感应加热线圈15供给高频电流。在本实施方式中，CCD照相机17也可以设置多台。在采用多照相机系统的情况下，能够更加正确地测定单晶的减径直径、减径位置及熔融区的区域长度。
[0027]图2是概略示出利用FZ法的单晶的制造工序的流程图。
[0028]如图2所示，在利用FZ法的单晶的育成中，依次实施以下工序:熔融原料棒1的前端部而使之熔接到晶种2的熔接工序S1 ;为了无错位化而较细地使单晶减径的减径工序S2 ;使单晶的直径缓缓扩大到目标直径而育成锥体部的锥体部育成工序S3 ;将单晶的直径维持恒定而育成直躯体部的直躯体部育成工序S4 ;育成使单晶的直径减径的底部的底部育成工序S5 ;以及结束单晶的育成并冷却的冷却工序S6。
[0029]图3是示出利用单晶制造装置10来制造的单晶锭的形状的大致侧面图。
[0030]如图3所示，单晶锭3包括:为了无错位化而较细地使直径减径的减径部3a ?’从减径部3a的上端起直径缓缓扩大的锥体部3b ;具有恒定的直径的直躯体部3c ;以及直径减径的底部3d。FZ法中，单晶锭3被按照减径部3a、锥体部3b、直躯体部3c、底部3d的顺序育成，直躯体部3c就是实际作为制品而提供的部分。此外，图1的单晶3是直躯体部3c育成至其中途为止的状态。单晶锭3的长度信赖于原料棒1的量。
[0031]图4是示出开始单晶的育成之前的原料棒1及晶种2分别设置在原料输送机构12及晶体输送机构14的状态的大致侧面图。
[0032]如图4所示，原料棒1包括从前端部la起直径缓缓扩大的锥体部lb、和具有恒定的直径的直躯体部lc。例如在硅单晶的情况下，原料棒1由以甲硅烷等为原料的高纯度多晶硅精炼。晶种2由具有既定晶体方位的圆柱状或棱柱状的单晶构成。
[0033]在熔接工序中，使安装在上轴11的下端的原料棒1下降而配置在感应加热线圈15的内侧，加热原料棒1的前端部la而成为熔融状态，使熔液部熔接在安装在下轴13的上端的晶种2。随后，使晶种2缓慢地下降而避开感应加热线圈15，从而在晶种2和熔液的固液界面结晶出单晶，单晶缓缓生长。进而，通过适当地控制原料棒1的下降速度和单晶3的下降速度，形成减径部3a、锥体部3b、直躯体部3c及底部3d，完成图3所示的单晶锭3。
[0034]在减径工序中，使上轴11及下轴13分别沿恒定方向以恒定的转速旋转的同时以期望的速度下降，使直径被较细地减径至数_左右的单晶生长至既定长度(例如60_左右)。能够在开始锥体部3b的育成之前使单晶的直径减径，能够谋求单晶的无错位化。
[0035]图5是减径工序的控制框图。
[0036]如图5所示，在减径工序中，对单晶3的减径直径D和减径位置Η进行PID控制。“减径直径”是指单晶3与熔融区4之间的固液界面附近的直径，“减径位置”是指该固液界面附近的上下方向的位置。特别是，减径位置Η作为相对于感应加热线圈15或其他固定构件的相对位置而被求出。
[0037]减径直径D及减径位置Η能够根据(XD照相机17的图像数据求出。由(XD照相机17拍摄到的图像数据，经图像处理部18处理之后，供给到减径直径算出部19a及减径位置算出部1%，从而分别算出减径直径D及减径位置H。此外，减径工序中，原料输送速度、原料旋转速度及晶体旋转速度被预先设定为固定值，不进行反馈控制。
[0038]减径直径算出部19a算出的减径直径Do在移动平均处理部20中被移动平均处理，减径直径的移动平均值Dma通过减法器21与减径直径曲线(目标直径)Dp进行比较，并供给到PID校正部22。此外减径直径曲线Dp由减径直径曲线记录部25提供。PID校正部22基于预先设定的比例增益、积分增益及微分增益决定减径直径的校正量。
[0039]减径直径的校正量通过转换部23转换为电压值Δ E，通过加法器24相加到振荡电压曲线Ep之后，向振荡器16供给。此外振荡电压曲线Ep由振荡电压曲线记录部26提供。振荡器16生成与输入电压成比例的高频电流I，高频电流I向感应加热线圈15供给。例如，在所测定的减径直径Do大于目标直径Dp的情况下，以使减径直径D变小的方式增大高频电流I，相反所测定的减径直径Do小于目标直径Dp的情况下，以使减径直径D变小的方式减小高频电流I。
[0040]图6是用于说明减径直径的控制的示意图。
[0041]如图6所示，因流过感应加热线圈15的高频电流I而产生的磁通Φ贯通恪融区4，因该磁通Φ而在熔融区4产生涡电流IE。产生涡电流IE的熔液受到劳伦兹力F，劳伦兹力F的方向是朝向熔融区4的平面方向的中心0的方向。即便高频电流I的方向相反，劳伦兹力F的方向也是始终朝向中心0的方向。因此，熔融区4会受到向其中心0缩小直径的方向的力。如果高频电流I变大则劳伦兹力F也变大，如果高频电流I变小则劳伦兹力F也变小。因此，通过操作振荡器16的输出，能够控制减径直径。
[0042]在操作原料棒的下降速度而控制减径直径的现有方法中，通过控制熔液量来间接控制减径直径，因此控制响应性不好。然而，在本实施方式中操作向感应加热线圈15供给的电流而控制减径直径，因此能够直接控制减径直径，从而能够提高减径直径的控制响应性。
[0043]减径位置算出部19b算出的减径位置Ho在移动平均处理部30中被移动平均处理，减径位置的移动平均值Hma通过减法器31与减径位置曲线(目标位置)Hp进行比较，并向PID校正部32供给。此外减径位置曲线Hp由减径位置曲线记录部35提供。PID校正部32基于预先设定的比例增益、积分增益及微分增益，决定减径位置的校正量。进而根据需要，通过加法器38使减径直径的校正量相加到减径位置的校正量，从而校正减径直径D的控制(高频电流I的操作)对减径位置Η的控制产生的影响。
[0044]减径位置的校正量通过转换部33转换为下降速度Δ Vs，通过加法器34相加到下降速度曲线Vsp之后，向驱动电路28供给，经由升降用可变速电动机29调整单晶的下降速度Vs。此外下降速度曲线Vsp由下降速度曲线记录部36提供。例如，在所测定的减径位置Ho处于高于目标位置Hp的位置的情况下，以使减径位置Η移动到比当前更靠下方的方式增大单晶的下降速度Vs，另外，在所测定的减径位置Ho处于低于目标位置Hp的位置的情况下，以使减径位置Η移动到比当前更靠上方的方式减小单晶的下降速度Vs。
[0045]在减径工序中减径位置Η不适当的情况下，即便区域长度L为适当的长度，也不能减少单晶的有错位化的发生频率。然而，在本实施方式中，减径工序中以使减径位置Η成为适当的位置的方式进行控制，因此能够减少有错位化的发生频率。
[0046]减径直径D及减径位置Η的PID控制的各增益，根据减径工序的从开始位置起的单晶的长度来调整。减径直径的PID控制的各增益的设定及切换由增益设定部27进行，减径位置的PID控制的各增益的设定及切换由增益设定部37进行。
[0047]图7是示出PID控制的各增益的设定步骤的流程图。
[0048]如图7所示，在单晶生长到既定长度(例如10mm)为止的减径工序的初期阶段，使对于减径直径D及减径位置Η的PID控制的各增益相对减小而减少控制量(步骤S7、步骤S8“否(Ν)”)。通过这样，能够抑制减径直径D的过度变化造成的熔融区的分开或减径位置Η的过度变化造成的有错位化的发生。
[0049]另外，在初期阶段以后(例如10?60mm)，使对于减径直径D及减径位置Η的PID控制的各增益比初期阶段时相对增大而加多控制量(步骤S