JPH01148778A - 浮遊帯域制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＦＺ法による結晶製造装置に適用され、浮遊帯
域の軸方向長及び品出結晶径を制御する浮遊帯域制御方
法に関する。

［従来の技術及びその問題点］ この種の制御では、特に晶出結晶直径の制御が重要にな
る。品出結晶直径の制御の連応性および安定性が悪いと
、育成結晶に乱れが発生して不良品となる。また、不良
品にならなくても、製品として用いられないコーン部が
長くなり過ぎたり、直胴部表面の軸方向に沿った凹凸が
大きくなって円筒研磨における削りしろが長くなり過ぎ
たりし、ロスが大きくなる。

一方、単に晶出結晶直径のみを制御しても、浮遊帯域の
軸方向長が短くなり過ぎると、浮遊帯域内部における原
料棒の下端面から突出した未溶コーンが結晶棒の下端面
に接近し、該下端面の中央１Ｍ≦の温度が周囲部より低
下して結晶が乱れたり、該未溶コーンの下端が原料棒の
」二端面に固着して結晶の育成が不可能になったり、あ
るいはゾーン長が長くなりすぎて浮遊帯域が切断したり
する。

ここで、加熱装置へ供給する電力Ｐを変化させると晶出
結晶直径り、及びゾーン長Ｌ　（浮遊帯域の軸方向長に
比例した長さ）が共に変化する。また、原料棒の加熱装
置側への相対速度Ｖ３を変化させても、晶出結晶直径り
、Ｓ及びゾーン長Ｉ７が共に変化する。

以上述べたことから、加熱装置へ供給する電力Ｐ及び加
熱装置側への原料棒の相対速度Ｖｐをどのように調節し
たら、連応性及び安定性のあるゾーン長し及び晶出結晶
径Ｄｓの制御を行うことができるかが問題となる。

本発明の目的は、安定性及び連応性にすぐれた、晶出結
晶径及びゾーン長の制御を行うことができる浮遊帯域制
御方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明では、原料棒を加熱
装置で熔融し、その融液から結晶を析出させて結晶棒を
育成し、原料棒および結晶棒を該加熱装置に対し相対的
に移動させて両棒間の浮遊帯域を軸方向へ移動させ、該
浮遊帯域の幾何学量を撮像装置で測定し、該幾何学量の
測定値が目標値になるよう、該加熱装置に供給する電力
Ｐ及び該両棒の加熱装置に対する相対速度を調節する浮
遊帯域制御方法において、 該幾何学量は、該浮遊帯域の軸方向長さに略比例したゾ
ーン長しまたは該浮遊帯域の融液ネック部組Ｄｎ、及び
、該浮遊帯域と該結晶棒との界面の径である晶出結晶径
Ｄｍまたは該浮遊帯域の晶出側融液肩部径Ｄｍであり、 ゾーン長しまたは融液ネック部組Ｄｎの測定値をＺｏ、
ゾーン長しまたは融液ネック部組Ｄ７の目標値をＺｏ、
晶出結晶径Ｄｍまたは晶出側融液肩部径Ｄｎの測定値を
Ｄ１１晶出結晶径Ｄｍまたは晶出側融液肩部径Ｄｎの目
標値をＤｏ、 （ＺニーＺ　０）（Ｄ　Ｉ　　Ｄ　、）の値をＭとした
ときに、Ｍ＞０の場合にはＭ＜Ｏの場合よりも該原料棒
の該加熱装置側への相対速度Ｖｐの調節の寄与を小さく
し、Ｍ＜０の場合にはＭｈｏの場合よりも電力調節の寄
与を小さくすることを特徴とする。

［作用］ 原料棒の加熱装置側への相対速度■、の変化に対するＤ
ｎの応答速度は、供給電力Ｐの変化に対するＤＩの応答
速度よりもはるかに大きい。

（＋）７．、＞ＺｏかつＤＩ＞Ｄｏの場合Ｄ１を減少さ
せようとして供給電力ｐ　ｈ＜　’ｔｈｌｉ少され、し
たがってＺｌら減少する。また、Ｚｌを減少させようと
して相対速度■２が増加されるが、相対速度調節の寄与
が小さくなるので、該相対速度Ｖｐの増加（ＤＩの増加
）が抑制され、Ｄ、に対する供給電力減少の影響が見掛
上大きくなる。　したがって、速やかにＤＩＩＪ＜減少
して目標値に収束することになる。

（２）Ｚ、＞ｚ、かつＤｉ＜Ｄｏの場合Ｚ、を減少させ
ようとして相対速度■２が増加（原料供給（＋１が増加
）され、Ｄ、が速やかに増加する。

また、Ｌを増加させようとして供給電力Ｐが増加される
が、電力調節の寄与が小さくなるので、ＤＩの過剰な増
加が抑制される。

したがって、安定かつ速やかにＤＩが目標値に収束する
ことになる。

（３）ＺＩ＜ｚ。かつＤＩ＞Ｄｏの場合Ｚｌを増加させ
ようとして相対速度■２が減少（原料供給ｒｚｔが減少
）され、ＤＩが速やかに減少する。

また、Ｄ、を減少させようとして供給電力Ｐが減少され
るが、電力調節の寄与が小さくなるので、供給電力Ｐの
過剰な減少が抑制される。

したがって、安定かつ速やかにり、が目標値に収束する
ことになる。

（４）　ｚ　ｌ＜　ｚ　０かっＩ）＋＜Ｄｏの場合ＤＩ
を増加させようとして供給電力Ｐが増加され、したがっ
てＺｌも増加する。また、ＺＩを増加させようとして相
対速度Ｖｐが減少されるが、相対速度調節の寄与が小さ
くなるので、相対速度Ｖｐの減少（ＤＩの減少）か抑制
され、Ｄ、に対する供給電力増加の影響が見掛上大きく
なる。

したがって、速やかにり、が増加して目標値に収束する
ことになる。

［実施例］ 図面に基づいて本発明の詳細な説明する。第１図にはＦ
Ｚ法による結晶製造装置に用いられる浮遊帯域制御装置
の全体構成が示されている。

本発明と直接関係する部分は、下記（積分感度制御）の
項であるが、これと関係した他の構成を先に説明する。

発振器！０から誘導加熱コイルＩ２へ高周波電流が供給
されて原料棒１６、たとえばシリコン多結晶棒が加熱熔
融され、その融液から結晶が析出して結晶棒１８、たと
えばシリコン単結晶棒が育成され、原料棒１６と結晶棒
１８との間に浮遊帯域２０が形成される。

結晶棒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Ｖ８で移動される。また、結晶
棒１８は、図示しないモータにより一定速度で回転され
、結晶棒１８と浮遊帯域２０の界面２４の付近の温度分
布が回転対称化される。

一方、原料棒Ｉ６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
、原料棒１６は、図示しないモータにより一定速度で回
転され、原料棒Ｉ６と浮遊帯域２０との界面２８付近の
温度分布が回転対称化される。

浮遊帯域２０及びその周辺は、固定された工業用テレビ
カメラ３０により監視されており、その複合映像信号が
画像処理回路３２へ供給されて、熔出界面２８における
直径Ｄｐ１誘導加熱コイル１２の下面と品出界面２４と
の間の長さであるゾーン長ｌ、及び品出側融液急傾斜部
３８と晶出界面２４との間の晶出側融液肩部３４の直径
り、が測定される。

このゾーン長しは浮遊帯域２０の軸方向長に略比例する
。したがって、ゾーン長としては、該軸方向長、または
熔出界面２８から誘導加熱コイル１２までの長さであっ
てもよい。

この融液肩部直径り、、は、晶出界面２４から上方へ一
定距離り、離れた位置における晶出側融液肩部３４の直
径である。融液肩部直径り、は、距ａｈ、及び結晶棒１
８の下降速度Ｖ８が一定であれば、一定時間後（通常、
３０〜１００秒後）の晶出結晶直径り、と一定の関係に
あり、その相関関係が大きい。

これを概説すれば、例えば、 Ｄａ−１０１ｍｍ、　Ｄｓ＝　１００ｍｍで安定してい
るときに、融液ネック部直径り、、を一定に保っておき
、Ｄ、をｌｏＯ＋ｕ＋からｌ０２ｔｓに増加させた場合
、ｈ　、／Ｖ　、経過後には り、＝１０１ｘ１０２／１００＝１０３ｍｍｌこなる。

一般にＶ　ｍ＝　２．６〜５．０　ａｍ／ｗｉｎである
から、この場合、融液肩部直径り、により３６〜６９　
ｓｅｃ経過後の晶出結晶径り、を予測できることになる
。

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、晶出結晶直径り、よりも融液肩部直径り、を用いた
方が、より正確な結晶径制御を行うことができる。

したがって、品出結晶直径り、を直接制御するよりも、
融液肩部直径Ｄ１を制御ケることにより間接的に品出結
晶直径り、を制御した方が、応答性が速（なり、安定し
た結晶径制御を行うことができる。

ここで、上述の距離Ｄｎの好ましい値は、実験の結果、
晶出結晶直径Ｄｓの値に関係がなく、２〜５ｍｍであり
、その前後の１〜７ｆｆｉＩｍの範囲の値であってもあ
る程度の効果が得られる。

これら熔出界面直径Ｄｐ及び融液肩部直径り、は、輝度
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、熔出界面２８、品出界面２４及び誘導加熱コイル１
２の下面の位置は、走査線の垂直方向の輝度が急変する
位置として検出される。

さらに、距離り、は、品出界面２４に対応した走査線か
ら上方へ一定本数離れた走査線までの距離に対応してい
る。

（原料棒の下降速度制御） 次に、原料棒１６の下降速度■２の制御について説明す
る。

第１図において、原料棒下降速度演算器４０には、画像
処理回路３２から熔出直径り、、、及び融液肩部直径り
、が供給され、結晶棒１８の下降速度を検出する下降速
度検出器４２から下降速度Ｖｓ＋が供給される。原料棒
下降速度演算器４０は、これらの値を用いてＶ　、＊　
（Ｄ　−＋／　Ｄ　ｐ＋）　’ヲｆｊｉ’！５　シ、こ
れを目標下降速度ＶＰＡとして減算器４４へ供給する。

この目標下降速度Ｖ、、Ａは、浮遊帯域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。

浮遊帯域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、ＶｐＢを補正値として減
算器４４へ加える。すなわち、減算器４８へ画像処理回
路３２、ゾーン長設定器４６からそれぞれ測定ゾーン長
し＋、目標ゾーン長Ｌｏが供給され、比較・増幅されて
Ｆ’　Ｉ　Ｄ　調節器５０へ供給され、Ｐ　Ｉ　Ｄ　調
節ｎ５０の出力信号がＶＰＢとして減算器４４へ供給さ
れる。このゾーン長設定器４６は、プログラム設定器で
あり、画像処理回路３２から供給される融液肩部直径り
、に応答して、たとえば第２図に示すような融液肩部直
径Ｄｎの関数である目標ゾーン長Ｌ０を出力する。

目標ゾーン長Ｌ０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Ｄ□より融液肩部直径Ｄ１を
大きくする必要があり、融液滴下が発生し易いので、特
に融液滴下が発生し易い部分で目標ゾーン長Ｌ０を長く
して、融液滴下の発生を防止し、また、結晶に転位が生
じるのを避けるためである。ただし、ゾーン長りをあま
り長くすると、融液部が保持されず切断したり、また、
誘導加熱コイル１２と浮遊帯域２０の両端部との電磁結
合の低下が起きるなど種々の問題が生じるので、適当な
値にする必要がある。

さて、減算器４４は、原料棒下降速度演算器４０１ＰＩ
Ｄ調節器５０からの目標下降速度■、と補正値ＶｐＢの
差を原料棒目標下降速度Ｖ、。として差動増幅器５４へ
供給する。差動増幅器５４は、下降速度検出器５２によ
り検出される原料棒１６の下降速度■、１と、減算器４
４からの原料棒目標Ｆ降速度■、。を比較・増幅し、動
作信号として、速度調節器５６へ供給する。これにより
、駆動回路５８を介して、昇降用可変速モータ２６によ
る原料棒１６の下降速度ｖＰが制御される。

（結晶棒の下降速度制御） 次に、結晶棒１８の下降速度■、の制御について説明す
る。

下降速度検出器４２により検出された結晶棒１８の下降
速度ｖ、Ｉと、下降速度設定器６０からの結晶棒目標下
降速度Ｖ　ｎｏとが、差動増幅７！ｊ、６２に供給され
て比較・増幅され、動作信号として速度１４節器６４へ
供給され、その出力信号が駆動回路６６へ供給されて、
昇降用可変速モーター２２による結晶棒１８の下降速度
Ｖ、が制御される。この下降速度設定器６０は、プログ
ラム設定器であり、画像処理回路３２からの融液肩部直
径Ｄ１に応答して、融液肩部直径Ｄ１の関数である結晶
棒目標下降速度■、。出力する。

（晶出結晶直径制御） 次に、晶出結晶直径Ｄｎの制御について説明する。

結晶棒下降速度ｖ１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、Ｌｌ−０の場合の結晶棒１８の長さであり、
画像処理回路３２からのゾーン長Ｌｌによって補正され
る。すなわち、減算器７０は、積分棒長ＹＡとゾーン長
ＬＩとの差を結晶棒長Ｙとして、基本供給電力設定器７
２へ供給する。基本供給電力設定器７２は、プログラム
設定器であり、結晶棒長Ｙの関数である基本供給電力値
を、加算器７８を介し発信器ＩＯの電力制御入力端子へ
供給して、発信器１０から誘導加熱コイル■２へ供給さ
れる電力を調節する。この基本供給電力値により、融液
肩部測定直径Ｄ１をほぼ融液肩部目標直径り、。に近付
けることができる。

一方、結晶棒長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、結晶棒長Ｙの値に応答して、例えば第３図
に示すような結晶棒長Ｙの関数である融液肩部目標直径
り、。を差動増幅器８２へ供給する。差動増幅器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
直径り、。と画像処理回路３２から供給される融液肩部
測定直径Ｄ１との差を動作信号として、ＰＩＤＲ節器８
４へ供給し、その出力を加算器７８へ加えて基本供給電
力値を補正する。

ここで、ＰＩＤ動作の各ゲインを小さくして、ハンチン
グの幅を押さえることにより、融液滴下の発生を防止す
る必要がある。しか１１、該ゲインを小さくすれば、Ｐ
ＩＤｊｌＦ！節器８４の出力では補正が不充分となる。

そこで、本実施例では、Ｉ′調節器８６を用いている。

この■ｔ？Ｉｊ４節４８６は、入力値（Ｄ、。−Ｄ、Ｉ
）を時間積分したものをさらに時間積分し、これを定数
倍して加算器７８へ供給し、基本供給電力値を補正する
。

このような補正を行ったところ、誘導加熱コイルＩ２を
取り替えて異なる特性の誘導加熱コイルＩ２を用いたり
、結晶棒Ｉ８の直径が異なる場合等であっても、基本供
給電力設定器７２に書き込まれる基本パターン（プログ
ラム設定パターン）を変更する必要がなくなった。

（積分感度制御） 次に、本発明に直接関係した積分感度制御について説明
する。

この制御は、マイクロコンピュータを用いた積分感度コ
ントローラ８６により行われる。積分感度コントローラ
８６には、画像処理回路３２からの測定ゾーン長Ｉ７．
及び融液肩部測定直径り１８、ゾーン長設定器４６から
の目標ゾーン長し。、並びに融液肩部直径設定器８０か
らの融液肩部目標直径Ｄ−，が供給されている。積分感
度コントローラ８６は、これらの入力データに基づいて
ＰＩＤＦＩ節器５０及びＰＩＤ８節器８４の積分感度を
制御する。

その制御の手順は第４図に示されている。

図中、ＫｒｐはＰＩＤＦＩ節器８４の積分感度であり、
人力値の時間積分値にこの積分感度Ｋｒｐを乗じた値が
■成分の出力値になる。また、Ｋ＋ＶはＰＩＤ調節器５
０の積分感度であり、入力値の時間積分値にこの積分感
度Ｋｒｖを乗じた値が！成分の出力値になる。また、α
及びβは定数である。試験の結果、このα、βの値に好
ましい範囲は広く、最適値の±５０％の範囲であっても
問題がないことが分かった。

最初に、ステップ９６において積分感度Ｋ　＋ｐをαに
初期設定し、積分感度Ｋｒｖをβに初期設定する。

次に、ステップ９８において、Δをり、。に比し充分小
さな値としたときに、 ＩＬ　Ｉ−Ｌ　、１＜Δかっ１Ｄ＝Ｉ−Ｄ、。１〈Δす
なわち、Ｌ、がＬｏに略等しく、かつ、Ｄ　ｗａ　ｌが
り、、。

に略等しい場合には、制御条件を変えないで現状を維持
する。

次に、ＩＬＩ　　Ｌｏｌ＞ΔまたはＩＤ１　Ｄ−０（〉
Δとなったときの処理を以下の４つの場合に分けて説明
する。

（１）Ｌｌ＞Ｌｏかつり、ｌ＞Ｄ、、。の場合この場合
、ＰＩＤｒＡ節器５０は測定ゾーン長Ｌ＋を減少（原料
棒！６の下降速度ＶｐＩを増加）させるように出力し、
ＰＩＤ調節器８４は融液肩部測定直径Ｄ１を減少（誘導
加熱コイル１２への供給電力Ｐを減少）させるように出
力する。

ステップｔｏｏ、＋０２を通ってステップ１０４へ進み
、積分感度に１ｐがαに設定され、積分感度ＫＩνがλ
βに設定される。ここにλは定数であり、効果が得られ
るその範囲はα及びβの値のとり方にもよるが、好まし
くはＯ〜０．２であることが分かった。これにより、測
定ゾーン長り、を減少（Ｄ−、を増大）させようとする
Ｐ　Ｉ　ＤＦＩ節器５０の出力が押さえられるが、融液
肩部測定直径Ｄ□を減少させようとするＰ　Ｉ　Ｄ　Ｄ
４節４ｓ４の出力は押さえられない。

したがって、原料棒１６の下降速度Ｖ　ｐｉの増加が抑
制され、これによって融液肩部測定直径Ｄ□の増加が速
やかに抑制される。

ここで、Ｖｐｌの変化に対するＤｎの応答速度は、供給
電力Ｐの変化に対するＤ□の応答速度よりもはるかに大
きい。

このため、Ｄ□に対する、ＰＩＤｒＡ節器８４節用８４
基づく供給電力減少の影響が見掛上極めて大きくなり、
速やかに融液肩部測定直径Ｄ１が融液肩部目標直径Ｄ１
゜に収束する。

次にステップ＋０６において、融液肩部測定直径Ｄ１の
値が未だ曲回の読込値以上であればステップ＋０８へ進
み、一定時間るのを待ち、ステップ９８へ戻る。この待
時間はステップ９８〜＋０８の１サイクル時間により、
零であってもよい（以下、同様）。

供給電力減少により融液肩部測定直径ＤｗｌがΔλ少に
転じたときには、ステップ１０６から１１０へ進み、積
分感度ＫＩＰの値をしαに減少させ、融液肩部測定直径
り、が過剰に減少するのを防止する。これは、供給電力
Ｐの変化に対するＤ□の応答速度が比較的遅いためであ
る。これにより、安定に融液肩部測定直径Ｄ１が融液肩
部目標直径り、、。

に収束する。前記νは定数であり、結果が得られるその
範囲はα及びβの値のとり方にもよるが、０〜０．５、
好ましくは０．１〜０．３である。

（２）Ｌｌ＞ＬｏかつＤ□〈ＤＩＩｏの場合この場合、
Ｐ　Ｉ　Ｄ調節器５０は測定ゾーン長Ｌｔを減少（原料
棒１６の下降速度Ｖｐ＋を増加）させるように出力し、
ＰＩＤｕ節器８４は融液肩部測定直径り、を増加（誘導
加熱コイル１２への供給電力Ｐを増加）させるように出
力する。

ステップ１００．１０２を通ってステップ１１２へ進み
、積分感度ＫＩＰがμαに設定され、積分感度ＫｒＶが
βに設定される。ここにμは定数であり、効果が得られ
るその範囲はα及びβの値のとり方にもよるが、θ〜０
．５、好ましくはθ〜０゜２である。これにより、測定
ゾーン長し、を減少させようとするＰＩＤ調節器５０の
出力は押さえられないが、融液肩部測定直径 Ｄｌを増加させようとするＰＩＤＥｌ’ｌ１節器８４の
出力が押さえられる。

したがって、原料棒１６の下降速度Ｖｐｉの増加により
、融液肩部測定直径Ｄ□が速やかに増加するが、供給電
力Ｐの増加が押さえられるので、融液肩部直径Ｄ１の過
剰な増加が押さえられる。これにより、速やかかつ安定
に融液肩部測定直径Ｄ１が融液肩部目標直径り、。に収
束する。

次に、ステップ１０８へ進み、一定時間経過するのを待
ち、ステップ９８へ戻る。

（３）Ｌｌ＜Ｌ、かつＤ□＞Ｄ−０の場合この場合、Ｐ
　Ｉ　Ｄ調節器５０は測定ゾーン長Ｌ　。

を増加（原料棒１６の下降速度Ｖ　ｐｌを減少）させる
ように出力し、ＰＩＤ調節器８４は融液肩部測定直径Ｄ
１を減少（誘導加熱コイル１２への供給電力ｌ］を減少
）させるように出力する。

ステップ１００Ｓ　１＋４を通ってステップ１２２へ進
み、積分感度Ｋ　ｒｐがμαに設定され、積分感度ＫＩ
Ｖがβに設定される。これにより、測定ゾーン長Ｌ＋を
増加させようとするＰＪＤ調節器５０の出力は押さえら
れないが、融液肩部測定直径Ｄ１を減少させようとする
ＰＩＤ！節器８４の出力が押さえられる。

したがって、原料棒１６の下降速度Ｖｐｌのｌｌλ少に
より、融液肩部測定直径Ｄ□が速やかに減少するが、供
給電力Ｐの減少が押さえられるので、融液肩部直径Ｄｎ
の過剰な減少が押さえられる。これにより、速やかかつ
安定に融液肩部測定直径Ｄｌが融液肩部目標直径り、。

に収束する。

次に、ステップ！０８へ進み、一定時間経過するのを待
ち、ステップ９８へ戻る。

（４）ＬＬ＜Ｌ。かつＤ　１＜　Ｄ　＝。の場合この場
合、ＰＩＤ調節器５０は測定ゾーン長り。

を増加（原料棒１６の下降速度ＶＰＩを減少）させるよ
うに出力し、ＰＩＤ調節器８４は融液肩部測定直径Ｄ１
を増加（誘導加熱コイル］２への供給電力Ｐを増加）さ
せるように出力する。

ステップ１００．１１４を通ってステップＩＩ６へ進み
、積分感度Ｋｒｐがαに設定され、積分感度に１ｖがλ
βに設定される。これにより、測定ゾーン長しｌを増加
させようとするｒｙ　ｒ　Ｄ　調節器５０の出力が押さ
えられるが、融液肩部測定直径Ｄ１を増加させようとす
るＰＩＤｇ節器８４の出力は押さえられない。

したがって、原料棒１６の下降速度Ｖ、、の減少が抑制
され、これによって融液肩部測定直径Ｄ１のさらなる減
少が速やかに抑制される。

このため、ＤＩＩｌに対する、ｐＩＤｎ節器８４の出力
に基づく供給電力増加の影響が見掛上極めて大きくなり
、速やかに融液肩部測定直径り、が融液肩部目標直径り
、。に収束する。

次にステップ１１８において、融液肩部測定直径Ｄ１の
値が未だ前回の読込値以下であればステップ＋０８へ進
み、前回の読込値を超えておればステップ１２０で積分
感度に＋ｐの値をναに減少させ、融液Ｆ４部測定直径
Ｄ１が過剰に減少するのを防止した後にステップ１０８
へ進み、一定時間経過するのを待ち、ステップ９８へ戻
る。

以」二の処理により、融液肩部直径Ｄ□は速やかかつ安
定に目標値に収束する。測定ゾーン長しｌも目標値に追
従するが、ゾーン長しは原料棒１６の下降速度の変化に
対する応答速度が極めて速く、しかも、その制御は融液
肩部直径Ｄｎの制御より正確度が低くてもよいので問題
はない。

本実施例では、融液肩部直径Ｄ１の制御の連応性及び安
定性を向上させるために、ゾーン長しの制御の正確度を
多少犠牲にし、全体として好ましい結果を得ている。

したがって、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、浮
遊帯域の融液が滴下するのを防止することが可能となる
。また、直胴部の製造においては、軸方向に沿っての表
面の凹凸を小さくするごとができ、円筒形研磨をすると
きの削りしろを小さくできる。

［融液ネック部直径Ｄｎ］ に記実施例ではゾーン長りを直接用いる場合を説明した
が、特に直胴部育成時には、このゾーン長Ｉ、の代わり
に、第１図に示す融液ネック部直径Ｄｎを用いた方が好
ましい。

この融液ネック部直径Ｄｎは、誘導加熱コイル１２の下
面から下方へ一定距離り。離れた位置に於ける晶出側融
液ネック部３６の直径である。融液ネ１り部直径り。は
、輝度が基準値より大きい水平走査線の長さに比例した
長さとして測定される。距離り。は、誘導加熱コイルＩ
２の下面に対応した水平走査線から一定本数離れた水平
走査線までの距離に対応している。

融液ネック部直径Ｄｎは、融液肩部直径り、を−定に制
御した場合には、一定時間後（通常、５〜■０秒後）の
ゾーン長しと一定の関係にあり、その相関関係が大きい
。

これを概説すれば、Ｄ、、が増加するとり、が増加する
ので、Ｄ、が増加しないよう誘導加熱コイル１２への供
給電力Ｐを減少させるとゾーン長Ｉ７が減少する。この
Ｄｌｌの増加量ΔＤ１は一定時間後のＩ、の減少量Δ！
７に比例する。

また、実験の結果、距Ｍｈ、が数ｍｍの場合、ΔＬ／Δ
Ｄｉ、の値はｌθ程度であり、しよりもり、。

の方が１桁も感度が高い。

さらに、工業用テレビカメラ３０で浮遊帯域２０及びそ
の周辺を映すと、材料棒１６．１８の直径が大きい場合
、例えば１５０ｍｍもある場合には、晶出界面２４及び
熔出界面２８のラインが湾曲する。しかも、このライン
には晶癖等の存在により、凹凸がある。一方、融液ネブ
ク第３６についてはこのような問題がない。したがって
、フィードバック晴としては、ＬよりもＤｌｌを用いた
ほうが好ましい。

これらのことから、特に直胴部の製造においては、ゾー
ン長りを直接制御するよりも、融液ネック部直径り。を
制御することにより間接的にゾーン長りを制御した方が
、安定した制御を行うことができる。

ここで、上述の距離り、、は、ΔＬ／ΔＤ、、の（ａ　
ｈ＜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１１ｉｌｎ以内がよい。

なお、本発明にはほかにも種々の変形例が含まれること
は勿論である。

たとえば、上記実施例ではゾーン長り及び融液肩部直径
Ｄｎの制御偏差に応じて積分感度を変える場合を説明し
たが、比例感度もしくは微分感度を変え、またはこれら
の感度の組合わせを変えるようにしてもよい。

また、制御方式はＰＩ、ＰＩＤなどに限定されない。

さらに、品出結晶径に関するｒａとして融液肩部直径り
、を用いた場合を説明したが、この代わりに晶出結晶直
径り、を用いてもよい。

また、基本供給電力値は、結晶棒長Ｙの代わりに、融液
肩部直径り、又は品出結晶直径Ｄ８の関数であってもよ
い。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明に係る浮遊帯域制御方法によ
れば、ゾーン長制御の正確度か多少犠牲になるものの、
特に問題はなく、より重要な品出結晶径制御の安定性及
び連応性に優れるという効果を奏し、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浮遊帯域
の融液が滴下するのを防止し、また、軸方向に沿っての
直胴部表面の凹凸をできるだけ小さくして円筒形研磨の
削りしろを小さくするのに寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例に係り、第１図は
浮遊帯域制御装置のブロック図、第２図はゾーン長設定
器４６の入出力特性を示す線図、第３図は融液肩部直径
設定器８０の人出力特性を示す線図、第４図は積分感度
コントローラ８６による制御の手順を示すフローチャー
トである。 Ｉ２：誘導加熱コイル　　１６：原料棒１８：結晶棒　
　　　　　２０：浮遊帯域２４：晶出界面　　　　　２
８：熔出界面３０：工業用テレビカメラ３２：画像処理
回路３４：品出側融液肩部　　４６：ソーン長設定器５
０：ＰＩＤ調節器　　　７０：減算器７２：基本供給電
力設定器 ８０：融液肩部直径設定器８４　：ＰＩＤ調節器ｇ６：
ｒ’ａ節器 ８８：積分感度コントローラ Ｄｌ：融液肩部測定直径 り、。：融液肩部目標直径 り、二晶出結晶直径 りや：熔出結晶直径 ＬＩ：測定ゾーン長　　　　Ｌｏ、目標ゾーン長Ｙ：結
晶棒長

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料棒（１６）を加熱装置（１２）で熔融し、そ
   の融液から結晶を析出させて結晶棒（１８を育成し、原
   料棒（１６）および結晶棒（１８）を該加熱装置（１２
   ）に対し相対的に移動させて両棒（１６、１８）間の浮
   遊帯域（２０）を軸方向へ移動させ、該浮遊帯域（２０
   ）の幾何学量を撮像装置（３０）で測定し、該幾何学量
   の測定値が目標値になるよう、該加熱装置（１２）に供
   給する電力Ｐ及び該両棒（１６、１８）の加熱装置（１
   ２）に対する相対速度を調節する浮遊帯域制御方法にお
   いて、 該幾何学量は、該浮遊帯域（２０）の軸方向長さに略比
   例したゾーン長Ｌまたは該浮遊帯域（２０）の融液ネッ
   ク部径Ｄ＿ｎ、及び、該浮遊帯域（２０）と該結晶棒（
   １８）との界面の径である晶出結晶径Ｄ＿ｍまたは該浮
   遊帯域（２０）の晶出側融液肩部径Ｄ＿ｍであり、 ゾーン長Ｌまたは融液ネック部径Ｄ＿ｎの測定値をＺ＿
   ｉ、ゾーン長Ｌまたは融液ネック部径Ｄ＿ｎの目標値を
   Ｚ＿ｏ、晶出結晶径Ｄ＿ｍまたは晶出側融液肩部径Ｄ＿
   ｍの測定値をＤ＿ｉ、晶出結晶径Ｄ＿ｍまたは晶出側融
   液肩部径Ｄ＿ｍの目標値をＤ＿ｏ、 （Ｚ＿ｉ−Ｚ＿ｏ）（Ｄ＿ｉ−Ｄ＿ｏ）の値をＭとした
   ときに、　Ｍ＞０の場合にはＭ＜０の場合よりも該原料
   棒の該加熱装置側への相対速度Ｖ＿ｐの調節の寄与を小
   さくし、Ｍ＜０の場合にはＭ＞０の場合よりも電力調節
   の寄与を小さくすることを特徴とする浮遊帯域制御方法
   。
2. （２）前記調節及び制御は、前記相対速度Ｖ＿ｐを調節
   してゾーン長しまたは融液ネック部径Ｄ＿ｎを制御し、
   前記電力Ｐを調節して晶出結晶径Ｄ＿ｍまたは晶出側融
   液肩部径Ｄ＿ｍを制御することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の浮遊帯域制御方法。
3. （３）前記制御はＰＩ制御、ＰＩｌ＾２制御、ＰＩＤ制
   御またはＰＩｌ＾２Ｄ制御であり、積分感度の値を減少
   させることにより前記調節の寄与を比較的小さくするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載の浮遊帯域制御方法。