JP4016363B2

JP4016363B2 - 浮遊溶融帯域制御装置及び制御方法

Info

Publication number: JP4016363B2
Application number: JP21244798A
Authority: JP
Inventors: 政彦濁川; 和幸平原; 慶一中沢
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000044380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＺ法による半導体製造装置に用いられる浮遊溶融帯域制御装置に関し、詳しくは、４台のテレビカメラを用いて溶融帯域のゾーン長および晶出結晶径を間接的に制御する浮遊溶融帯域制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、半導体棒の一部分を誘導加熱コイルで溶融して溶融帯域を作り、該誘導加熱コイルに対し上側の溶出側材料棒および下側の晶出側半導体棒を軸方向へ移動させることにより溶融帯域を軸方向に移動させる浮遊溶融帯域半導体製造装置において、該溶融帯域およびその付近をテレビカメラで撮像し、その画像を画像処理して幾何学量を測定し、その測定値の応じて加熱コイルに供給する電力や半導体棒の移動速度を調節するようにした半導体棒浮遊溶融帯域制御装置を既に提案している（特公平５−７１５５２号公報、特公平６−５１５９８号公報、特公平６−５７６３０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案の技術により、制御の応答性が速く、安定した制御を行なうことが可能となったが、次のような改良すべき点があった。
すなわち、上記の技術は全て溶融帯域付近を１台のテレビカメラで撮像し、これに付随した１個の画像処理回路で画像処理して制御を行なうようにしているため、
（１）結晶成長の初期に無転位化のため、直径を２〜３ｍｍ程度に絞る（この部分を絞りという）時に溶融帯域が誘導加熱コイルに隠れてしまい、正確にゾーン長や晶出結晶径が検出できず、そのため絞りが自動化できない。
（２）１台のテレビカメラでは分解能が悪いため、ゾーン長が正確に検出できず、ゾーン長の制御性が悪く、製造された半導体単結晶棒の面内抵抗率分布（結晶の成長軸に垂直な断面における抵抗率の分布）がよくない。
等の問題があった。
【０００４】
本発明は上述の点に着目してなされたもので、４台のテレビカメラを用いて溶融帯域を監視することにより、正確な検出が可能で、絞り工程の自動化を可能にすると共に、ゾーン長の制御性を良好にし、面内抵抗率分布の安定化をはかった浮遊溶融帯域制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明は、溶出側材料棒の一部分を誘導加熱コイルで溶融して溶融帯域をつくり、溶出側材料棒および晶出側半導体棒を前記誘導加熱コイルに対し相対的に移動させて前記溶融帯域を軸方向に移動させ、前記溶融帯域の幾何学量をテレビカメラで検出し、該検出量に応じて前記誘導加熱コイルに供給する電力または前記溶出側材料棒の相対移動速度を調節することにより、前記溶融帯域のゾーン長および晶出結晶径を一定に制御する浮遊溶融帯域制御装置において、
前記テレビカメラは、前記誘導加熱コイルの斜め上に設置された第１テレビカメラと、前記誘導加熱コイルの斜め下に設置された第２テレビカメラと、前記誘導加熱コイルの下部に位置する前記溶融帯域の真横に水平設置され、前記ゾーン長に略該当する範囲で垂直移動するようにした第３テレビカメラと、前記誘導加熱コイルの真横に水平に設置された第４テレビカメラと、からなり、各々のテレビカメラに個別に画像処理回路が接続されていることを特徴とする。
【０００６】
また、前記第３テレビカメラは垂直移動装置に取り付けられ、該垂直移動装置は、晶出ゾーン長設定器で設定されたゾーン長の設定値に基づいて垂直往復移動するように構成される。
【０００７】
そして本発明の好ましい実施の形態は、前記第１テレビカメラおよび第２テレビカメラで前記溶出側材料棒の絞り部の直径とゾーン長とを検出して前記誘導加熱コイルへの供給電力および溶出側材料棒の下降速度を制御することである。これにより絞りの自動化が可能になる。
また、溶融ネック部直径を制御することにより、ゾーン長を制御するようにすれば、応答性が速く、安定した制御ができる。その際、溶融ネック部直径として、溶出側材料棒が１回転する間の溶融ネック部直径の検出値を平均化して用いれば、材料棒が偏平であっても正確な制御ができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構造部品の寸法、材質、形状、相対位置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【０００９】
図１ないし図３には、本発明が適用された浮遊溶融帯域制御装置の全体構成が示されている。
発振器１０から誘導加熱コイル１２へ高周波電流が供給されて、溶出側材料棒１６の一部が加熱溶融され、溶出側材料棒１６と晶出側半導体棒１８との間に溶融帯域２０が形成される（図２および図３参照）。
【００１０】
晶出側半導体棒１８は鉛直に配置されており、昇降用可変速モータ２２により下方へ速度Ｖs で移動される。また、晶出側半導体棒１８は図示しないモータにより一定速度で回転され、晶出側半導体棒１８と溶融帯域２０の晶出界面２４の付近の温度分布が回転対称になる。
【００１１】
一方、溶出側材料棒１６も鉛直に配置されており、昇降用可変速モータ２６により下方へ速度Ｖp で移動される。また、溶出側材料棒１６は、図示しないモータにより一定速度で回転され、溶出側材料棒１６の溶融帯域２０との晶出界面２８（図２参照）付近の温度分布が回転対称になる。
【００１２】
溶融帯域２０およびその周辺は、４台のテレビカメラ、すなわち、第１テレビカメラ３０１、第２テレビカメラ３０２、第３テレビカメラ３０３、第４テレビカメラ３０４により監視されている。第１テレビカメラ３０１は絞り用の斜め上カメラであり、第２テレビカメラ３０２は絞り用の斜め下カメラであり、第３テレビカメラ３０３はゾーン長検出用の垂直移動カメラであり、第４テレビカメラ３０４は晶出結晶径およびゾーン長検出用の水平固定カメラである。各テレビカメラ３０１〜３０４の映像信号が各々の画像処理回路３２１、３２２、３２３および３２４へ供給されるようになっている。
以下、各図ごとに制御の動作を説明する。
【００１３】
図１は、溶出側材料棒１６に種子結晶の種付けを行なう初期の状態を示しており、溶出側材料棒１６の下端の溶融帯域２０の直径およびゾーン長を検出・制御して絞りの自動化を行なうようにしたものである。
【００１４】
《絞り制御》
溶融帯域２０およびその周辺は、斜め上下から第１テレビカメラ３０１および第２テレビカメラ３０２で監視されており、その映像信号が第１画像処理回路３２１と第２画像処理回路３２２へ供給されて、晶出結晶径Ｄc 、および誘導加熱コイル１２内にある溶融帯域２０の溶出側ゾーン長Ｌu および誘導加熱コイル１２の下部に出ている晶出側ゾーン長Ｌl が検出される。また、第２テレビカメラ３０２では晶出結晶径Ｄc が検出される。
【００１５】
画像処理回路３２１および画像処理回路３２２からＯＫ／ＮＧの信号が切換回路９４に入り、この切換回路９４からの信号で切換えスイッチ９３を切換え、第１画像処理回路３２１または第２画像処理回路３２２からの溶出側検出ゾーン長Ｌuiを補正量記憶装置９２に入力する。すなわち、図５に示すように、晶出側検出ゾーン長Ｌuiは視野が異なるため、（ａ）の第１テレビカメラ３０１と、（ｂ）の第２テレビカメラ３０２とでは検出値では検出値が異なるため、連続するように補正量記憶装置９２で補正する。
【００１６】
加算器９１に、第１画像処理回路３２１および第２画像処理回路３２２からの溶出側ゾーン長Ｌuiおよび晶出側検出ゾーン長Ｌli、および記憶装置９２からの補正量が入力され、その加算値が減算器８９に入力される。
減算器８１は、第２画像処理回路３２２からの前記晶出側検出ゾーン長Ｌliと、晶出側ゾーン長設定器９０から供給される晶出側ゾーン長設定値Ｌl0（図４（ｃ）に示すように時間と共に可変する値）との差を動作信号として、ＰＩＤ調節器８３へ供給し、該ＰＩＤ調節器８３は、その出力を前記減算器８９に加える。減算器８９には、溶出側＋晶出側ゾーン長設定器９６からの設定値（Ｌuo＋Ｌl0、図４（ｂ）参照）が入力され、比較・増幅されてＰＩＤ調節器９５へ供給し、ＰＩＤ調節器９５の出力で発振器１０を制御して誘導加熱コイル１２へ供給する電力を調節する。
【００１７】
《溶出側材料棒の下降速度制御》
次に、溶出側材料棒１６の下降速度Ｖp の制御について説明する。
第２画像処理回路３２２からから出力される晶出検出直径Ｄciと晶出直径設定器９７の設定値Ｄco（図４（ａ）参照）が減算器９８に入力され、該減算器９８からＰＩＤ調節器９９を介して減算器４４へ入力される。減算器４４は、下降速度検出器４５により検出される溶出側材料棒１６の下降検出速度Ｖpiと、ＰＩＤ調節器９９からの晶出直径の演算結果とを比較・増幅し、動作信号として速度調節器４６へ供給する。これにより、駆動回路４７を介して、昇降用可変速モータ２６による溶出側材料棒１６の下降速度Ｖp が制御される。
【００１８】
次に、図２に基づいて第３テレビカメラ３０３および第４テレビカメラ３０４のよる制御動作を説明する。
図２において、第４テレビカメラ３０４の映像信号は第４画像処理回路３２４に供給されて、溶出界面２８における直径Ｄp 、誘導加熱コイル１２の下面と晶出界面２４との間の長さである晶出側ゾーン長Ｌおよび晶出側融液傾斜部３８と晶出界面２４との間の晶出側融液肩部３４の直径Ｄm が検出される。
この融液肩部直径Ｄm は、晶出界面２４から上方へ一定距離ｈm 離れた位置における晶出側融液肩部３４の直径である。
【００１９】
これら溶出界面直径Ｄp および融液肩部直径Ｄm は、画像上でそれぞれの位置に相当する走査線の輝度振幅が基準値より大きい走査線の長さにより測定される。また、溶出界面２８、晶出界面２４および誘導加熱コイル１２の下面の位置は、走査線の垂直方向の輝度振幅が急変する位置として検出される。さらに、距離ｈm は、各々の誘導加熱コイル１２の下面および晶出界面２４に対応した走査線から一定本数離れた走査線までの距離に対応している。この距離ｈm の値は、３〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
《溶出側材料棒の下降速度制御》
次に、溶出側材料棒１６の下降速度Ｖp の制御について説明する。
図２において、上棒下降速度演算器３９には第４画像処理回路３２４から溶出直径Ｄpiおよび融液肩部直径Ｄmiが供給され、晶出側半導体棒１８の下降速度を検出する下降速度検出器４１から検出下降速度Ｖsiが供給される。上棒下降速度演算器３９は、これらの値を用いてＶsi・（Ｄmi／Ｄpi）2 を演算し、これを算出目標下降速度ＶpAとして減算器５４へ供給する。この算出目標下降速度ＶpAは、溶融帯域２０の体積が一定である場合の下降速度Ｖp の目標値である。
【００２１】
溶融帯域２０の体積が時間とともに変化する場合には、次のような近似的な処理をし、補正目標下降速度ＶpBを補正値として減算器５４へ加える。すなわち、減算器４８へ第４画像処理回路３２４、晶出ゾーン長設定器９０から各々の晶出側検出ゾーン長Ｌi 、晶出側目標ゾーン長Ｌo が供給され、比較・増幅されてＰＩＤ調節器５０の出力信号が補正目標下降速度下降速度ＶpBとして減算器５４へ供給される。
【００２２】
この晶出ゾーン長設定器９０は、プログラム設定器であり、画像処理回路３２４から供給される融液肩部直径Ｄmiに応答して、例えば図２に示すような融液肩部直径Ｄm の関数である晶出側目標ゾーン長Ｌo を出力する。
晶出側目標ゾーン長Ｌo の値は、直胴部では一定であるが、コーン部では一定でない。一定にしない理由は、コーン部においては、晶出結晶直径Ｄsiより融液肩部直径Ｄmiを大きくする必要があり、融液滴下が発生しやすい部分で晶出側目標ゾーン長Ｌo を長くして、融液滴下の発生を防止するためであり、また、結晶に転位が生じるのを避けるためである。
ただし、晶出側ゾーン長Ｌi をあまり長くすると、融液部が保持されず切断したり、またコイルと融液部の電磁結合の低下が起きる等種々の問題が生じるので、適当な値にする必要がある。
【００２３】
さて、減算器５４は、上棒下降速度演算器３９、ＰＩＤ調節器５０から算出目標下降速度ＶpAと補正目標下降速度ＶpBの差を上棒目標下降速度Ｖpoとして減算器４４へ供給する。減算器４４は、下降速度検出器４５により検出される溶出側材料棒１６の下降速度Ｖpiと、減算器５４から上棒目標下降速度下降速度Ｖpoを比較・増幅し、動作信号として速度調節器４６へ供給する。これにより、駆動回路４７を介して、昇降用可変速モータ２６による溶出側材料棒１６の下降速度Ｖp が制御される。
【００２４】
《晶出側半導体棒の下降速度制御》
次に、晶出側半導体棒１８の下降速度Ｖs の制御について説明する。
下降速度検出器４１により検出された晶出側半導体棒１８の下降速度Ｖsiと、下降速度設定器５９から下棒目標下降速度Ｖsoとが、減算器６２に供給されて比較・増幅され、動作信号として速度調節器６３へ供給され、その出力信号が駆動回路６５へ供給されて、昇降用可変速モータ２２による晶出側半導体棒１８の下降速度Ｖs が制御される。この下降速度設定器５９はプログラム設定器であり、第４画像処理回路３２４からの融液肩部直径Ｄmiに応答して、融液肩部直径Ｄmiの関数である下棒目標下降速度Ｖsoを出力する。
【００２５】
《晶出側結晶直径制御》
次に、晶出側結晶径Ｄs の制御について説明する。
下降速度検出器４１により検出された晶出側半導体棒１８の下降速度Ｖsiは、積分器６８により積分され、積分棒長ＹA として減算器７０へ供給される。この積分棒長ＹA は、Ｌi ＝０の場合の晶出側半導体棒１８の長さであり、第３画像処理回路３２３からの晶出側ゾーン長Ｌi によって補正される。
【００２６】
すなわち、減算器７０は、積分棒長ＹA と晶出側ゾーン長Ｌi との差を晶出側半導体棒長Ｙとして、基本供給電力微分値設定器７２へ供給する。基本供給電力微分値設定器７２は、プログラム設定器であり、晶出側半導体棒長Ｙの関数である基本供給電力微分値Ｅp を加算器７４へ供給する。この基本供給電力微分値Ｅp は加算器７４を介して積分器７６へ供給されて積分され、加算器７８を介して発振器１０の電力制御入力端子へ供給されて、発振器１０から誘導加熱コイル１２へ供給される電力が調節される。基本供給電力微分値Ｅp により、融液肩部直径Ｄmiをほぼ融液肩部目標直径Ｄmoに近づけることができる。
【００２７】
一方、晶出側半導体棒長Ｙは、融液肩部直径設定器８０にも供給される。この融液肩部直径設定器８０は、プログラム設定器であり、晶出側半導体棒長Ｙの値に応答して例えば図２に示すような晶出側半導体棒長Ｙの関数である融液肩部目標直径Ｄmoを減算器８２へ供給する。減算器８２は、融液肩部直径設定器８０から供給される融液肩部目標直径Ｄmoと第４画像処理回路３２４から供給される融液肩部直径Ｄmiとの差を動作信号として、ＰＩＤ調節器８４へ供給し、その出力を加算器７８に加えて基本供給電力微分値Ｅp の積分値を補正する。
【００２８】
ここで、ＰＩＤ動作を各ゲインを小さくして、ハンチングの幅を抑えることにより、融液滴下の発生を防止する必要がある。しかしこのゲインを小さくするとＰＩＤ調節器８４の出力では補正が不充分となる。そこで、ＰＩＤ調節器８４の出力のＩ動作成分出力を定数倍器８６へ供給して定数倍し、これを加算器７４へ加え、基本供給電力微分値Ｅp とともに積分器７６により積分し、加算器へ供給して補正するようにしている。
【００２９】
本発明では、ゾーン長Ｌの検出用にもう１台の第３テレビカメラ３０３を垂直移動装置１０１に取り付け、この第３テレビカメラ３０３を垂直移動させながら、コーン部〜直胴のゾーン長を検出するようにしたものである。垂直移動装置１０１としては、例えばボールネジのような送りネジ機構を用い、この送りネジ機構を駆動手段で回転させる装置が用いられる。この垂直移動装置１０１には晶出側ゾーン長設定器９０により晶出側目標ゾーン長Ｌo が供給され、このゾーン長Ｌo の範囲で垂直移動する。
【００３０】
第３画像処理回路３２３から前記晶出側検出ゾーン長Ｌi と晶出側目標ゾーン長Ｌo との差（Ｌi−Ｌo）が出力されて、加算器１０５から晶出側検出ゾーン長Ｌi が出力されて前記減算器７０へ供給され、前述のように晶出側結晶直径制御がなされる。
次に、図３に基づいて第３テレビカメラ３０３および第４テレビカメラ３０４のよる制御動作を説明する。
【００３１】
《融液肩部直径と晶出結晶直径》
図３において、融液肩部直径Ｄm が一定時間後の晶出結晶直径Ｄs と一定の関係にあり、その相関関係が大きいことが判明している。
したがって、晶出結晶直径Ｄs を直接制御するよりも、融液肩部直径Ｄm を制御することにより、間接的に晶出結晶直径Ｄs を制御した方が、応答性が速くなり、安定した制御を行なうことができる。
【００３２】
また、晶出界面２４よりも晶出側融液肩部３４での横断面の方が、融液の表面張力により真円に近い。このため、晶出結晶直径Ｄs よりも融液肩部直径Ｄm を用いた方が、より正確な制御を行なうことができる。
このことから、融液肩部直径Ｄm を制御することにより、コーン部の製造においては、商品として利用できないコーン部の長さをできるだけ短くしつつ、溶融帯域の融液が滴下するのを防止することが可能となる。
【００３３】
《融液ネック部直径Ｄn とゾーン長Ｌの関係》
誘導加熱コイル１２の下面から下方へ一定距離ｈn 離れた位置における晶出側融液ネック部３６の直径として定義される融液ネック部直径Ｄn が、一定時間後のゾーン長Ｌとは密接な関係にあり、その相関関係が大きいことが判明しており、直胴初期、末期と直胴中央部では熱バランスが異なり、直胴初期、末期ではゾーン長Ｌが長くなる傾向がある。したがって、ゾーン長Ｌを測定し、融液ネック部目標直径を補正した方が良い。
【００３４】
また、ゾーン長Ｌを直接制御するよりも、融液ネック部直径Ｄn を制御することにより、間接的にゾーン長Ｌを制御した方が応答性が速くなり、安定した制御を行なうことができる。
溶出側材料棒１６が偏平な場合、溶融ネック部直径Ｄn は、溶出側材料棒１６の回転により変動するので、溶出側材料棒１６が１回転する間の直径の検出値を、ネック直径平均回路４９により平均化して用いることが望ましい。
【００３５】
面内抵抗率分布に最も影響を与えるものは、ゾーン長Ｌであることは判明している。融液ネック部目標直径を補正し、直胴全長にわたりゾーン長Ｌを一定に制御することにより、直胴全長にわたり、面内抵抗率分布の改善された結晶を得ることができる。
ここで上記の距離ｈn は、ゾーン長Ｌの変化量に対する融液ネック部直径Ｄn の変化量が大きく、すなわち、感度が高く、かつ、測定値が安定しているという条件のもとに決定される。具体的には、最小径であるくびれ部分に近い方が好ましく、誘導加熱コイル１２の下面から数ｍｍ以内がよい。
【００３６】
《ゾーン長制御》
図３において、ネック部直径設定器４０により、融液ネック部目標直径Ｄnoが設定される。この融液ネック部目標直径Ｄnoは、ゾーン長偏差の演算値（Ｌi −Ｌo）^*と共に、加算器／減算器４２へ供給されて補正される。
【００３７】
融液ネック部検出直径Ｄni、融液ネック部目標直径Ｄnoは、各々の画像処理回路３２４、ネック部直径設定器４０からゾーン長偏差の演算値（Ｌi−Ｌo）^* と共に加算器／減算器４２へ供給されて比較・増幅されてＰＩＤ調節器４３へ供給される。減算器４４は、速度検出器４５による昇降用可変速モータ２６の回転速度の検出値とＰＩＤ調節器４３の出力値とを比較増幅し、動作信号として速度調節器４６へ供給する。これにより、駆動回路４７を介して昇降用可変速モータ２６の回転速度が調節され、融液ネック部検出直径Ｄniが目標直径Ｄno＋補正量（Ｌi−Ｌo）^* になるように制御される。したがって、直胴部製造時には間接的にゾーン長Ｌが一定になるよう制御される。
【００３８】
ここで、融液肩部直径Ｄmiと融液ネック部検出直径Ｄniの測定ラインは平行になっているので、両者共同一方法で直径を測定することができる。
その上、走査線の数が限定されているので、第４テレビカメラ３０４をその走査線が水平になるように配置することにより、融液肩部直径Ｄmiおよび融液ネック部検出直径Ｄniの測定精度がいずれも高くなる。
【００３９】
前記画像処理回路３２３から前記晶出側検出ゾーン長Ｌi と晶出側目標ゾーン長Ｌo との差（Ｌi−Ｌo）が出力されてＰＩＤ調節器１０４へ供給される。このＰＩＤ調節器１０４の出力は前記加算器／減算器４２へ供給され、比較・増幅されてＰＩＤ調節器４３へ供給され、前述のようにゾーン長制御がなされる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、４台のテレビカメラを使用し、斜め上と斜め下に設置された第１、第２のテレビカメラで溶出側材料棒の溶融帯域を監視してその直径とゾーン長を検出するようにしたので、誘導加熱コイルに隠れて検出できにくかった絞りの直径とゾーン長が正確に検出できるようになり、この検出に基づいて誘導加熱コイルや昇降用可変速モータの制御して絞り工程の自動化が可能となる。
【００４１】
また、第３テレビカメラは垂直移動装置に取り付けられ、ゾーン長の設定値に基づいて垂直往復移動するようにしたので、第３テレビカメラは溶融帯域の下部境界線から上部境界線まで往復移動し、境界線とテレビカメラが一致するため高分解能が得られ、面内抵抗率分布が安定化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体棒浮遊溶融帯域制御装置の実施の形態を示すブロック図で、第１および第２テレビカメラによる絞りの制御装置を示している。
【図２】本発明の半導体棒浮遊溶融帯域制御装置の実施の形態を示すブロック図で、第３および第４テレビカメラによるコーン部の制御装置を示している。
【図３】本発明の半導体棒浮遊溶融帯域制御装置の実施の形態を示すブロック図で、第３および第４テレビカメラによる直胴部の制御装置を示している。
【図４】（ａ）は晶出直径設定器、（ｂ）は溶出側＋晶出側ゾーン長設定器、（ｃ）は晶出側ゾーン長設定器の各々の設定値と時間の関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）は第１テレビカメラ、（ｂ）は第２テレビカメラの各々の視野を示す説明図である。
【符号の説明】
１２誘導加熱コイル
１６溶出側材料棒
１８晶出側半導体棒
２０溶融帯域
１０１垂直移動装置
３０１第１テレビカメラ
３０２第２テレビカメラ
３０３第３テレビカメラ
３０４第４テレビカメラ
３２１第１画像処理回路
３２２第２画像処理回路
３２３第３画像処理回路
３２４第４画像処理回路
Ｌゾーン長

Claims

溶出側材料棒の一部分を誘導加熱コイルで溶融して溶融帯域をつくり、溶出側材料棒および晶出側半導体棒を前記誘導加熱コイルに対し相対的に移動させて前記溶融帯域を軸方向に移動させ、前記溶融帯域の幾何学量をテレビカメラで検出し、該検出量に応じて前記誘導加熱コイルに供給する電力または前記溶出側材料棒の相対移動速度を調節することにより、前記溶融帯域のゾーン長および晶出結晶径を一定に制御する浮遊溶融帯域制御装置において、
前記テレビカメラは、前記誘導加熱コイルの斜め上に設置された第１テレビカメラと、前記誘導加熱コイルの斜め下に設置された第２テレビカメラと、前記誘導加熱コイルの下部に位置する前記溶融帯域の真横に水平設置され、前記ゾーン長に略該当する範囲で垂直移動するようにした第３テレビカメラと、前記誘導加熱コイルの真横に水平に設置された第４テレビカメラと、からなり、各々のテレビカメラに個別に画像処理回路が接続されていることを特徴とする浮遊溶融帯域制御装置。
前記第３テレビカメラは垂直移動装置に取り付けられ、該垂直移動装置は、晶出ゾーン長設定器で設定されたゾーン長の設定値に基づいて垂直往復移動することを特徴とする請求項１記載の浮遊溶融帯域制御装置。
請求項１または２記載の浮遊溶融帯域制御装置を用いて、
前記第１テレビカメラおよび第２テレビカメラで前記溶出側材料棒の絞り部の直径とゾーン長とを検出して前記誘導加熱コイルへの供給電力および溶出側材料棒の下降速度を制御することを特徴とする浮遊溶融帯域制御方法。
請求項１または２記載の浮遊溶融帯域制御装置を用いて、
溶融ネック部直径を制御することにより、ゾーン長を制御することを特徴とする浮遊溶融帯域制御方法。
前記溶融ネック部直径として、前記溶出側材料棒が１回転する間の溶融ネック部直径の検出値の平均値を用いることを特徴とする請求項４記載の浮遊溶融帯域制御方法。