JP6988461B2 - 単結晶の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、単結晶の製造方法及び製造装置に関し、特に、浮遊帯域溶融法（以下、ＦＺ法という）における単結晶の絞り制御に関するものである。

シリコンなどの単結晶を育成する方法の一つとしてＦＺ（Floating Zone）法が知られている。ＦＺ法では、多結晶の原料ロッドの一部を加熱して溶融帯を形成し、溶融帯の上方及び下方にそれぞれ位置する原料ロッド及び単結晶をゆっくりと引き下げることにより、単結晶を徐々に成長させる。特に、単結晶育成の初期段階では、原料ロッドの先端部を溶融してこの溶融部を種結晶に融着させた後、無転位化のため直径を細く絞り、単結晶を一定の長さまで成長させる絞り工程が実施される。その後、単結晶の直径を徐々に拡大させてテーパー部を形成し、直径を一定に保ったまま単結晶をさらに成長させて直胴部を形成する。

単結晶の絞り工程は、熟練した作業員の手動操作で行われることが多い。作業員はその経験と勘を頼りに作業を行うが、絞り直径を目視にて直接観察するため、適切な状態の判断や操作量が作業員間で異なり、同じ作業員でもバッチごとに判断が異なる。そのため、毎バッチで絞り工程を安定して行うことができず、テーパー部の育成工程に移行した後の単結晶の有転位化の発生頻度を減らすことができない状況となっている。

このような状況を改善するため、特許文献１には、４台のテレビカメラを用いて溶融帯を監視することにより、溶融帯のゾーン長を正確に検出して絞り工程を自動化する方法が提案されている。この方法では、誘導加熱コイルへの供給電力を操作することで溶融帯のゾーン長が制御され、原料ロッド（溶出側材料棒）の下降速度を操作することで絞り直径（晶出直径）が制御される。

特許文献１に記載された従来の方法では、原料ロッド（溶出側材料棒）の下降速度を操作することで融液量を調整し、融液量を調整することにより絞り直径（晶出直径）を間接的に制御しているので、制御応答性が良くないという問題がある。この問題を解決するため、特許文献２では、結晶送り速度を操作して絞り位置を自動制御する方法が提案されている。

また特許文献３は、絞り工程に関する技術ではないが、単結晶のトップを形成する場合に、素材径に対応させて設定した誘導加熱コイルの発振電圧の上限値及び下限値の範囲内に入るように発振電圧を制御し、また素材径と素材送り速度から求めた素材供給量と、結晶径と結晶送り速度から求めた結晶化量との差が所定範囲内に入るように、素材送り速度と結晶送り速度を制御することが記載されている。また特許文献２には、誘導加熱コイルと素材溶融面との距離が所定値よりも近くなった場合は、誘導加熱コイルの発振電圧を所定範囲内で上昇させることが記載されている。

特許第４０１６３６３号公報 特開２０１６−２３０９９号公報 特開平９−７７５８８号公報

しかしながら、特許文献２に記載された従来の方法では、絞り位置の急変に対応することが難しく、制御応答性のさらなる改善が求められている。特許文献３に記載された従来の方法は、絞り工程後のトップ部育成工程に関するものであり、絞り工程において絞り位置をどのように制御するかは明らかでない。

絞り位置の制御が不安定になる原因は様々であるが、誘導加熱コイルは直径１００〜２００ｍｍの単結晶製造時の高出力な状態を前提としたものであるのに対し、絞り工程では結晶直径が数ｍｍと非常に細い単結晶が取り扱われ、加熱制御が非常に繊細であること、熱量の僅かな変化でも絞り位置が急変するからと考えられる。また、原料ロッドの先端部の形状の加工精度、原料ロッドの先端部の溶かし方のわずかな違いによる溶融帯の形状のばらつきの影響も考えられる。絞り位置が目標値を大幅に下回る場合には単結晶が溶融帯から切り離されてしまい、また目標値を大幅に上回る場合には単結晶の上端が原料ロッドの下端に接触し、融液が両者の間からはみ出してこぼれ落ちてしまう。

したがって、本発明の目的は、ＦＺ法における絞り工程を自動化し、テーパー部育成工程移行後に単結晶の有転位化が発生する頻度を低減し、絞り位置が急変した場合でも絞り位置を正しく制御することが可能な単結晶の製造方法及び製造装置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の製造方法は、原料ロッドの下端部を誘導加熱コイルで加熱して溶融帯を形成し、前記原料ロッド及び前記溶融帯の下端に晶出する単結晶を下方にそれぞれ送ることにより前記溶融帯から前記単結晶を成長させるＦＺ法による単結晶の製造方法であって、転位が排除されるように前記単結晶の直径を絞りながら前記単結晶を成長させる絞り工程を含み、前記絞り工程は、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する発振器の発振電圧プロファイルに基づいて、前記発振器の発振電圧を操作することで、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り直径を制御し、結晶送り速度プロファイルに基づいて、結晶送り速度を操作することで、前記溶融帯と前記単結晶との界面の位置である絞り位置を制御し、前記絞り位置の実測値と絞り位置プロファイルとの偏差に基づいて、前記発振電圧プロファイルを補正することを特徴とする。

本発明によれば、誘導加熱コイルを駆動する発振器の発振電圧プロファイルを補正することにより絞り位置の急変に対応することができる。したがって、単結晶の絞り位置が適切な位置となるように精密に制御することができ、絞り工程において単結晶の無転位化を確実に行うことができ、テーパー部育成工程移行後に発生する単結晶の有転位化の頻度を低減することができる。

本発明において、前記発振電圧プロファイルの補正では、前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差を求め、第１のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差のすべてが第１の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、前記第１のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差のすべてが第１の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正することが好ましい。この場合において、前記第１の上限閾値は、前記絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ高い値であり、前記第１の下限閾値は、前記絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ低い値であることが好ましい。これによれば、絞り位置の実測値が絞り位置プロファイルから大きく乖離した状態が継続することによる絞り位置のずれを防止することができ、絞り工程において絞り位置の制御の安定化を図ることができる。

本発明において、前記発振電圧プロファイルの補正では、第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、前記第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正することが好ましい。この場合において、前記第２の上限閾値は、０．２〜０．６ｍｍ／ｓであり、前記第２の下限閾値は、−０．２〜−０．６ｍｍ／ｓであることが好ましい。これによれば、絞り位置の実測値の変化率が非常に大きくなったことによる絞り位置のずれを防止することができ、絞り工程の自動化において絞り位置の制御の安定化を図ることができる。

本発明において、前記発振電圧プロファイルのシフト補正量は、前記発振電圧プロファイルの最大値±１２％の範囲内であることが好ましい。また、前記発振電圧プロファイルのシフト補正量は、前記絞り直径の実測値と前記絞り直径プロファイルとの偏差に基づく前記発振電圧の制御における補正量の上限値よりも大きいこともまた好ましい。これにより、発振電圧プロファイルを適切な補正が可能となる。

本発明において、前記第１及び第２のサンプリング期間の少なくとも一方は、前記単結晶の回転周期と等しいこともまた好ましい。これによれば、発振電圧プロファイルの補正を適切なタイミングで実施することができる。

本発明による単結晶の製造方法は、前記絞り工程の後、直径を徐々に拡大させながら前記単結晶を成長させるテーパー部育成工程と、直径を一定に維持しながら前記単結晶を成長させる直胴部育成工程とをさらに含むことが好ましい。これによれば、大口径で高品質なシリコン単結晶を製造することができる。

また、本発明による単結晶製造装置は、原料ロッドを降下させる原料送り機構と、前記原料ロッドの下端部を加熱して溶融帯を生成する誘導加熱コイルと、前記原料ロッドと同軸上に配置され、前記溶融帯の下端に晶出する単結晶を降下させる結晶送り機構と、前記溶融帯を撮影するカメラと、前記カメラが撮影した画像データを処理する画像処理部と、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する発振器と、前記画像データに基づいて、前記原料送り機構、前記結晶送り機構及び前記発振器の発振電圧を制御する制御部とを備え、前記制御部は、転位が排除されるように前記単結晶の直径を絞る絞り工程において、発振電圧プロファイルに基づいて、前記発振器の発振電圧を操作することで、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り直径を制御する絞り直径制御部と、前記絞り工程において、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り位置の実測値と絞り位置プロファイルとの偏差及び結晶送り速度プロファイルに基づいて、結晶送り速度を操作することで、前記絞り位置を制御する絞り位置制御部と、前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差に基づいて、前記発振電圧プロファイルを補正する発振電圧プロファイル補正部とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、誘導加熱コイルを駆動する発振器の発振電圧プロファイルを補正することにより絞り位置の急変に対応することができる。したがって、単結晶の絞り位置が適切な位置となるように精密に制御することができ、絞り工程において単結晶の無転位化を確実に行うことができ、テーパー部育成工程移行後に発生する単結晶の有転位化の頻度を低減することができる。

本発明によれば、ＦＺ法における絞り工程を自動化し、テーパー部育成工程移行後に単結晶の有転位化が発生する頻度を低減し、絞り位置が急変した場合でも絞り位置を正しく制御することが可能な単結晶の製造方法及び製造装置を提供することができる。

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模式図である。 図２は、図１の単結晶製造装置を用いたＦＺ法によるシリコン単結晶の製造工程を概略的に示すフローチャートである。 図３は、シリコン単結晶の製造工程を説明するための模式図である。 図４は、ＦＺ法により製造されるシリコン単結晶インゴットの形状を示す略側面図である。 図５は、単結晶の育成を開始する前の原料ロッド及び種結晶であって、上軸及び下軸にそれぞれ取り付けられた状態を示す略側面図である。 図６は、絞り工程の制御ブロック図である。 図７（ａ）及び（ｂ）は、絞り位置プロファイルの補正方法の他の例を説明するためのグラフである。 図８は、絞り位置プロファイルの補正方法の他の例を説明するためのグラフである。 図９は、実施例１における絞り工程の制御結果を示すグラフである。 図１０は、実施例２における絞り工程の制御結果を示すグラフである。

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模式図である。

図１に示すように、単結晶製造装置１０は、上軸１１の下端に取り付けられた原料ロッド１を回転させながら降下させる原料送り機構１２と、下軸１３の上端に取り付けられた種結晶２の上部に晶出した単結晶３を回転させながら降下させる結晶送り機構１４と、原料ロッド１を加熱するための誘導加熱コイル１５（ワークコイル）と、誘導加熱コイル１５に接続された発振器１６と、原料ロッド１と単結晶３との間の溶融帯４を撮影するカメラ１７と、カメラ１７が撮影した画像データを処理する画像処理部１８と、画像データの処理結果に基づいて原料送り機構１２、結晶送り機構１４及び誘導加熱コイル１５を制御する制御部１９とを有している。

原料送り機構１２は、原料ロッド１の降下速度（原料送り速度Ｖｐ）を制御する原料送り制御部１２ａと、原料ロッド１の回転速度（原料回転速度Ｒｐ）を制御する原料回転制御部１２ｂとを有している。また、結晶送り機構１４は、単結晶３の降下速度（結晶送り速度Ｖｓ）を制御する結晶送り制御部１４ａと、単結晶３の回転速度（結晶回転速度Ｒｓ）を制御する結晶回転制御部１４ｂとを有している。制御部１９は、絞り直径を制御する絞り直径制御部１９ａと、絞り位置を制御する絞り位置算出部１９ｂと、発振電圧プロファイル補正部１９ｃとを有している。

誘導加熱コイル１５は原料ロッド１の周囲を取り囲むループ導体であり、発振器１６は誘導加熱コイル１５に高周波電流を供給する。誘導加熱コイル１５のパワーは発振器１６の発振電圧によって制御される。本実施形態においてカメラ１７の種類は特に限定されないが、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。またカメラ１７は複数台設けられていてもよい。複数台のカメラを用いたマルチカメラシステムを採用した場合には、単結晶の絞り直径、絞り位置及び溶融帯のゾーン長を正確に測定することが可能となる。

図２は、図１の単結晶製造装置を用いたＦＺ法によるシリコン単結晶の製造工程を概略的に示すフローチャートである。また図３は、シリコン単結晶の製造工程を説明するための模式図である。

図２及び図３に示すように、ＦＺ法による単結晶３の製造では、原料ロッド１の先端部を溶融して種結晶２に融着させる融着工程Ｓ１（図３（ａ））、転位が排除されるように単結晶３を細く絞る絞り工程Ｓ２（図３（ｂ））、結晶直径を目標の直径まで徐々に拡大させたテーパー部３ｂを育成するテーパー部育成工程Ｓ３（図３（ｃ））、結晶直径が一定に維持された直胴部３ｃを育成する直胴部育成工程Ｓ４（図３（ｄ））、結晶直径を徐々に縮小させたボトム部３ｄを育成するボトム部育成工程Ｓ５（図３（ｅ））、及び単結晶３の育成を終了して冷却する冷却工程Ｓ６（図３（ｆ））が順に実施される。

図４は、ＦＺ法により製造されるシリコン単結晶インゴット３Ｉの形状を示す略側面図である。

図４に示すように、シリコン単結晶インゴット３Ｉは、無転位化のため直径が細く絞られた絞り部３ａと、絞り部３ａの上端から直径が徐々に拡大したテーパー部３ｂと、一定の直径を有する直胴部３ｃと、直径が徐々に縮小したボトム部３ｄとを有している。上記のように、ＦＺ法では単結晶インゴット３Ｉが絞り部３ａ、テーパー部３ｂ、直胴部３ｃ、ボトム部３ｄの順に育成され、直胴部３ｃが実際に製品化される部位である。なお、図１の単結晶３は直胴部３ｃの途中まで育成された状態である。単結晶インゴット３Ｉの長さは原料ロッド１の量に依存し、原料ロッド１の量が多いほどより長い単結晶インゴット３Ｉを成長させることができる。

図５は、単結晶の育成を開始する前の原料ロッド１及び種結晶２であって、上軸１１及び下軸１３にそれぞれ取り付けられた状態を示す略側面図である。

図５に示すように、原料ロッド１は、先端部１ａから直径が徐々に拡大するテーパー部１ｂと、一定の直径を有する直胴部１ｃとを有している。シリコン単結晶の場合、原料ロッド１はモノシラン等を原料とする高純度多結晶シリコンから精製される。種結晶２は所定の結晶方位を有する円柱状又は角柱状の単結晶からなる。

融着工程Ｓ１では、上軸１１の下端に取り付けられた原料ロッド１を降下させて誘導加熱コイル１５の内側に配置し、原料ロッド１の先端部１ａを加熱して溶融状態とし、下軸１３の上端に取り付けた種結晶２に融液部を融着させる。その後、種結晶２をゆっくり降下させて誘導加熱コイル１５から遠ざけることにより、種結晶２と融液との固液界面には単結晶が晶出し、単結晶が徐々に成長する。さらに、原料送り速度と結晶送り速度を適切に制御することにより、絞り部３ａ、テーパー部３ｂ、直胴部３ｃ及びボトム部３ｄを形成し、図４に示したシリコン単結晶インゴット３Ｉが完成する。

絞り工程Ｓ２では、上軸１１及び下軸１３をそれぞれ一定方向に一定の回転数で回転させながら所望の速度で降下させて、直径が数ｍｍ程度まで細く絞られた単結晶を所定の長さ（例えば６０ｍｍ程度）まで成長させる。テーパー部３ｂの育成を開始する前に単結晶の直径を絞ることにより、単結晶の無転位化を図ることができる。

テーパー部育成工程Ｓ３では、結晶直径が徐々に拡大するように制御する。結晶直径を広げるため、テーパー部育成工程Ｓ３における結晶送り速度Ｖｓは絞り工程Ｓ２における結晶送り速度Ｖｓよりも遅く設定される。また、テーパー部育成工程Ｓ３の初期では、原料送り速度Ｖｐは原料の安定供給のため一定の速度に設定される。

結晶送り速度Ｖｓは、カメラ１７で結晶凝固位置を監視し、結晶凝固位置が適切な位置となるように制御される。原料回転速度Ｒｐ及び結晶回転速度Ｒｓは、原料直径及び結晶直径の拡大に合わせて段階的に速度変更される。

図６は、絞り工程の制御ブロック図である。

図６に示すように、絞り工程Ｓ２では、単結晶３の絞り直径Ｄと絞り位置ＨがＰＩＤ制御される。「絞り直径」とは、溶融帯４との固液界面付近における単結晶３の直径であり、「絞り位置」とは、当該固液界面付近の上下方向の位置である。特に、絞り位置Ｈは誘導加熱コイル１５又は他の固定部材に対する相対的な位置として求められる。

絞り直径Ｄ及び絞り位置Ｈはカメラ１７の画像データから求めることができる。カメラ１７で撮影された画像データは、画像処理部１８で処理された後、絞り直径算出部２０及び絞り位置算出部３０に供給され、絞り直径の実測値Ｄｏ及び絞り位置の実測値Ｈｏがそれぞれ算出される。なお、絞り工程において、原料送り速度、原料回転速度及び結晶回転速度は予め一定値に設定され、フィードバック制御は行われない。

絞り直径算出部２０が算出した絞り直径の実測値Ｄｏは、図示しない移動平均処理部において移動平均処理された後、減算器２１によって絞り直径プロファイルＤｐと比較され、絞り直径の実測値Ｄｏと絞り直径プロファイルＤｐとの偏差が求められる。絞り直径の偏差は絞り直径補正部２２に供給される。なお絞り直径プロファイルＤｐは結晶成長時間あるいは結晶成長長さに対する絞り直径の目標値の設定プロファイルであり、絞り直径プロファイル記録部２５から提供される。結晶成長長さには結晶送り量や絞り部の長さが含まれる。絞り直径補正部２２は、ゲイン設定部２７において予め設定された比例ゲイン、積分ゲイン及び微分ゲインに基づいて絞り直径の補正量を決定する。

絞り直径の補正量は変換部２３によって電圧値ΔＥ１に変換され、加算器２４によって発振電圧プロファイルＥｐ'に加算された後、発振器１６に供給される。なお発振電圧プロファイルＥｐ'は発振電圧プロファイルＥｐが発振電圧プロファイル補正部１９ｃにおいて補正されたものである。発振電圧プロファイルＥｐは結晶成長時間あるいは結晶成長長さに対する発振電圧の目標値の設定プロファイルであり、発振電圧プロファイル記録部２６から提供され、加算器２４に入力される前に発振電圧プロファイル補正部１９ｃにおいて必要に応じて補正される。発振電圧プロファイルＥｐは、結晶成長時間あるいは結晶成長長さの他、絞り位置あるいは絞り直径に対する目標設定値とすることもできる。

すなわち、発振電圧プロファイルＥｐは、加算器４０に入力されて発振電圧プロファイル補正部１９ｃからの電圧値ΔＥ２が加算された後、加算器２４に入力される。詳細には、発振電圧プロファイル補正部１９ｃは、絞り位置の実測値Ｈｏが目標値を大きく上回る状態が長時間継続する場合に発振電圧プロファイルＥｐ'を初期設定値よりも少し大きくし、目標値を大きく下回る状態が長時間継続する場合に発振電圧プロファイルＥｐ'を初期設定値よりも少し小さくする。このように、発振電圧プロファイルＥｐは、発振器１６に供給されるまでに補正量ΔＥ２及びΔＥ１による２段階の補正を受ける。

発振器１６は発振電圧が入力されることによって駆動されて高周波電流Ｉを生成し、高周波電流Ｉは誘導加熱コイル１５に供給される。ここで、測定された絞り直径の実測値Ｄｏが絞り直径プロファイルＤｐ（目標直径）よりも大きい場合には、絞り直径Ｄが小さくなるように発振電圧を大きくし、逆に絞り直径の実測値Ｄｏが絞り直径プロファイルＤｐよりも小さい場合には、絞り直径Ｄが大きくなるように発振電圧を小さくすることにより、絞り直径が制御される。

絞り位置算出部３０が算出した絞り位置の実測値Ｈｏは、図示しない移動平均処理部において移動平均処理された後、減算器３１によって絞り位置プロファイルＨｐと比較され、絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差が求められる。絞り位置の偏差は絞り位置補正部３２に供給されると共に、発振電圧プロファイル補正部１９ｃにも供給され、発振電圧プロファイルのシフト補正の要否の判定に用いられる。なお絞り位置プロファイルＨｐは結晶成長時間あるいは結晶成長長さに対する絞り位置の目標値の設定プロファイルであり、絞り位置プロファイル記録部３５から提供される。絞り位置補正部３２は、ゲイン設定部３７において予め設定された比例ゲイン、積分ゲイン及び微分ゲインに基づいて絞り位置の補正量を決定する。さらに必要に応じて、絞り直径の補正量が加算器３８によって絞り位置の補正量に加えられ、絞り直径Ｄの制御（発振電圧の操作）が絞り位置Ｈの制御に与える影響が補正される。

絞り位置の補正量は変換部３３によって結晶送り速度ΔＶｓに変換され、加算器３４によって結晶送り速度プロファイルＶｓｐに加算された後、駆動回路２８に供給され、昇降用可変速モータ２９を介して結晶送り速度Ｖｓが調整される。なお結晶送り速度プロファイルＶｓｐは結晶成長時間あるいは結晶成長長さに対する結晶送り速度の目標値の設定プロファイルであり、結晶送り速度プロファイル記録部３６から提供される。例えば、測定された絞り位置が目標位置よりも高い位置にある場合には、絞り位置Ｈが現在よりも下方に移動するように結晶送り速度Ｖｓを大きくし、また、測定された絞り位置Ｈｏが目標位置よりも低い位置にある場合には、絞り位置Ｈが現在よりも上方に移動するように結晶送り速度Ｖｓを小さくする。結晶送り速度プロファイルＶｓｐは、結晶成長時間あるいは結晶成長長さの他、絞り位置あるいは絞り直径に対する目標設定値とすることもできる。

絞り工程において絞り位置Ｈが適切でない場合には、たとえゾーン長Ｌが適切な長さであったとしても、単結晶の有転位化の発生頻度を減らすことはできない。しかし、本実施形態においては、絞り工程において絞り位置Ｈが適切な位置となるように制御するので、有転位化の発生頻度を減らすことができる。

図７（ａ）及び（ｂ）は、絞り位置プロファイルの補正方法の他の例を説明するためのグラフであり、横軸は時間（秒）、左側縦軸は絞り位置（ｍｍ）、右側縦軸は発振電圧プロファイルのシフト量（％）をそれぞれ示している。なお、絞り位置は誘導加熱コイルの特定の位置を基準点とした相対値であり、発振電圧プロファイルのシフト量は発振電圧の最大値を基準とした電圧比である。

図７（ａ）に示すように、この絞り位置プロファイルの補正方法では、周期的（例えば１回／秒）に取得される絞り位置の実測値が絞り位置プロファイルと比較され、絞り位置の実測値と目標値との偏差が算出される。当該偏差値は上限閾値及び下限閾値と比較され、上限閾値を上回る偏差値が例えば４回連続して得られた場合には、発振電圧プロファイルがプラス側にシフト補正され、発振電圧の目標値は初期設定値よりも例えば０．２％大きくなる。逆に、下限閾値を下回る偏差値が４回連続して得られた場合には、発振電圧プロファイルがマイナス側にシフト補正され、発振電圧の目標値は初期設定値よりも例えば０．２％小さくなる。上限閾値は絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ高い値であることが好ましく、下限閾値は、絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ低い値であることが好ましい。

図７（ｂ）に示すように、絞り位置の偏差が上限閾値を上回ったとしても所定回数（例えば４回）連続しない場合には発振電圧プロファイルのシフト補正は行われない。また、発振電圧プロファイルのシフト補正は絞り位置の偏差が上限閾値以下又は下限閾値以上に戻るタイミングで解除される。

発振電圧プロファイルのシフト補正を発動させるために必要な絞り位置の偏差が閾値を超える連続回数は、３回以上１０回未満であることが好ましい。あるいは、一定のサンプリング時間内に得られた絞り位置の複数の偏差値がすべて閾値を上回った場合にシフト補正を実施してもよく、この場合のサンプリング時間は２秒以上６秒以下であることが好ましい。

発振電圧プロファイルのシフト量は固定値であり、例えば発振電圧の最大値を基準にして±１２％の範囲内に設定することが好ましい。また、発振電圧プロファイルのシフト量は、絞り直径の実測値と絞り直径プロファイルとの偏差に基づく通常の制御における補正量の上限値よりも大きいことが好ましい。さらにプラス側のシフト量とマイナス側のシフト量は同一であってもよく、異なっていてもよい。

絞り位置の実測値が目標値から大きく乖離した状態が長時間継続する場合には、通常の制御だけでは補正が間に合わず、ゾーンの急変に対応することができない。しかし、本実施形態のように通常の制御に加えて発振電圧プロファイルのシフト補正を実施した場合には、ゾーンの急変に対応することができ、絞り位置の制御応答性を高めることができる。

図８は、絞り位置プロファイルの補正方法の他の例を説明するためのグラフであり、図７と同様に、横軸は時間（秒）、左側縦軸は絞り位置ｍｍ、右側縦軸は発振電圧プロファイルのシフト量（％）をそれぞれ示している。

図８に示すように、この絞り位置プロファイルの補正方法では、絞り位置の偏差の変化率（微分値）に基づいて絞り位置プロファイルのシフト補正を実施するか否かが判断される。周期的（例えば１回／秒）に取得される絞り位置の実測値は絞り位置プロファイルと比較され、絞り位置の実測値と目標値との偏差が算出され、さらに偏差の変化率が算出される。偏差の変化率は、直近の４点の実測値から最小二乗法により求めた近似直線の傾きとして求めることができる。当該偏差値の変化率は上限閾値（例えば０．４５）及び下限閾値（例えば−０．４５）と比較され、上限閾値を上回る場合には、発振電圧プロファイルがプラス側にシフト補正され、発振電圧の目標値は初期設定値よりも例えば０．２％大きくなる。逆に、下限閾値を下回る偏差値が得られた場合には、発振電圧プロファイルがマイナス側にシフト補正され、発振電圧の目標値は初期設定値よりも例えば０．２％小さくなる。上限閾値は、０．２〜０．６ｍｍ／ｓの範囲内で設定されることが好ましく、下限閾値は、−０．２〜−０．６ｍｍ／ｓの範囲内で設定されることが好ましい。

一方、絞り位置の偏差の変化率が閾値を上回らない場合には発振電圧プロファイルのシフト補正は行われない。また発振電圧プロファイルのシフト補正は絞り位置の偏差の変化率が上限閾値以下又は下限閾値以上に戻るタイミングで解除される。

絞り位置の実測値の変化率が大きい場合には、通常の制御だけでは補正が間に合わず、ゾーンの急変に対応することができない。しかし、本実施形態のように通常の制御に加えて発振電圧プロファイルのシフト補正を実施した場合には、ゾーンの急変に対応することができ、絞り位置の制御応答性を高めることができる。なお図８に示した絞り位置プロファイルの補正方法は、図７に示した絞り位置プロファイルの補正方法と組み合わせて用いることができる。

以上説明したように、本実施形態による単結晶の製造方法は、絞り工程の自動制御においてその制御対象を絞り直径Ｄ及び絞り位置Ｈとし、絞り位置Ｈを制御する際に、絞り位置の実測値と絞り位置プロファイル（目標値）との偏差が上限閾値または上限閾値を超える状態が一定期間続く場合に発振電圧プロファイル自体を補正するので、絞り位置Ｈの急変に対応して安定的に制御することができる。したがって、テーパー部育成工程移行後に単結晶の有転位化が発生する頻度を低減することができる。

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、単結晶としてシリコンを挙げたが、本発明はシリコンに限定されず、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウムその他の材料を対象としてもよい。

＜実施例１＞
図１に示した単結晶製造装置１０を用いてＦＺ法によるシリコン単結晶の製造を行った。ＦＺ法では図６に示した制御ブロックに従ってシリコン単結晶の絞り工程を自動制御により行った。絞り工程の自動制御では、カメラ１７で撮影した画像データから絞り直径及び絞り位置を算出し、この結果をもとに発振電圧を操作して絞り直径を制御し、また結晶送り速度を操作して絞り位置を制御した。さらに図７に示す方法で発振電圧プロファイルＥｐのシフト補正を実施した。

図９は、実施例１における絞り工程の制御結果を示すグラフであって、グラフの横軸は単結晶（絞り部）の長さ、左側の縦軸は絞り位置（相対値）、絞り直径、、右側の縦軸は発振電圧（相対値）を示している。なお左側の縦軸の絞り位置は、撮影画像の原点を絞り位置の下方（誘導加熱コイルの下方）に設定しているため、数値が小さいほど絞り位置が下方にあり、数字が大きいほど絞り位置が上方にあることを意味している。また、図９のグラフ枠内の上方に描かれた２本のグラフ線（実線）は発振電圧に関するものであり、グラフ枠内の中央に描かれた２本のグラフ線（破線）は絞り位置に関するものであり、グラフ枠内の下方に描かれた２本のグラフ線（長鎖線）は絞り直径に関するものである。

図９に示すように、絞り直径プロファイルＤｐは、制御開始直後に小さくなった後、徐々に大きくなり、結晶長さが３０ｍｍ以降では一定に維持されている。一方、通常の補正後の絞り直径の実測値Ｄｏは、上下に揺動しながら絞り直径プロファイルＤｐに追従していることが分かる。

絞り位置プロファイルＨｐは、制御開始直後に上方に動いて原料ロッドに近づいた後、徐々に下方に動いて原料ロッドから離れている。一方、通常の補正後の絞り位置の実測値Ｈｏは、絞り位置プロファイルＨｐに追従しているが、制御開始直後を除くほとんどの区間で絞り位置プロファイルＨｐを上回っており、絞り位置の通常の補正量は上限値に達しており、絞り位置プロファイルＨｐに何とか追従している状態である。

そして絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差が上限閾値を４回連続して上回った結果、矢印Ｑ１、Ｑ２で示す結晶長さが５５ｍｍ及び６０ｍｍの位置で発振電圧プロファイル（Ｅｐ）のシフト補正が実行されていることが分かる。なお絞り位置の実測値Ｈｏが目標値よりも上側にあるということは、融液量が少ないことを意味するため、融液量が増えるように発振電圧を大きくする必要がある。

シフト補正前の発振電圧プロファイル（Ｅｐ）は、制御開始直後に低く維持された後、結晶長さが１０〜２０ｍｍの範囲内で上昇し、結晶長さが２０ｍｍ以降では発振電圧が一定に維持される。一方、シフト補正後の発振電圧プロファイルＥｐ'は、矢印Ｑ１で示す２か所の位置でプラス側に２％シフトしている。通常の補正後の発振電圧Ｅは、発振電圧プロファイルＥｐ'に追従しており、発振電圧プロファイルＥｐ'と同様に矢印Ｑ１で示す２か所の位置でシフト補正されている。

絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差は徐々に拡大しているが、矢印Ｑ１で示す２か所の位置で発振電圧プロファイル（Ｅｐ）に対してシフト補正が発動された結果、矢印Ｑ２で示す２か所の位置で絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差の拡大が抑えられていることが分かる。

結晶長さが５５ｍｍの位置では発振電圧プロファイル（Ｅｐ）のシフト補正が発動された後すぐに絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差が上限閾値を下回り、シフト補正がすぐに終了となった。一方、結晶長さ６０ｍｍの位置では、発振電圧プロファイル（Ｅｐ）のシフト補正が発動された後、絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差が上限閾値を超える状況が継続し、結晶長さが６５ｍｍの位置で終了した。

このように発振電圧プロファイルのシフト補正を実施することにより絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差の拡大を抑えることができ、絞り位置の安定化を図ることができた。

＜実施例２＞
実施例１と同様にＦＺ法によるシリコン単結晶の製造を行ったが、制御条件のわずかな違いにより実施例１と異なる絞り工程の制御結果となった。

図１０は、実施例２における絞り工程の制御結果を示すグラフであって、グラフの横軸は単結晶（絞り部）の長さ、左側の縦軸は絞り位置（相対値）、絞り直径、右側の縦軸は発振電圧（相対値）を示している。なお左側の縦軸の絞り位置は、撮影画像の原点を絞り位置の下方（誘導加熱コイルの下方）に設定しているため、数値が小さいほど絞り位置が下方にあり、逆に数字が大きいほど絞り位置が上方にあることを意味している。また図９と同様、図１０のグラフ枠内の上方に描かれた２本のグラフ線（実線）は発振電圧に関するものであり、グラフ枠内の中央に描かれた２本のグラフ線（破線）は絞り位置に関するものであり、グラフ枠内の下方に描かれた２本のグラフ線（長鎖線）は絞り直径に関するものである。

図１０に示すように、絞り直径プロファイルＤｐは実施例１と同じであり、制御開始直後に小さくなった後、徐々に大きくなり、結晶長さが３０ｍｍ以降では一定に維持されている。一方、通常の補正後の絞り直径の実測値Ｄｏは、結晶長さが２５ｍｍの位置までは絞り直径プロファイルＤｐに対する偏差が大きいが、２５ｍｍ以降では絞り直径プロファイルＤｐに追従していることが分かる。

絞り位置プロファイルＨｐも実施例１と同じであり、制御開始直後に上方に動いて原料ロッドに近づいた後、徐々に下方に動いて原料ロッドから離れている。一方、通常の補正後の絞り位置の実測値Ｈｏは、絞り位置プロファイルＨｐに追従しているが、制御開始直後から絞り位置プロファイルＨｐを下回っており、絞り位置の通常の補正量は上限値に達しており、絞り位置プロファイルＨｐに何とか追従している状態である。

そして絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差が下限閾値を４回連続して下回った結果、矢印Ｑ１、Ｑ２で示す結晶長さが１０ｍｍ、１５ｍｍ及び２０ｍｍの位置で発振電圧プロファイル（Ｅｐ）のシフト補正が実行されていることが分かる。なお絞り位置の実測値Ｈｏが目標値よりも下側にあるということは、融液量が多いことを意味するため、融液量が減るように発振電圧を小さくする必要がある。

実施例１と同様に、シフト補正前の発振電圧プロファイル（Ｅｐ）は、制御開始直後に低く維持された後、結晶長さが１０〜２０ｍｍの範囲内で上昇し、結晶長さが２０ｍｍ以降では発振電圧が一定に維持される。一方、シフト補正後の発振電圧プロファイルＥｐ'は、矢印Ｑ１で示す３か所の位置でマイナス側に５％シフトしている。通常の補正後の発振電圧Ｅは、発振電圧プロファイルＥｐ'に追従しており、発振電圧プロファイルＥｐ'と同様に矢印Ｑ１で示す３か所の位置でシフト補正されている。

このように発振電圧プロファイルのシフト補正を実施することにより絞り位置の実測値Ｈｏと絞り位置プロファイルＨｐとの偏差の拡大を抑えることができ、絞り位置Ｈの安定化を図ることができた。

以上のように、発振電圧Ｅを操作項目として単結晶の絞り直径Ｄを制御し、結晶送り速度Ｖを操作項目として単結晶の絞り位置Ｈを制御することにより、絞り工程Ｓ２を自動化でき、手動制御よりも絞り位置Ｈ及び絞り直径Ｄのばらつきを抑えることができることが確認できた。また発振電圧プロファイルＥｐのシフト補正を実施することで絞り位置Ｈの急変に対応できることも確認できた。

１ 原料ロッド
１ａ 原料ロッドの先端部
１ｂ 原料ロッドのテーパー部
１ｃ 原料ロッドの直胴部
２ 種結晶
３ 単結晶
３Ｉ 単結晶インゴット
３ａ 絞り部
３ｂ テーパー部
３ｃ 直胴部
３ｄ ボトム部
４ 溶融帯
１０ 単結晶製造装置
１１ 上軸
１２ 原料送り機構
１２ａ 原料送り制御部
１２ｂ 原料回転制御部
１３ 下軸
１４ 結晶送り機構
１４ａ 結晶送り制御部
１４ｂ 結晶回転制御部
１５ 誘導加熱コイル
１６ 発振器
１７ カメラ
１８ 画像処理部
１９ 制御部
１９ａ 絞り直径制御部
１９ｂ 絞り位置算出部
１９ｃ 発振電圧プロファイル補正部
２０ 絞り直径算出部
２１ 減算器
２２ 絞り直径補正部
２３ 変換部
２４ 加算器
２５ 絞り直径プロファイル記録部
２６ 発振電圧プロファイル記録部
２７ ゲイン設定部
２８ 駆動回路
２９ 昇降用可変速モータ
３０ 絞り位置算出部
３１ 減算器
３２ 絞り位置補正部
３３ 変換部
３４ 加算器
３５ 絞り位置プロファイル記録部
３６ 結晶送り速度プロファイル記録部
３７ ゲイン設定部
３８ 加算器
４０ 加算器
Ｄ 絞り直径
Ｄｏ 絞り直径の実測値
Ｄｐ 絞り直径プロファイル
Ｅ 発振電圧
Ｅｐ 発振電圧プロファイル（初期設定値）
Ｅｐ' 補正後の発振電圧プロファイル
Ｈ 絞り位置
Ｈｏ 絞り位置の実測値
Ｈｐ 絞り位置プロファイル
Ｉ 高周波電流
Ｌ ゾーン長
Ｒｐ 原料回転速度
Ｒｓ 結晶回転速度
Ｓ１ 融着工程
Ｓ２ 絞り工程
Ｓ３ テーパー部育成工程
Ｓ４ 直胴部育成工程
Ｓ５ ボトム部育成工程
Ｓ６ 冷却工程
Ｖｐ 原料送り速度
Ｖｓ 結晶送り速度
Ｖｓｐ 結晶送り速度プロファイル

Claims (23)

1. 原料ロッドの下端部を誘導加熱コイルで加熱して溶融帯を形成し、前記原料ロッド及び前記溶融帯の下端に晶出する単結晶を下方にそれぞれ送ることにより前記溶融帯から前記単結晶を成長させるＦＺ法による単結晶の製造方法であって、
   転位が排除されるように前記単結晶の直径を絞りながら前記単結晶を成長させる絞り工程を含み、
   前記絞り工程は、
   前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する発振器の発振電圧プロファイルに基づいて、前記発振器の発振電圧を操作することで、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り直径を制御し、
   結晶送り速度プロファイルに基づいて、結晶送り速度を操作することで、前記溶融帯と前記単結晶との界面の位置である絞り位置を制御し、
   前記絞り位置の実測値と絞り位置プロファイルとの偏差に基づいて、前記発振電圧プロファイルを補正し、
   前記発振電圧プロファイルの補正では、
   前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差を求め、
   第１のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差のすべてが第１の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、
   前記第１のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差のすべてが第１の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正することを特徴とする単結晶の製造方法。
2. 前記第１の上限閾値は、前記絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ高い値であり、
   前記第１の下限閾値は、前記絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ低い値である、請求項１に記載の単結晶の製造方法。
3. 前記第１のサンプリング期間は、前記単結晶の回転周期以下である、請求項１又は２に記載の単結晶の製造方法。
4. 前記発振電圧プロファイルの補正では、
   第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、
   前記第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
5. 前記第２の上限閾値は、０．２〜０．６ｍｍ／ｓであり、
   前記第２の下限閾値は、−０．２〜−０．６ｍｍ／ｓである、請求項４に記載の単結晶の製造方法。
6. 前記第２のサンプリング期間は、前記単結晶の回転周期以下である、請求項４又は５に記載の単結晶の製造方法。
7. 原料ロッドの下端部を誘導加熱コイルで加熱して溶融帯を形成し、前記原料ロッド及び前記溶融帯の下端に晶出する単結晶を下方にそれぞれ送ることにより前記溶融帯から前記単結晶を成長させるＦＺ法による単結晶の製造方法であって、
   転位が排除されるように前記単結晶の直径を絞りながら前記単結晶を成長させる絞り工程を含み、
   前記絞り工程は、
   前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する発振器の発振電圧プロファイルに基づいて、前記発振器の発振電圧を操作することで、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り直径を制御し、
   結晶送り速度プロファイルに基づいて、結晶送り速度を操作することで、前記溶融帯と前記単結晶との界面の位置である絞り位置を制御し、
   前記絞り位置の実測値と絞り位置プロファイルとの偏差に基づいて、前記発振電圧プロファイルを補正し、
   前記発振電圧プロファイルの補正では、
   前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差を求め、
   第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、
   前記第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正することを特徴とする単結晶の製造方法
8. 前記第２の上限閾値は、０．２〜０．６ｍｍ／ｓであり、
   前記第２の下限閾値は、−０．２〜−０．６ｍｍ／ｓである、請求項７に記載の単結晶の製造方法。
9. 前記第２のサンプリング期間は、前記単結晶の回転周期以下である、請求項７又は８に記載の単結晶の製造方法。
10. 前記発振電圧プロファイルのシフト補正量は、前記発振電圧プロファイルの最大値±１２％の範囲内である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
11. 前記発振電圧プロファイルのシフト補正量は、前記絞り直径の実測値と絞り直径プロファイルとの偏差に基づく前記発振電圧の制御における補正量の上限値よりも大きい、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
12. 前記絞り工程の後、直径を徐々に拡大させながら前記単結晶を成長させるテーパー部育成工程と、
    直径を一定に維持しながら前記単結晶を成長させる直胴部育成工程とをさらに含む、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
13. 原料ロッドを降下させる原料送り機構と、
    前記原料ロッドの下端部を加熱して溶融帯を生成する誘導加熱コイルと、
    前記原料ロッドと同軸上に配置され、前記溶融帯の下端に晶出する単結晶を降下させる結晶送り機構と、
    前記溶融帯を撮影するカメラと、
    前記カメラが撮影した画像データを処理する画像処理部と、
    前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する発振器と、
    前記画像データに基づいて、前記原料送り機構、前記結晶送り機構及び前記発振器の発振電圧を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    転位が排除されるように前記単結晶の直径を絞る絞り工程において、発振電圧プロファイルに基づいて、前記発振器の発振電圧を操作することで、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り直径を制御する絞り直径制御部と、
    前記絞り工程において、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り位置の実測値と絞り位置プロファイルとの偏差及び結晶送り速度プロファイルに基づいて、結晶送り速度を操作することで、前記絞り位置を制御する絞り位置制御部と、
    前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差に基づいて、前記発振電圧プロファイルを補正する発振電圧プロファイル補正部とを含み、
    前記発振電圧プロファイル補正部は、
    前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差を求め、
    第１のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差のすべてが第１の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、
    前記第１のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差のすべてが第１の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正することを特徴とする単結晶製造装置。
14. 前記第１の上限閾値は、前記絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ高い値であり、
    前記第１の下限閾値は、前記絞り位置プロファイルよりも０．５〜２．０ｍｍ低い値である、請求項１３に記載の単結晶製造装置。
15. 前記第１のサンプリング期間は、前記単結晶の回転周期以下である、請求項１３又は１４に記載の単結晶製造装置。
16. 前記発振電圧プロファイル補正部は、
    第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、
    前記第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正する、請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の単結晶製造装置。
17. 前記第２の上限閾値は、０．２〜０．６ｍｍ／ｓであり、
    前記第２の下限閾値は、−０．２〜−０．６ｍｍ／ｓである、請求項１６に記載の単結晶製造装置。
18. 前記第２のサンプリング期間は、前記単結晶の回転周期以下である、請求項１６又は１７に記載の単結晶製造装置。
19. 原料ロッドを降下させる原料送り機構と、
    前記原料ロッドの下端部を加熱して溶融帯を生成する誘導加熱コイルと、
    前記原料ロッドと同軸上に配置され、前記溶融帯の下端に晶出する単結晶を降下させる結晶送り機構と、
    前記溶融帯を撮影するカメラと、
    前記カメラが撮影した画像データを処理する画像処理部と、
    前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する発振器と、
    前記画像データに基づいて、前記原料送り機構、前記結晶送り機構及び前記発振器の発振電圧を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    転位が排除されるように前記単結晶の直径を絞る絞り工程において、発振電圧プロファイルに基づいて、前記発振器の発振電圧を操作することで、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り直径を制御する絞り直径制御部と、
    前記絞り工程において、前記溶融帯との界面における前記単結晶の直径である絞り位置の実測値と絞り位置プロファイルとの偏差及び結晶送り速度プロファイルに基づいて、結晶送り速度を操作することで、前記絞り位置を制御する絞り位置制御部と、
    前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差に基づいて、前記発振電圧プロファイルを補正する発振電圧プロファイル補正部とを含み、
    前記発振電圧プロファイル補正部は、
    前記絞り位置の実測値と前記絞り位置プロファイルとの偏差を求め、
    第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の上限閾値を上回る場合に前記発振電圧プロファイルをプラス側にシフト補正し、
    前記第２のサンプリング期間内に得られた複数の前記偏差の近似直線の傾きが第２の下限閾値を下回る場合に前記発振電圧プロファイルをマイナス側にシフト補正することを特徴とする単結晶製造装置。
20. 前記第２の上限閾値は、０．２〜０．６ｍｍ／ｓであり、
    前記第２の下限閾値は、−０．２〜−０．６ｍｍ／ｓである、請求項１９に記載の単結晶製造装置。
21. 前記第２のサンプリング期間は、前記単結晶の回転周期以下である、請求項１９又は２０に記載の単結晶製造装置。
22. 前記発振電圧プロファイルのシフト補正量は、前記発振電圧プロファイルの最大値±１２％の範囲内である、請求項１３乃至２１のいずれか一項に記載の単結晶製造装置。
23. 前記発振電圧プロファイルのシフト補正量は、前記絞り直径の実測値と絞り直径プロファイルとの偏差に基づく前記発振電圧の制御における補正量の上限値よりも大きい、請求項１３乃至２２のいずれか一項に記載の単結晶製造装置。

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