特許 6722781 単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置およびこれに適用された引き上げ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6722781

(24)【登録日】2020年6月24日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置およびこれに適用された引き上げ制御方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20200706BHJP

   C30B 15/20 20060101ALI20200706BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/06 502J

   C30B15/20

【請求項の数】10

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-5295(P2019-5295)

(22)【出願日】2019年1月16日

(65)【公開番号】特開2019-123661(P2019-123661A)

(43)【公開日】2019年7月25日

【審査請求日】2019年1月16日

(31)【優先権主張番号】10-2018-0006539

(32)【優先日】2018年1月18日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】511028928

【氏名又は名称】エスケー シルトロン カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100148633

【弁理士】

【氏名又は名称】桜田 圭

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(72)【発明者】

【氏名】パク、ヒョヌ

【審査官】 谷本 怜美

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２７９１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３７６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４５７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１５２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９５６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３３５１９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ３０Ｂ １／００−３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン融液に浸漬したシードと連結されたシードケーブルを回転および引き上げさせる引き上げ駆動部と、
既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態に合うようにリアルタイムに可変する目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を出力し、前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）により前記引き上げ駆動部の回転数（ｆ）を制御する引き上げ制御部と、
を含み、
前記引き上げ制御部は、
既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態が一定であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部の判断の結果により関数形状に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する演算部と、
前記演算部の算出結果により目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を前記引き上げ駆動部に出力する出力部と、
を含む単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置。

【請求項2】

前記演算部は、
前記判断部の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が一定であると、ｓｉｎ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項１に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置。

【請求項3】

前記演算部は、
前記ｓｉｎ関数の平均値が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）と一致するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項２に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置。

【請求項4】

前記演算部は、
前記判断部の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が変化すると、ｌｉｎｅａｒ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項１に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置。

【請求項5】

前記演算部は、
前記ｌｉｎｅａｒ関数が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の最大値（ｍａｘ）から最低値（ｍｉｎ）に一定に減少する勾配を有するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項４に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置。

【請求項6】

シリコン融液に浸漬したシードと連結されたシードケーブルを回転および引き上げさせる引き上げ駆動段階と、
既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態に合うようにリアルタイムに可変する目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を出力し、前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）により前記シードケーブルの回転数（ｆ）を制御する引き上げ制御段階と、
を含み、
前記引き上げ制御段階は、
既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態が一定であるか否かを判断する判断過程と、
前記判断過程の判断の結果により関数形状に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する演算過程と、
前記演算過程の算出結果により目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を出力して前記シードケーブルの回転数（ｆ）を制御する出力過程と、
を含む単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法。

【請求項7】

前記演算過程は、
前記判断過程の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が一定であると、ｓｉｎ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項６に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法。

【請求項8】

前記演算過程は、
前記ｓｉｎ関数の平均値が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）と一致するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項７に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法。

【請求項9】

前記演算過程は、
前記判断過程の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が変化すると、ｌｉｎｅａｒ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項６に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法。

【請求項10】

前記演算過程は、
前記ｌｉｎｅａｒ関数が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の最大値（ｍａｘ）から最低値（ｍｉｎ）に一定に減少する勾配を有するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する、
請求項９に記載の単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シード回転数（ｓｅｅｄｒｏｔａｔｉｏｎ）をリアルタイムに可変して単結晶インゴットの偏心を制御できる単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置およびこれに適用された引き上げ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体などの電子部品を生産するための素材として使用される単結晶インゴットは、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ、以下「ＣＺ」という）法によって製造される。

【0003】

ＣＺ法を用いて単結晶インゴットを製造する方法は、石英るつぼに多結晶シリコン（ｐｏｌｙ ｓｉｌｉｃｏｎ）等の固体原料を充填してヒーターで加熱して溶融させてシリコン融液（ｍｅｌｔ）を形成し、安定化（ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）工程を経てシリコン融液内の気泡を除去する。その後、シード（ｓｅｅｄ）をシリコン融液にディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）させ、ネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）を形成しつつ融液の上方にシードを徐々に引き上げることによって、ネッキング（ｎｅｃｋｉｎｇ）工程と、ショルダーリング（ｓｈｏｕｌｄｅｒｉｎｇ）工程と、ボディー成長（ｂｏｄｙ ｇｒｏｗｔｈ）工程およびテーリング（ｔａｉｌｉｎｇ）工程を順に進める。

【0004】

しかし、るつぼ内部でシリコン融液から単結晶インゴットを成長させる間、シリコン融液の揺れる原因が、共振によることであることが分かった。

【0005】

また、融液の共振現象は、単結晶融液が減少することによって大きくなり、シードの回転数に対する整数倍に近いときに液面波動が著しく発生する傾向がある。単結晶インゴット成長が進行することにより融液量がさらに減少することによって融液の波動が徐々に沈む。

【0006】

特許文献１には、るつぼの回転数と結晶の回転数によって定められる融液を駆動する振動数が融液の共振振動数の９５%〜１０５%の範囲に入らないように、るつぼ回転数およびシード回転数のうち一つを制御する単結晶の製造方法が開示されている。

【0007】

したがって、結晶成長中にるつぼ内の液面が揺れることを防止して結晶の転位化および多結晶化を防止することができる。

【0008】

通常、単結晶インゴット成長工程が１回進行する間、シード回転数（Ｓｅｅｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ）は、一定に設定されたり、一定の勾配で下降する。シード回転数は、単結晶インゴット内で半径方向の酸素濃度（ｒａｄｉａｌ Ｏｉ）だけでなく軸方向の酸素濃度（ａｘｉａｌ Ｏｉ）を左右し、結晶領域の無欠陥領域の範囲が変わるようにもなる。

【0009】

もちろん、単結晶インゴットの軸方向の酸素濃度（ａｘｉａｌ Ｏｉ）は、るつぼの回転数でも制御できるが、単結晶インゴットの半径方向の酸素濃度（ｒａｄｉａｌ Ｏｉ）および結晶領域の無欠陥領域範囲は、シード回転数のみで制御することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】韓国公開特許第２００３−００３５９４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかし、特定工程の開発条件においては、シード回転数（ｆ）が特定回転数（ｆｏ）に設定されることによってシリコン融液の共振現象がさらに頻繁に発生するようになる。このようなシリコン融液の共振現象により液面の揺れが発生し、シードケーブルがるつぼの偏心した位置で回転することによって結晶が偏心した状態で成長する偏心（ｏｒｂｉｔ）現象が発生し、偏心現象によって単結晶インゴットは片側に偏ってジグザグ形状に形成される。

【0012】

したがって、単結晶インゴットの表面をグラインディングする工程を経るとき、単結晶インゴットの偏心が発生した部分を多くグラインディングしなければならないため、単結晶インゴットの直径を均一に加工しにくい。偏心が大きい場合、単結晶インゴットを軸方向に切った後、グラインディング工程を進めなければならないため、作業時間が多くかかるという問題点がある。

【0013】

また、単結晶インゴットの半径方向の酸素濃度および結晶領域の無欠陥領域で品質を保障しにくいという問題点がある。

【0014】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために案出されたものであって、シード回転数（ｓｅｅｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ）をリアルタイムに可変させて単結晶インゴットの偏心を制御できる単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置およびこれに適用された引き上げ制御方法を提供することにその目的がある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、シリコン融液に浸漬したシードと連結されたシードケーブルを回転および引き上げさせる引き上げ駆動部と、既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿f_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態に合うようにリアルタイムに可変する目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を出力し、前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）により前記引き上げ駆動部の回転数（ｆ）を制御する引き上げ制御部と、を含む単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置を提供する。

【0016】

前記引き上げ制御部は、既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態が一定であるか否かを判断する判断部と、前記判断部の判断の結果により関数形状に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する演算部と、前記演算部の算出結果により目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を前記引き上げ駆動部に出力する出力部とを含むことができる。

【0017】

前記演算部は、前記判断部の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が一定であると、ｓｉｎ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出し、前記演算部は、前記ｓｉｎ関数の平均値が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）と一致するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出することができる。

【0018】

一方、前記演算部は、前記判断部の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が変化すると、ｌｉｎｅａｒ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出し、前記演算部は、前記ｌｉｎｅａｒ関数が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の最大値（ｍａｘ）から最低値（ｍｉｎ）に一定に減少する勾配を有するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出することができる。

【0019】

一方、本発明は、シリコン融液に浸漬したシードと連結されたシードケーブルを回転および引き上げさせる引き上げ駆動段階と、既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態に合うようにリアルタイムに可変する目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を出力し、前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）により前記シードケーブルの回転数（ｆ）を制御する引き上げ制御段階と、を含む単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法を提供する。

【0020】

前記引き上げ制御段階は、既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態が一定であるか否かを判断する判断過程と、前記判断過程の判断の結果により関数形状に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する演算過程と、前記演算過程の算出結果により目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を出力して前記シードケーブルの回転数（ｆ）を制御する出力過程とを含むことができる。

【0021】

前記演算過程は、前記判断過程の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が一定であると、ｓｉｎ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出し、前記演算過程は、前記ｓｉｎ関数の平均値が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）と一致するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出することができる。

【0022】

一方、前記演算過程は、前記判断過程の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が変化すると、ｌｉｎｅａｒ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出することができ、前記演算過程は、前記ｌｉｎｅａｒ関数が前記目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の最大値（ｍａｘ）から最低値（ｍｉｎ）に一定に減少する勾配を有するように前記目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明による単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置およびこれを適用した引き上げ制御方法は、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態に合うようにリアルタイムに可変する目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を提供してシードケーブルの回転数（ｆ）を制御する。それにより、シード回転数（ｆ）が融液の共振現象を起こす特定回転数（ｆｏ）に設定されることを最小化でき、融液の揺れを防止すると同時にインゴットの偏心現象を抑制することができる。

【0024】

したがって、単結晶インゴットを軸方向に真直ぐ成長させることができ簡単なグラインディング工程だけでも単結晶インゴットの直径を均一に形成させることができ、作業時間を短縮させることができる。

【0025】

さらに、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の水準に合わせてシード回転数（ｆ）をｓｉｎ関数またはｌｉｎｅａｒ関数に現れる目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）に可変させるため、単結晶インゴットの半径方向の酸素濃度（ｒａｄｉａｌ Ｏｉ）および軸方向の酸素濃度（ａｘｉａｌ Ｏｉ）と結晶領域の無欠陥領域で品質を保障できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明による単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置を示すブロック構成図である。

【図2】図１に適用された引き上げ制御部に入／出力されるシード回転数を示すグラフである。

【図3】図１に適用された引き上げ制御部に入／出力されるシード回転数を示すグラフである。

【図4】本発明による単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法を示すフローチャートである。

【図5】従来技術と本発明によりそれぞれ製作された単結晶インゴットの偏心状態および直径状態を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本実施例について添付される図面を参照して詳細に検討して見ることとする。ただし、本実施例が開始する事項から本実施例が有する発明の思想の範囲が定められ得、本実施例が有する発明の思想は提案される実施例に対して構成要素の追加、削除、変更などの実施変形を含むことができる。

【0028】

図１は、本発明による単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置を示すブロック構成図であり、図２および図３は、図１に適用された引き上げ制御部に入／出力されるシード回転数を示すグラフである。

【0029】

本発明による単結晶インゴット成長用引き上げ制御装置は、図１に示すように種子結晶が吊り下げられるシードチャック（ｓｅｅｄ ｃｈｕｃｋ）と連結されたシードケーブル１１１を回転および引き上げさせる引き上げ駆動部１１０と、引き上げ駆動部１１０の回転数（ｆ）をリアルタイムに可変するように制御する引き上げ制御部１２０とで構成される。引き上げ制御部１２０は、既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されることによってインゴットの長さごとの回転形態に合う目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を出力して引き上げ駆動部１１０の回転数（ｆ）を制御する。

【0030】

通常、単結晶インゴット成長装置１００は、シードケーブル１１１に吊り下げられた種子結晶をるつぼ（図示せず）に収容されたシリコン融液に浸漬し、シードケーブル１１１を回転および引き上げさせて単結晶インゴットを成長させるように構成される。

【0031】

引き上げ駆動部１１０は、シードケーブル１１１が巻かれたドラム（図示せず）を駆動させる装置であって、シードケーブル１１１の回転数（ｆ）および引き上げ速度（ｐｕｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ：Ｐ／Ｓ）を制御することができる。

【0032】

もちろん、引き上げ駆動部１１０は公知の技術であり、多様に構成され得るので、詳しい説明は省略する。

【0033】

引き上げ制御部１２０は、既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）によりインゴットの長さごとの回転形態を判断する判断部１２１と、判断部１２１の判断の結果により別の関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）をリアルタイムに可変させるように算出する演算部１２２と、演算部１２２の算出結果により目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を引き上げ駆動部１１０に出力する出力部１２３とで構成される。

【0034】

判断部１２１は、既に設定された目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の入力を受けるが、単結晶インゴット成長工程の特性上、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）を一定の値で入力を受けたり、一定の値を維持してから一定の勾配で減少する形態で入力を受けるようになる。

【0035】

実施例によると、判断部１２１は、図２に示すように目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が一定の値を維持すると、インゴットの長さごとの回転形態が一定であるものと判断するが、図３に示すように目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が一定の値を維持してから一定の勾配で減少すると、インゴットの長さごとの回転形態が変化したものと判断する。

【0036】

演算部１２２は、判断部１２１の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態によりｓｉｎ関数またはｌｉｎｅａｒ関数形状に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）をリアルタイムに可変させるように算出する。

【0037】

実施例によると、演算部１２２は、判断部１２１の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が一定であると、図２に示すように平均値が目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）と一致するｓｉｎ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する。判断部１２１の判断の結果、インゴットの長さごとの回転形態が変化すると、図３に示すように目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の最大値（ｍａｘ）から最低値（ｍｉｎ）に一定の勾配で減少するｌｉｎｅａｒ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）を算出する。

【0038】

このように、リアルタイムに可変する目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）は、出力部１２３によって引き上げ駆動部１１０に提供され、シードケーブル１１１の回転数（ｆ）をリアルタイムに可変させることによって、シード回転数（ｆ）が融液の共振現象を起こす特定回転数（ｆｏ）に設定されることを抑制することができる。

【0039】

図４は、本発明による単結晶インゴット成長用引き上げ制御方法を示すフローチャートである。

【0040】

まず、シードケーブルが設定回転数で回転することによって単結晶インゴットを成長させる（Ｓ１参照）。

【0041】

実施例によると、シードケーブルに吊り下げられた種子結晶がるつぼに収容されたシリコン融液に浸漬され、シードケーブルが徐々に回転すると同時に引き上げられることによってシリコン融液から単結晶インゴットが成長するようになる。

【0042】

もちろん、シードケーブルの回転数（ｆ）によりシード回転数（ｆ）が決定され、シード回転数が遅いほど単結晶インゴットの直径を大きく形成させることができる。

【0043】

次に、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が入力されると、インゴットの長さごとの回転形態を判断する（Ｓ２、Ｓ３参照）。

【0044】

実施例によると、ボディー成長工程が進行すると、シード回転数（ｆ）は一定の値に維持されなければならないため、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）も一定の値で入力される。

【0045】

一方、ネッキング工程からショルダーリング工程に進行すると、シード回転数（ｆ）は一定の値に維持されてから一定の勾配で減少しなければならないため、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）も一定の値に維持されてから一定の勾配で減少する形態で入力される。

【0046】

したがって、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が一定の値で入力されると、インゴットの長さごとの回転形態が一定であるものと判断されるが、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）も一定の値に維持されてから一定の勾配で減少する形態で入力されると、インゴットの長さごとの回転形態が変化したものと判断される。

【0047】

次に、インゴットの長さごとの回転形態が一定であると、ｓｉｎ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）が算出される一方、インゴットの長さごとの回転形態が変わると、ｌｉｎｅａｒ関数に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）が算出される（Ｓ４、Ｓ５参照）。

【0048】

実施例によると、ｓｉｎ関数に現れる目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ＝ｆ（ｘ））は、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）を基準として所定の振幅（Ａ）と周期（ｗｔ）および変動値（Ｂ）とが設定されるが、下記の［数１］により決定される。

【0049】

［数１］
f(x)=Asin(wt)+B

【0050】

例えば、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）が１０ｒｐｍで入力されると、振幅（Ａ）が１０ｒｐｍ±０．５ｒｐｍであり、周期（ｗｔ）が１００〜５００ｍｍと設定されたｓｉｎ関数形状に目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）が算出され得る。

【0051】

もちろん、周期が短いほど単結晶インゴットの偏心制御効果が高く現れるが、引き上げ速度に影響を与えることがあり転位現象が誘発されるので適正な範囲内で範囲が設定されることが望ましい。

【0052】

実施例によると、ｌｉｎｅａｒ関数に現れる目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）は、目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）の最大値（ｍａｘ）と最小値（ｍｉｎ）を求めた後、単結晶インゴットの長さごとの減少量を計算して適用する。

【0053】

上述のように算出された目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）によりシードケーブルの回転数（ｆ）を制御する（Ｓ６参照）。

【0054】

したがって、目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）は、インゴットの長さごとにリアルタイムに可変するので、シード回転数（ｆ）がシリコン融液の共振現象を起こす特定回転数（ｆｏ）に設定されることを防止でき、融液の揺れおよびインゴットの偏心現象を抑制することができる。

【0055】

また、目標シード出力回転数（Ｔ＿ｆ_ｏｕｔ）の平均値が目標シード入力回転数（Ｔ＿ｆ_ｉｎ）と一致し、所定の誤差範囲内に制御されるので、シード回転数（ｆ）により左右される単結晶インゴットの半径方向の酸素濃度（ｒａｄｉａｌ Ｏｉ）および軸方向の酸素濃度（ａｘｉａｌ Ｏｉ）と結晶領域の無欠陥領域で品質を保障することができる。

【0056】

図５は、従来技術と本発明によりそれぞれ製作された単結晶インゴットの偏心状態および直径状態を示すグラフである。

【0057】

従来技術においては、シード回転数を既に設定された目標シード入力回転数で制御して単結晶インゴットを製造した。一方、本発明においては、シード回転数を目標シード入力回転数によりｓｉｎ関数またはｌｉｎｅａｒ関数に算出された目標シード出力回転数で制御して単結晶インゴットを製造した。

【0058】

単結晶インゴットの偏心状態を検討して見ると、従来技術の単結晶インゴットは左側に偏った偏心状態で現れる一方、本発明の単結晶インゴットはほぼ中心と一致するように現れる。

【0059】

単結晶インゴットの左右側直径地点で目標直径に対して偏差を検討して見ると、従来技術の単結晶インゴットは、偏心した状態で直径偏差が比較的に大きく現れるが、本発明の単結晶インゴットは、中心で直径偏差が著しく減って改善されたことを確認できる。

【符号の説明】

【0060】

１００：単結晶インゴット成長装置
１１０：引き上げ駆動部
１１１：シードケーブル
１２０：引き上げ制御部
１２１：判断部
１２２：演算部
１２３：出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】