JP6551135B2 - 単結晶製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、単結晶製造装置および製造方法に関し、特に、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という）による単結晶の引き上げ工程で用いる単結引き上げ機構の故障診断機能に関するものである。

半導体デバイスの基板材料となるシリコン単結晶の多くはＣＺ法により製造されている。ＣＺ法では石英ルツボ内に収容されたシリコン融液に種結晶を浸漬し、種結晶およびルツボを回転させながら種結晶を徐々に上昇させることにより、種結晶の下端に大きな直径の単結晶を成長させる。

シリコン単結晶の引き上げには例えばワイヤを用いた結晶引き上げ機構が用いられる。種結晶はシードチャックを介してワイヤの下端に取り付けられ、ワイヤの上端側を巻き取りドラムで巻き取ることにより、種結晶は上方に引き上げられる。巻き取りドラムを駆動するモータの回転力は減速ギヤを介して巻き取りドラムに伝達されるので、ワイヤは十分に低い回転速度で巻き取られ、単結晶はワイヤによってゆっくり引き上げられる。

シリコン単結晶の育成工程において、単結晶の引き上げ速度の制御は非常に重要である。引き上げ速度は直径制御や結晶品質に影響を与えるからである。シリコン単結晶の品質は引き上げ速度Ｖと固液界面の引き上げ軸方向の温度勾配Ｇとの比Ｖ／Ｇによって決まり、引き上げ速度Ｖのわずかな誤差が単結晶中の欠陥の種類や分布等に大きな影響を及ぼすことが知られている。

結晶引き上げ機構の誤動作を防止して単結晶の品質を向上させるため、例えば、特許文献１では、結晶育成中の実際の引き上げ速度と目標引き上げ速度との速度偏差を補正する方法が提案されている。また、特許文献２には、チャンバーの上方に設置したレーザ測距計を用いて種ホルダの位置を測定し、種ホルダの位置の変化量から実際の引き上げ速度を算出し、実際の引き上げ速度と目標の引き上げ速度からワイヤの巻き取り速度を制御することで、ワイヤの伸びによる単結晶の引き上げ速度の誤差を補正する方法が記載されている。特許文献３には、複数の単結晶制御装置の運転状況を集中的に監視する集中管理システムが記載されている。このシステムでは各単結晶製造装置の運転異常検出部がセンサの検出値とプロセスレシピとを比較し、検出値が許容範囲から外れている場合には異常と判断して異常通知信号を群管理コンピュータに送信する。

特開２０１１−５７５４５号公報 特開２００８−１９５５７７号公報 特開２００１−７２４８９号公報

特許文献１に記載された従来の結晶引き上げ機構は、実際の引き上げ速度と目標の引き上げ速度との速度偏差を補正する機能を有するが、モータやパルスエンコーダなどの部品の精度劣化による誤動作や故障が発生した場合には、結晶品質が低下して製品ロスにつながるおそれがある。ルツボの上昇停止時間やエラー発生時間から部品の不具合を判断することも考えられるが、エラーの発生からある程度時間が経つと通常動作に復旧してしまうので、エラーの原因が結晶引き上げ機構を構成する部品の劣化によるものであると直感的に判断することが難しかった。そのため、従来は次バッチでも同じエラーが出たときに初めて部品の劣化を原因とするエラーであることを疑って設備点検を行うことになり、２バッチ分の製品ロスにつながるおそれがある。

したがって、本発明の目的は、結晶引き上げ機構を構成するモータやエンコーダなどの部品の誤動作や故障を比較的早期に発見することが可能な単結晶製造装置および製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による単結晶製造装置は、融液から単結晶を引き上げる結晶引き上げ機構と、前記結晶引き上げ機構を制御する制御部とを備え、前記結晶引き上げ機構は、前記単結晶の引き上げ軸を昇降駆動するモータと、前記モータの回転軸に接続された減速ギヤと、前記モータの回転速度を検出するロータリエンコーダと、前記引き上げ軸の移動量を検出する位置エンコーダとを備え、前記制御部は、前記位置エンコーダおよび前記ロータリエンコーダの少なくとも一方の出力信号から求めた前記単結晶の実際の引き上げ速度と目標引き上げ速度とを比較した結果から前記結晶引き上げ機構による引き上げ動作の異常の有無を診断することを特徴とする。

本発明によれば、結晶引き上げ機構が自己診断機能を有し、ロータリエンコーダおよび位置エンコーダの少なくとも一方の出力信号を監視して指示値と比較し、両者の偏差が閾値を超える場合には結晶引き上げ機構の動作が異常であると判断して引き上げ動作を中断するので、結晶引き上げ機構の異常動作を早期に発見して対処することができ、これにより単結晶の品質の低下を抑えることができる。

本発明において、前記制御部は、前記位置エンコーダの出力信号から求めた前記単結晶の引き上げ速度の第１の実測値と前記指示値との偏差が第１の閾値よりも大きい場合に前記位置エンコーダの異常と診断して前記引き上げ動作を中断することが好ましい。この場合において、前記第１の閾値は、前記目標引き上げ速度の３〜１０％であることが好ましい。第１の実測値と指示値との偏差が第１の閾値を超える場合には位置エンコーダの動作不良または故障の可能性が高いので、引き上げ動作を中断して位置エンコーダを修理または交換することにより、単結晶の品質への影響を最小限に抑えることができる。

本発明による単結晶製造装置は、前記位置エンコーダの出力信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズフィルタをさらに備え、前記制御部は、前記ノイズフィルタを介して得られる前記位置エンコーダの出力信号から求めた前記第１の実測値を用いて前記引き上げ動作の異常の有無を診断することが好ましい。位置エンコーダの出力信号をフィルタリングすることにより引き上げ速度の検出精度を高めることができ、位置エンコーダの異常の有無を正確に診断することができる。

本発明において、前記制御部は、前記ロータリエンコーダの出力信号から求めた前記単結晶の引き上げ速度の第２の実測値と前記指示値との偏差が第２の閾値よりも大きい場合に前記モータまたは前記ロータリエンコーダの異常と診断して前記引き上げ動作を中断することが好ましい。この場合において、前記第２の閾値は、前記目標引き上げ速度の３〜１０％であることが好ましい。第２の実測値と指示値との偏差が第２の閾値を超える場合にはモータの動作不良または故障の可能性が高いので、引き上げ動作を中断してモータを修理または交換することにより、単結晶の品質への影響を最小限に抑えることができる。

本発明による単結晶製造装置は、前記目標引き上げ速度に応じたモータ駆動信号を生成するモータドライバをさらに備え、前記制御部は、前記実際の引き上げ速度と前記目標引き上げ速度との偏差が小さくなるように前記モータドライバの電子ギヤ設定による調整を行って前記実際の引き上げ速度をフィードバック制御することが好ましい。このようなフィードバック制御により実際の引き上げ速度の誤差を最小限に抑えることができ、結晶引き上げ機構の異常動作を復旧させることもできる。

本発明において、前記結晶引き上げ機構は、前記引き上げ軸を構成するワイヤと、前記ワイヤを巻き取る巻き取りドラムとをさらに備え、前記巻き取りドラムは、前記減速ギヤの回転軸に接続されていることが好ましい。単結晶の引き上げ軸としてワイヤを用い、ワイヤを巻き取りドラムで巻き取ることにより、単結晶を精度良く引き上げることができる。なおワイヤの代わりに引き上げ棒を用いることも可能である。

また本発明による単結晶製造装置は、融液を支持するルツボと、前記ルツボを昇降するルツボ昇降機構と、前記ルツボ昇降機構を制御する制御部とを備え、前記ルツボ昇降機構は、前記ルツボを支持するシャフトを昇降駆動するモータと、前記モータの回転軸に接続された減速ギヤと、前記モータの回転速度を検出するロータリエンコーダと、前記シャフトの移動量を検出する位置エンコーダとを備え、前記制御部は、前記位置エンコーダおよび前記ロータリエンコーダの少なくとも一方の出力信号から求めた前記ルツボの実際の昇降速度と目標昇降速度とを比較した結果から前記ルツボ昇降機構による昇降動作の異常の有無を診断することを特徴とする。

本発明によれば、ルツボ昇降機構が自己診断機能を有し、ロータリエンコーダおよび位置エンコーダの少なくとも一方の出力信号を監視して指示値と比較し、両者の偏差が閾値を超える場合にはルツボ昇降機構の動作が異常であると判断して動作を中断するので、ルツボ昇降機構の異常動作を早期に発見して対処することができ、これにより単結晶の品質の低下を抑えることができる。

さらにまた、本発明による単結晶の製造方法は、上述した単結晶製造装置を用いて単結晶を引き上げることを特徴とする。本発明によれば、単結晶中の欠陥の種類や分布が高い精度で制御された高品質な単結晶を製造することができる。

このように、本発明によれば、結晶引き上げ機構を構成するモータやエンコーダなどの部品の誤動作や故障を比較的早期に発見することが可能な単結晶製造装置および製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態による単結晶製造装置の構成を示す略断面図である。 結晶引き上げ機構の構成を示す模式図である。 ノイズフィルタを説明するための図であって、（ａ）はブロック図、（ｂ）は出力信号の変化を示すグラフである。 結晶引き上げ機構の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態による単結晶製造装置の構成を示す略断面図である。

図１に示すように、単結晶製造装置１は、チャンバー１０と、チャンバー１０内に設置された石英ルツボ１１と、石英ルツボ１１内のシリコン原料を加熱するヒータ１２と、石英ルツボ１１を回転および昇降させる回転昇降機構１３と、石英ルツボ１１の上方に配置された結晶引き上げ機構１４と、回転昇降機構１３および結晶引き上げ機構１４を制御する制御部３０とを備えている。

チャンバー１０は、メインチャンバー１０ａと、メインチャンバー１０ａの上部開口に連結された細長い円筒状のプルチャンバー１０ｂとで構成されており、石英ルツボ１１およびヒータ１２はメインチャンバー１０ａ内に設けられている。プルチャンバー１０ｂにはアルゴンガス（パージガス）の導入口１０ｃが設けられており、メインチャンバー１０ａの下部にはアルゴンガスの排気口１０ｄが設けられている。

ヒータ１２は、石英ルツボ１１内に充填されたシリコン原料を融解して溶融状態を維持するために用いられる。ヒータ１２はカーボン製の抵抗加熱式ヒータであり、石英ルツボ１１の全周を取り囲むように設けられている。メインチャンバー１０ａの内壁面は断熱材１５で覆われており、ヒータ１２によるシリコン原料の加熱効率が高められている。また、石英ルツボ１１の上方には略逆円錐台形状の熱遮蔽体１６が設けられており、固液界面付近の引き上げ軸方向の温度勾配の最適化が図られている。熱遮蔽体１６は引き上げられる単結晶３の最大直径よりも大きな開口１６ａを有し、単結晶３は開口１６ａを通過して上方に引き上げられる。

石英ルツボ１１の回転昇降機構１３は、石英ルツボ１１を支持するグラファイト製のサセプタ１７と、サセプタ１７を支持するシャフト１８と、シャフト１８を回転および昇降駆動するシャフト駆動機構１９とを備えている。シャフト１８の上端はサセプタ１７の底部中央に接続されており、シャフト１８の下端はメインチャンバー１０ａの底部中央を貫通してメインチャンバー１０ａの外側に設けられたシャフト駆動機構１９に接続されている。

結晶引き上げ機構１４は、単結晶３の引き上げ軸であるワイヤ２０と、ワイヤ２０を巻き取るワイヤ巻き取り機構２１とで構成される。ワイヤ巻き取り機構２１はプルチャンバー１０ｂの上方に配置されており、ワイヤ２０の下端はワイヤ巻き取り機構２１からプルチャンバー１０ｂ内を通って下方に延びてメインチャンバー１０ａの内部空間まで達している。図１は、育成途中の単結晶３がワイヤ２０に吊設された状態を示している。

図２は、結晶引き上げ機構１４の構成を示す模式図である。

図２に示すように、結晶引き上げ機構１４は、ワイヤ２０とワイヤ巻き取り機構２１とを備え、ワイヤ巻き取り機構２１は、巻き取りドラム２２と、巻き取りドラム２２を回転駆動するモータ２３と、モータ２３の回転速度を所定の減速比で減速させる減速ギヤ２４と、減速ギヤ２４の回転力を巻き取りドラム２２に伝達するタイミングプーリ２５とを備えている。モータ２３の回転力は減速ギヤ２４およびタイミングプーリ２５を介して巻き取りドラム２２に伝達されるので、巻き取りドラム２２はモータ２３よりも十分に低い速度で回転してワイヤ２０を巻き取る。そして巻き取りドラム２２がワイヤ２０を巻き取ることにより、ワイヤ２０の下端の単結晶３は上方に引き上げられる。制御部３０からの制御信号（指示値）はモータドライバ２８に入力され、モータ２３はモータドライバ２８から供給されるモータ駆動信号によって駆動されて所定の速度で回転する。

モータ２３の回転軸にはロータリエンコーダ２７が設けられており、ロータリエンコーダ２７の出力信号からモータ２３の回転速度を求めることができ、モータ２３の回転速度に減速ギヤ２４の減速比を乗ずることにより単結晶３の引き上げ速度の実測値を求めることができる。

減速ギヤ２４の回転軸には位置エンコーダ２６が設けられている。位置エンコーダ２６は巻き取りドラム２２と同じ回転数で回転し、ワイヤ２０が上昇または降下した距離を示す出力信号を生成するので、位置エンコーダ２６の出力信号から単結晶３の垂直方向の位置を求めることができる。また、位置エンコーダ２６の出力信号をノイズフィルタ２９に通すことにより、巻き取りドラム２２の回転速度の検出精度を高めることができ、巻き取りドラム２２の回転速度から単結晶３の引き上げ速度の実測値を求めることができる。

図３は、ノイズフィルタ２９を説明するための図であって、（ａ）はブロック図、（ｂ）は出力信号の変化を示すグラフである。

図３（ａ）に示すように、このノイズフィルタ２９は入力信号に応じて特性が変化するアダプディブフィルタである。アダプティブフィルタを構成する係数可変フィルタ２９ａの出力信号ｙ［ｎ］は、所望信号ｄ［ｎ］と比較され、その差が誤差信号ε［ｎ］として得られる。係数補正アルゴリズム２９ｂでは、誤差信号ε［ｎ］の２乗の期待値が最も小さくなるように係数可変フィルタ２９ａの係数を修正する。その結果、係数可変フィルタ２９ａの出力からは所望信号ｄ［ｎ］とよく似た信号が得られることになる。出力信号ｙ［ｎ］の変化を図３（ｂ）に示す。

ノイズフィルタ２９はデジタルフィルタであり、特に、過去の信号が集積された最適回帰（２次フィッティング）曲線による補外計算を行うトラッキングフィルタである。最適回帰曲線の数式の算出では、信号のサンプル値を集積し、新たなサンプル値が得られる度に回帰曲線を作成し、その回帰曲線の値をフィルタ処理された値として出力する。回帰曲線とサンプル点の最小二乗誤差の総和を回帰曲線の評価汎関数とし、過去の影響が漸減するように忘却係数を導入する。忘却係数を重みとして使用することにより、現在の値を過去より優先する特性となる。

シャフト駆動機構１９に含まれるシャフト１８を昇降させる機構は、サセプタ１７と共に石英ルツボ１１を昇降するためのルツボ昇降機構であって、巻き取りドラム２２がシャフト１８に置き換わる点以外は結晶引き上げ機構１４と同様の構成を有している。すなわち、ルツボ昇降機構は、シャフト１８を昇降駆動するモータ（２３）と、モータの回転軸に接続された減速ギヤ（２４）と、モータの回転速度を検出するロータリゲンコーダ（２７）と、シャフト１８の移動量を検出する位置エンコーダ（２６）とを備えている。

上記単結晶製造装置１を用いたシリコン単結晶３の製造では、石英ルツボ１１内に多結晶シリコンなどの原料を充填し、石英ルツボ１１の上方に吊設されたワイヤ２０の下端部に種結晶を取り付ける。次に石英ルツボ１１内のシリコン原料をヒータ１２で加熱してシリコン融液２を生成した後、種結晶をシリコン融液２に着液させる。着液工程ではチャンバー１０の覗き窓１０ｅからシリコン融液２の液面を監視しながら、巻き取りドラム２２に巻き取られているワイヤ２０を巻き戻して種結晶を降下させる。種結晶をシリコン融液に着液させた後はシリコン融液との接触状態を維持したまま、石英ルツボ１１と種結晶をそれぞれ回転させながらワイヤ２０を徐々に引き上げることにより単結晶３を成長させる。

単結晶の引き上げ工程では、まず単結晶を無転位化するためダッシュネック法によるシード絞り（ネッキング）を行う。次に、必要な直径の単結晶を得るために直径が徐々に広がったショルダー部を育成し、単結晶が所望の直径になったところで直径が一定に維持されたボディ部を育成する。ボディ部を所定の長さまで育成した後、無転位の状態で単結晶を融液２から切り離すためにテール部の育成（テール絞り）を行なう。

単結晶３の引き上げ工程が進んでシリコン融液２が消費されると、石英ルツボ１１内の液面レベルは低下するが、シリコン融液２の液面の高さ方向の位置を一定に維持するため、石英ルツボ１１を徐々に上昇させる制御が行われる。シャフト駆動機構１９がシャフト１８を上昇させることにより、シャフト１８と共にサセプタ１７および石英ルツボ１１が上昇する。このようなルツボ制御を行うことで、融液面から熱遮蔽体１６の下端までの距離（ギャップ幅）を一定に維持することができ、固液界面付近の熱分布を安定化させて結晶品質を高めることができる。

ボディ部の育成工程中は目標の引き上げ速度に対する実際の引き上げ速度の補正が行われる。モータドライバ２８の出力を調整して実際の引き上げ速度の誤差を補正することにより、減速ギヤ２４の機械的な誤差が引き上げ速度に与える影響を抑えることができる。

またボディ部の育成工程中は引き上げ速度の補正と共に結晶引き上げ機構１４の故障診断が行われる。結晶引き上げ機構１４を構成する位置エンコーダ２６やモータ２３などの部品の精度劣化によりそれらの動作不良や故障が発生すると、単結晶３の品質が低下して製品ロスが大きくなる。しかし、本実施形態によれば、部品の精度劣化を早期に発見することができ、製品ロスが発生する前に部品の修理または交換することで製品ロスを未然に防止することができる。

図４は、結晶引き上げ機構１４の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。

図４に示すように、結晶引き上げ機構１４の故障診断では、位置エンコーダ２６の出力信号から単結晶の引き上げ速度の実測値（第１の実測値）を求め（ステップＳ１）、第１の実測値を引き上げ速度の指示値と比較する（ステップＳ２）。ここで、引き上げ速度の指示値とは、単結晶の目標引き上げ速度のことを言う。この比較の結果、第１の実測値と指示値との偏差が所定の閾値（第１の閾値）よりも大きい場合には位置エンコーダ２６が異常であると診断してエラー警報を出力し、引き上げ動作を中断する（ステップＳ２Ｙ，Ｓ７）。第１の閾値は目標引き上げ速度の３〜１０％であることが好ましい。目標引き毛速度の３％未満の偏差は引き上げ動作を中断するほど大きな偏差とは言えないからであり、また閾値を目標引き上げ速度の１０％よりも大きな値にした場合には本来中断すべき偏差を検出することなく引き上げ動作が継続することにより、結晶品質が低下する確率が高いためである。

一方、第１の実測値と指示値との偏差が第１の閾値を超えない場合（ステップＳ２Ｎ）には、巻き取りドラム２２を回転駆動するモータ２３に付属するロータリエンコーダ２７の出力信号から単結晶の引き上げ速度の実測値（第２の実測値）を求め（ステップＳ３）、第２の実測値を引き上げ速度の指示値と比較する（ステップＳ４）。この比較の結果、第２の実測値と指示値との偏差が所定の閾値（第２の閾値）よりも大きい場合にはモータ２３またはロータリエンコーダ２７が異常であると診断してエラー警報を出力し、引き上げ動作を中断する（ステップＳ４Ｙ、Ｓ８）。第２の閾値は、第１の閾値と同様、目標引き上げ速度の３〜１０％であることが好ましい。

結晶引き上げ機構１４の異常を検出した場合には、単結晶の品質に影響が出る前に部品の修理または交換を行う必要がある。部品の修理または交換は、引き上げ動作の中断中に行うことが好ましいが、結晶品質に影響が出ないようであれば、引き上げ動作を再開し、単結晶の育成工程終了後に部品の修理または交換を行ってもよい。本実施形態による故障診断は、モータやエンコーダの異常を比較的早期に発見するものであり、異常動作の検出直後に結晶品質が大きく低下する可能性が低い場合もあるため、現バッチ終了後であって次バッチを実施する前に該当部品の修理または交換を行ってもよい。

次に、第１の実測値と指示値との偏差が小さくなるように引き上げ速度をフィードバック制御する（ステップＳ５）。例えば、指示値（相対値）を「１００」としたときの第１の実測値が「１０１」であった場合、第１の実測値が「１００」に近づくようにモータドライバ２８の出力を調整する。モータドライバ２８のモータ駆動信号は制御部３０からの補正情報に従って微調整される。このように、本実施形態ではモータドライバ２８の出力を調整して引き上げ速度をフィードバック制御するので、減速ギヤ２４の個体差や経時変化による引き上げ速度のオフセット偏差やばらつきを抑えることができる。またこのような調整により第２の実測値はこれまでよりも小さい値（例えば「９９」）となるが、最終的な引き上げ速度を示す第１の実測値を指示値に一致させることができ、引き上げ速度の誤差を補正することができる。

以上の故障診断動作は、単結晶の育成工程が終了するまで続けられ（ステップＳ６Ｎ）、単結晶の育成が終了した時点で終了する（ステップＳ６Ｙ）。

以上説明したように、本実施形態による単結晶製造装置１は、結晶引き上げ機構１４の故障診断機能を有し、減速ギヤ２４側の位置エンコーダ２６またはモータ２３側のロータリエンコーダ２７の出力信号から求めた引き上げ速度の実測値と引き上げ速度の指示値との偏差が閾値よりも大きい場合には結晶引き上げ機構１４の異常と判断して引き上げ動作を中断するので、結晶欠陥などの単結晶の品質の低下を抑えることができる。

また本実施形態においては、位置エンコーダ２６の出力信号から求めた引き上げ速度の第１の実測値と引き上げ速度の指示値との偏差が小さくなるようにモータドライバ２８を調整して引き上げ速度をフィードバック制御するので、引き上げ速度の指示値と実測値との間の誤差を補正することができ、これにより減速ギヤの機械的な誤差の影響を大幅に抑えることができる。特に、引き上げ速度の誤差が非常に大きい場合にはたとえフィードバック制御により補正可能であったとしてもこれを見過ごすことなく積極的に検出してエラー警報を出力するので、単結晶の品質への影響を最小限に抑えることができる。

以上説明した結晶引き上げ機構１４の故障診断機構は、シャフト駆動機構１９に含まれるルツボ昇降機構の故障診断機能にも適用される。ルツボ昇降機構は結晶引き上げ機構１４と同様にモータによって駆動され、モータの回転力は減速ギヤを介してシャフト１８に伝達される。制御部３０は、シャフト駆動機構１９の位置エンコーダの出力信号とロータリエンコーダの出力信号からに求めたルツボの実際の昇降速度と目標昇降速度とを比較した結果からルツボ昇降機構による昇降動作の異常の有無を診断することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、位置エンコーダ２６およびロータリエンコーダ２７の出力信号から単結晶の引き上げ速度の第１および第２の実測値をそれぞれ求め、第１および第２の実測値を指示値と比較した結果から故障の有無を診断しているが、位置エンコーダ２６およびロータリエンコーダ２７のどちらか一方の出力信号から単結晶の引き上げ速度の実測値を求めてもよい。

また、本発明はシリコン単結晶の製造装置に限定されず、ＣＺ法により育成される様々な単結晶の製造装置に適用することができる。したがって、融液を支持するルツボも石英ルツボに限定されず、育成される単結晶の種類に応じて適宜選択することができる。

１ 単結晶製造装置
２ 融液（シリコン融液）
３ 単結晶（シリコン単結晶）
１０ チャンバー
１０ａ メインチャンバー
１０ｂ プルチャンバー
１０ｃ ガス導入口
１０ｄ ガス排気口
１０ｅ 覗き窓
１１ 石英ルツボ
１２ ヒータ
１３ 回転昇降機構
１４ 結晶引き上げ機構
１５ 断熱材
１６ 熱遮蔽体
１６ａ 熱遮蔽体の開口
１７ サセプタ
１８ シャフト
１９ シャフト駆動機構
２０ ワイヤ
２１ ワイヤの巻き取り機構
２２ 巻き取りドラム
２３ モータ
２４ 減速ギヤ
２５ タイミングプーリ
２６ 位置エンコーダ
２７ ロータリエンコーダ
２８ モータドライバ
２９ ノイズフィルタ
２９ａ 係数可変フィルタ
２９ｂ 係数補正アルゴリズム処理部
３０ 制御部

Claims (7)

1. 融液から単結晶を引き上げる結晶引き上げ機構と、
   前記結晶引き上げ機構を制御する制御部とを備え、
   前記結晶引き上げ機構は、
   前記単結晶の引き上げ軸を昇降駆動するモータと、
   前記モータの回転軸に接続された減速ギヤと、
   前記モータの回転速度を検出するロータリエンコーダと、
   前記引き上げ軸の移動量を検出する位置エンコーダとを備え、
   前記制御部は、前記位置エンコーダおよび前記ロータリエンコーダの少なくとも一方の出力信号から求めた前記単結晶の引き上げ速度の実測値と目標引き上げ速度との偏差が閾値よりも大きい場合に前記結晶引き上げ機構による引き上げ動作の異常と診断して前記引き上げ動作を中断し、前記閾値が前記目標引き上げ速度の３％以上１０％以下であることを特徴とする単結晶製造装置。
2. 前記制御部は、前記位置エンコーダの出力信号から求めた前記単結晶の引き上げ速度の第１の実測値と前記目標引き上げ速度との偏差が第１の閾値よりも大きい場合に前記位置エンコーダの異常と診断して前記引き上げ動作を中断し、前記第１の閾値が前記目標引き上げ速度の３％以上１０％以下である、請求項１に記載の単結晶製造装置。
3. 前記位置エンコーダの出力信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズフィルタをさらに備え、
   前記制御部は、前記ノイズフィルタを介して得られる前記位置エンコーダの出力信号から求めた前記第１の実測値を用いて前記引き上げ動作の異常の有無を診断する、請求項２に記載の単結晶製造装置。
4. 前記制御部は、前記ロータリエンコーダの出力信号から求めた前記単結晶の引き上げ速度の第２の実測値と前記目標引き上げ速度との偏差が第２の閾値よりも大きい場合に前記モータまたは前記ロータリエンコーダの異常と診断して前記引き上げ動作を中断し、前記第２の閾値が前記目標引き上げ速度の３％以上１０％以下である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の単結晶製造装置。
5. 前記目標引き上げ速度に応じたモータ駆動信号を生成するモータドライバをさらに備え、
   前記制御部は、前記実際の引き上げ速度と前記目標引き上げ速度との偏差が小さくなるように前記モータドライバの電子ギヤ設定による調整を行って前記実際の引き上げ速度をフィードバック制御する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の単結晶製造装置。
6. 前記結晶引き上げ機構は、
   前記引き上げ軸を構成するワイヤと、
   前記ワイヤを巻き取る巻き取りドラムとをさらに備え、
   前記巻き取りドラムは、前記減速ギヤの回転軸に接続されている、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の単結晶製造装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の単結晶製造装置を用いて単結晶を引き上げることを特徴とする単結晶の製造方法。

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