(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持部に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、該各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを有する単結晶製造装置において、
前記把持部単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持具に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、該各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを有する単結晶製造装置において、前記把持具を吊るす把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材を具備することを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項２】
主ワイヤーに接続された種結晶を多結晶溶融液に浸漬し、該主ワイヤーをドラムで巻き取って該種結晶の下に単結晶を成長させるとともに、前記単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持具に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、該各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを有する単結晶製造装置において、前記把持具を吊るす各把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材と、前記弾性部材の伸びを検出する弾性部材伸び検出手段と、前記単結晶の成長重量を検出する成長重量検出手段と、前記主ワイヤーの巻き取り速度を前記単結晶の成長速度の操作量を用いて制御するとともに、前記各把持ワイヤーの巻き取り速度を前記単結晶の成長速度および前記各把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量を用いて制御する制御手段とを具備することを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記各把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記各把持ワイヤーの張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を用いることを特徴とする請求項２記載の単結晶製造装置。
【請求項４】
前記単結晶の成長長さと該成長長さに応じた前記単結晶の成長速度との関係を設定した値を予め記憶する第１の記憶手段と、前記単結晶の成長長さを検出する成長長さ検出手段と、前記成長長さ検出手段により検出された成長長さを前記第１の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、前記単結晶の成長速度を決定する成長速度決定手段と、前記単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係を設定した値を予め記憶する第２の記憶手段とを更に具備し、前記制御手段は、前記把持ワイヤー張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を算出するに際して、前記把持ワイヤー巻取り速度の制御区間を設定する設定手段と、前記成長重量検出手段が検出した重量の該制御区間における変化量を前記第２の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力の変化量を求め、該求めた負荷分担張力値変化量と当該把持ワイヤーの弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸び変化量を算出する設計伸び変化量算出手段と、該算出した設計値上の伸び変化量を前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記成長速度決定手段により決定された単結晶の成長速度を操作する操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする請求項３記載の単結晶製造装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を用いることを特徴とする請求項２記載の単結晶製造装置。
【請求項６】
単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係が設定され、
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を算出するに際して、前記成長重量検出手段が検出した重量を前記設定した関係値にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力を求め、該求めた負荷分担張力と当該弾性部材の弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸びを算出する設計伸び算出手段と、該算出した設計値上の伸びと前記弾性部材伸び検出手段により検出された実測上の伸びとを比較し、現在の設計値と実測値間の誤差伸びを算出する誤差伸び算出手段と、該算出した誤差伸びを前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記成長速度決定手段により決定された単結晶の成長速度を操作する操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする請求項５記載の単結晶製造装置。
【請求項７】
種結晶に接続されたシャフトを保持するシャフト保持部と、前記シャフトに接続された種結晶を多結晶溶融液に浸漬し、該シャフトを引き上げて該種結晶の下に単結晶を成長させるシャフト引き上げ部と、前記単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持具に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、前記シャフトとともにシャフト保持部に保持され前記各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを有する単結晶製造装置において、前記把持具を吊るす各把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材と、前記弾性部材の伸びを検出する弾性部材伸び検出手段と、前記単結晶の成長重量を検出する成長重量検出手段と、前記シャフトの引き上げ速度を前記単結晶の成長速度の操作量を用いて制御するとともに、前記各把持ワイヤーの巻き取り速度を前記各把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量を用いて制御する制御手段とを具備することを特徴とする単結晶製造装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記把持ワイヤー張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を用いることを特徴とする請求項７記載の単結晶製造装置。
【請求項９】
前記単結晶の成長長さと該成長長さに応じた前記単結晶の成長速度との関係を設定した値を予め記憶する第１の記憶手段と、前記単結晶の成長長さを検出する成長長さ検出手段と、前記成長長さ検出手段により検出された成長長さを前記第１の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、前記単結晶の成長速度を決定する成長速度決定手段と、前記単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係を設定した値を予め記憶する第２の記憶手段とを更に具備し、前記制御手段は、前記把持ワイヤー張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を算出するに際して、前記把持ワイヤー巻取り速度の制御区間を設定する設定手段と、前記成長重量検出手段が検出した重量の該制御区間における変化量を前記第２の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力の変化量を求め、該求めた負荷分担張力値変化量と当該把持ワイヤーの弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸び変化量を算出する設計伸び変化量算出手段と、該算出した設計値上の伸び変化量を前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記把持ワイヤーの巻取り速度の操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする請求項８記載の単結晶製造装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を用いることを特徴とする請求項７記載の単結晶製造装置。
【請求項１１】
単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係が設定され、
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を算出するに際して、前記成長重量検出手段が検出した重量を前記設定した関係値にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力を求め、該求めた負荷分担張力と当該弾性部材の弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸びを算出する設計伸び算出手段と、該算出した設計値上の伸びと前記弾性部材伸び検出手段により検出された実測上の伸びとを比較し、現在の設計値と実測値間の誤差伸びを算出する誤差伸び算出手段と、該算出した誤差伸びを前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記把持ワイヤーの巻取り速度の操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする請求項１０記載の単結晶製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持具に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、該各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを具備する単結晶製造装置に関し、詳しくは、把持ワイヤーの巻き取り誤差が生じた場合でも、把持具が傾むくことなく且つ種結晶が破断することなく単結晶を引き上げ可能な単結晶製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の単結晶製造装置として、多結晶のシリコン融液に種結晶を接触させ、回転させながら徐々に引き上げて単結晶を成長させるＣＺ法（チョクラルスキー法、引き上げ法）による引き上げ装置が知られている。
【０００３】
このＣＺ法によって単結晶を製造する場合、種結晶を溶融液に接触させたときの熱ショックで発生する転位を結晶表面から排除して単結晶を無転位化するために、直径を細長く絞る、「ダッシュズネック処理」が採用されている。
【０００４】
このダッシュズネック処理を採用する装置においては、単結晶の重量は細く絞られたダッシュズネック部で負担するため、製造される単結晶の重量は、２０〜１００ｋｇ程度の小重量のものに限定して、ダッシュズネック部が破断するのを防いでいた。
【０００５】
ところが、最近では、半導体の製造効率化の要請のため単結晶の大径化および長尺化が要求されてきており、各社より製造される単結晶の重量が増大しても、上記ダッシュズネックを破断することなく単結晶を引き上げることができる装置が提案されている。
【０００６】
その一例として、例えば、特開平10-273381号公報の「結晶体の引上げ装置」（以下、「従来技術Ａ」という。）や、特開平10-81581号公報の「単結晶引上装置」（以下、「従来技術Ｂ」という。）などが開示されている。これら従来技術ＡおよびＢでは、「クビレ保持部」や「保持機構」（以下これらを「把持具」という。）を用いることにより、引き上げる単結晶の重量を増大しても、種結晶にかかる負荷荷重を抑制し、上記把持具側で残りの負荷荷重を負担する構成によりダッシュズネック部（以下、「種結晶部分」という。）が破断するのを防いでいる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の引き上げ制御では、種結晶部分の負担する単結晶の成長荷重を一定にし、単結晶の成長に伴い増加する荷重を保持機構で負担するようにしている。具体的には、ある引き上げ時間毎に、単結晶の成長荷重と把持ワイヤーの負担荷重を検出し、この検出した単結晶の成長荷重から予め設定記憶される主軸の負担荷重を減算し設計値上の把持ワイヤーの負担荷重を求める。そして、この求められた負担荷重と上記検出された実測上の把持ワイヤー負担荷重との偏差を求め、この偏差に基づき上記設計値上の負担荷重を守るように把持ワイヤーの張力制御を行っている。
【０００８】
ところが、このような張力制御では、上記実測上の成長荷重と設計値上の成長荷重との偏差が大きくなる傾向があり、これにより把持ワイヤーの巻取り制御が過剰に応答し、その結果、把持ワイヤーの巻きすぎあるいは巻き不足が発生する。
【０００９】
つまり、従来では、この把持ワイヤーの巻きすぎあるいは巻き不足が発生すると、以下のような問題点があった。なお、この時の「巻きすぎ」および「巻き不足」による問題点を説明するため、図１２に示す正常時と異常時の巻取り動作の概念図を用いて説明する（なお、この例では、主軸は、理想的なソリッド式を採用しており、「巻きすぎ」および「巻き不足」の異常は左側の把持ワイヤー巻取りドラム上で発生した場合とする。）。
【００１０】
前者の巻きすぎが発生した場合、その巻きすぎ側の把持ワイヤーが主軸と他の把持ワイヤーに対して上方に引っ張られる。その結果、把持具が傾き、単結晶が重心よりずれて品質の悪い単結晶が製造されてしまう。また、後者の巻き不足が発生した場合は、その巻き不足側の把持ワイヤーが主軸と他の把持ワイヤーに対して下がる、つまりワイヤーがたるむ。その結果、たるんだ把持ワイヤー側の負担荷重が主軸、特に種結晶部分に移動し、最悪の事態では、その移動した負担荷重により種結晶部分が破断して単結晶を損失する。また単結晶の落下により装置にも損害を及ぼすことになる。
【００１１】
また、上記「巻きすぎ」あるいは「巻き不足」が発生する他の要因として、例えば、把持ワイヤーの巻き取りドラム上で不均一な巻き取り（クロス巻きなど）が行われた場合などが考えられる。
【００１２】
このように上記従来装置では、把持ワイヤーの「巻きすぎ」あるいは「巻き不足」等の制御上の巻取り誤差が生じると、把持具が傾き、それにより成長単結晶の品質が低下する、また、把持ワイヤーと主軸との間に張力変動が発生し、最悪の事態では、種結晶が破断するという問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明では、上記問題点を解消し、把持ワイヤーの巻き取り誤差が生じた場合でも、把持具が傾むくことなく且つ種結晶が破断することなく単結晶を引き上げ可能とする単結晶製造装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持具に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、該各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを有する単結晶製造装置において、前記把持具を吊るす把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材を具備することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２の発明は、
主ワイヤーに接続された種結晶を多結晶溶融液に浸漬し、該主ワイヤーをドラムで巻き取って該種結晶の下に単結晶を成長させるとともに、前記単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持具に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、該各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを有する単結晶製造装置において、前記把持具を吊るす各把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材と、前記弾性部材の伸びを検出する弾性部材伸び検出手段と、前記単結晶の成長重量を検出する成長重量検出手段と、前記主ワイヤーの巻き取り速度を前記単結晶の成長速度の操作量を用いて制御するとともに、前記各把持ワイヤーの巻き取り速度を前記単結晶の成長速度および前記各把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量を用いて制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、
前記制御手段は、前記各把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記各把持ワイヤーの張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を用いることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、
前記単結晶の成長長さと該成長長さに応じた前記単結晶の成長速度との関係を設定した値を予め記憶する第１の記憶手段と、前記単結晶の成長長さを検出する成長長さ検出手段と、前記成長長さ検出手段により検出された成長長さを前記第１の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、前記単結晶の成長速度を決定する成長速度決定手段と、前記単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係を設定した値を予め記憶する第２の記憶手段とを更に具備し、前記制御手段は、前記把持ワイヤー張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を算出するに際して、前記把持ワイヤー巻取り速度の制御区間を設定する設定手段と、前記成長重量検出手段が検出した重量の該制御区間における変化量を前記第２の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力の変化量を求め、該求めた負荷分担張力値変化量と当該把持ワイヤーの弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸び変化量を算出する設計伸び変化量算出手段と、該算出した設計値上の伸び変化量を前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記成長速度決定手段により決定された単結晶の成長速度を操作する操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５の発明は、請求項２の発明において、
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を用いることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明において、
単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係が設定され、
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を算出するに際して、前記成長重量検出手段が検出した重量を前記設定した関係値にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力を求め、該求めた負荷分担張力と当該弾性部材の弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸びを算出する設計伸び算出手段と、該算出した設計値上の伸びと前記弾性部材伸び検出手段により検出された実測上の伸びとを比較し、現在の設計値と実測値間の誤差伸びを算出する誤差伸び算出手段と、該算出した誤差伸びを前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記成長速度決定手段により決定された単結晶の成長速度を操作する操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７の発明は、
種結晶に接続されたシャフトを保持するシャフト保持部と、前記シャフトに接続された種結晶を多結晶溶融液に浸漬し、該シャフトを引き上げて該種結晶の下に単結晶を成長させるシャフト引き上げ部と、前記単結晶の上部にあるクビレ部分を把持する把持具と、該把持具に接続された少なくとも２本の把持ワイヤーと、前記シャフトとともにシャフト保持部に保持され前記各把持ワイヤーを巻き取るドラムとを有する単結晶製造装置において、前記把持具を吊るす各把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材と、前記弾性部材の伸びを検出する弾性部材伸び検出手段と、前記単結晶の成長重量を検出する成長重量検出手段と、前記シャフトの引き上げ速度を前記単結晶の成長速度の操作量を用いて制御するとともに、前記各把持ワイヤーの巻き取り速度を前記各把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量を用いて制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明において、
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記把持ワイヤー張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を用いることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９の発明は、請求項８の発明において、
前記単結晶の成長長さと該成長長さに応じた前記単結晶の成長速度との関係を設定した値を予め記憶する第１の記憶手段と、前記単結晶の成長長さを検出する成長長さ検出手段と、前記成長長さ検出手段により検出された成長長さを前記第１の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、前記単結晶の成長速度を決定する成長速度決定手段と、前記単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係を設定した値を予め記憶する第２の記憶手段とを更に具備し、前記制御手段は、前記把持ワイヤー張力の設計値に相当する張力を前記弾性部材に与えるための速度の操作量を算出するに際して、前記把持ワイヤー巻取り速度の制御区間を設定する設定手段と、前記成長重量検出手段が検出した重量の該制御区間における変化量を前記第２の記憶手段が記憶した関係にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力の変化量を求め、該求めた負荷分担張力値変化量と当該把持ワイヤーの弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸び変化量を算出する設計伸び変化量算出手段と、該算出した設計値上の伸び変化量を前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記把持ワイヤーの巻取り速度の操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０の発明は、請求項７の発明において、
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量として、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を用いることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、
単結晶の成長重量と該成長重量に応じた前記把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係が設定され、
前記制御手段は、前記把持ワイヤーの実測張力値と設計張力値を比較して前記実測張力値を前記設計張力値に合せ込む負帰還量を与える速度の操作量を算出するに際して、前記成長重量検出手段が検出した重量を前記設定した関係値にあてはめて、当該把持ワイヤーの設計値上の負荷分担張力を求め、該求めた負荷分担張力と当該弾性部材の弾性係数とを用いて前記弾性部材の設計値上の伸びを算出する設計伸び算出手段と、該算出した設計値上の伸びと前記弾性部材伸び検出手段により検出された実測上の伸びとを比較し、現在の設計値と実測値間の誤差伸びを算出する誤差伸び算出手段と、該算出した誤差伸びを前記制御区間の時間を用いて速度量に変換して前記把持ワイヤーの巻取り速度の操作量を算出する操作量算出手段とを有することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる単結晶製造装置の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係わる単結晶製造装置の概略構成を示す図であり、この例では、種結晶（１０）をワイヤー（１）を用いて昇降させる主軸ワイヤー方式を採用するとともに、成長単結晶（１１）のクビレ部分（１１ａ）を把持する把持具（１３）を２本の把持ワイヤー（２ａ、２ｂ）を用いて昇降させる場合の装置構成を示している。
【００２６】
尚、本発明に直接関係しない結晶の回転、ルツボの昇降及び回転機構は省略し構成用件を明確にしている。
【００２７】
同図に示すように、本実施形態の単結晶製造装置では、従来装置の把持具（１３）を吊るす把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）を滑車ａ、ｂ（８ａ、８ｂ）を介して把持ワイヤー巻取りドラムａ、ｂ（５ａ、５ｂ）で巻き取る構成に加えて、上記滑車ａ、ｂ（８ａ、８ｂ）を弾性部材である滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）で支持するとともに、この滑車バネａ、ｂ（５ａ、５ｂ）の伸び量を検出するリニアセンサー２１ａ、２１ｂを設ける。また、制御装置１９が、ロードセル（７）により検出された単結晶の成長重量ＧＷ［ｎ］と、上記滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）の弾性係数を用いて上記滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）の設計値上の伸びを予測し、この予測された設計値上の伸びに応じて把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）の巻取り速度を制御する手段を具備する。
【００２８】
ここで、滑車バネ（２０ａ、２０ｂ）は、上記従来技術で述べたような外乱による把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）の巻取り誤差（「巻きすぎ」あるいは「巻き不足」）が生じた場合でも、把持具（１３）が傾くのを抑える機能と、把持ワイヤーの負荷重量が種結晶（１０）へ移動するのを抑える機能とを有している。
【００２９】
なお、この抑制機能をわかりやすくするため図２に示す正常時と異常時の巻取り動作の概念図を用いて説明しておく（なお、この例では、主軸は、理想的なソリッド式を採用しており、「巻きすぎ」および「巻き不足」の異常は左側の把持ワイヤー巻取りドラム側で発生した場合とする。）。図２に示すように、左側の図は、把持具が水平で、主ワイヤーと把持ワイヤー間に無用な張力変動が生じていない、つまり把持ワイヤー側で「巻きすぎ」および「巻き不足」等の巻取り誤差が生じていない場合を示している。これに対して、右側の図は、予期せぬ外乱により把持ワイヤーの巻取り誤差が生じた場合の異常状態を示している。ここで、右側の図の異常状態において、最初に、「巻きすぎ」について説明する。把持ワイヤーの巻きすぎが生じると、従来では、その巻きすぎにより把持ワイヤーが上方に引っ張られて把持具が傾くのだが、本実施例では、滑車バネを設けたことにより、この滑車バネの弾性による伸び（吸収作用）により、その巻きすぎによる張力変動分だけ滑車バネが下方に伸びて把持具が傾くのを抑えている。次に、「巻き不足」について説明する。把持ワイヤーの巻き不足が生じると、従来では、その巻き不足により把持ワイヤーがたるみ、その結果、把持ワイヤーの負荷張力が種結晶部分に移動するのだが、本実施例では、滑車バネの弾性による縮み（吸収作用）により、巻き不足による張力変動分だけ滑車バネが上方に縮んで、上記たるみによる把持ワイヤーから種結晶への負荷張力の移動を抑えている。
【００３０】
なお、上記滑車バネによる吸収率は、滑車バネと把持ワイヤーの弾性係数により決定するものであり、言うまでも無く、上述した例での特色を十分に得る為には、滑車バネの伸び長が把持ワイヤーの伸び長より数倍大きいことが望ましく、上記従来技術での不都合を解消し得るものを使用するものとする。
【００３１】
また、リニアセンサー（２１ａ、２１ｂ）は、単結晶引き上げ時におけるある時点での滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）の伸び量を測定する。尚、この時測定された滑車バネの伸び量値は、制御装置１９に出力される。
【００３２】
すなわち、この構成によると、外乱による把持ワイヤーの巻取り誤差が生じた場合でも、把持ワイヤーを支持する滑車バネの吸収作用により、把持具が傾くのを抑制できるので、結晶成長軸を一定にして引き上げ、より品質の良い単結晶を製造することができる。また、上記滑車バネの吸収作用により、把持ワイヤーの負担する負荷荷重が種結晶へ移動するのを抑制できるので、種結晶が破断するのを防ぎ、安全に単結晶を引き上げることができる。
【００３３】
また、この構成によると、把持ワイヤーを主ワイヤーより速く巻き上げて把持するような場合、滑車バネが伸びることにより、ゆっくりと単結晶に力が加わり単結晶に振動を与えない。
【００３４】
また、把持具の図示しない把持爪が把持するのは同時であることが望ましいが、このタイミングがずれても滑車バネのバネ定数が把持ワイヤーのそれ（バネ定数）より大きいので、左右のアンバランス量は小さくなる。
【００３５】
ここで、本実施例での制御に関する演算タイミングについて説明する。図３は、演算タイミングの基準となる接点と区間との関係を示す概念図であり、同図に示すように、接点ｎは、時間ｔの経過とともに、接点０、接点１、…、接点ｎ−１、接点ｎ、接点ｎ＋１、…と変化し、時間軸上の演算タイミングを示す。一方、区間ｉ−１は、接点ｎ−１と接点ｎとの間隔を示し、接点と同様に、時間ｔの経過とともにカウントさせる。接点および区間がカウントされる間隔は、所望のタイミング（例えば、１秒、６０秒）に設定する。
【００３６】
次に、ドラム回転角度値（θ、θａ、θｂ）の検出方法について、図１に示す主ワイヤー巻取り駆動機構（４）および把持ワイヤー巻取り駆動機構ａ、ｂ（６ａ、６ｂ）の構成を示して説明する。なお、図４では、主ワイヤー巻取り駆動機構（４）および把持ワイヤー巻取り駆動機構ａ、ｂ（６ａ、６ｂ）の構成は基本的に同じであるため、ここでは、ワイヤーの巻取り駆動機構の構成として一つのみ示しておく。図４に示すように、主ワイヤー巻取りドラム３と把持ワイヤー巻取りドラムａ、ｂ（５ａ、５ｂ）の回転角度値（θ、θａ、θｂ）の検出は、その主ワイヤー巻取りドラム３と把持ワイヤー巻取りドラムａ、ｂ（５ａ、５ｂ）の回転速度に応じたパルスを発生するロータリーエンコーダ（ＲＥ）（６３）と、このロータリーエンコーダ（ＲＥ）（６３）が発生したパルスを計数するパルスカウンタ（ＰＣ）（６５）とを用いて行っている。なお、図５は、ドラム回転角度θの概念を示す概念図であり、同図に示すように、ドラム回転角度θ［ｉ−１］は、区間ｉ−１の間に主ワイヤー巻取りドラム３および把持ワイヤー巻取りドラムａ、ｂ（５ａ、５ｂ）が回転した角度として定義する。
【００３７】
また、この時のドラム回転角度（θ、θａ、θｂ）の検出動作を式で表すと以下のようになる
0004367727.tif 000002
（なお、上記式（０）において、θ［ｉ−１］：区間ｉ−１の主ワイヤー巻取りドラム（３）のドラム回転角度、ｔ［ｎ］：接点ｎの時間、ｔ［ｎ−１］：接点ｎ−１の時間、ω（ｔ）：主ワイヤー巻取りドラム（３）の回転角速度、を示す。）
0004367727.tif 000003
（なお、上記式（１）において、θａ［ｉ−１］：区間ｉ−１の把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）のドラム回転角度、ｔ［ｎ］：接点ｎの時間、ｔ［ｎ−１］：接点ｎ−１の時間、ωａ（ｔ）：把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）の回転角速度、を示す。）
0004367727.tif 000004
（なお、上記式（２）において、θｂ［ｉ−１］：区間ｉ−１の把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）のドラム回転角度、ｔ［ｎ］：接点ｎの時間、ｔ［ｎ−１］：接点ｎ−１の時間、ωｂ（ｔ）：把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）の回転角速度、を示す。）
図６は、本実施の形態に係る図１に示す制御装置１９の全体構成を示すブロック図であり、図１に示す周辺部（主ワイヤー巻取りドラム４、把持ワイヤー巻取り駆動機構６ａ、把持ワイヤー巻取り駆動機構６ｂ、ロードセル７、直径センサー１５、実測直径算出部１６、液位センサー１７、液位変化量算出部１８、リニアセンサー２１ａ、リニアセンサー２１ｂ）の構成とともに示している。なお、この制御装置１９では、主ワイヤー（１）と把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）の巻取り制御に関する構成部分のみを示している。
【００３８】
ここで、主ワイヤーメカニック巻取り長さ算出部１９１は、主ワイヤー巻取り駆動機構４より取得したθを基に主ワイヤーメカニック巻取り長さを算出する。
【００３９】
また、ＴＳ［ｎ］算出部１９２は、ロードセル７により測定された結晶重量ＧＷ［ｎ］と、後述するＴＨａ［ｎ］算出部１９７により算出したＴＨａ［ｎ］（把持ワイヤーａ（２ａ）の負荷張力）と、ＴＨｂ［ｎ］算出部１９９により算出したＴＨｂ［ｎ］（把持ワイヤーｂ（２ｂ）の負荷張力）とを用いて、主ワイヤー（１）にかかる負荷張力（ＴＳ［ｎ］）を算出する。なお、この時使用する演算式を以下に示す。
【００４０】
0004367727.tif 000005
（ここで、ＧＷ［ｎ］：接点ｎでロードセル７により測定された結晶重量、ＴＨａ［ｎ］：接点ｎでの把持ワイヤーａ（２ａ）の負荷張力値、ＴＨｂ［ｎ］：接点ｎでの把持ワイヤーｂ（２ｂ）の負荷張力値）
また、主ワイヤー伸び補正部１９３は、主ワイヤー巻取り駆動機構４にて検出された主ワイヤー巻取りドラム３の回転角度θと、上記ＴＳ［ｎ］算出部１９２により算出したＴＳ［ｎ］と、各種設計値とを用いて、制御区間での主ワイヤーの伸び量と、この伸び量を考慮した主ワイヤーの巻取り速度を操作する操作量（ＳＬＣｗ［ｎ］）を算出する。なお、この時の算出方法を、具体的に演算式を用いて説明する。
【００４１】
まず、ある制御区間での主ワイヤーの伸び量を求める場合について説明する。なお、ワイヤーの伸び量を求めるには、ドラム上に巻き取られた部分での伸び長の変化量と、そのドラムから垂下する垂下部分での伸び長の変化量を求めれば良い。
【００４２】
そこで、まず、主ワイヤーのドラム上に巻き取られた部分での伸び長の変化量を求める場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000006
（ここで、（デルタ）ＳＬＷＥＬＷ［ｉ−１］：区間ｉ−１の主ワイヤー巻取りドラム（３）部での伸び長の変化量、ｒｄ：主ワイヤー巻取りドラム（３）の半径、ｒｗ：主ワイヤー（１）の半径、φ：主ワイヤー巻取りドラム（３）上で巻かれる主ワイヤー（１）のトラバース角、θ［ｉ−１］：区間ｉ−１の主ワイヤー巻取りドラム（３）のドラム回転角度、ε（ＴＳ［ｎ］）：接点ｎの伸び率、ＴＳ［ｎ］：接点ｎの主ワイヤー（１）にかかる負荷張力、ε（ＴＳ［ｎ−１］）：接点ｎ−１の伸び率、ＴＳ［ｎ−１］：接点ｎ−１の主ワイヤー（１）にかかる負荷張力）
と、
0004367727.tif 000007
（ここで、ＳＬＷＥＬＷ［ｎ］：接点ｎの主ワイヤー巻取りドラム（３）部での伸び長、（デルタ）ＳＬＷＥＬＷ［ｋ］：区間ｋの主ワイヤー巻取りドラム（３）部での伸び長の変化量）
とを実行することにより算出する。
【００４３】
また、主ワイヤー巻取りドラム（３）部から垂下する垂下部での伸び長の変化量を求める場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000008
（ここで、ＳＬＷＥＬＳ［ｎ］：接点ｎの垂下部伸び長、ｒｄ：主ワイヤー巻取りドラム（３）の半径、ｒｗ：主ワイヤー（１）の半径、φ：主ワイヤー巻取りドラム（３）上で巻かれる主ワイヤー（１）のトラバース角、θ［ｋ］：区間ｋの主ワイヤー巻取りドラム（３）の回転角度、ＳＬＷＥＬＷ［ｎ］：接点ｎの主ワイヤー巻取りドラム（３）部での伸び長、ε（ＴＳ［ｎ］）：接点ｎの伸び率、ＴＳ［ｎ］：接点ｎの主ワイヤー（１）にかかる負荷張力）
と、
0004367727.tif 000009
（ここで、（デルタ）ＳＬＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の垂下部伸び長変化量、ＳＬＷＥＬＳ［ｎ］：接点ｎの垂下部伸び長、ＳＬＷＥＬＳ［ｎ−１］：接点ｎ−１の垂下部伸び長）
とを実行することにより算出する。
【００４４】
このように、ある制御区間での主ワイヤー（１）の伸び量を求めることで、より正確な単結晶の実成長長さを求めることができる。
【００４５】
次に、この求められた伸び量を用いて、主ワイヤーの巻取り速度を操作する操作量（ＳＬＣｗ［ｎ］）を算出する場合について説明する。
【００４６】
操作量（ＳＬＣｗ［ｎ］）を算出する場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000010
（ここで、ＳＬＣｗ［ｎ］：接点ｎの主ワイヤー（１）の伸びを補正する操作量、（デルタ）ＳＬＷＥＬＷ［ｉ−１］：区間ｉ−１の巻取り部伸び長変化量、（デルタ）ＳＬＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の垂下部伸び長変化量、（デルタ）ｔ［ｉ−１］：区間ｉ−１内の時間）
を実行することにより算出される。
【００４７】
この算出された操作量により、主ワイヤー（１）が伸びたことによる制御上のずれを補正することができる。
【００４８】
また、ＧＲ［ｎ］算出部１９４は、主ワイヤー巻取り駆動機構４より得たθを基に主ワイヤーメカニック巻取り長さ算出部１９１が算出した主ワイヤー巻取り長さと、上記主ワイヤー伸び補正部１９３により算出された主ワイヤーの伸び量と、液位センサー１７と液位変化量算出部１８により算出された液位変化量（（デルタ）ＭＰ）から求められる単結晶の実成長長さ（ＧＬ［ｎ］）に応じて単結晶の成長速度（ＧＲ）を決定する。すなわち、このＧＲ［ｎ］がワイヤー巻取り速度のベースとなるものである。なお、具体的には、単結晶の成長長さ（ＧＬ［ｎ］）と該成長長さ（ＧＬ［ｎ］）に応じた単結晶の成長速度（ＧＲ［ｎ］）との関係を設定した値を予め記憶するテーブルを備え、入力されたＧＬ［ｎ］に応じて該当するＧＲ［ｎ］を決定している。
【００４９】
また、目標直径算出部１９５は、上記単結晶の実成長長さ（ＧＬ［ｎ］）を用いて目標直径を算出するものであり、具体的には、単結晶の実成長長さ（ＧＬ［ｎ］）と該実成長長さ（ＧＬ［ｎ］）に応じた単結晶の目標直径との関係を設定した値を予め記憶するテーブルを備え、入力されたＧＬ［ｎ］に応じて該当する単結晶の目標直径値を算出している。
【００５０】
また、直径制御操作量算出部１９６（ＰＩＤ制御等）は、上記目標直径算出部１９５により算出された目標直径値と、直径センサー１５と実測直径算出部１６とを用いて算出された単結晶の実測上の直径値ＧＤ［ｎ］との偏差に基づき、単結晶の直径を守るための操作量（ＳＬＣ（ＦＢ）［ｎ］）を算出する。
【００５１】
また、ＴＨａ［ｎ］算出部１９７は、リニアセンサー２１ａにより測定された滑車バネａ（２０ａ）の伸び（ＬＳａ［ｎ］−ＬＳａ［０］）と、後述する設計値記憶部２０５に記憶される滑車バネａ（２０ａ）の弾性係数（バネ定数［ｍｍ／ｋｇ］）ｋｓａとを用いて、把持ワイヤーａ（２ａ）にかかる負荷張力（ＴＨａ［ｎ］）を算出する。なお、この時使用する演算式を以下に示す。
【００５２】
0004367727.tif 000011
（ここで、ＬＳａ［ｎ］−ＬＳａ［０］：接点ｎでのリニアセンサー２１ａにより測定された滑車バネａ（２０ａ）の伸び、ｋｓａ：滑車バネの弾性係数）
また、把持ワイヤーａ伸び補正部１９８は、把持ワイヤー巻取り駆動機構ａ（６ａ）にて検出された把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）の回転角度θａと、上記ＴＨａ［ｎ］算出部１９７により算出したＴＨａ［ｎ］と、各種設計値とを用いて、制御区間での把持ワイヤーａ（２ａ）の伸び量と、この伸び量を考慮した把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り速度（すなわち、上記ＧＲ［ｎ］）の補正操作量（ＨＬａＣｗ［ｎ］）を算出する。なお、この時の算出方法を、具体的に演算式を用いて説明する。
【００５３】
まず、ある制御区間での把持ワイヤーａ（２ａ）の伸び量を求める場合について説明する。ワイヤーの伸び量を求めるには、上述した主ワイヤーの時と同様にして、ドラム上に巻き取られた部分での伸び長の変化量と、そのドラムから垂下する垂下部分での伸び長の変化量を求めれば良い。
【００５４】
そこで、まず、把持ワイヤーａ（２ａ）のドラム上に巻き取られた部分での伸び長の変化量を求める場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000012
（ここで、（デルタ）ＨＬａＷＥＬＷ［ｉ−１］：区間ｉ−１の把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）部での伸び長の変化量、ｒｄａ：把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）の半径、ｒｗａ：把持ワイヤーａ（２ａ）の半径、φａ：把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）上で巻かれる把持ワイヤーａ（２ａ）のトラバース角、θａ［ｉ−１］：区間ｉ−１の把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）のドラム回転角度、εａ（ＴＨａ［ｎ］）：接点ｎの伸び率、ＴＨａ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤーａ（２ａ）にかかる負荷張力、εａ（ＴＨａ［ｎ−１］）：接点ｎ−１の伸び率、ＴＨａ［ｎ−１］：接点ｎ−１の把持ワイヤーａ（２ａ）にかかる負荷張力）
と、
0004367727.tif 000013
（ここで、ＨＬａＷＥＬＷ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）部での伸び長、（デルタ）ＨＬａＷＥＬＷ［ｋ］：区間ｋの把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）部での伸び長の変化量）
とを実行することにより算出する。
【００５５】
また、把持ワイヤーａ（２ａ）のドラムから垂下する垂下部での伸び長の変化量を求める場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000014
（ここで、ＨＬａＷＥＬＳ［ｎ］：接点ｎの垂下部伸び長、ＷＩＬａ：把持を開始（接触）した時に把持ワイヤーａ（２ａ）が把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）から垂下した長さ（以下、「ワイヤー初期垂下長」という。）、ｒｄａ：把持ワイヤー巻取りドラムａの半径、ｒｗａ：把持ワイヤーａ（２ａ）の半径、φａ：把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）上で巻かれる把持ワイヤーａ（２ａ）のトラバース角、θａ［ｋ］：区間ｋの把持ワイヤー巻取りドラムａの回転角度、ＨＬａＷＥＬＷ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）部での伸び長、εａ（ＴＨａ［ｎ］）：接点ｎの伸び率、ＴＨａ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤーａ（２ａ）にかかる負荷張力）
と、
0004367727.tif 000015
（ここで、（デルタ）ＨＬａＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の垂下部伸び長変化量、ＨＬａＷＥＬＳ［ｎ］：接点ｎの垂下部伸び長、ＨＬａＷＥＬＳ［ｎ−１］：接点ｎ−１の垂下部伸び長）
を実行することにより算出される。
【００５６】
これにより、ある制御区間での把持ワイヤー２（２ａ）の伸び量が求められる。
【００５７】
次に、この求められた伸び量を用いて、把持ワイヤー２（２ａ）の巻取り速度を操作する操作量（ＨＬａＣｗ［ｎ］）を算出する場合について説明する。
【００５８】
操作量（ＨＬａＣｗ［ｎ］）を算出する場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000016
（ＨＬａＣｗ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤーａ（２ａ）の伸びを補正する操作量、（デルタ）ＨＬａＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の巻取り部伸び長変化量、（デルタ）ＨＬａＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の垂下部伸び長変化量、（デルタ）ｔ［ｉ−１］：区間ｉ−１内の時間）
を実行することにより算出される。
【００５９】
この算出された操作量により、把持ワイヤーａ（２ａ）が伸びたことによる制御上のずれを補正することができる。
【００６０】
また、ＴＨｂ［ｎ］算出部１９９は、リニアセンサー２１ｂにより測定された滑車バネｂ（２０ｂ）の伸び（ＬＳｂ［ｎ］−ＬＳｂ［０］）と、後述する設計値記憶部２０５に記憶される滑車バネｂ（２０ｂ）の弾性係数（バネ定数［ｍｍ／ｋｇ］）ｋｓｂとを用いて、把持ワイヤーａ（２ａ）にかかる負荷張力（ＴＨｂ［ｎ］）を算出する。なお、この時使用する演算式を以下に示す。
【００６１】
0004367727.tif 000017
（ここで、ＬＳｂ［ｎ］−ＬＳｂ［０］：接点ｎでのリニアセンサー２１ｂにより測定された滑車バネｂ（２０ｂ）の伸び、ｋｓｂ：滑車バネの弾性係数）
また、把持ワイヤーｂ伸び補正部２００は、把持ワイヤー巻取り駆動機構ｂ（６ｂ）にて検出された把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）の回転角度θｂと、上記ＴＨｂ［ｎ］算出部１９９により算出したＴＨｂ［ｎ］と、各種設計値とを用いて、制御区間での把持ワイヤーｂ（２ｂ）の伸び量と、この伸び量を考慮した把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り速度（すなわち、上記ＧＲ［ｎ］）の補正操作量（ＨＬｂＣｗ［ｎ］）を算出する。なお、この時の算出方法を、具体的に演算式を用いて説明する。
【００６２】
まず、ある制御区間での把持ワイヤーｂ（２ｂ）の伸び量を求める場合について説明する。ワイヤーの伸び量を求めるには、ドラム上に巻き取られた部分での伸び長の変化量と、そのドラムから垂下する垂下部分での伸び長の変化量を求めれば良い。
【００６３】
そこで、まず、把持ワイヤーｂ（２ｂ）のドラム上に巻き取られた部分での伸び長の変化量を求める場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000018
（ここで、（デルタ）ＨＬｂＷＥＬＷ［ｉ−１］：区間ｉ−１の把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）部での伸び長の変化量、ｒｄｂ：把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）の半径、ｒｗｂ：把持ワイヤーｂ（２ｂ）の半径、φｂ：把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）上で巻かれる把持ワイヤーｂ（２ｂ）のトラバース角、θｂ［ｉ−１］：区間ｉ−１の把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）のドラム回転角度、εｂ（ＴＨｂ［ｎ］）：接点ｎの伸び率、ＴＨｂ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤーｂ（２ｂ）にかかる負荷張力、εｂ（ＴＨｂ［ｎ−１］）：接点ｎ−１の伸び率、ＴＨｂ［ｎ−１］：接点ｎ−１の把持ワイヤーｂ（２ｂ）にかかる負荷張力）
と、
0004367727.tif 000019
（ここで、（デルタ）ＨＬｂＷＥＬＷ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）部での伸び長、（デルタ）ＨＬｂＷＥＬＷ［ｋ］：区間ｋの把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）部での伸び長の変化量）
とを実行することにより算出する。
【００６４】
また、把持ワイヤーｂ（２ｂ）のドラムから垂下する垂下部での伸び長の変化量を求める場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000020
（ここで、ＨＬｂＷＥＬＳ［ｎ］：接点ｎの垂下部伸び長、ＷＩＬｂ：把持を開始（接触）した時に把持ワイヤーｂ（２ｂ）が把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）から垂下した長さ（以下、「ワイヤー初期垂下長」という。）、ｒｄｂ：把持ワイヤー巻取りドラムｂの半径、ｒｗｂ：把持ワイヤーｂ（２ｂ）の半径、φｂ：把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）上で巻かれる把持ワイヤーｂ（２ｂ）のトラバース角、θｂ［ｋ］：区間ｋの把持ワイヤー巻取りドラムｂの回転角度、ＨＬｂＷＥＬＷ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）部での伸び長、εｂ（ＴＨｂ［ｎ］）：接点ｎの伸び率、ＴＨｂ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤーｂ（２ｂ）にかかる負荷張力）
と、
0004367727.tif 000021
（ここで、（デルタ）ＨＬｂＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の垂下部伸び長変化量、ＨＬｂＷＥＬＳ［ｎ］：接点ｎの垂下部伸び長、ＨＬｂＷＥＬＳ［ｎ−１］：接点ｎ−１の垂下部伸び長）
を実行することにより算出される。
【００６５】
これにより、ある制御区間での把持ワイヤー２（２ｂ）の伸び量が求められる。
【００６６】
次に、この求められた伸び量を用いて、把持ワイヤー２（２ｂ）の巻取り速度を操作する操作量（ＨＬｂＣｗ［ｎ］）を算出する場合について説明する。
【００６７】
操作量（ＨＬｂＣｗ［ｎ］）を算出する場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000022
（ＨＬｂＣｗ［ｎ］：接点ｎの把持ワイヤーｂ（２ｂ）の伸びを補正する操作量、（デルタ）ＨＬｂＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の巻取り部伸び長変化量、（デルタ）ＨＬｂＷＥＬＳ［ｉ−１］：区間ｉ−１の垂下部伸び長変化量、（デルタ）ｔ［ｉ−１］：区間ｉ−１内の時間）
を実行することにより算出される。
【００６８】
この算出された操作量により、把持ワイヤーｂ（２ｂ）が伸びたことによる制御上のずれを補正することができる。
【００６９】
また、滑車バネａ伸び補正部２０１は、ロードセル７により検出された単結晶（１１）の成長重量ＧＷ［ｎ］と、設計値記憶部２０５に予め記憶される単結晶の成長重量に応じた把持ワイヤーａ（２ａ）の負荷分担張力値との関係を示す負荷分担張力値情報（図７参照）と、滑車バネａ（２ａ）の弾性係数（ｋｓａ）とを用いて、把持ワイヤー懸垂張力の設計値（ＴＨＰ）による滑車バネａ（２０ａ）の伸び分に相当する分の把持ワイヤーｂ（２ｂ）を巻き込むための操作量（ＨＬａＣｓ［ｎ］）を算出する。なお、この操作量は、２つの意味があり、第１の意味として、滑車バネａ（２０ａ）を上記把持ワイヤー懸垂張力の設計値（ＴＨＰ）による伸び分にあわせることで、図７に示すような把持ワイヤーａ（２ａ）の負荷分担、つまり張力制御を行うことである。また、第２の意味として、滑車ａ（８ａ）が下降した長さを相殺する、つまり単結晶の成長重量に伴い滑車バネａ（２０ａ）が伸び分だけ把持ワイヤーａ（２ａ）を巻き取るものである。
【００７０】
具体的には、ロードセル７により検出されたある制御区間での単結晶の結晶重量（ＧＷ［ｎ］）、（ＧＷ［ｎ−１］）を上記負荷分担張力値情報（図７参照）にあてはめて、設計値上の把持ワイヤーの負荷張力変化量を求める。そして、この値を２倍して滑車バネａ（２０ａ）の張力変化量に変換し、この値に滑車バネａ（２０ａ）の弾性係数（ｋｓａ）を乗算することにより設計値上の滑車バネａ（２０ａ）の伸び変化量を予測する。そして、この伸び変化量を上記制御区間の時間変位（デルタ）ｔ［ｉ−１］で除算することで速度量に変換する。そして最後に、この値を２倍する。これは、滑車バネａ（２ａ）の伸び（高さ）を補正する場合、巻取りドラムでその伸び（高さ）の２倍巻き取ることでその伸び（高さ）を補正できるためである。
【００７１】
なお、この算出方法を具体的に演算式を用いて説明する。
【００７２】
上記操作量（ＨＬａＣｓ［ｎ］）を算出する場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000023
（ここで、ＨＬａＣｓ［ｎ］：接点ｎの単結晶（１１）の成長重量に伴う滑車バネ（２０ａ）の伸び補正を行う操作量、ＴＨＰ（ＧＷ［ｎ］）：接点ｎの単結晶（１１）の成長重量による設計値上の把持ワイヤーの負荷張力、ＴＨＰ（ＧＷ［ｎ−１］）：接点ｎ−１の単結晶（１１）の成長重量による設計値上の把持ワイヤーの負荷張力、ｋｓａ：滑車バネａ（２０ａ）の弾性係数、（デルタ）ｔ［ｉ−１］：区間ｉ−１内の時間）
を実行することにより算出される。
【００７３】
また、滑車バネｂ伸び補正部２０２は、上記滑車バネａ伸び補正部２０１と同じようにして、ロードセル７により検出された単結晶（１１）の成長重量ＧＷ［ｎ］と、設計値記憶部２０５に予め記憶される単結晶の成長重量に応じた把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係を示す負荷分担張力値情報（図７参照）と、滑車バネｂ（２ｂ）の弾性係数（ｋｓｂ）とを用いて、把持ワイヤー懸垂張力の設計値（ＴＨＰ）による滑車バネｂ（２０ｂ）の伸び分に相当する分の把持ワイヤーｂ（２ｂ）を巻き込むための操作量（ＨＬｂＣｓ［ｎ］）を算出する。なお、この操作量は、２つの意味があり、第１の意味として、滑車バネｂ（２０ｂ）を上記把持ワイヤー懸垂張力の設計値（ＴＨＰ）による伸び分にあわせることで、図７に示すような把持ワイヤーｂ（２ｂ）の負荷分担、つまり張力制御を行うことである。また、第２の意味として、滑車ｂ（８ｂ）が下降した長さを相殺する、つまり単結晶の成長重量に伴い滑車バネｂ（２０ｂ）が伸び分だけ把持ワイヤーｂ（２ｂ）を巻き取るものである。
【００７４】
具体的には、ロードセル７により検出されたある制御区間での単結晶の結晶重量（ＧＷ［ｎ］）、（ＧＷ［ｎ−１］）を上記負荷分担張力値情報（図７参照）にあてはめて、設計値上の把持ワイヤーの負荷張力変化量を求める。そして、この値を２倍して滑車バネｂ（２０ｂ）の張力変化量に変換し、この値に滑車バネｂ（２０ｂ）の弾性係数（ｋｓｂ）を乗算することにより設計値上の滑車バネｂ（２０ｂ）の伸び変化量を予測する。そして、この伸び変化量を上記制御区間の時間変位（デルタ）ｔ［ｉ−１］で除算することで速度量に変換する。そして最後に、この値を２倍する。これは、滑車バネｂ（２ｂ）の伸び（高さ）を補正する場合、巻取りドラムでその伸び（高さ）の２倍巻き取ることでその伸び（高さ）を補正できるためである。
【００７５】
なお、この算出方法を具体的に演算式を用いて説明する。
【００７６】
上記操作量（ＨＬｂＣｓ［ｎ］）を算出する場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000024
（ここで、ＨＬｂＣｓ［ｎ］：接点ｎの単結晶（１１）の成長重量に伴う滑車バネｂ（２０ｂ）の伸び補正を行う操作量、ＴＨＰ（ＧＷ［ｎ］）：接点ｎの単結晶（１１）の成長重量による設計値上の把持ワイヤーの負荷張力、ＴＨＰ（ＧＷ［ｎ−１］）：接点ｎ−１の単結晶（１１）の成長重量による設計値上の把持ワイヤーの負荷張力、ｋｓｂ：滑車バネｂ（２０ｂ）の弾性係数、（デルタ）ｔ［ｉ−１］：区間ｉ−１内の時間）
を実行することにより算出される。
【００７７】
また、滑車バネａ伸び誤差補正部２０３は、ロードセル（７）により検出された単結晶の成長重量（ＧＷ［ｎ］）と、設計値記憶部２０５に予め記憶される単結晶の成長重量に応じた把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係を示す負荷分担張力値情報（図７参照）と、滑車バネａ（２０ａ）の弾性係数（ｋｓａ）と、リニアセンサーａ（２１ａ）により測定された滑車バネａ（２０ａ）の実測伸び長（ＬＳａ［ｎ］−ＬＳａ［０］）とを用いて、現時点での滑車バネａ（２ａ）の実測上の伸び量と設計値上の伸び量との誤差伸び量を求め、この求められた誤差伸び量から把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り速度（すなわち、上記ＧＲ［ｎ］）を操作する操作量（ＨＬａＣｓｄ）を算出する。なお、この操作量の意味は、各外乱要因に起因する把持ワイヤーａ（２ａ）の負荷張力の誤差を負帰還制御するためのものである。
【００７８】
具体的には、ロードセル７により検出されたある時点での単結晶の結晶重量（ＧＷ［ｎ］）を上記負荷分担張力値情報（図７参照）にあてはめて、設計値上の把持ワイヤーの負荷張力を求める。そして、この値を２倍して滑車バネａ（２０ａ）の張力変化量に変換し、この値に滑車バネａ（２０ａ）の弾性係数（ｋｓａ）を乗算することにより滑車バネａ（２０ａ）の設計値上の伸び量を予測する。そして、この値をリニアセンサーａ（２１ａ）により測定された滑車バネａ（２０ａ）の実測上の伸び量（ＬＳａ［ｎ］−ＬＳａ［０］）から減算して、現時点での滑車バネａ（２０ａ）の実測値と設計値間の誤差伸び量を算出する。そして、この値を上述の制御区間の時間で除算することにより、速度量に変換する。そして最後に、この値を２倍する。これは、滑車バネａ（２ａ）の伸び（高さ）を補正する場合、巻取りドラムでその伸び（高さ）の２倍巻き取ることでその伸び（高さ）を補正できるためである。
【００７９】
なお、この算出方法を具体的に演算式を用いて説明する。
【００８０】
上記操作量（ＨＬａＣｓｄ）を算出する場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000025
（ここで、ＨＬａＣｓｄ：接点ｎでの外乱による把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り誤差を修正する操作量、ＬＳａ［ｎ］：接点ｎでの実測上の滑車バネａ（２０ａ）の長さ、ＬＳａ［０］：接点０での実測上の滑車バネａ（２０ａ）の長さ、ＴＨＰ（ＧＷ［ｎ］）：接点ｎの単結晶（１１）の成長重量による設計値上の把持ワイヤーの張力値、、ｋｓａ：滑車バネａ（２０ａ）の弾性係数、（デルタ）ｔ［ｉ−１］：区間ｉ−１内の時間）
を実行することにより算出される。
【００８１】
また、滑車バネｂ伸び誤差補正部２０４は、ロードセル（７）により検出された単結晶の成長重量（ＧＷ［ｎ］）と、設計値記憶部２０５に予め記憶される単結晶の成長重量に応じた把持ワイヤーの負荷分担張力値との関係を示す負荷分担張力値情報（図７参照）と、滑車バネｂ（２０ｂ）の弾性係数（ｋｓｂ）と、リニアセンサーｂ（２１ｂ）により測定された滑車バネｂ（２０ｂ）の実測伸び長（ＬＳｂ［ｎ］−ＬＳｂ［０］）とを用いて、現時点での滑車バネｂ（２ｂ）の実測上の伸び量と設計値上の伸び量との誤差伸び量を求め、この求められた誤差伸び量から把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り速度（すなわち、上記ＧＲ［ｎ］）を操作する操作量（ＨＬｂＣｓｄ）を算出する。なお、この操作量の意味は、各外乱要因に起因する把持ワイヤーｂ（２ｂ）の負荷張力の誤差を負帰還制御するためのものである。
【００８２】
具体的には、ロードセル７により検出されたある時点での単結晶の結晶重量（ＧＷ［ｎ］）を上記負荷分担張力値情報（図７参照）にあてはめて、設計値上の把持ワイヤーの負荷張力を求める。そして、この値を２倍して滑車バネｂ（２０ｂ）の張力変化量に変換し、この値に滑車バネｂ（２０ｂ）の弾性係数（ｋｓｂ）を乗算することにより滑車バネｂ（２０ｂ）の設計値上の伸び量を予測する。そして、この値をリニアセンサーｂ（２１ｂ）により測定された滑車バネｂ（２０ｂ）の実測上の伸び量（ＬＳｂ［ｎ］−ＬＳｂ［０］）から減算して、現時点での滑車バネｂ（２０ｂ）の実測値と設計値間の誤差伸び量を算出する。そして、この値を上述の制御区間の時間で除算することにより、速度量に変換する。そして最後に、この値を２倍する。これは、滑車バネｂ（２ｂ）の伸び（高さ）を補正する場合、巻取りドラムでその伸び（高さ）の２倍巻き取ることでその伸び（高さ）を補正できるためである。
【００８３】
なお、この算出方法を具体的に演算式を用いて説明する。
【００８４】
上記操作量（ＨＬｂＣｓｄ）を算出する場合、以下に示す演算式
0004367727.tif 000026
（ここで、ＨＬｂＣｓｄ：接点ｎでの外乱による把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り誤差を修正する操作量、ＬＳｂ［ｎ］：接点ｎでの実測上の滑車バネｂ（２０ｂ）の長さ、ＬＳｂ［０］：接点０での実測上の滑車バネｂ（２０ｂ）の長さ、ＴＨＰ（ＧＷ［ｎ］）：接点ｎの単結晶（１１）の成長重量による設計値上の把持ワイヤーの張力値、ｋｓｂ：滑車バネｂ（２０ｂ）の弾性係数、（デルタ）ｔ［ｉ−１］：区間ｉ−１内の時間）
を実行することにより算出される。
【００８５】
なお、設計値記憶部２０５には、上記演算式で用いるｒｄ、ｒｗ、φ、ＷＩＬ、ｋｓａ、ｋｓｂ等のデータが記憶されている。
【００８６】
このように、上記処理を行うことにより、主ワイヤー（１）の巻取り速度の操作量は、以下のような関係式
0004367727.tif 000027
で定義される。そして、このＳＬが主ワイヤー（１）の巻取り速度設定信号となり、主ワイヤー巻取り駆動機構４に出力される。これにより、主ワイヤー巻取り駆動機構４では、このＳＬに基づき主ワイヤー巻取りドラム３の回転速度を調整する。
【００８７】
また、把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り速度の操作量は、以下のような関係式
0004367727.tif 000028
で定義される。そして、このＨＬａが把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り速度設定信号となり、把持ワイヤーａ巻取り駆動機構６ａに出力される。これにより、把持ワイヤーａ巻取り駆動機構６ａでは、このＨＬａに基づき把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）の回転速度を調整する。
【００８８】
また、把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り速度の操作量は、以下のような関係式
0004367727.tif 000029
で定義される。そして、このＨＬｂが把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り速度設定信号となり、把持ワイヤーｂ巻取り駆動機構６ｂに出力される。これにより、把持ワイヤーｂ巻取り駆動機構６ｂでは、このＨＬｂに基づき把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）の回転速度を調整する。
【００８９】
なお、上記滑車バネａ伸び誤差補正部２０３と滑車バネｂ伸び誤差補正部２０４から算出された操作量（ＨＬａＣｓｄ）と操作量（ＨＬｂＣｓｄ）が減算される、即ち操作量に負の符号の付く理由について図２を用いて説明する。図２に示すように、把持ワイヤーの巻取り誤差が生じた場合、例えば、巻きすぎ時には、吸収作用により滑車バネが伸びて、滑車の位置が低くなる。つまり、巻取り制御上この誤差分を修正するには、逆向きの巻取り、つまり把持ワイヤーを送り出す動作、即ち把持ワイヤーの巻取り速度を下げる動作を行わなければならない。また、巻き不足時には、吸収作用により滑車バネが縮み、滑車の位置が高くなる。このため、巻取り制御上この誤差分を修正するには、順向きの巻取り、つまり把持ワイヤーをより多く巻き取る動作、即ち把持ワイヤーの巻取り速度を上げる動作を行わなければならない。従って、この制御を実現するには、実測上の伸び量から設計値上の伸び量を引いて求められる操作量を、把持ワイヤーの巻き取り速度に減算する、即ち操作量に負の符号の付く必要がある。
【００９０】
以上説明した把持ワイヤーの巻取り制御を行うことで、単結晶（１１）の成長重量に伴なう滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）の伸びを補正しつつ、予期せぬ外乱による巻取り誤差を修正しながら単結晶を引き上げることができる。つまり、図１に示した滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）を設けたことによる不具合を解消するとともに、各負の要因によって発生する把持ワイヤーの引き上げ速度、つまり実結晶成長速度（ＧＲ）からのずれを補正しながら把持ワイヤーを巻き取ることができるので、より精度の高い引き上げ制御を実現して品質の良い単結晶を製造することができる。
【００９１】
本実施例では、ロードセル７と直径センサー１５の両センサーを使っているが、直径センサー信号に基づくＳＬＣ（ＦＢ）［ｎ］の代わりにロードセル信号に基づくＳＬＣ（ＦＢ）［ｎ］を演算し、光学センサーを使わない構成も可能である。又ロードセル７によって測定した結晶重量ＧＷ［ｎ］の代わりに、単結晶の実成長長さＧＬ［ｎ］と光学センサー信号に基づく直径値ＧＤ［ｎ］又は目標直径算出部１９５から得られる目標直径を用いて結晶重量を算出し、ロードセルを使わない構成も可能である。
【００９２】
また、上記単結晶製造装置において、液位移動制御を行う場合は、次に示す演算式
0004367727.tif 000030
（ここで、Ｖｍｐ：結晶長Ｌａ−Ｌｂにおける液位移動の為のルツボ速度の操作量、ＭＰｂ−ＭＰａ：結晶長ＬａからＬｂの間に液位の高さをＭＰａからＭＰｂに変える引き上げ条件、Ｔａｂ（ｔ）：結晶長をＬａからＬｂに成長させるのに要する時間）  を実行することにより、液位移動の為のルツボ速度の操作量Ｖｍｐを算出する。
【００９３】
そして、この算出された操作量を、上述の関係式（２２）で定義される主ワイヤーの巻取り速度の操作量と、上述の関係式（２３）で定義される把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り速度の操作量および上述の関係式（２４）で定義される把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り速度の操作量に加算する。なお、この時、本発明とは直接関係しないルツボの押し上げ速度の操作量にも上記算出された操作量を加算する。
【００９４】
これにより、液位移動制御を考慮した巻取り制御を実行できる。
【００９５】
また、図７乃至図９は、図６に示した設定値記憶部２０５内に記憶される各種設計値情報をグラフ化したものである。なお、この実施例では、図１に示すルツボ１４内に多結晶のシリコン溶融液が５００ｋｇチャージされ、最大４５０ｋｇの単結晶を引き上げることが可能であり、把持ワイヤーが２本ある場合の単結晶製造装置の設計値情報を示している。
【００９６】
図７は、単結晶の成長重量ＧＷに応じた主ワイヤー（１）と把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）の負荷張力値の割合を示す特性グラフである。この場合、結晶成長重量（ＧＷ）が１００ｋｇに達するまで主ワイヤーで支持し、１００ｋｇに達した時点で把持具（１３）を下降させている。そして、上記把持具（１３）で図１に示す単結晶（１１）のクビレ部分（１１ａ）を把持した後、例えば、第１のプロット点では、主ワイヤー（１）側に負荷張力２０ｋｇが、把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）側にそれそれ負荷張力４０ｋｇがかかり、以下この割合で増加するようになっている。
【００９７】
図８は、設計値上の滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）にかかる負荷張力値と結晶重量（ＧＷ）との特性を示す特性グラフである。なお、同図からわかるように、滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）にかかる負荷張力値は、把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）にかかる負荷張力の２倍の値になっている。
【００９８】
図９は、設計値上の滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）の伸び値と滑車バネ張力値との特性を示す特性グラフであり、すなわち、滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）の弾性係数（バネ定数［ｍｍ／ｋｇ］）の特性を示している。なお、この値は、使用する各滑車バネ毎に用意するのが望ましい。
【００９９】
図１０は、上記図７乃至図９のある任意のプロット点におけるデータを数値化したものである。
【０１００】
次に、上記図１に示した単結晶製造装置の他の変形例として、主軸にソリドシャフトによる引上げ機構を採用した場合について説明する。
【０１０１】
図１１は、主軸にソリドシャフトによる引上げ機構を採用した場合の単結晶製造装置の要部の概略構成を示す図であり、図１に示す構成部分と同一の部分については同一の符号を用いて説明する。
【０１０２】
図１１に示すように、この単結晶製造装置では、種結晶（１０）に接続されたシャフト（３１）を保持するシャフト保持部（３２）に、把持ワイヤー巻取りドラムａ、ｂ（５ａ、５ｂ）および把持ワイヤー巻取り駆動機構ａ、ｂ（６ａ、６ｂ）が一体化されて保持されている。
【０１０３】
このように主軸がソリッドシャフトの構成では、
上述した主ワイヤー（１）の巻取り速度ＳＬが、シャフト引き上げ速度に変更され、以下のような関係式
0004367727.tif 000031
で定義される。そして、このＳＬがシャフト引き上げ速度の設定信号となり、シャフト引き上げ部に出力される。これにより、シャフト引き上げ部では、このＳＬに基づきシャフトの引き上げ速度を調整する。
【０１０４】
また、把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り速度は、以下のような関係式
0004367727.tif 000032
で定義される。そして、このＨＬａが把持ワイヤーａ（２ａ）の巻取り速度設定信号となり、把持ワイヤーａ巻取り駆動機構６ａに出力される。これにより、把持ワイヤーａ巻取り駆動機構６ａでは、このＨＬａに基づき把持ワイヤー巻取りドラムａ（５ａ）の回転速度を調整する。
【０１０５】
また、把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り速度は、以下のような関係式となる
0004367727.tif 000033
で定義される。そして、このＨＬｂが把持ワイヤーｂ（２ｂ）の巻取り速度設定信号となり、把持ワイヤーｂ巻取り駆動機構６ｂに出力される。これにより、把持ワイヤーｂ巻取り駆動機構６ｂでは、このＨＬｂに基づき把持ワイヤー巻取りドラムｂ（５ｂ）の回転速度を調整する。
【０１０６】
つまり、この構成では、主軸のソリッドシャフト（３１）を保持するシャフト保持部（３２）に、把持ワイヤー巻取りドラムａ、ｂ（５ａ、５ｂ）および把持ワイヤー巻取り駆動機構ａ、ｂ（６ａ、６ｂ）が一体化されて保持されているため、主軸のソリッドシャフトを引き上げる速度の操作量にＧＲ［ｎ］およびＳＬＣ（ＦＢ）［ｎ］があることから、把持ワイヤーの巻取り速度の操作量には、上記ＧＲ［ｎ］および上記ＳＬＣ（ＦＢ）［ｎ］が必要なくなる。また、この場合においても、液位移動制御を行う場合、主軸にＶｍｐを加算すれば、把持側の巻取り速度の操作量には必要なくなる。また、言うまでも無く、主軸がソリッドシャフトなので主軸の引き上げ速度の操作量には、ワイヤーの伸び補正の操作量はいらなくなる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、把持具を吊るす把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材を具備するようにしたため、把持ワイヤーの巻取り誤差が生じた場合でも、上記弾性部材の吸収作用により把持具が傾くのを抑え且つ把持ワイヤーの負担する負荷張力が種結晶部分に移動するのを抑えることができるので、結晶成長軸を一定にして単結晶を引き上げ可能とし、より品質の良い単結晶を製造することができるとともに、負荷張力の移動による種結晶部分の破断を防ぎ、単結晶の損失および単結晶の落下により装置損害を未然に防止することができる。
【０１０８】
また、本発明によれば、把持具を吊るす各把持ワイヤーを引き上げ方向に支持する弾性部材と、この弾性部材の伸びを検出する弾性部材伸び検出手段と、単結晶の成長重量を検出する成長重量検出手段と、主ワイヤーの巻き取り速度を前記単結晶の成長速度の操作量を用いて制御するとともに、前記各把持ワイヤーの巻き取り速度を前記単結晶の成長速度および前記各把持ワイヤーの張力を予め設定された前記単結晶の負荷分担張力値に合せ込む速度の操作量を用いて制御する制御手段とを具備するようにしたため、従来の把持ワイヤーの張力制御に比べ、張力制御に必要な部分を最少にして、より安定した単結晶の引き上げ制御を可能とするとともに、弾性部材を設けたことによる不具合を解消するとともに、各負の要因によって発生する把持ワイヤーの引き上げ速度、つまり実結晶成長速度（ＧＲ）からのずれを補正しながら把持ワイヤーを巻き取ることができるので、より精度の高い引き上げ制御を実現して品質の良い単結晶を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる単結晶製造装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の一実施の形態に係わる単結晶製造装置における把持ワイヤーが正常に巻取られている状態と、巻取り誤差が生じた場合の状態を示す概念図。
【図３】演算タイミングの基準となる接点と区間との関係を示す概念図。
【図４】図１に示す把持ワイヤー巻取り駆動機構６ａ、６ｂの全体構成を示す図。
【図５】ドラム回転角度θの概念を示す概念図。
【図６】本実施の形態に係る図１に示す制御装置１９の詳細な構成を示すブロック図。
【図７】単結晶の成長重量ＧＷに応じた主ワイヤー（１）と把持ワイヤーａ、ｂ（２ａ、２ｂ）の負荷張力値の割合を示す特性グラフ。
【図８】設計値上の滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）にかかる負荷張力値と結晶重量（ＧＷ）との特性を示す特性グラフ。
【図９】設計値上の滑車バネａ、ｂ（２０ａ、２０ｂ）の伸び値と滑車バネ張力値との特性を示す特性グラフ。
【図１０】図７乃至図９に示す特性グラフ上の所定の点における各種設計値情報を表に示した表図。
【図１１】主軸にソリドシャフトによる引上げ機構を採用した場合の単結晶製造装置の要部の概略構成を示す図。
【図１２】従来装置における把持ワイヤーが正常に巻取られている状態と、巻取り誤差が生じた場合の状態を示す概念図。
【符号の説明】
１…主ワイヤー
２ａ…把持ワイヤーａ
２ｂ…把持ワイヤーｂ
３…主ワイヤー巻取りドラム
４…主ワイヤー巻取り駆動機構
５ａ…把持ワイヤー巻取りドラムａ
５ｂ…把持ワイヤー巻取りドラムｂ
６ａ…把持ワイヤー巻取り駆動機構ａ
６ｂ…把持ワイヤー巻取り駆動機構ｂ
６１…モーター
６２…ギア
６３…ロータリーエンコーダ
６４…モーターアンプ
６５…パルスカウンタ
７…ロードセル
８ａ…滑車ａ
８ｂ…滑車ｂ
９…種結晶保持部
１０…種結晶
１１…単結晶
１１ａ…クビレ部分
１２…多結晶シリコン溶融液
１３…把持具
１４…ルツボ
１５…直径センサー
１６…実測直径算出部
１７…液位センサー
１８…液位変化量算出部
１９…制御装置
１９１…主ワイヤー巻取り長さ算出部
１９２…ＴＳ［ｎ］算出部
１９３…主ワイヤー伸び補正部
１９４…ＧＲ［ｎ］算出部
１９５…目標直径算出部
１９６…直径制御操作量算出部（ＰＩＤ）
１９７…ＴＨａ［ｎ］算出部
１９８…把持ワイヤーａ伸び補正部
１９９…ＴＨｂ［ｎ］算出部
２００…把持ワイヤーｂ伸び補正部
２０１…滑車バネａ伸び補正部
２０２…滑車バネｂ伸び補正部
２０３…滑車バネａ伸び誤差補正部
２０４…滑車バネｂ伸び誤差補正部
２０５…設計値記憶部
２０６…Ｖｍｐ算出部
２０ａ…滑車バネａ
２０ｂ…滑車バネｂ
２１ａ…リニアセンサーａ
２１ｂ…リニアセンサーｂ
３１…ソリッドシャフト
３２…シャフト保持部
３３…ロードセル
３４…シャフト保持部引き上げ部
【図１】
0004367727.tif 000034
【図２】
0004367727.tif 000035
【図３】
0004367727.tif 000036
【図４】
0004367727.tif 000037
【図５】
0004367727.tif 000038
【図６】
0004367727.tif 000039
【図７】
0004367727.tif 000040
【図８】
0004367727.tif 000041
【図９】
0004367727.tif 000042
【図１０】
0004367727.tif 000043
【図１１】
0004367727.tif 000044
【図１２】
0004367727.tif 000045