１シリンダーの一部まで第１軸に沿って延在し、かつ第１シリンダーの他の部分から第１軸に直交する第２軸に沿って延在している。該方法は、第１末端と第２末端とを有するアームを用いて第１シリンダーの第２軸に平行な動きを抑制することを含み、第１末端はフレームに連結され、アームの第２末端は第１シリンダーに連結されている。そして、成長するインゴットの重量は測定される。

別の態様は、単結晶のシリコンインゴットを成長させる方法である。該方法は、ケーブルを用いて、溶融シリコンの坩堝から成長するインゴットを第１軸に沿って引く工程を含み、該ケーブルは、中央軸の周りに回転自在な第１シリンダー亘って延在し、第１シリンダーの１つの部分から第１軸に沿って延在し、第１シリンダーの他の部分から第２軸に沿って延在する。該方法は、第１末端と第２末端とを有するアームを用いて第１シリンダーの第２軸に平行な動きを減衰する工程を含み、第２末端は第１シリンダーの中央軸に連結され、アームは第２軸に平行に配置されている。そして、成長するインゴットの重量は測定される。

別の態様は、対象物を上方に引く方法である。該方法は、ケーブルを用いて上方に対象物を引くことを含み、該ケーブルは第１シリンダーに亘って延在し、第１シリンダーは外側周囲表面を有しており、対象物を上方に引くことが、ケーブルの第１シリンダーに対する動きを抑制しながら、第１シリンダーを上昇させることを含む。ケーブルは外側周囲表面を有する第２シリンダー全体に沿って更に延在し、第２軸に沿ってケーブルは延在する。ケーブルは、第１シリンダーと第２シリンダーとのそれぞれの外側周囲部分の最上部の間のケーブル通路に沿って通る。該方法は、アームにより第１シリンダーのケーブル通路に平行な動きを抑制することを含み、該アームは、第１シリンダーに連結された第１末端と、第２シリンダーまたはフレームの少なくとも１つに連結された第２末端とを有する。そして、対象物の重量は、力測定装置により測定される。

さらに、別の態様は、対象物を上方に引いて対象物の重量を測定する装置である。該装置は、垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は対象物が引かれる方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルは対象物に連結されている。第１シリンダーは、フレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第１シリンダーの表面に係合している。第２シリンダーは、フレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第２シリンダーの表面に係合している。上側アームは第１末端と第２末端とを有し、上側アームはフレームに連結されている。下側アームは一方の端にて第１シリンダーに連結され、別の末端にてフレームに連結されている。アクチュエータは上側アームに連結されている。力測定装置は対象物の重量を測定する。力測定装置は第１シリンダーに連結されている。アクチュエータは、力測定装置、第１シリンダーと第２シリンダーとを下降および上昇させるよう作動できる。下側アームは水平軸に平行な動きから第１シリンダーを実質的に抑制する。

さらに、別の態様は、対象物を上方に引いて対象物の重量を測定する装置である。該装置は、垂直軸と水平軸とを有するフレームを含み、垂直軸は対象物が引かれる方向に沿った軸に平行であり、水平軸は垂直軸に直交する。ケーブルは、対象物に連結されている。取り付け部材は、下側部分と上側部分とを有する。取り付け部材は下側部分においてフレームに旋回自在に連結されている。第１シリンダーは、フレームの内部にあり、ケーブルの少なくとも一部は、第１シリンダーの表面に係合している。第２シリンダーは、フレームの内部にあり、ケーブルの少なくとも一部は、第２シリンダーの表面に係合している。上側アームは第１末端と第２末端とを有し、上側アームは取り付け部材に連結されている。下側アームは一方の末端において第１シリンダーに連結され、別の末端においてフレームに連結されている。アクチュエータは第１末端と第２末端とを有し、第１末端は取り付け部材に連結され、第２末端は上側アームの第１末端に連結されている。力測定装置は対象物の重量を測定する。力測定装置は第１末端において第１シリンダーに連結され、第２末端において上側アームの第２末端に連結されている。アクチュエータは、力測定装置、第１シリンダーおよび第２シリンダーを上昇および下降するように作動できる。

さらに、別の態様は、対象物を上方に引いて対象物の重量を測定する装置である。該装置は、対象物を引く引き上げ具を含む。該引き上げ具はフレームと、対象物に連結されたケーブルとを含む。第１シリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第１シリンダーに係合している。第２シリンダーはフレームに回転自在に連結され、ケーブルの少なくとも一部は第２シリンダーに係合している。アームは、第１末端と第２末端とを接続する長軸を有する。第１末端はフレームに連結され、第２末端は第１シリンダーに連結されている。長軸は、第１シリンダーと第２シリンダーとの間のケーブルを通る通路に実質的に平行である。アクチュエータは、フレームに連結されている第１末端と、第２末端とを有する。力測定装置は対象物の重量を測定するために駆動する。力測定装置は、第１末端において第１シリンダーに連結され、第２末端においてアクチュエータの第２末端に連結されている。アクチュエータは、力測定装置と第１シリンダーを下降および上昇させるように作動する。アームは第１シリンダーのアームの長軸に平行な動きを実質的に抑制する。

様々な改良点における上述の態様に関して示される特徴が存在する。更なる特徴は、また、同様に上述の態様に組み入れられてもよい。これらの改良と付加的な特徴とは独立して、またはどのような組み合わせにおいて存在してもよい。例えば、全ての示された実施形態に関する上述の様々な特徴は個々に、またはいかなる組み合わせにおいても全ての上述の態様に組み入れられてよい。

図１は、詳細を示すように、切り欠いた機械の部分を有する１つの実施形態のブッシングを有する結晶引上機の部分簡略側面図である。 図２は、ブッシングを示す図１の結晶引上機の拡大分解断面図である。 図３は、図２のブッシングにおける、ガイドブッシング、ブッシングキャリアおよび調節可能な支持板の拡大図である。 図４は、図２の線４−４の面で示される断面図である。 図５は、プルケーブルの位置を感知するための第１および第２位置センサーを概略的に示す、図２の線５−５の面で示される断面図である。 図６は、図５の第１位置センサーの第１の覆われた（masked）光ダイオードアセンブリの拡大正面図である。 図７は、プルケーブルの減衰（または緩和、dampening）を表す変位対時間のグラフである。 図８は、ブッシングの第２の実施形態の図４と同様の断面図である。 図９は、図８の線９−９の面に沿って切り出された断面図である。 図１０は、ブッシングの第３の実施形態の斜視図である。 図１１は、図１０の線１１−１１の面に沿って切り出された断面図である。 図１２は、図１１の線１２−１２の面に沿って切り出された断面図である。 図１３Ａは、第１位置におけるブッシングの別の実施形態の部分概略図である。 図１３Ｂは、第２位置における図１３Ａのブッシングの部分概略図である。 図１４は、成長するシリコンインゴットと、１つの実施形態の引上システムとを含む結晶引き上げ具の部分概略図である。 図１５は、図１４の部分の拡大図である。 図１６は、図１５のような、引上システムの別の実施形態を示す図である。 図１７は、図１６のような、更に別の実施形態を示す図である。 図１８Ａは、引上システムの例示的なケーブルの部分側面図である。 図１８Ｂは、１８Ｂ−１８Ｂ線に沿って切り出された図１８Ａの断面図である。 図１９は、ロードセル、プロセッサおよびコントロールシステムの概略図である。 図２０は、引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２１は、引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２２は、引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２３は、初期の位置における引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２４は、初期の位置における引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２５Ａは、初期の位置における引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２５Ｂは、図２５Ａの２５Ｂ−２５Ｂの面における断面図である。 図２６は、初期の位置における引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２７Ａは、初期の位置における引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２７Ｂは、上側位置における図２７Ａの引上システムの側面図である。 図２７Ｃは、下側位置における図２７Ａの引上システムの側面図である。 図２８は、初期の位置における引上システムの別の実施形態の側面図である。 図２９Ａは、初期の位置における減衰引上システムの実施形態の側面図である。 図２９Ｂは、図２９Ａの２９Ｂ−２９Ｂの面における断面図である。 図３０は、初期の位置における減衰引上システムの別の実施形態の側面図である。 図３１は、初期の位置における減衰引上システムの別の実施形態の側面図である。 図３２は、プルケーブルの振り子運動を減衰する方法のフローチャートである。 図３３は、別の実施形態の引上システムの部分概略図である。

添付図面ならびに図１および２に示す実施形態を参照して、チョクラルスキー法（またはＣＺ法）による単結晶を製造するタイプの結晶引上機（crystal pulling machine）が、全体として参照符号２０によって示される。結晶引上機２０は、概して２２で示される成長チャンバー（growth chamber）と、成長チャンバーよりも上側にある概して２４で示される細長いプルチャンバー（pulling chamber）とを含む。プルケーブル２６は、概して２８で示される結晶持ち上げ機構（crystal lifting mechanism）から延在しており、該機構は、ウィンチ（winch）のように、プルケーブルを選択的に巻き取り、およびプルケーブルを外に出す働きをする。結晶持ち上げ機構２８はハウジング２９によって囲まれ、結晶持ち上げ機構のウィンチはハウジング２９に連結されている。結晶持ち上げ機構２８は、板３０に確実に取り付けられ、該板３０は、回転可能なシャフト３２（または支持体）の上部に固定され、該シャフト３２と共に回転する。該シャフト３２は、適切なベアリング３４（図２）を介してプルチャンバー２４に連結され、概して垂直軸Ｚ_１（図１）の周りのシャフトと板と結晶持ち上げ機構２８との回転に適したモーター（図示せず）によって、プルチャンバーに対して回転されてよい。この実施形態では、液体の漏えいに対する密閉のために、高い信頼性の回転真空密閉３６（図２）が、シャフト３２とプルチャンバー２４との間に存在する。

溶融した結晶原材料Ｍ（例えば、高純度シリコン）を含む成長チャンバー２２内の坩堝３８は、カップ形状のターンテーブル（turntable）４０から延在するターンテーブルシャフト４２上での回転のために、該ターンテーブルによって保持されている。適切なモーター（図示せず）は、垂直軸Ｚ（すなわち、結晶持ち上げ機構の回転の軸）と同一線上にある軸の周りにターンテーブルシャフト４２、ターンテーブル４０および坩堝３８を回転させる。結晶成長プロセスの間、ターンテーブル４０と坩堝３８とは、シャフト３２、板３０および結晶持ち上げ機構２８の反対方向に回転（すなわち、反対回転）されてよい。

結晶成長プロセスの間、種結晶４４（図１）は、種チャック（seed chuck）４６を介してプルケーブル２６の下側の末端に保持されている。坩堝３８とプルケーブル２６とは、反対に回転され、種結晶４４は坩堝内の溶融シリコンと接触するように下降する。種結晶４４が溶融し始める時、該種結晶４４は、結晶持ち上げ機構２８を介して溶融シリコンからゆっくりと引き出され、成長し始める（結晶インゴット４８を形成するように溶融シリコンからシリコンを引いて）。

プルチャンバー２４の上部は、概して図２に５２で示されるブッシングを保持するポジショナーハウジング（positioner housing）５０を含む。ブッシング５２は、結晶成長プロセスの間、プルケーブル２６の振り子運動を積極的に減衰する（または緩和する、dampen）ために適合されている。該ブッシング５２は、プルケーブル２６の通路のために、中央開口部５６を規定する環状ガイドブッシング５４を含む。ガイドブッシング５４内の開口部５６は、該開口部を通るプルケーブル２６が密着してスライドするサイズにされ、約０．０００５インチの最大の隙間（clearance）のためのサイズにされている。その密着に起因して、プルケーブル２６は、ガイドブッシング５４の横方向の動きと共に横方向に動き、ガイドブッシングに対して上昇および下降してよい。いくつかの実施形態では、ガイドブッシング５４は、プルケーブルが上昇および下降する場合、ブッシングとプルケーブル２６との間の摩擦を最小にするポリテトラフルオロエチレンにより、または他の適した材料により作られる。

ガイドブッシング５４は、ブッシングキャリア（bushing carrier）５８に固定され、Ｚ_１軸の周りのブッシングおよびブッシングキャリアの回転のために、概して６２で示されるベアリングアセンブリによって、該ブッシングキャリア５８は調節可能な支持板６０に回転自在に連結されている。ベアリングアセンブリ６２は、ブッシングキャリア５９の、下側に突出する環状フランジ６６に固定された外側レース６４と、支持板６０の、上側に突出する環状フランジ７０に固定された内側レース６８とを有する。いくつかの実施形態では、ベアリングアセンブリ６２は、支持板６０に対してブッシング５４とブッシングキャリア５８との横方向の動き（遊び）を最小にするための高精度ベアリングアセンブリである。従って支持板６０の横方向の動きは、ガイドブッシング５４の横方向の動きをもたらす。

ブッシングキャリア５８は、商標Ｓｅｖｏｍｅｔｅｒで売られるベローズタイプのカップリングのような、可撓性のあるシャフトカップリング７２を介してシャフト３２に連結されている。シャフトカップリング７２は、ブッシングキャリア５８とガイドブッシング５４とをシャフト３２と共に回転させ、シャフトに対するブッシングキャリアとブッシングとの横方向の動きを可能にする。

第１環状密閉部材７４（図３）は支持板６０の下側に固定され、第２密閉部材７６はブッシングキャリア５８に固定されている。第２密閉部材７６は、ブッシングキャリア５８から延在する円筒状部分７８と、円筒状部分の底から延在し、第１密閉部材７４の下側に突出し、外側に突出する環状フランジ８０と、外側に突出する環状フランジの外側の周辺における、概して環状に、第１密閉部材の周りに設置された直立した環状フランジ８２とを有する。第１および第２密閉部材７４、７６は、シリコン酸化物がブッシングキャリア５８と支持板との間で上方に通り抜けることと、ベアリングアセンブリ６２を汚すこととを防止する複雑な（または迷路、labyrinth）密閉を構成する。ステンレス鋼により作られるいくつかの実施形態では、上部および下部の可撓性のあるベローズ８３、８５は、ポジショナーハウジング内において真空にされたチャンバーを保持するために、ポジショナーハウジング５０に支持板６０を連結しており、ポジショナーハウジングに対する支持板の横方向の動きを可能にしている。

支持板６０は、図２および４に概略的に示す第１および第２の直線スライドアセンブリ８４、８６によって横方向に動くことができる。スライドアセンブリ８４、８６は、ガイドブッシング５４の横方向の位置を調節するためのアクチュエータメカニズムを構成する。第１スライドアセンブリ８４は、ベース部材８８と、軸Ｙ（例えば、図４に示す上と下）に沿って後方かつ前方にベース部材上で滑るために適合されたスライダー部材９０とを含む。第２スライドアセンブリ８６は、ベース部材９２と、軸Ｘ（例えば、図２および図４に示す右から左）に沿って左右にベース部材上で滑るために適合されたスライダー部材９４とを含む。いくつかの実施形態では、サイドアセンブリ８４、８６は、電気モーター（図示されず）によって動かされるモーター作動スライド（motor actuated slide）である。このようなサイドアセンブリの例は、Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｌｉｄｅ（商標登録）であり、Ｍｉｃｒｏ Ｓｌｉｄｅｓ社（Ｗｅｔｂｕｒｙ、Ｎ．Ｙ．）から市販される。第１スライドアセンブリ８４のベース部材８８は、ポジショナーハウジング５０に固定されている。第２スライドセンブリ８６のベース部材９２は、第１スライドアセンブリ８４のスライド部材９０に固定され、それと共に移動可能である。支持板６０は、第２スライドアセンブリ８６のスライダー部材９４に固定され、共に動く。軸Ｙに沿って、第１スライドアセンブリ８４のスライド部材９０の動きは、第１（前方に）および第２（後方に）の反対の方向（例えば、図２に示すページの内外、図４に示す上と下）に、第２スライドアセンブリ８６および支持板６０の直線的な動きをもたらす。Ｘ軸に沿って、第２スライドアセンブリ８６のスライダー部材９４の動きは、第３および第４の反対の方向（例えば、図２および４に示す右から左）の支持板６０の直線的な動きをもたらす。いくつかの実施形態では、第３および第４の方向は、概して、第１および第２の方向に垂直である。ガイドブッシング５４が支持板６０と共に横方向に動くため、スライダー部材９０、９４の動きは、ガイドブッシングおよびプルケーブル２６の横方向の動きをもたらす。

スライドアセンブリ８４、８６は、ガイドブッシング５４の横方向の位置を調節するための１つの実施形態であるがしかし、他のメカニズムが、本開示の範囲から逸脱せずに用いられるであろうことを理解すべきである。例えば、該メカニズムは、支持板６０を横方向に移動するために、ソレノイド、水圧シリンダー（hydraulic cylinder）、サーボモーター作動ねじアセンブリ（servomotor driven screw assembly）または任意の他の適したメカニズムを含むであろう。

スライドアセンブリの作動は、ポジショナハウジング５０の下面から下方に延在する、第１および第２位置センサー１０１、１０３（図２および５）により感知されて、プルケーブル２６の位置に基づいて適したコントローラー９６によって制御される。位置センサー１０１、１０３は、ガイドブッシング５４の高位Ｅよりも下側の設定距離ｄ（図２）に位置したプルケーブル２６の一部１０５の横方向の位置を感知する。いくつかの実施形態では、距離ｄは、ガイドブッシング５４の高位Ｅと、溶融した結晶原材料Ｍの表面の高位Ｅとの間の距離Ｄの少なくとも約５％である。理解を容易にするために、ｘおよびｙ座標面は、図５に組み込まれる。第１位置センサー１０１はケーブル部分１０５のｙ座標値を感知し（すなわち、ｘ座標平面からのケーブル部分の距離を感知する）、第２位置センサー１０３は、ケーブル位置のｘ座標値を感知する（すなわち、ｙ座標平面からのケーブル部分の距離を感知する）。第１位置センサー１０１は、第１光発光ダイオード（light-emitting diode）１０７と第１の覆われた（masked）光ダイオードアセンブリ１０９とを含む。第２位置センサー１０３は第２光発光ダイオード１１１と第２の覆われた光ダイオードアセンブリ１１３とを含む。簡単のため、第１位置センサー１０１のみが詳細に示されるであろう。しかしながら、第２位置センサー１０３は、同じ様式で作動することを理解すべきである。

以後、図６を参照して、第１の覆われた光ダイオードアセンブリ１０９は、対応する上部および下部の三角形状の覆われていない部分１２１、１２３を形成するように、該アセンブリの外周において、適切な遮蔽物１１９によって覆われた上部および下部の半円形状の光ダイオード１１５、１１７を含む。それぞれの光ダイオードの覆われていない部分の照明は、電気信号（例えば、電流または電圧）をもたらす。照明の増加は信号を増加させ、照明の減少は信号を減少させる。第１光発光ダイオード１０７は、光ダイオード１１５、１１７の上部および下部の覆われていない部分１２１、１２３を光らせるために、平行にされた（または一直線にされた、collimate）光源を構成する。ケーブル部分１０５が第１光発光ダイオード１０７と第１光ダイオードアセンブリ１０９との間にあるように、第１位置センサー１０１は配置されている。この配置では、ケーブル部分１０５は、上部の覆われていない部分１２１の領域１２５と下部の覆われていない部分１２３の領域１２７とを光から遮る（shade）。第１光発光ダイオード１０７は、上部の覆われていない部分１２１の遮られていない領域１２９、１３１と、下部の覆われていない部分１２３の遮られていない領域１３３、１３４とを均一に光らせる。プルケーブル２６の前方への（例えば、図５に示すページの下部の方へ）動きは、遮られた領域１２５、１２７を図６で右に移動する。すなわち、プルケーブルの前方への（例えば、図５に示すページの上部の方向へ）動きは、遮られた領域を図６の左へ移動する。

上部の覆われていない部分１２１の遮られた領域１２５の大きさは、遮られた領域１２５が後方に（図６に示すように左に）動くときに増加し、遮られた領域１２５が前方に（図６に示すように右に）動くときに低下する。上部の覆われていない部分１２１の領域が一定であるため、遮られていない領域１２９、１３１の面積の合計は、遮られた領域が後方（左に）に動くときに減少し、遮られた領域が前方に（右に）動くときに増加する。遮られていない領域１２９、１３１を光らせる光エネルギーが均一に分配されるため、上側光ダイオード１１５によって生じた電気信号が、遮られた領域１２５が左に動くときに増加し、遮られた領域が右に動くときに減少する。従って、上側光ダイオード１１５によって生じた信号は、上部の覆われていない部分の遮られていない領域の大きさの関数であり、従ってプルケーブル２６の横方向の位置の関数である（即ち、ケーブル部分１０５のｙ座標値の関数）。従ってケーブル部分１０５のｙ座標値は、上部光ダイオード１１５の信号の大きさによって決定される。

ケーブル部分のｙ座標値が、上側光ダイオード１１５によって決定されてよいがしかし、上側光ダイオードと結合した下側光ダイオード１１７の使用は感度を増加させる。下部の覆われていない部分１２３の形状と角度とに起因して、下側光ダイオード１１７は、上側光ダイオード１１５に逆の（opposite）様式で作動する。とりわけ、下側光ダイオード１１７の遮られていない領域１３３、１３４の面積の合計は、遮られた領域１２７が左に動くときに増加し、右に動くときに減少する。従って、下側光ダイオード１１７によって生じた信号は、遮られた領域１２７が後方に動くとき（即ち、プルケーブルが、図５に見られるようにページの頂に向かって動くとき）に増加し、前方に動くときに減少する。感受性は、信号の残りの部分（以下、位置信号）を到達させるように、下側光ダイオード１１７により生じた信号を、上側光ダイオード１１５によって生じた信号から差し引くことによって増加する。第１光ダイオードアセンブリ１０９からの位置信号は、遮られた領域１２５、１２７が、図６に示すように中央にある時に０値を有し、遮られた領域が左に動く時にマイナス値を有し、右に動く場合にプラスの値を有するであろう。

コントローラー９６は、第１および第２の方向の振り子運動を減衰するように、プルケーブル２６の位置の関数として第１スライドアセンブリ８４を制御するために、第１光ダイオードアセンブリ１０９により生じた位置信号に反応する。以下に示すように、コントローラー９６は、第３および第４の方向の振り子運動を減衰するように、プルケーブル２６の位置の関数として第２スライドアセンブリ８６を制御するために、第２光ダイオードアセンブリ１１３により生じた位置信号にも反応する。コントローラー９６は、スライドアセンブリを制御するために、１以上のプロセッサを含んでよい。

プルケーブル２６の振り子運動は、第１光ダイオードアセンブリ１０９によって感知され、第１光ダイオードアセンブリ１０９は、これに応じて、概して周期的な（例えば、正弦関数の）位置信号を生じる。位置信号に基づいて、コントローラー９６は、ブッシング５４に対するプルケーブル２６の部分１０５の振り子周波数と位置とを決定する。コントローラー９６は、位置信号から高周波数（例えば、１Ｈｚよりも大きな周波数）を取り除くための適切なロジックを含んでよく、その結果、位置信号は、プルケーブル２６の振り子運動のみを表す。位置信号に反応して、コントローラー９６は、ガイドブッシング５４の位置を制御する第１スライドアセンブリ８４に電圧を与える。スライドモーターのシャフト上のシャフトエンコーダーまたは任意の他の適切なセンサーのような、付加的な位置センサー（図示されず）は、スライドアセンブリまたはガイドブッシングの位置を感知するために用いられてよい。いくつかの実施形態では、第１スライドアセンブリ８４は、周期的な運動（位置信号と同じ周波数を有するが、約１/４の周期だけ位置信号を遅らせる）のガイドブッシング５４を移動するようにコントローラー９６によって制御される。また、いくつかの実施形態では、第１スライドアセンブリ８４は、第１光ダイオードアセンブリ１０９（それによって下側に減衰システムを提供する）によって感知された運動の振幅よりも実質的に少ない振幅を有するガイドブッシング５４を動かせる。

図７は、（１）プルケーブルがブッシングの運動によって抑えられる時のプルケーブル２６（第１光ダイオードアセンブリ１０９によって感知される時）の運動と、（２）コントローラー９６によって制御される時のガイドブッシング５４の減衰運動とを示すグラフを表す。固相線１３７は、プルケーブル２６の運動を表し、点線１３８はガイドブッシング５４の運動を表す。グラフに示すように、コントローラー９６は、プルケーブル２６と同じ周波数であるが、位相がプルケーブルから１/４周期のずれでガイドブッシング５４を移動する。コントローラー９６は、また、プルケーブル２６の運動の大きさが減少するように、ガイドブッシング５４の運動の大きさを減少させる第１スライドアセンブリ８４を制御する。いくつかの実施形態では、ガイドブッシング５４は、第１スライドアセンブリ８４によって、プルケーブル２６の感知した位置の設定値（例えば、１０％）だけ移動される。より大きな減衰速度が所望の場合、該値は増加できる。より少ない減衰速度が所望の場合、該値は減少できる。従って、コントローラー９６は、プルケーブル２６の振り子運動の要素（例えば、ｙ座標要素）を減衰する第１スライドアセンブリ８４を制御する。すなわち、第１スライドアセンブリ８４は、第１および第２の方向の振り子運動を減衰する。

第２光ダイオードアセンブリ１１３は、プルケーブル２６の第３および第４の方向の運動を検出し（即ち、振り子運動のｘ座標要素を検出する）、このような運動の位置信号表示を生じる。このような信号の反応として、コントローラー９６は、第３および４の方向（即ち、左右に）へのプルケーブル２６の運動を減衰するように、第３および４の方向のガイドブッシング５４を動かし、第２スライドアセンブリ８６を制御する。第２位置センサー１０３、コントローラー９６および第２スライドアセンブリ８６は、第１位置センサー１０１、コントローラー、及び第１スライドアセンブリ８４が第１及び第２方向における運動を減衰するのと実質的に同じ方法で、第３および４の方向へのプルケーブル２６の運動を減衰するように組み合わされていることを理解されたい。従って、簡潔さのために、第３および４の方向への運動を減衰するこれらの構成要素の用途は以下にさらに詳細には示されないであろう。

プルケーブル２６は、作業中に回転軸Ｚ_１の周りを回ってよく、結晶インゴット４８の形成の間、いくぶん他の振り子運動を示してよい。第１位置センサー１０１は、ガイドブッシング５４の下側の距離ｄ（例えば、８インチ）で空けられたケーブル部分のｙ座標の運動を検出し、ｙ座標の運動を表す位置信号をもたらす。それと同時に、第２位置センサー１０３は、ケーブル部分のｘ座標の運動を検出し、ｘ座標の運動を表す位置信号をもたらす。第１位置センサー１０１によってもたらされた位置信号に応じて、コントローラー９６は、第１スライドアセンブリ８４のスライダー部材を、対応するベース部材上でＹ軸（図４）に沿ってスライドさせてガイドブッシング５４とプルケーブル２６と共に動き、それによってプルケーブル２６のｙ座標の振り子運動を減衰する。第２位置センサー１０３によってもたらされた位置信号に応じて、コントローラー９６は、第２スライドアセンブリ８６のスライダー部材を、対応するベース部材上でＸ軸に沿ってスライドさせてガイドブッシング５４およびプルケーブル２６と共に動き、それによってプルケーブル２６のｘ座標の振り子運動を減衰する。この様式では、結晶インゴットの全製造段階の間、プルケーブル２６の振り子運動は積極的に減衰される。

この実施形態では、光ダイオードアセンブリはアナログタイプの光ダイオードであるがしかし、デジタルタイプの光ダイオード（例えば、アレイ式の光ダイオード）が本願発明の範囲から逸脱せずに用いることができるであろうことを理解すべきである。また、位置センサーが他の任意の適した位置センサーによって、本開示の範囲から逸脱せずに置き換えられるであろうことを理解すべきである。

本開示のブッシングの他の実施形態は、概して図８および９に２５２で示される。ブッシング２５２は、結晶成長プロセスの前のみにケーブルの位置を調節するために適合されかつこのようなプロセスの間にはケーブルの位置を調節するために適合されないことを除き、ブッシング５２と類似している。従って、ブッシング２５２は、振り子運動を積極的に減衰しない。便宜上、対応する部品は、参照番号に追加されている接頭「２」を除いて図２〜４に示す対応する部品と同じ番号が付けられる。

ブッシング２５２は、プルケーブル２６の通路のための中央開口部２５６を規定する環状ガイドブッシング２５４を含む。プルケーブル２６は、ガイドブッシング２５４の横方向の動作と共に横方向に動くであろうが、ガイドブッシングに対して上昇および下降されてよい。ガイドブッシング２５４は、軸Ｚ_２（図９）の周りのブッシングおよびブッシングキャリアの回転のために、概して２６２で示されるベアリングアセンブリによって、調節可能な支持板２６０に回転自在に連結されているブッシングキャリア２５８に固定されている。可撓性のあるシャフトカップリング２７２は、ブッシングキャリア２５８を回転可能なシャフト（図示せず）に連結する。シャフトカップリング２７２は、ブッシングキャリア２５８およびガイドブッシング２５４をシャフトと共に回転させ、シャフトに対してブッシングキャリアおよびブッシングの横方向の動作を可能にする。

第１および第２の対の調節ねじ２７５、２７７を介して、支持板２６０はポジショナーハウジング２５０に調節可能で連結されている。それぞれの調節ねじは、装着体２７９と、装着体から半径方向に内側に突出する細長いステム２８１とを有する。それぞれの調節ねじの装着体２７９は、対応するポジショナーハウジング２５０の装着ソケット２８３内に装着されている。それぞれの調節ねじの細長いステム２８１はポジショナーハウジング２５０内部まで延在し、支持板周辺に隣接する。いくつかの実施形態では、Ｏリングシール２８５は、プルチャンバーの内側および外側の液体の漏えいを防止するように、調節ねじのステム２８１の周りに環状に設置されている。また、いくつかの実施形態では、ねじのねじ山とソケットのねじ山との間の遊び（play）を取り除くためにソケット２８３の内部に、圧縮ばね２８７がある。調節ねじ２７５の第１対を、対応するソケット２８３内で回転させることによって、左右に直線的に支持板２６０を移動する（すなわち、図８に示すように左または右へ）。調節ねじ２７７の第２の対を、対応するソケット２８３内で回転させることによって、後方または前方に直線的に支持板２６０を移動する（すなわち、図８に示すように、ページの上部に向かって上方にまたはページの下部に向かって下方に）。ガイドブッシング２５４とブッシングキャリア２５８とが、支持板２６０と共に横方向に動くため、支持板の動作は、軸Ｚ_１（すなわち、結晶持ち上げ機構の回転軸）に対して軸Ｚ_２（すなわち、ガイドブッシング２５４の回転軸）の位置を横方向に調節する。いくつかの実施形態では、軸Ｚ_２（図９）の位置が、軸Ｚ_１と一直線にされる（または整列される、align）ように調節され、それによって結晶持ち上げ機構の回転軸に対するプルケーブルの中心線のいかなる偏心をも除外する。

調節ねじは、ブッシング２５２の支持板２６０の横方向の位置を調節する好適なメカニズムとして示されるが、任意の適した調節メカニズムは、本開示の範囲から逸脱せずに用いられるであろうことを理解すべきである。

以後図１０−１２を参照して、本開示のブッシングの第３の実施形態は、概して３０１で示される。図８および９のブッシング２５２のように、ブッシング３０１は、結晶成長プロセスの前のみにプルケーブルの位置を調節するために適合され、振り子運動を積極的に減衰しない。しかしながら位置決め装置（positioning apparatus）２５２とは違って、位置決め装置３０１は、結晶持ち上げ機構が取り付けられる板３０に固定され、板３０と共に回転する。

位置決め装置３０１は、ハウジング３０２、スライダーブロック３０４、ブッシングキャリア３０６およびガイドブッシング３０８を含む。適切な留め具（図示せず）を介してハウジング３０２は板３０に確実に固定されている。スライダーブロック３０４は、ハウジング３０２内にあり、ハウジング内でチャンネル３１０（図１１）に沿って左右にスライド（図１１に示すように右または左）する寸法および形状にされている。ブッシングキャリア３０６は、スライダーブロック３０４内において概して長方形の溝３１４内まで延在する、下方に突出する箱形状部分３１２と、ハウジング３０２内の開口部３１８を通って延在する、上方に突出するチューブ状部分３１６とを有する。ブッシングキャリア３０６の箱形状部分３１２は、溝３１４（図１１に示すページの上部または下部に向かって）内部で前方および後方にスライドする寸法および成形されている。ガイドブッシング３０８は、ブッシングキャリア３０６のチューブ状部分３１６の上側の末端にぴったり適合する寸法にされた円筒体３２０を有する。ガイドブッシング３０８を通る開口部３１９は、プルケーブル２６を通る通路の大きさにされている。ガイドブッシング３０８は、装着されたナット３２１によってブッシングキャリア３０６に固定されている。

第１調節ねじ３２２のシャンク（shank）はスライダーブロック３０４内で開口部を通って延在し、ブッシングキャリア３０６の箱形状部分３１２内に装着されている。溝３１４内部かつ第１調節ねじ３２２のシャンクの周りの圧縮ばね３２４は、ブッシングキャリアの後方に（図１１に見られるページの上部に向かって）付勢する（bias）ブッシングキャリア３０６の箱形状部分３１２に対して押し付ける。第１調節ねじ３２２を回転することによって、ハウジング３０２に対して前方または後方にブッシングキャリアおよびガイドブッシング３０８を移動する。第２調節ねじ３２６のシャンクは、ハウジング３０２内の開口部を通って延在し、カムブロック３２８内に装着されている。カムブロック３２８は、スライダーブロック３０４の傾斜面に隣接する傾斜面を有する。圧縮ばね３３０は、カムブロック３２８に接触するスライダーブロックを維持し、ハウジング３０２の左側の方へスライダーブロック３０４に付勢させる。別の圧縮ばね３３２は、第２調節ねじ３２６のシャンクを囲い、かつハウジングに対して後方にねじを付勢させるように、ねじのシャンク上でハウジング３０２と環状フランジ３３４とに係合する。第２調節ねじを回転することによって、カムブロック３２８を前方または後方に動かせ、スライダーブロック３０４、ブッシングキャリア３０６およびガイドブッシング３０８を左右に移動する。プルケーブル２６は、ガイドブッシング３０８と共に横方向に動くため、プルケーブルの横方向の位置は、第１および第２調節ねじ３２２、３２６を回転することにより調節できる。従って、板３０および結晶持ち上げ機構の回転軸に対するプルケーブルの中心線のいかなる偏心をも取り除かれるか低減される。

図１３Ａおよび１３Ｂは、図１−１２に関して上述したガイドブッシング５４に類似するブッシング９１の部分概略図を示す。ガイドブッシング５４は、本開示の範囲より逸脱せずにブッシング９１に置き換えられてよい。ブッシング９１は、４つの分離部分（第１部分９５、第２部分９７、第３部分９８および第４部分９９）を有する。ブッシング９１はより多い部分、またはより少ない部分から成ってよい。

ブッシング９１は、２つの位置の間に構成できる。第１位置では、図１３Ａに示すように、部分９５、９７、９８および９９は互いに接触している。この位置では、ブッシング９１は、プルケーブル２６が通り抜ける場合、プルケーブル２６がブッシングと接触するように寸法にされた中央開口部９３を有する。図１−１２に対して上述された実施形態において、ブッシング９１のこの第１部分が用いられてよい。ブッシング９１の第２位置では、図１３Ｂに示すように、部分９５、９７、９８および９９は、中央開口部９３の直径が第１位置の中央開口部の直径よりも実質的に大きくなるように、互いに分離されている。プルケーブル２６は、ブッシング９１が第２位置にある場合、プルケーブル２６がブッシング９１の中央開口部９３を通り抜けても、中央開口部９３に接触しない。従って、摩擦力は、ブッシングが第２位置にある場合にブッシング９１によってプルケーブル２６に与えられない。任意の適したメカニズムは、第１位置と第２位置との間の要素９５、９７、９８および９９を移動するように用いられてよい。例えば、１以上のライナーアクチュエータ（linear actuator）、位置間の後方および前方に、要素９５、９７、９８および９９を移動するように用いられてよい。

概して、第１位置または第２位置のブッシング９１の構成は、振り子運動もしくは軌道運動の除去か、またはシリコンインゴットの重量の正確な測定のどちらがより重要であるかに依存する。振り子運動または軌道運動の除去がより重要な場合、ブッシング９１は、第１位置に構成されている。しかしながら、シリコンインゴットの重量の正確な測定がより重要である場合、ブッシング９１は第２位置に構成されている。

いくつかのシリコン結晶成長実施形態では、ブッシング９１は、シリコンインゴットの大部分の成長の間に第１位置（図１３Ａ）に用いられてもよく、シリコンウエハーを製造するのに用いられるであろうインゴット部分に用いられてもよい。従って、シリコンウエハーを製造するのに用いられるインゴット部分が形成する間、シリコンインゴットの振り子または軌道運動が制御される。ブッシング９１は、そして、シリコンインゴットの末端の円錐の成長の間、第２位置に移されてよい。従って、インゴットの大部分の形成の間および末端の円錐の成長ではない間、摩擦力は、プルケーブル２６のブッシング９１によって与えられるのみである。

図１４は、概して１００で示される、Ｙ軸の方向のケーブル１１０（即ち、プルケーブル）の末端に取り付けられる対象物を引くための引上装置（概して、「引き上げ具」）の実施形態を示す。本明細書の上述の開示の実施形態では、個別の言及が、図１に示す結晶引上機２０のようなシリコンインゴット成長装置と組み合わせて用いられる引上システムに対して成される。しかしながら、本開示の他の実施形態は、シリコンインゴット成長装置よりも他の目的のために用いられてよい。例えば、本明細書で示された実施形態は、対象物を引いてケーブルから吊り下げられた任意の対象物の重量を決定するように、または図３３に示すように、表面に亘って対象物を引くのに必要な力の量を決定するように用いられてよい。

引上装置１００は、図１のハウジング２９の内部に位置したフレーム１３０を含む。フレーム１３０およびハウジング２９は、Ｙ軸に平行な軸の周りに回転可能であり、従って、フレームは、ケーブル１００の末端に取り付けられた対象物が、引上装置１００によってＹ軸の方向に引かれる場合、回転することができる。

いくつかの実施形態では、フレーム１３０はハウジング２９の内部に位置されず、ハウジングが用いられない。これらの実施形態では、フレーム１３０は、図１の板３０のような、支持構造体（図１４に図示されず）につながれ、その結果、フレームは、Ｙ軸に平行な軸の周りに回転できる。フレーム１３０は、強固な構造であり、任意の適した材料（例えば、鋼、アルミニウム、またはそれらの合金）により作られてよい。図２の高い完全性の回転真空シール３６は、プルチャンバー２４とハウジング２９の間の液体の漏れに対して密閉するために用いられる。別の実施形態では、真空密閉３６は用いられず、代わりに、分かれた真空囲い（図示せず）が、引上装置１００の真空の完全性を維持するように、フレーム１３０かハウジング２９のどちらか、またはフレームおよびハウジング２９の両方を取り囲む。さらに、真空密閉３６は、プルチャンバー２４およびハウジング２９の両方の内部で同じ圧力が維持されるのを可能にする。

ケーブル１１０は、鋼または鋼合金を限定せずに含む、任意の適した材料により形成されている。チャンク１１２はシリコン結晶成長装置に用いられる実施形態のケーブル１１０の１つの末端に設置されている。チャンク１１２は、ケーブル１１０に種結晶（図示せず）を連結する。成長シリコンインゴット１１４は、種結晶が、溶融シリコン１１８の坩堝１１６内で下げられた後、種結晶から成長する。従ってチャンク１１２が、成長シリコンインゴット１１４にケーブルの末端を連結する。ケーブル１１０（およびチャック１１２および成長シリコンインゴット１１４）は、シリコンインゴットの成長につれて、引上装置１００によって、上方に引かれる。

位置センサー２０１は、フレーム１３０に連結され、フレーム１３０に対してケーブル１１０の位置を決定するように用いられ、上述した位置センサー１０１、１０３に対して同じまたは類似の様式で機能する。別の実施形態では、位置センサー２０１は、固定されたままであるフレーム１３０から分離した支持構造に連結され、フレームが回転する場合に静止している。位置センサー２０１は、複数の位置感知要素（position sensing component）を含む。覆われた光ダイオードのセンサーは、位置センサー１０１、１０３に対して上述されるがしかし、これらが有しているレーザーのような任意の適切な測定システムが、位置センサー２０１に用いられる。他の測定システムは、静電容量ベースのシステムまたは反射放射線を用いた電磁気システムであってよい。ブッシング２０３は、少なくとも部分的にケーブル１１０の周りに設置されている。この実施形態では、ブッシング２０３は、フレーム１３０内に設置されているがしかし、フレームの外側に設置されてもよい。ブッシング２０３および位置センサー２０１は、上述したブッシング５２と同じ、または同じように機能し、従って同様に、ケーブル１１０の振り子または軌道運動を積極的に減衰することができる。

プーリー１４０（概して、第１シリンダー）は、フレーム１３０内部に位置する。他の実施形態では、プーリー１４０は、フレーム１３０の外側に位置されてよい。プーリー１４０は、限定せずに鋼またはアルミニウム合金を含む、任意の適した材料により形成されている。プーリー１４０は、プーリー１４０が周りに回転する中央軸１４２を有する。中央軸１４２は、プーリー１４０の幾何学軸に設置され、またはその付近に設置されている。ブッシング、ベアリングまたは他の適した構造は、中央軸１４２に接近して、または中央軸１４２の周りに位置されてよい。軸またはピンは、中央軸１４２を通過してよく、およびブッシングまたはベアリングに接触してよく、およびプーリー１４０に接触せず、従って、中央軸のまわりでプーリーを回転させるのに必要な力の量を減少させることができる。

いくつかの実施形態によれば、プーリー１４０は、外側周囲表面１４４に沿って形成された溝を有する。溝は、トラフおよび対応する対の垂直または先細りの壁から成る。ケーブルと溝（例えば、ケーブル１１０の直径よりも大きい垂直または先細りの壁の間の距離）との間のいくらかの隙間を可能にして、トラフおよび垂直または先細りの壁がそこにケーブルを入れるおおよその寸法にされている。

図１４に示し、図１５でより明確に判るように、アーム１５０は、中央軸１４２で、第１末端１５２にてプーリー１４０に連結されている。アーム１５０の第２末端１５４は、コネクタ１５６によってフレーム１３０に旋回可能に連結されている。そして、コネクタ１５６は、例えば、溶接によってまたは留め具の使用を通して、任意の適切なコネクタメカニズムによって、フレームに強固に連結されている。ベアリングまたはブッシングは、フレーム１３０に対して、アーム１５０の回転を可能にするように、コネクタ１５６に用いられてよい。ここで用いられるように、用語「連結された（coupled）」および「結合された（connected）」は、２以上の要素間の直接の結合もしくは連結、または２以上の要素間の間接の結合もしくは連結を含む（例えば、中間の要素は要素を共に結合するまたは連結する）。

アーム１５０は第２末端１５４の周りに回転することができる。第１末端１５２は概してＹ軸と平行方向に動くが、Ｘ軸に平行方向に動くことから抑制される。伸張（extension）によって、アームの第１末端１５２に連結されたプーリー１４０は、Ｙ軸方向に平行に動くことができ、Ｘ軸に平行な動作から抑制される。アーム１５０は、強固および/または、Ｘ軸に実質的に平行な方向の伸長に抵抗する任意の適切な材料により構成されている（例えば、鋼および鋼合金、アルミニウム、チタンまたは他の複合材料）。

本実施形態のプーリー１４０は、ロードセル１７０から吊り下げられる。ロードセル１７０は、プーリー１４０の中央軸１４２において、第１コネクタ１７２によってプーリー１４０に連結されている。いくつかの実施形態によれば、第１コネクタ１７２は強固であり、通常の操作条件下で歪まず、または伸びない。第１コネクタ１７２は、ロードセル１７０と第１コネクタとの間の回転運動を可能にしてよい。上述したように、軸は、プーリー１４０の中央軸１４２を通りプーリーに第１コネクタ１７２を連結している。該軸は、また、アーム１５０を通り抜けるか、そうでなければアームの第１末端１５２において、またはその近くにおいてアーム１５０に連結されてよい。

ロードセル１７０は、第２コネクタ１７４によってフレーム１３０に連結されている。第１コネクタ１７２のように、第２コネクタ１７４は通常の操作条件下ではほとんど歪まない強固な部材であり、ロードセル１７０と第２コネクタとの間の回転運動を可能にしてよい。第２コネクタ１７４は、ピン（pin）または軸タイプのカップリングによってフレーム１３０に連結されてよい。

ロードセル１７０は、電気、水力または静水力タイプの１つのような、ロードセルの多様なタイプのいずれか１つであってよい。１つの実施形態によれば、ロードセル１７０は、電気的ロードセルであり、ひずみゲージに与えられる力を電気信号に変換する。ひずみゲージ（例えば、ホイーストンブリッジの構成）は、ひずみゲージによって与えられる変形（例えば、ひずみ）量に比例する電気信号を出力する。電気信号は、増幅され、そして、プロセッサ（図１９参照）によって分析される。プロセッサは、アルゴリズムに電気信号を付与し、それに関する力の量を決定する。決定された力の量の更なる使用は以下に示される。

図１４および１５を参照して、アイドラプーリー１８０（概して、第２シリンダー）は、中央軸１８２の周りにフレーム１３０に回転自在に連結されている。アイドラプーリー１８０は、中央軸１８２を通り抜ける軸によって、回転以外の運動が減衰される。該軸は、アイドラプーリーがフレーム１３０に固定されているように、フレーム１３０に取り付けられる。プーリー１４０のように、溝は、アイドラプーリーの外側周囲表面１８４に形成されている。該溝は、トラフおよび一対の向かい合った、垂直または先細りの壁から成る。該溝の構成要素は、ケーブルと溝との間の適切な隙間を有し、ケーブル１１０を入れる寸法にされている。図１６および１７に示す実施形態では、アイドラプーリー１８０は用いられない。代わりに、ケーブル１１０は、直接、プーリー１４０からドラム２００まで通過する。

ケーブル１１０の末端（すなわち、第２）の末端２０６は、ドラム２００の外側周囲表面２０４に連結されている。そして、ドラム２００は駆動部（図示せず）に連結されている。駆動部は、ドラムの中央軸２０２の周りにドラム２００を回転させるように作動できる。駆動部は、１つの実施形態に係る電気モーターである。ドラムの外側周囲表面２０４はケーブル１１０を入れるために中に形成されている溝を有してもよい。該溝は、ケーブル１１０が外側周囲表面２０４の周りにおいて巻かれるように、ケーブルの首尾よい巻きが互いに重な合うことがないように、らせん形の配置であってよい。１つの実施形態によれば、ドラム２００と付随する駆動部とは操作中にウィンチに類似している。駆動部の回転変位、従って、連結されたドラム２００の回転変位を測定するように構成された回転エンコーダーが、駆動部に組み入れらている。他の実施形態では、駆動部は、ステッピングモーターであり、従って回転エンコーダーの使用は、ドラム２００の変位を測定するのに必要ではない場合がある。

図１４および１５に示すように、ケーブル１１０の部分１１３は、プーリー１４０の外側周囲表面１４４と、アイドラプーリー１８０の外側周囲表面１８４との間においてＸ軸とアーム１５０の両方に平行な通路を通る。図１６および１７の実施形態では、ケーブル部分１１３は、プーリー１４０の外側周囲表面１４４と、ドラム２００の外側周囲表面２０４との間を通る。図１７に示すように、ケーブル１１０の部分１１３は、Ｘ軸に平行ではない通路に沿ってプーリー１４０とドラム２００との間を通る。代わりに、ケーブル１１０の部分１１３は、アーム１５０に平行な通路に沿って通る。

図１８Ａは、引上システム１００に用いられるケーブル１１０の部分側面図を示す。図１８Ｂは、図１８Ａの断面図である。この実施形態のケーブル１１０は、より小さなワイヤーロープ２４０により形成されているワイヤーロープであり、より小さなワイヤーロープ２４０は、ケーブル１１０を形成するように共に捻じ曲げられる。それぞれのワイヤーロープ２４０は、ワイヤーのストランド２４２により形成され、ワイヤーのストランド２４２は、それぞれのワイヤーロープ２４０を形成するように共に捻じ曲げられる。図１８Ａおよび１８Ｂに示すワイヤーロープ構成は、７ｘ７の配置をしている。この配置では、ワイヤーロープは、７つの小さいワイヤーロープアセンブリを含み、そしてそれぞれの小さいワイヤーロープアセンブリは、それぞれ７つのワイヤーから成る準アセンブリにより形成されている。他の実施形態によれば、ワイヤーロープの異なる構成が用いられてよい（７ｘ７の配置は、多数の適した構成の１つである）。例えば、他の実施形態は、図１８Ａおよび１８Ｂに示すケーブル１１０の代わりに材料の連続的なストランド（strand）により形成されている単一のケーブルまたはワイヤーを用いてよい。

図１８Ｂから判るように、ケーブル１１０の有効直径は、ケーブルの断面に沿って異なる場所で異なる。例えば、ケーブル１１０は、最大直径ｄ_１および最小直径ｄ_２を有する。従ってケーブルが、プーリー１４０、アイドラプーリー１８０またはドラム２００を通り抜ける場合、ワイヤーケーブルロープ２４０およびストランド２４２のらせん形状に起因して、ケーブル１１０の有効直径は、最大直径ｄ_１と最小直径ｄ_２との間で異なる。ケーブル１１０が最初にプーリー１４０に接触する場所、およびケーブル１１０が最初にプーリー１４０との接触から離れる場所で、ケーブル１１０の直径が異なる場合、ケーブル１１０の部分１１３の張力は、ケーブル１１０の垂直部分（プーリー１４０の０のネットトルクを維持するようにＹ軸に平行である）の張力とは異なるであろう。また、最初にプーリー１４０との接触から離れる場所、および最初にプーリー１８０またはドラム２００と接触する場所で、ケーブル１１０の部分１１３の直径が異なる場合、ケーブル１１０の部分１１３は、もはやアーム１５０に平行ではないであろう。

図１９は、ロードセル１７０、プロセッサ３００およびコントロールシステム３２０の概略図である。ロードセル１７０、プロセッサ３００およびコントロールシステム３２０は、通信して共に連結されている。プロセッサ３００はコンピュータープロセッサであり、蓄積されるコンピューター実行可能指示（computer executable instruction）を伴うコンピューター読み込み可能記憶メモリーの１以上の形態を含んでもよい。いくつかの実施形態によれば、コントロールシステム３２０は、コンピュータープロセッサと、蓄積されるコンピューター実行可能指示を伴うコンピューター読み込み可能記憶メモリーの形態をも含んでもよい。プロセッサ３００とコントロールシステム３２０とは、ロードセル１７０と互いに通信するための入力/出力構成要素（図示せず）を含む。ロードセル１７０は同様に、プロセッサ３００およびコントロールシステム３２０と通信するための入力/出力構成要素（図示せず）を含む。いくつかの実施形態によれば、プロセッサ３００とコントロールシステム３２０との機能は、単一の多目的構成要素により実施される。他の実施形態では、プロセッサ３００は、ロードセル１７０の一部であってよい。

プロセッサ３００およびロードセル１７０によって決定される力の量は、ケーブル（例えば、成長するシリコンインゴット１１４）の末端に取り付けられた対象物の重量を決定するように用いられる。ロードセル１７０がプーリー１４０およびケーブル１１０によって与えられる力の量を測定する場合、ケーブルの末端に取り付けられた対象物に与えられる重力の力は、ロードセルに与えられる力に反映される。プロセッサ３００は、対象物の重量を決定するように、決定された力と既知のファクターとを用いる。既知のファクターは、プーリー１４０、ケーブル１１０および/またはドラム２００の配置からもたらされる機械的利益を反映してよい。機械的利益は、対象物の重量に対するロードセルへの決定された力の割合として規定される。例えば、プーリー１４０、ケーブル１１０および/またはドラム２００の配置が、２つの機械的利益をもたらす場合、ケーブルの末端に連結された対象物の重量は、既知のファクター（例えば、２）で割って決定された力である。既知のファクターは、引上システム１００の系統的または規則的に起こる誤差（またはエラー、error）を反映してよい。例えば、決定された力がロードセル１７０に与えられた本当の力よりも実際に１０％少ないならば、機械的利益がそれと同等である場合に既知のファクターは、０．９と同等である。さらに概して、全体の既知のファクターは、定誤差（systematic error）によって増加した機械的利益と同等である（上述の例では０．９）。従って既知のファクター、およびプーリー１４０とケーブル１１０とによってロードセル１７０に与えられた力は、ケーブルの張力を反映する。

いくつかの実施形態（図３３に示すような）では、引上装置１００（概して、引き上げ具）は、ケーブル１１０に取り付けられる対象物１５１を垂直以外の方向に引くように用いられる。図３３の実施形態では、引上装置１００は、水平表面１５３に亘って対象物１５１を引くよう用いられるがしかし、他の実施形態では、表面は、傾斜されてもよい。図３３の実施形態では、アーム１５０は、ケーブル１１０の部分１１３がさらにアームと平行になるように配置されてよい。更なる他の実施形態では、アーム１５０は、それが水平又は傾斜表面１５３に垂直になるように配置されてよい。従って、プーリー１４０およびケーブル１００によってロードセル１７０に与えられる力は、表面１５３を横切って対象物１５１を引くのに必要な力の量を反映する。この力は、対象物１５１と表面１５３との間の摩擦係数と、対象物に作用する垂直力とを反映してよい。従って、引上装置１００は、対象物が引かれる場合、対象物１５１と表面１５３との間の摩擦係数のいかなる変化の存在と相対的な程度とを決定できる。プロセッサ３００は、表面１５３に沿って対象物１５１を引くのに必要な力を決定するように、決定された力と既知のファクターとを用いてよい。既知のファクターは、プーリー１４０、ケーブル１１０および/またはドラム２００の配置から生ずる機械的利益を反映してよい。既知のファクターは、引上システム１００における系統的または規則的に起こる誤差も反映する場合がある。

上述のように、プーリーに送られたケーブルから吊り下げられた対象物の重量を測定する従来のシステムは、しばしば、不満足な結果をもたらす。いくつかの誤差の源は、不満足な結果の一因となる。プーリー１３０に接触するケーブル１１０の直径の変化は、ケーブル１１０の部分１１３の張力に影響を及ぼす。部分１１３の張力がＹ軸に平行な成分を有する場合、力のその成分は、ケーブルによってプーリーに与えられ、およびロードセル１７０によって検出されたＹ方向の力に寄与するであろう。従って、部分１１３の張力の誤差は、ロードセル１７０によって検出された力の成分における誤差を生ずるであろう。ケーブル１１０の部分１１３の張力がＸ軸に平行な成分を有する場合、力のその成分は、図１４、１５および１６に示す実施形態のロードセル１７０によってほぼ検出されないであろう。従って、力の水平成分における誤差は、ロードセル１７０によって検出されないであろう。図１７に示す実施形態では、ケーブル１１０の部分１１３における水平成分の張力は、ケーブル１１０の部分１１３がアーム１５０に平行である場合、ロードセル１７０によって検出されないであろう。従って、張力の誤差は、ロードセル１７０によって検出されないであろう。両方の力の成分における誤差は、引上装置１００の要素の誤調節またはケーブル１１０の変化する有効直径のような、多くのファクターによって導入される。

アーム１５０は、プーリー１４０のＸ軸に平行な水平動きを抑制し、従ってフレーム１３０に力の水平成分を伝達する。さらに、ケーブル１１０は、プーリー１４０の外側周囲表面１４４に亘って送られた後およびプーリー１８０またはドラム２００の外側周囲表面に接触する前に、アーム１５０に実質的に平行な通路に沿って通る。水平成分によって導入される誤差は、従って、力の垂直成分に対して直角にされる。従って、水平成分が力の垂直成分に影響を及ぼす程度は、効果的に排除され、又は充分に減少される。さらに、プーリー１４０とドラム２００（又はアイドラプーリー１８０）との間のケーブル１００の部分１１３によって進む通路は、図１７のように、Ｘ軸に平行でなくてよく、さらに実施形態の範囲内である。図１７に示すように、ケーブル１１０の部分１１３によって進む通路は、アーム１５０に平行であり、従って、たとえ通路がＸ軸に平行でなくても、フレーム１３０に対する力（例えば、ケーブルの張力）の水平成分の伝達を可能にする。本明細書に開示される実施形態によって実施される重量測定は、従来システムの重量測定と比較した場合、約１０〜２０倍の正確さであってよい。例えば、従来のシステムは、約０．６Ｋｇの重量測定誤差を出す場合があるが一方で、本明細書に示した実施形態は約０．０４Ｋｇの誤差を有するのみである。

図２０−２８は、対象物を引くための引上システム（概して、引き上げ具）の付加的な実施形態を示す。図２０−２８の引上システムは、対象物が重量測定される間にケーブル１１０がロードセルプーリー１４０に対して実質的に静止する点で上述した記載とは異なる。対象物の重量がロードセル１７０によって測定される間、ロードセルプーリー１４０は、上方に対象物を引くように上昇される。従って、ケーブル１１０の異なる直径により導入される誤差の源は、ケーブル１１０がロードセルプーリー１４０の外側周囲表面１４４全体を通る場合に効果的に排除される。図２０−２８の引上装置は、同じように、シリコン結晶成長実施の使用によく適している。さらに、図２０−２８の引上装置のそれぞれは、ケーブル１１０の振り子運動または軌道運動を積極的に減衰するように、ブッシング２０３と位置センサー２０１とを用いる。

図２０は、初期の位置における引上装置４００の第１構成を示す。引上装置４００は、そこに連結されたアクチュエータ４１０を有するフレーム（図示せず）を含む。アクチュエータ４１０は、上昇した位置と下降した位置との間に連結されたアクチュエータリンク４２０を移動することができる任意の適切なアクチュエータである。例えば、アクチュエータ４１０は、ライナーアクチュエータ、カム（cam）とフォロア（follower９とに連結された回転駆動源（rotary drive source）、またはそこに連結されたリンク４２０を有する回転駆動源であってよい。

アクチュエータ４２０は、上側アーム４３０に連結されている。上側アーム４３０は、第１末端４３２において、強固かつ旋回可能にフレーム１３０に連結されている。図２０の実施形態では、第２末端４３４は、引上装置４００の任意の他の要素に連結されない。下側アーム４４０は、第１末端４４２においてフレームに旋回可能に連結され、第２末端４４４において追加のプーリー４６０に旋回可能に連結されている。追加のプーリー４６０は、アイドラプーリー１８０の機能と同様である。

上述の引上システム１００のように、アーム１５０は、一方の末端にてフレームに旋回可能に連結され、もう一方の反対の末端にロードセルプーリー１４０が旋回可能に連結されている。リンク４５０、４５２、４５４は、強固な部材であり、フレームおよび/または上側アーム４３０のどちらかに他のプーリー（即ち、アイドラプーリー１８０等および追加のプーリー４６０）を旋回可能に連結する。

ロードセル１７０は中央軸にて、第１コネクタによってロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結されている。ロードセル１７０は第２コネクタによって上側アーム４３０に旋回可能に連結されている。ドラム２００はプーリー装置１００として、フレームに連結されている。

アクチュエータ４１０によるアクチュエータリンク４２０の移動は対応する上側アーム４３０の移動をもたらす。第１末端がフレームに旋回可能に連結されている場合に、上部４３０のアームは、アクチュエータ４２０の移動に対応して第１末端４３２の周りに旋回する。上側アーム４３０の移動は、リンク４５０、４５２の対応する移動およびそこに連結されている第２コネクタ１７４をもたらし、そして、ロードセル１７０およびプーリー１４０、１８０および４６０の移動をもたらす。

図２０の引上装置は、ドラム２００が実質的に一定速度でケーブル１１０を回転させ、およびシリコン結晶成長の実施形態における使用に適した速度でケーブル１１０を上昇させることを可能にするよう構成されている。上側アーム４３０、リンク４５０、４５２およびコネクタ１７２、１７４の長さは、上側アーム４３０が移動する場合、ドラム２００とロードセルプーリー１４０の間で実質的に一定のケーブル１１０の長さを維持するように構成されてよい。従って、プーリー１４０、１８０、４６０、上側アーム４３０、リンク４５０、４５２、４５４およびコネクタ１７２、１７４の垂直な運動は、ドラム２００の回転運動を独立してもたらされてよく、従って、アクチュエータ４１０が適切な速度でアクチュエータリンク４２０を移動する場合に、対象物を重量測定する間、ロードセルプーリー１４０に対してケーブルを静的に維持できる。ケーブル１１０は、従って、インゴットの重量測定の間、ロードセルプーリー１４０に対して静止を維持し、その結果、ケーブルの直径の変化は、ロードセル１７０によって測定される力に対し、誤差を導入しない。

図２０では、第１末端４３２から、第２コネクタ１７４とリンク４５０、４５２、４５４とが連結されている場所までの距離の相対的な長さは、それぞれ、約１．０、約１．５および約２．０またはその数倍である。アーム４４０の相対的な長さは１．５である。図２１および２２では、その相対的な長さは、それぞれ約１．０、約２．０、約３．０またはその数倍である。従って、図２０は、図２１および２２に示す実施形態と比較した場合、より「小さい（compact）」構成を示す。

図２１は引上装置５００を示し、図２０に示す引上装置４００に類似しており、同じような様式で作動する。しかしながら、ドラム２００は、ロードセルプーリー１４０の左側に横方向に位置し、ケーブルはドラムの上側部分から出ていく（pay off）。図２１では、引上装置５００の左側のスペースは、ドラム２００をその側に移動することおよび概してドラムのサイズと位置との抑制を緩和することによって用いられる。

引上装置５００は、フレームに連結されたアクチュエータ５１０を備えたフレーム（図示せず）を含む。アクチュエータ５１０は、上昇した位置および下降した位置の間で、アクチュエータ５１０に連結されたアクチュエータリンク５２０を移動することができる任意の適切なアクチュエータであってよい。例えば、アクチュエータ５１０は、ライナーアクチュエータであってよく、またはカムおよびフォロアに連結されて用いられる回転駆動源、もしくはアクチュエータ５１０に連結されているリンク５２０を有する回転駆動源であってもよい。

アクチュエータリンク５２０は、上側アーム５３０に連結されている。上側アーム５３０は、強固であり、第１末端５３２にてフレームに旋回可能に連結されている。図２１の実施形態では、第２末端５３４は、リンク５５２に連結され、そしてリンク５５２は、追加のプーリー５６０に連結されている。下側アーム５４０は、第１末端５４２にてフレームに旋回可能に連結され、第２末端５４４にて追加のプーリー５６０に回転可能に連結されている。

上述した引上装置１００のように、アーム１５０は、一方の末端にてフレームに旋回可能に連結され、もう一方の反対の末端にてロードセルプーリー１４０に回転可能に連結されている。リンク５５０、５５２および５５４は、強固な部材であり、他のプーリー（即ち、アイドラプ−リー１８０、及び付加的なプーリー５６０）をフレームおよび/または上側アーム５３０のどちらかに旋回可能に連結する。

ロードセル１７０は、第１コネクタによって中央軸においてロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結されている。ロードセル１７０は、第２コネクタ１７４によって上側アーム５３０に旋回可能に連結されている。ドラム２００は、引上装置１００の場合、フレーム１３０に連結されている。

アクチュエータ５１０によるアクチュエータリンク５２０の移動は、対応する上側アーム５３０の移動をもたらす。第１末端がフレームに旋回可能に連結されている場合、上側アーム５３０はアクチュエータリンク５２０の移動に応じて、第１末端５３２の周りに旋回する。上側アーム５３０の移動は、上側アーム５３０に連結されたリンク５５０、５５２および第２コネクタ１７４の対応する移動をもたらし、そして、ロードセル１７０、プーリー１４０、１８０および５６０の移動をもたらす。

図２２は引上システム６００を示す。この配置では、下側アーム６４０（図２１の下側アーム）の構成は、図２１の構成とは異なる。下側アーム６４０は下側アーム６４０中に形成された２つの曲げ（bend）を有し、ドラム２００の下側を通過する。さらに、ケーブル１００はドラム２００の下部から出ていく。図９の引上システムのこの構成は、図２１の引上システム５００と比較した場合、垂直にさらに小型である。

図２２のドラム２００の位置は修正されてよいが、ドラムと追加のプーリー６６０の間のケーブル領域が水平である場合、下側アーム６４０は１以上の曲げを有し、ドラムと接触するのを防いでいる。

引上システム６００は、そこに連結されているアクチュエータ６１０を有するフレーム（図示せず）を含む。アクチュエータ６１０は上昇した位置と下降した位置との間に連結されたアクチュエータリンク６２０を移動することができる任意の適したアクチュエータである。例えば、アクチュエータ６１０はライナーアクチュエータであり、カムおよびフォロアとの結合に用いられる回転駆動源、そこに連結されているリンク６２０を有する回転駆動源であってよい。

アクチュエータリンク６２０は、上側アーム６３０に連結されている。上側アーム６３０は強固であり、かつ第１末端６３２にてフレームに旋回可能に連結されている。図２２の実施形態では、第２末端６３４は、リンク６５２に連結され、そして、追加のプーリー６６０に連結されている。下側アーム６４０は、第１末端６４２にてフレームに旋回可能に連結され、回転自在に第２末端６４４にて追加のプーリー６６０に連結されている。

上述の引上システム１００のように、アーム１５０は、第１末端にてフレームに旋回可能に連結され、もう一方の反対の末端にてロードセルプーリー１４０に回転自在に連結されている。リンク６５０、６５２、６５４は強固な部材であり、旋回自在に他のプーリー（すなわち、アイドラプーリー１８０等および追加のプーリー６６０）をフレームおよび/または上側アーム６３０のどちらかに連結している。

ロードセル１７０は第１コネクタによって中央軸にてロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結されている。ロードセル１７０は第２コネクタによって上側アーム６３０に旋回可能に連結されている。ドラム２００は引上システム１００として、フレームに連結されている。

アクチュエータ６１０によるアクチュエータリンク６２０の移動は、対応する上側アーム６３０の移動を生ずる。上側アーム６３０は、第１末端がフレームに旋回可能に連結されている場合、アクチュエータリンク６２０の移動に応じて、第１末端６３２の周りに旋回する。上側アーム６３０の移動は、対応するリンク６５０、６５２およびそこに連結された第２コネクタ１７４の移動を生じ、そして、ロードセル１７０ならびにプーリー１４０、１８０および６６０の移動をもたらす。

図２３は、初期の位置における引上システム７００の別の配置を示す。図２３の実施形態では、アクチュエータ７１０は第２コネクタ１７４に連結され、そして、ロードセル１７０に連結されている。ロードセル１７０は、第１コネクタ１７２によって、プーリーの中央軸にてロードセルプーリー１４０に連結されている。アーム７５０はアイドラプーリー１８０をその中央軸にてロードセルプーリー１４０の中央軸に連結する。ドラム２００は、ほかの配置のように、フレームに回転自在に連結されている。アクチュエータ７１０は、従って、上側アームを必要とすることなしに、直接第２コネクタ１７４を移動する。アクチュエータの移動は、対応するロードセル１７０およびロードセルプーリー１４０の移動を生ずる。アイドラプーリー１８０は、中央軸にて軸またはピンによってフレームに旋回可能に連結されている。アイドラプーリー１８０は、アクチュエータ７１０が第２コネクタ１７４、ロードセル１７０、第１コネクタ１７２およびロードセルプーリー１４０を移動する場合、移動されない。

いくつかの実施形態では、アイドラプーリー１８０は中央軸にてピンまたは軸によってフレームに連結されなくてよい。これらの実施形態では、ロードセルプーリー１４０およびアイドラプーリー１８０は、第１コネクタの移動に対して移動してよい。そして、フレームに対する付加的なアームおよび接着点は、アイドラプーリー１８０が、可能にされた通路に対して抑制されるのを維持するよう用いられてよい。加えて、アクチュエータ７１０がロードセルプーリーおよびアイドラプーリーを上方に移動させる間、ロードセルプーリー１４０とアイドラプーリー１８０の間のケーブル部分を固定するのを維持するように、ドラム２００は後方に回転するであろう。

図２４は、概して８００で示される、引上システムの別の実施形態を示す。図２４は、初期の位置における引上システム８００を示す。第２コネクタ１７４は、アクチュエータ８１０にロードセル１７０を連結する。バー８１２は、第１コネクタ１７２に連結され、その結果、第１コネクタの移動は、対応するバーの移動をもたらす。バー８１２は強固な材料により適切に形成されている。上側アーム８３０は第１末端８３２にてフレーム１３０におよび第２末端８３４にてバー８１２に旋回可能に連結されている。上側アーム１３０は、フレーム１３０内のドラム２００及びロードセルプーリー１４０の上に設置されている。下側アーム８４０は第１末端８４２にてフレーム１３０に、第２末端８４４にてバー８１２に旋回可能に連結されている。下側アーム８４０はフレーム１３０のドラム２００およびロードセルプーリー１４０の下に配置されている。ロードセルプーリー１４０は中央軸にてバー８１２に旋回可能に連結されている。

従って、アクチュエータ８１０の移動は、アクチュエータにバーを連結する第２コネクタ１７４、ロードセル１７０および第１コネクタ１７２にて、対応するバー８１２の移動を生ずる。そしてバー８１２の移動は、ロードセルプーリー１４０、上側アーム８３０およびそこに連結されているアーム８４０の、対応する移動をもたらす。

図２５Ａおよび２５Ｂは、概して９００で示される引上システムの別の実施形態を示す。図２５Ａは、初期の位置における引上システム９００を示す。引上システム９００はそこに連結されているアクチュエータ９１０を有するフレーム（図示されず）を含む。アクチュエータ９１０は、上昇される位置と下降される位置との間に連結されているアクチュエータリンク９０２を移動することができる任意の適切なアクチュエータであってよい。例えば、アクチュエータ９１０は、ライナーアクチュエータ、またはカムおよびフォロアに連結されて用いられる回転駆動、もしくはアクチュエータ９１０に連結されているリンクを有する回転駆動であってよい。

第１下側アーム９３０は、ロードセルプーリー１４０をアイドラプーリー１８０に連結する。第２下側アーム９４０はアイドラプーリー１４０を追加のプーリー９６０に連結する。第１下側アームは近接末端（proximal）９３４から相隔たる遠末端（distal end）９３２を有する。近接末端９３４はアイドラプーリー１８０の中央軸かその付近に配置され、遠末端９３２はロードセルプーリー１４０の中央軸かその付近に配置されている。同じように、第２下側アーム９４０は近接末端９４４から相隔たる遠末端９４２を有する。近接末端９４４はアイドラプーリー１８０の中央軸かその付近に配置され、遠末端９４２は、追加のプーリー９６０の中央軸かその付近に配置されている。遠末端９３２、９４２はそれぞれロードセルプーリー１４０および追加のプーリー９６０に適切に旋回可能に連結されている。下側アーム９３０、９４０の近接末端９３４、９４４は中央のカップリング９５４にてアイドラプーリー１８０に適切に旋回可能に連結されている。従って、第１下側アーム９３０と第２下側アーム９４０とは互いに独立して動くことができる。

アクチュエータリンク９０２は上側アーム９１２に連結されている。上側アーム９１２は頑丈であり、アクチュエータリンク９０２に第１末端９１６にて旋回可能に連結されている。他の実施形態では、アクチュエータリンク９０２は実施形態の範囲から逸脱せずに上側アームに沿って異なって位置されてよい。上側アーム９１２の第２末端９１８（第１末端９１６から相隔たれた）は第１コネクタ９２０に旋回可能に連結されている。上側アーム９１２は中央カップリング９１４を有し、フレームに旋回可能に連結されている。図示された実施形態では、中央カップリング９１４は上側アーム９１２を連結する。他の実施形態では、中央カップリング９１４は上側アーム９１２の中央の場所に配置されず、中間の場所において上側アームをフレームに連結している。他の実施形態では、中央カップリング９１４は、上側アーム９１２の中間の場所に連結されておらず、及び上側アーム９１２の中央の場所から相隔たれる。これらの実施形態では、上側アーム９１２は従って、中央の場所にてフレームに連結されていない。

そして、第１コネクタ９２０は、ロードセル１７０に旋回可能に連結されている。ロードセル１７０は第２コネクタ９２２によって中央軸にてロードセルプーリー１４０に旋回可能に連結されている。第２コネクタ９２２は、また、第１下側アーム９３０にロードセル１７０を連結する。第３のコネクタ９２４は第１末端９１６の上側アーム９１２を遠末端９４２の第２下側アーム９４０に連結する。ドラム２００は上述の引上システム１００内のように、フレームに連結されている。

図２５Ｂに示すように、第１下側アーム９３０と第２下側アーム９４０とは分離し、区別された部材である。第１下側アーム９３０と第２下側アーム９４０とフレームとの間の連結は、明確にするために簡易なピン結合として示される。他の実施形態では、結合は、結合の曲げモーメントを取り除く、または減少させるようにヨーク（yoke）を使って、または他の適切な結合方法を介して成されてよい。下側アーム９３０、９４０の両方ともは、それぞれの近接末端９３４、９４４にて、アイドラプーリーおよび/またはフレームに旋回可能に連結されている。下側アーム９３０、９４０は図２５Ｂに示すように、または他の実施形態では、重なり合った配置で結合されてよい。近接末端９３４、９４４はベアリング、スペーサー、ワッシャーまたは他の適した構造物によって適切に分離され、その結果、独立して互いに回転させることができる（すなわち、第１下側アーム９３０の回転は、必ずしも第２下側アーム９４０の回転（または逆も同様に）を要求しない）。フレームの内部の下側アーム９３０、９４０の横方向の位置は、従って、実質的にフレームに対して任意の位置で固定され、下側アームは互いに独立してそれぞれの近接末端９３４、９４４の周りに回転することができる。

さらに、他の実施形態では、アクチュエータ９１０およびアクチュエータリンク９０２は用いられない。その代わりに、回転駆動源は、上側アームに沿って任意の場所にて上側アーム９１２に連結されている。いくつかの実施形態では、回転駆動源は、上側アームの中央カップリング９１４かその付近にて上側アーム９１２に連結されてよい。装置（例えば、軌道を回るギヤーの減少装置）を拡大させる１つまたはそれ以上のスピード減少装置またはトルク増幅装置が、回転駆動源と連結して用いられてよい。加えて、回転駆動源は、ステップ駆動（stepping drive）またはモーターを利用する回転ステージであってよい。

コネクタ９２０、９２２、９２４およびアクチュエータリンク９０２は概して頑丈な構造である。従って、アクチュエータ９１０の移動は、アクチュエータリンク９０２が上側アームをアクチュエータに連結されている場合、上側アーム９１２の第１末端９１６の対応する移動をもたらす。上側アーム９１２はアクチュエータリンク９０２によって、上側アーム９１２の第１末端９１６の移動に対して、中央カップリング９１４の周りに回転または旋回する。第１コネクタは、ロードセルに旋回可能に連結されている場合、上側アーム９１２の移動は、コネクタ９２０、９２２、９２４およびロードセル１７０の対応する移動をもたらし、および第２コネクタは、ロードセルに旋回可能に連結されている。

従ってコネクタ９２０、９２２、９２４の移動は、それぞれ、ロードセルプーリー１４０および追加のプーリー９６０の対応する移動をもたらす。下側アーム９３０、９４０は同様に対応して動かされる。下側アーム９３０、９４０は、下側アームの近接末端９３４、９４４は、フレームおよびアイドラプーリー１８０に旋回可能に連結されているとき、横方向の動きからロードセルプーリー１４０および追加のプーリー９６０を実質的に抑制する。アクチュエータ９１０は、アクチュエータリンク９０２をその後に、後退させまたは上昇させ、その結果、対応する追加のプーリー９６０の上方への移動および対応するロードセルプーリー１４０の下方への移動をもたらす。さらに、他の上述の実施形態と比較して、図２５Ａ−２５Ｂおよび以下に示す実施形態は、特異な利点を有する。アクチュエータ９１０は、アーム９１２、９３０、９４０および追加のプーリー９６０が、そこに取り付けられた対象物によってケーブル１１０に与えられた負荷を測るように、ロードセルプーリー１１０およびアイドラプーリー１８０と連携する場合、対象物の全体の重量を持ち上げることが要求されない。

図２５Ａ−Ｂの引上システムは、ドラム２００が、実質的に一定速度で回転でき、およびシリコン結晶成長実施形態で用いるのに適した速度でケーブル１１０を上昇できるよう構成されている。コネクタ９２０、９２２、９２４、上側アーム９１２および下側アーム９３０、９４０の長さは、上側アーム９１２がアクチュエータリンク９０２によって動かされる場合、追加のプーリー９６０とロードセルプーリー１４０との間のケーブル１１０の実質的に一定の長さを維持するよう構成されてよい。従って、プーリー１４０、９６０、上側アーム９１２、コネクタ９２０、９２２、９２４および下側アーム９３０、９４０の垂直な運動は、ドラム２００の回転運動から独立して成されてよく、従って、対象物の重量を測定する間、ロードセルプーリー１４０についてケーブル１１０が静止を維持することを可能にしている。

図２６は初期の位置における引上システム１０００の別の配置を示す。引上システム１０００は、それぞれが図２５Ｂに示す引上システム９００の配置に類似した上側位置と下側位置との間で移動可能である。図２６の実施形態では、付加的なロードセル１１７０は、ロードセル１７０に連動して用いられる。付加的なロードセル１１７０は第３のコネクタ１０２４と第４のコネクタ１０２５との間に位置され、その反対の末端に旋回可能に連結されている。付加的なロードセル１１７０は、引上システム１０００における運動に対する障害についての付加的な情報を提供するように用いられてよい。例えば、付加的なロードセル１１７０による測定は、引上システム１０００に存在する摩擦を示す。ロードセル１１７０による測定がロードセル１７０による測定と対応しない場合、引上１０００におけるベアリングおよび/またはプーリーは、欠陥があるまたはずれている場合がある。

引上システム１０００は図２５Ａ−２５Ｂと同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、アクチュエータリンク１００２、アクチュエータ１０１０、上側アーム１０１２、上側アームの中央カップリング１０１４、上側アームの第１末端１０１６、上側アームの第２末端１０１８、第１コネクタ１０２０、第２コネクタ１０２２、第３のコネクタ１０２４、第４のコネクタ１０２５、遠末端１０３２と近接末端１０３４とを有する第１下側アーム１０３０、遠末端１０４２と近接末端１０４４とを有する第２下側アーム１０４０、中央カップリング１０５４および追加のプーリー１０６０を含んでよい。

図２７Ａ〜２７Ｃは３つの区別した位置の引上システム１１００の別の配置を示す。図２７Ａは初期の位置における引上システム１１００を示し、図２７Ｂは上側位置のシステムを示し、図２７Ｃは下側位置のシステムを示す。引上システム１１００はアイドラプーリー１８０を除いて図２５Ａ−２５Ｅと同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、ドラム２００、アクチュエータリンク１１０２、アクチュエータ１１１０、上側アーム１１１２、上側アームの中央カップリング１１１４、上側アームの第１末端１１１６、上側アームの第２末端１１１８、第１コネクタ１１２０、第２コネクタ１１２２、第３のコネクタ１１２４、遠末端１１３２と近接末端１１３４とを有する第１下側アーム１１３０、遠末端１１４２と近接末端１１４４とを有する第２下側アーム１１４０、中央カップリング１１５４および追加のプーリー１１６０を含んでよい。

図２７Ａ−２７Ｃの実施形態は、アイドラプーリーを含まない点で、図２５Ａと２５Ｂの実施形態とは異なる。その代わり、第１下側アーム１１３０と第２下側アーム１１４０はフレームに旋回可能に連結されている。

図２８は、初期の位置における引上システム１２００の別の実施形態を示す。引上システム１２００は図２０−２７に対して上述した上側位置と下側位置との間の移動を可能にする。引上システム１２００は図２５Ａと２５Ｂと同じ構成要素を利用する。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、位置センサー２０１、ブッシング２０１、アクチュエータリンク１２０２、アクチュエータ１２１０、上側アーム１２１２、上側アームの中央カップリング１２１４、上側アームの第１末端１２１６、上側アームの第２末端１２１８、第１コネクタ１２２０、第２コネクタ１２２２、第３のコネクタ１２２４、遠末端１２３２と近接末端１２３４とを有する第１下側アーム１２３０、遠末端１２４２と近接末端１２４４とを有する第２下側アーム１２４０、中央カップリング１２５４および追加のプーリー１２６０を含んでよい。

引上システム１２００は、他の引上システムにおけるドラム２２０がドラム２００の位置に対して約９０°回転されている点で、上述の引上システムとは異なる。従って、ドラム２２０の中央軸は、引上システム１２００の他のプーリー１４０、１８０、１２６０の中央軸を含む１つまたは複数の平面に直交する平面に位置する。いくつかの実施形態によれば、ドラム２２０は、スプラインされた軸（splined shaft）に取り付けられ、ケーブル１１０とドラムの外面との間の垂直な角度を概して維持するよう回転の軸に平行な方向のシャフトに沿って滑って移動することができる。他の実施形態では、ドラムは、代わりに、回転軸に沿って滑ることができず、代わりに、連続した変化を生ずる、そこに形成された溝を有する。図２８の斜視図から、溝の傾斜が右から左へドラム２２０の外面に沿って進むにつれて、溝の傾斜は増加するであろう。

図２０−２４の引上システムは、操作中にアクチュエータを有するロードセルプーリーを選択的に上昇および下降（または振動）させることによって、ケーブル１１０とロードセルプーリー１４０との間の静止関係を確実にしている。このプロセスは、初期の実質的に水平な位置（例えば、図２３に示される）から下側位置まで、アクチュエータによってロードセルプーリー１４０を下降させることにより始まる。そして、アクチュエータは、ケーブルがロードセルプーリーに対して実質的に静止した状態で、ロードセルプーリー１４０と、ケーブル１１０の末端に取り付けられた対象物とを上方に引く。ロードセルプーリー１４０が最上側位置に届く場合、アクチュエータはロードセルプーリーを下降させ、ドラム２００が回転されると同時にケーブル１１０の一部が巻き取られる。ドラム２００によって巻き取られたケーブル１１０の部分の長さは、ロードセルプーリー１４０がアクチュエータによって上側位置から下側位置まで下降される時に対象物が上方に移動し続けるような寸法にされてよい。そしてこのプロセスが繰り返され、再度、ロードセルプーリー１４０が持ち上げられる。従って、ケーブル１１０に取り付けられた対象物は、ケーブル１１０がロードセルプーリーに対して固定されたままで、上昇され、同時に重量が測定されてよい。従って、ケーブル１１０の変化する直径により導入される誤差は、効果的に排除される。

いくつかの実施形態（例えば図２５−３１に示す実施形態）では、ドラム２００は、ケーブル１１０に連結された対象物の重量の正確な測定が必要な場合、ロードセルプーリー１４０が上昇および下降する間、一定速度で回転される。アクチュエータがロードセルプーリー１４０を下降させる間、対象物の位置が、このプロセスに亘って実質的に同じ速度で上方に移動し続けるように、ドラム２００が回転してケーブル１１０を巻き取る速度が構成される。

以後、シリコンインゴット成長実施形態における引上システム１００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００の使用を戻して、個別の言及が、引上システム１００に対して以下に成されるがしかし、引上システム４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００は引上システム１００の代わりに用いられてよい。少なくともいくつかの実施形態では、ブッシング２０３は、末端の円錐の成長の開始時かその付近にて第１位置から第２位置まで移動されてよい。ブッシング２０３の第２位置への移動は、ブッシングとケーブル１１０との間の接触を断ち切り、従ってブッシングによってケーブルに与えられる摩擦力を取り除く。概してブッシング２０３は、プロセスのいかなる段階であっても１つの位置から他の位置まで移動されてよい。

ケーブル１１０に連結された対象物の重量は、プロセッサ３００によってコントロールシステム３２０に伝達される。コントロールシステム３２０は、シリコンインゴット成長プロセスの制御中に、成長するシリコンインゴットの重量を用いる。例えば、その重量は、成長するシリコンインゴット１１４が上側へ引かれる速度、またはフレーム１３０が回転される速度を制御するよう用いられる。上述のように、ドラムの回転数を決定するように、ロータリーのエンコーダーは、ドラム２００に連結されたドライブと連結して用いられてよい。ドラム２００の円周およびケーブルの直径が知られているので、Ｙ軸に平行なケーブル１１０の移動が、コントロースシステム３２０によって決定される。成長するシリコンインゴット１１４の長さは、従って、ケーブル１１０の移動または引上システム４００、５００、６００、７００の場合ではアクチュエータ４１０によるロードセルプーリー１４０に与えられる移動に基づいて決定される。他の実施形態は、成長するシリコンインゴット１１４の長さを測定する異なる方法を用いてよい。

いくつかの実施形態によれば、ロードセル１７０とプロセッサ３００は、１秒間に２０〜３０回のような規則的な間隔で、コントロールシステム３２０に成長するシリコンインゴット１１４の重量を提供する。作業中、ケーブル１１０の移動は、規則的な間隔で同じように決定される。１つの実施形態では、コントロールシステム３２０は、成長するシリコンインゴットの直径が所望の外形に一致させることを確実にするように、成長するシリコンインゴット１１４が上方に引かれる速度、または溶融シリコンおよびシリコンインゴットに熱が供給される速度を制御することにおいて、計算された直径Ｄを利用する。異なる直径の外形は、異なる部分の成長プロセスの間、用いられる。例えば、シリコンインゴット成長プロセスの最中に、成長するシリコンインゴット１１４の直径Ｄを一定に維持することがしばしば望まれる。しかしながら、成長プロセスの終了に向かって、直径Ｄは、徐々に減少され、先細りした末端の円錐を有するシリコンインゴットを生ずる。従って、成長するシリコンインゴット１１４の計算された直径Ｄに基づいて、シリコンインゴットが上方に引かれる速度は直径Ｄを減少させることを増加させる。いくつかの実施形態に従って、フレームの回転速度または熱が供給される速度は、計算された直径Ｄと同様に調整される。

従来のシステムは、先細りした末端の円錐の形成の間、インゴットの直径Ｄを測定するように光学測定システムを用いる。これらのシステムは、先細りした末端の円錐が、成長する末端の円錐の直径と比較して比較的長い長さを有する場合に、インゴットの直径を測定することができるのみである。従って、従来のシステムは、インゴットの直径と比較して比較的短い長さの先細りした末端の円錐を有するシリコンインゴットを製造することができない。従って、従来のシステムで成長したシリコンインゴットの収率は、末端の円錐に含まれるシリコンがインゴットのその残り（rest）に含まれる部分のシリコンよりも少ない場合に減少する。従って、本明細書に示される実施形態は、インゴットの重量の正確な測定に基づいた（少なくとも一部分において）成長するシリコンインゴットの直径Ｄの制御を可能にする。従って、シリコンインゴットは、従来のシステムの長さよりも短い長さを有する先細りした円錐を有して成長してよい。いくつかの実施形態では、先細りした円錐の長さは、従来のシステムの約半分であってよい。

図２９Ａ−３１は減衰引上システムの様々な実施形態を示す。図２５Ａ−２８に対して上述した引上システムのように、図２９Ａ−３１に示す減衰引上システムは、それぞれ、下側位置と上側位置との間で移動可能である。さらに、引上システムは、減衰システムがケーブルと接触すること無しに、ケーブル１１０の振り子運動を減衰する引上システムが含まれることを除いて、図２９Ａ−３１に対する上述のそれと連結して同じようである。さらに、図２９Ａ−３１に示す減衰引上システムは、図１４−２８に対して上述したように対象物が持ち上げられる場合、ケーブル１１０に連結された対象物の重量の測定に良く適している。

図２９Ａは初期の位置における引上システム１３００を示す。図２９Ｂは図２９Ａの２９Ｂ−２９Ｂの面における断面図である。減衰システム１３７０は、ロードセルプーリー１４０より下側においてケーブル１１０と接触せずにケーブル１１０の振り子運動を減衰するように用いられてよい。引上システム１３００は、２５Ａと２５Ｂの構成要素と同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、位置センサー２０１、アクチュエータリンク１３０２、アクチュエータ１３１０、上側アーム１３１２、上側アームの中央カップリング１３１４、上側アームの第１末端１３１６、上側アームの第２末端１３１８、第１コネクタ１３２０、第２コネクタ１３２２、第３のコネクタ１３２４、遠末端１３３２と近接末端１３３４とを有する第１下側アーム１３３０、遠末端１３４２と近接末端１３４４とを有する第２下側アーム１３４０、中央カップリング１３５４および追加のプーリー１３６０を含んでよい。しかしながら、上述の実施形態と違って、引上システム１３００の複数の要素はフレームに代わって、減衰システム１３７０に連結されている。

減衰システム１３７０は、ロードセルプーリー１４０より下側においてケーブル１１０と接触せずにケーブル１１０の振り子運動を減衰する点で上述されたブッシング２０３とは異なる。従って、摩擦力は、減衰システム１３７０によってケーブル１１０に与えられず、従ってケーブル１１０から吊り下げられた対象物の重量の計算において導入された誤差の源を減少させる。

加えて、上述した位置センサー２０１は、ケーブルの振り子運動を感知する減衰システム１３７０と連結して用いられる。減衰システム１３７０は上側断面１３７２、下側断面１３７４（図２９Ｂ）および中央の断面１３７６を有する取り付け部材１３７１を含む。上側アームの中央カップリング１３１４は、上側断面１３７２かその近くもしくは中央の断面１３７６にて、取り付け部材１３７１に回転自在に連結されている。中央のカップリング１３５４は、中央の断面１３７６かその近くにて、取り付け部材１３７１に回転自在に連結されている。アクチュエータ１３１０はまた、上側断面１３７２かその近くにて、取り付け部材１３７１に連結されている。減衰システム１３７０のドラム２００および他の構成要素は引上システム１３００のフレームに連結されているがしかし、引上システム１３００の他の構成要素はフレームに連結されない。

取り付け部材１３７１は、取り付け部材の上側断面１３７２がフレームに対して移動できるように、下側断面１３７４かその近くにて、ジョイント１３７９によってフレームに連結されている。図２９Ｂに示されるように、ジョイント１３７９の１つの末端は、取り付け部材の上側断面１３７２が下側断面に対して移動可能なように、取り付け部材１３７１に固定されているがしかし、そうでなければフレームに対する動きから抑えられる（例えば、取り付け部材の長軸の周りに回転できない）。ジョイント１３７９の第２末端は、引上システム１３００のフレームに強固に連結されている。別の実施形態では、ボールソケット結合（ball-and-socket joint）またはハイムジョイント（heim joint）が取り付け部材１３７１をフレームに連結するのに用いられる。

第１アクチュエータ１３８０は、一方の末端にて、取り付け部材１３７１の上側断面１３７２に連結されている。第１アクチュエータ１３８０の別の部分はフレームに連結されている。第２アクチュエータ１３９０は第１アクチュエータ１３８０におおよそ垂直に配置され、１つの末端にて、取り付け部材１３７１の上側断面１３７２に連結されている。アクチュエータ１３８０、１３９０は取り付け部材の上側断面１３７２に回転自在に連結されてよく、フレームに強固に連結されている。アクチュエータ１３８０、１３９０はコントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００によって制御されてよい。

ジョイント１３７９と連結したアクチュエータ１３８０、１３９０は、ジョイント１３７９の周りの取り付け部材１３７１の旋回を容易にする。上側アームの中央カップリング１３１４および中央カップリング１３５４が取り付け部材に回転自在に連結されている場合、取り付け部材１３７１の旋回は、第１下側アーム１３３０、第２下側アーム１３４０および上側アーム１３１２、ならびにそこに連結された引上システム１３００の他の構成要素の対応する動きをもたらす。これらの構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、アクチュエータリンク１３０２、アクチュエータ１３１０、第１コネクタ１３２０、第２コネクタ１３２２、第３のコネクタ１３２４および追加のプーリー１３６０を含む。

図３０は初期の位置における引上システム１４００の別の配置を示す。引上システム１４００はアイドラプーリー１８０を除いて、２９Ａと２９Ｂの構成要素と同じ構成要素を含んでよい。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、位置センサー２０１、アクチュエータリンク１４０２、アクチュエータ１４１０、上側アーム１４１２、上側アームの中央カップリング１４１４、上側アームの第１末端１４１６、上側アームの第２末端１４１８、第１コネクタ１４２０、第２コネクタ１４２２、第３のコネクタ１４２４、遠末端１４３２と近接末端１４３４とを有する第１下側アーム１４３０、遠末端１４４２と近接末端１４４４とを有する第２下側アーム１４４０、中央カップリング１４５４および追加のプーリー１４６０、減衰システム１４７０、下側断面１４７４、中央の断面１４７６および上側断面１４７２を有する取り付け部材１４７１、ジョイント１４７９、第１アクチュエータ１４８０および第２アクチュエータ１４９０を含んでよい。

図３０の実施形態はアイドラプーリーが含まれない点で２９Ａおよび２９Ｂの実施形態とは異なる。その代わり、第１下側アーム１４３０および第２下側アーム１４４０が取り付け部材の中央の断面１４７６かその近くにて、取り付け部材１４７１に旋回可能に連結されている。

図３１は初期の位置における引上システム１５００の別の実施形態を示す。引上システム１５００は図２９Ａ−３０に対して上述した上側位置と下側位置との間の移動を可能にする。引上システム１５００は図２９Ａと２９Ｂと同じ構成要素を用いる。該構成要素は、ケーブル１１０、ロードセルプーリー１４０、ロードセル１７０、アイドラプーリー１８０、ドラム２００、位置センサー２０１、アクチュエータリンク１５０２、アクチュエータ１５１０、上側アーム１５１２、上側アームの中央カップリング１５１４、上側アームの第１末端１５１６、上側アームの第２末端１５１８、第１コネクタ１５２０、第２コネクタ１５２２、第３のコネクタ１５２４、遠末端１５３２と近接末端１５３４とを有する第１下側アーム１５３０、遠末端１５４２と近接末端１５４４とを有する第２下側アーム１５４０、中央カップリング１５５４および追加のプーリー１５６０、減衰システム１５７０、下側断面１５７４、中央の断面１５７６および上側断面１５７２を有する取り付け部材１５７１、ジョイント１５７９、第１アクチュエータ１５８０および第２アクチュエータ１５９０を含んでよい。

引上システム１５００は、他の引上システムにおいて、ドラム２２０がドラム２００の位置に対して約９０°回転される点で上述の引上システムとは異なる。従って、ドラム２２０の中央軸は、引上システム１５００の他のプーリー１４０、１８０、１５６０の中央軸を含む１つまたは複数の平面に直交する平面に位置する。いくつかの実施形態によれば、ドラム２２０は、スプライン軸（splined shaft）に取り付けられ、ケーブル１１０とドラムの外面との間の垂直な角度を維持するように、該ドラムの回転軸に平行な方向のシャフトに沿ってスライド自在に移動できる。他の実施形態では、ドラムは、回転軸に沿って滑ってよい代わりに、連続した変化を生ずる、そこに形成された溝を代わりに有する。図３１の斜視図から、溝の傾斜が右から左へドラム２２０の外面に沿って進むにつれて、溝の傾斜は増加するであろう。

図３２は、ケーブル１１０の位置を確実に制御する方法１６００のフローチャートを示す。方法１６００はブッシングまたは他の同じような装置を有するケーブルと接触せずにケーブル１１０の位置を制御することを可能にする。方法１６００は図１９に対して上述されたコントロールシステム３２０およびプロセッサ３００によって実施されてよい。方法１６００は図２９に対して上述された減衰システム１３７０または図３０および３１に示す任意の他の減衰システム１４７０および１５７０を用いるフレーム１３００に対してケーブル１１０の位置を制御するように、実施できる。ここで、図２９の引上システム１３００の方法１６００の利用に対して言及が成されるがしかし、方法１６００はそれぞれ、図３０および３１に示す引上システム１４００、１５００に同じように、よく適している。

方法１６００はブロック１６１０において始まり、ケーブル１１０の位置は検出される１６２０。方法１６００はケーブル１１０に取り付けられた対象物が持ち上げられる前、間、後に任意の場所で用いられてよい。さらに、方法１６００は引上システムの構成要素のどのような製造欠陥を補償するように、対象物を上方に引く前に、引上システム１３００の初期の調整を実施するよう用いられてよく、引上システムはケーブル１１０の軌道または振り子運動をもたらすであろう。従って、引上システム１３００は、より少ない厳しい公差、それに対応して低いコストで製造されるであろう。なぜなら、引上システムは方法１６００を通して調節できるからである。

方法１６００を戻して、フレーム１３０に対するケーブル１１０の位置が位置センサー２０１によってブロック１６２０にて検出される。位置センサー２０１は２次元で、ケーブルの位置を検出するように、作動できる。上述したように、位置センサー２０１はフレーム１３０に対してケーブル１１０の位置を検出するように、覆われた光ダイオードの調節を用いてよい。他のシステムは、実施形態の範囲から出発せずにフレーム１３０に対するケーブル１１０の位置を検出するように、用いられてよい。

ブロック１６３０では、決定は、設定値（すなわち、所望の位置）から外れる位置にケーブルがあるかどうかにより成される。方法１６００の目的のために、ケーブルが予め決められた分だけ設定された場所から外れることができ、さらに設定場所から外れていないと見なされるように許容差が与えられてよい。また、設定場所は、ケーブル１１０が振り子運動または軌道運動を示さない場合、ケーブル１１０の中の位置を示す。１つの実施形態では、引上システム１３００およびケーブル１１０の末端に取り付けられた対象物が停止している間、ケーブル１１０の位置を検出することによって、対象物を上昇する前に設定場所が決定される。このような実施形態の設定場所は一定であり、フレームが回転する、または対象物が上昇する場合は変わらない。他の実施形態では、フレームが回転する場合、ケーブルの軌道運動または振り子運動の発生をもたらす可能性のある、製造欠陥、偏心、誤調節または他のシステムの構成に対して適合するようにフレームが回転する場合、設定場所は変ってよい。そして、設定場所は、フレームの１回の回転の間に、異なる場所に変わってよい。

いくつかの実施形態では、設定場所からの外れは、時間の正弦関数である。位置センサー２０１からの信号を分析することによるコントロールシステム３２０のプロセッサ３００によって、周波数、振幅および正弦関数の偏差の相が決定される。

図３２を参照して、決定が、ケーブル１１０の位置が設定場所から外れないブロック１６３０で成される場合、方法は、ケーブルの位置が再び検出されるブロック１６２０に戻る。ブロック１６３０のこの決定は、プロセッサ３００がアナログシステムである場合、１秒間に３０〜６０回のような任意の適した頻度、または連続的に起こる場合がある。しかしながら、ケーブル１００の位置が設定場所から外れる場合、方法１６００はブロック１６４０まで進む。

ブロック１６４０では、決定は、ケーブル１１０が設定場所から外れないように、ケーブル１１０の位置を修正するのに必要な時間の関数として、取り付け部材１３７１と、取り付け部材１３７１に連結されたプーリー１４０との変位の振幅および方向についてコントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００によって成される。コントロールシステム３２０は、ロードセルプーリーが引上システム１３００の他の構成要素によって取り付け部材に連結されている場合、取り付け部材１３７１およびロードセルプーリー１４０を移動するのに必要なアクチュエータ１３８０、１３９０のどちらかの変位の振幅を算出する。

そして、第１アクチュエータ１３８０および第２アクチュエータ１３９０の時間の関数として、必要な変位の方向および振幅は、コントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００によってケーブル１１０の位置を修正するように決定される。この決定を成すことにおいて、コントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００は引上システム１３００の構成要素の形状を考慮に入れることによってケーブル１１０の位置を修正するのに必要なアクチュエータ１３８０、１３９０の必要な移動を計算する。従って、コントロールシステム３２０および/またはプロセッサ３００は、ケーブル１１０の位置を移動するまたは修正するのに必要なアクチュエータ１３８０、１３９０の移動を計算できる。

そして、ケーブル１１０のずれ（deviation）が正弦関数である場合、図７に示すように、運動と同じ方向であるがより小さい振幅で取り付け部材１３７１を移動することによって、およびサイクル（例えば、相外の９０°）の約４分の１だけ運動を遅らせることによってケーブルの運動が減衰される。取り付け部材１３７１の移動の決定された振幅は、選択された時間内で減衰運動に影響を及ぼすよう選択されてよく、従って取り付け部材１３７１の複数の動きが必要とされる場合がある。それ故、取り付け部材１３７１の動きの変位は時間とともに減少する場合があり、従ってケーブル１１０の運動を次第に減衰する。

そして、取り付け部材１３７１は、ブロック１６５０においてアクチュエータ１３８０、１３９０によって、時間の関数として決定された振幅と方向に動かされる。そして、方法１６００はケーブルの位置が再び検出されるブロック１６２０に戻る。

上述の記載は、最良の形態を含む本願発明を開示する例を用いており、また、いかなる装置またはシステムを作ることならびに用いること、およびいかなる関係する方法を実施することを含む、当業者が本願発明を実施できる例を用いている。本願発明の特許性のある範囲は、当業者に起こる他の例を含んでよい。このような他の例は本願発明の範囲内であることが意図される。

本明細書内に図示され、記載された本願発明の実施形態における、実行の順番または作業の性能（パフォーマンス）は、他に指定がない限り、本質ではない。作業は任意の順番で実施されてよく、本願発明の実施形態は、本明細書内の作業よりも付加的な作業または少ない作業を含んでよい。例えば、本願発明の態様の範囲内である別の作業の前、同時または後に特に作業を実行または実施することが考えられる。

本願発明または実施形態の要素を導入する時、文献の「a」「an」「the」および「said」は１以上の要素があることを意味すると意図される。用語「構成すること（comprising）」「（含むこと）including」および「（有すること）having」は包括的（inclusive）であることが意図され、記された要素を除いて付加的な要素であってもよいことを意味する。

様々な変化が、上述の構成を成して本願発明の範囲から逸脱せずに成されるであろう場合、上述の記載に含まれ、添付図面に示される全ての事項は、実例として組み入れられるべきであり、制限する意味で組み入れられるべきではない。

Claims (15)

1. ケーブルを用いてインゴットを上方に引くことであって、前記ケーブルが第１シリンダーに亘って延在し、前記第１シリンダーが外側周囲表面を有し、前記ケーブルの前記第１シリンダーに対する動きを抑えながら前記第１シリンダーを上昇させることを含む、インゴットを上方に引くことと、
   前記ケーブルが第２シリンダーに亘って更に延在し、前記第２シリンダーが、外側周囲表面を有し、前記ケーブルが、前記外側周囲表面に沿って延在し、前記ケーブルが前記第１シリンダーと前記第２シリンダーとの前記外側周囲部分のそれぞれの最上部の間におけるケーブル通路に沿って通り、
   第１末端と第２末端とを有する下側アームを用いて前記第１シリンダーの前記ケーブル通路に平行な動きを抑えることであって、前記第１末端が前記第１シリンダーに連結されており、前記第２末端が前記第２シリンダーまたはフレームの少なくとも１つに連結されている、平行な動きを抑えることと、
   力測定装置を用いて前記インゴットの重量を測定することと、
   を含む、インゴットを上方に引く方法。
2. 前記ケーブルの前記第１シリンダーに対する動きを抑えながら前記第１シリンダーを上昇させることが、第１末端と第２末端とを有するアクチュエータを用いて前記第１シリンダーを上昇させることを含み、前記アクチュエータの前記第２末端が、第１末端と第２末端とを有する上側アームに連結されており、第１末端がフレームに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ブッシングを用いて、前記フレームに対する前記ケーブルの振り子運動と軌道運動との少なくとも１つを減衰することを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 第１取り付け部材アクチュエータを用いて取り付け部材の上側部分を移動することによって、減衰システムにより前記フレームに対する前記ケーブルの振り子運動および軌道運動の少なくとも１つを減衰することを更に含み、前記取り付け部材の下側部分が、前記フレームに旋回可能に連結されており、前記第１シリンダー、前記第２シリンダーおよび力測定装置が前記取り付け部材に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記フレームに対する前記ケーブルの振り子運動と軌道運動との少なくとも１つを減衰することが、前記第１取り付け部材アクチュエータを用いて第１平面内の前記取り付け部材の前記上側部分を移動することと、第２取り付け部材アクチュエータを用いて第２平面内の前記取り付け部材の前記上側部分を移動することとを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 少なくとも１つの位置センサーにより前記フレームに対する前記ケーブルの位置を検出することと、ケーブル位置が所望位置からずれた場合に、フレームに対してケーブル位置を修正するのに必要な取り付け部材の上側部分の時間の関数としての振幅と方向とを決定することを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記第１取り付け部材アクチュエータと前記第２取り付け部材アクチュエータとの少なくとも１つを用いて、時間の関数として決定された前記振幅と前記方向とによって前記取り付け部材の前記上側部分を移動することを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 成長するインゴットを上方に引いて、前記インゴットの重量を測定する引き上げ具であって、
   前記インゴットを引く方向に沿った軸に平行な垂直軸と、前記垂直軸に直交した水平軸とを有するフレームと、
   前記インゴットに連結されたケーブルと、
   前記フレームに回転自在に連結された第１シリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が、第１シリンダー表面に係合している第１シリンダーと、
   前記フレームに回転自在に連結された第２シリンダーであって、前記ケーブルの少なくとも一部が、第２シリンダー表面に係合している第２シリンダーと、
   第１末端と第２末端とを有する上側アームであって、前記フレームに連結された上側アームと
   １つの末端にて前記第１シリンダーに連結されており、別の末端にて前記フレームに連結された下側アームと、
   前記上側アームに連結されたアクチュエータと、
   前記インゴットの重量を測定する力測定装置であって、前記第１シリンダーに連結された力測定装置と、
   を含み、前記アクチュエータが、前記力測定装置、前記第１シリンダーおよび前記第２シリンダーを下降および上昇するように作動でき、前記下側アームが前記第１シリンダーの前記水平軸に平行な動きを実質的に抑えることを特徴とする引き上げ具。
9. 前記インゴットがシリコンインゴットであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記上側アームが中間点を有し、前記上側アームが中間点において前記フレームに連結されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. 前記下側アームが、前記第１シリンダーに連結された第１末端と、前記フレームに連結された第２末端とを有する第１下側アーム、及び前記第２シリンダーに連結された第１末端と、前記フレームに連結された第２末端とを有する第２下側アームを含むこととを特徴とする請求項８に記載の装置。
12. スプールを更に含み、前記ケーブルが、前記第１シリンダーと前記第２シリンダーに亘って通った後に、前記ケーブルが、前記スプールに亘って通過し、前記ケーブルの前記第２末端が、前記スプールの少なくとも一部に連結され、前記ケーブルが前記スプールの周りに巻かれ、スプールが、第１平面内に配置された中央軸の周りに回転自在であり、前記第１シリンダーと前記第２シリンダーとが第２平面内に配置されたそれぞれの中央軸の周りに回転自在であり、第１平面が、第２平面にほぼ垂直である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記ケーブルの位置を制御するように構成され、前記ケーブルの一部を少なくとも部分的に取り囲むブッシングを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
14. 前記ブッシングが、前記ケーブルの振り子運動と前記ケーブルの軌道運動との少なくとも１つを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記フレームに対する前記ケーブルの位置を検出するように構成された少なくとも１つの位置センサーを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。