JP6856753B2 - インゴット成長制御装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インゴット成長工程中にインゴットの直径を迅速かつ正確に制御すると共にインゴットの品質を向上させることができるインゴット成長制御装置およびその制御方法に関する。
ウェーハの製造のためには単結晶シリコーンをインゴット（ｉｎｇｏｔ）形状に成長させるのに、ウェーハの品質はシリコーンインゴットの品質に直接的な影響を受けるので、単結晶インゴットを成長させるときから高度の工程制御技術が必要になる。
シリコーン単結晶インゴットを成長させるとき、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ（ＣＺ））結晶成長方式を主に使用するのに、この方式を使用して成長した単結晶の品質に最も直接的な影響を与える重要な因子は、結晶の成長速度（Ｖ）と固−液界面での温度勾配（Ｇ）との比であるＶ／Ｇとして知られており、したがって、このＶ／Ｇを結晶成長の全区間に渡って設定された目標軌跡値として制御することが重要である。
ＣＺ法による制御システムは、基本的に現在の直径モニタリングシステムで読み取った変化量とＰＩＤ制御部（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を介した演算でターゲット引き上げ速度を合わせるための実際の引き上げ速度を変化させるように構成される。
普通、単結晶インゴットの成長工程中にインゴットの直径（Ｄｉａ）を測定し、測定直径（Ｄｉａ）がターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）と差があると、インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を補正してインゴットの直径（Ｄｉａ）を基準値に近接させることが基本原理である。
したがって、インゴット成長制御システムは、インゴットの直径変化による引き上げ速度制御によって表現され得る。
特許文献１には、直径制御機で算出された平均引き上げ速度と別に入力されたターゲット引き上げ速度の誤差を反映して高解像度温度制御機がリアルタイムでヒーターのパワーを補正するインゴット成長制御装置が開示されている。
特許文献２には、直径制御機で算出された平均引き上げ速度と別に入力されたターゲット引き上げ速度の誤差を反映して温度自動設計制御機が以前インゴット成長工程の引き上げ速度誤差（ΔＰ／Ｓ０）と実際温度プロファイル（Ａｃｔ ＡＴＣ０）と現在インゴット成長工程の実際温度プロファイル（Ａｃｔ ＡＴＣ１）を定量的に考慮して現在インゴット成長工程のターゲット温度プロファイル（Ｔａｒｇｅｔ ＡＴＣ）を自動設計するインゴット成長装置の温度制御装置が開示されている。
図１は、従来技術によるインゴットの成長制御装置の一例が示された構成図である。
従来技術によるインゴットの成長制御装置は、図１に示されたようにインゴットの直径（Ｄｉａ）を測定して測定直径（Ｄｉａ）とターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）が自動直径制御機（Ａｕｔｏ Ｄｉａ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：１）に入力されると、自動直径制御機１は、実際引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）として出力してインゴットの引き上げ速度を制御することによって、インゴットの直径を制御する。
次に、自動直径制御機１から実際引き上げ速度を平均して平均引き上げ速度（Ａｖｇ Ｐ／Ｓ）が自動 引き上げ制御機（Ａｕｔｏ Ｇｒｏｗｔｈ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：２）に入力されると、自動引き上げ制御機２は温度補正量を出力する。
次に、自動引き上げ制御機２から温度補正量が自動温度制御機（Ａｕｔｏ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：３）に入力されると、自動温度制御機３は、ヒーターパワーを出力してヒーターのパワーを制御することによって、インゴットの品質を制御する。
前記のように、インゴットの直径と品質を制御するために、インゴットの直径（Ｄｉａ）を測定しても直径誤差（ΔＤｉａ）を反映してヒーターのパワーを補正するまで多くの過程を経るため、実際にインゴットの直径と品質を制御することにかかる応答時間が長くなるという問題点がある。
また、従来技術によると、インゴットの直径誤差を反映して引き上げ速度の変更によるインゴットの直径を制御することにかかる時間は、約１〜５分程度所要される一方、インゴットの直径誤差を反映してヒーターパワーを制御しても実際インゴットに影響を与えることにかかる時間は、約２０分程度所要される。
したがって、インゴットの直径を制御した後に温度環境がさらに影響を与えるため、インゴットの直径と品質が過補正されることによって望むインゴットの直径と品質を得ることが困難であるという問題点がある。
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、インゴット成長工程中にインゴットの直径を迅速かつ正確に制御すると共にインゴットの品質を向上させることができるインゴット成長制御装置およびその制御方法を提供することにその目的がある。
本発明は、ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御装置において、前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する入力部；前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する直径制御機；および前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｐｏｗｅｒ）を制御する温度制御機；を含むインゴット成長制御装置を提供する。
また、本発明は、ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御方法において、前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する第１段階；前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する第２段階；および前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｐｏｗｅｒ）を制御する第３段階；を含み、前記第２、３段階は、同時に進行されるインゴット成長制御方法を提供する。
本発明によるインゴット成長制御装置およびその制御方法は、入力部がインゴットの直径測定値をフィルタリングした直径データを提供すると、直径制御機が直径データを反映してインゴットの引き上げ速度を制御すると共に温度制御機が直径データを反映してヒーターのパワーを制御する。
したがって、直径制御機と温度制御機で独立的にインゴットの引き上げ速度とヒーターのパワーを制御することによって、迅速かつ正確にインゴットの直径と品質を制御することができる。
さらに、インゴットの直径散布を改善することができ、インゴットの直径を制御するための引き上げ速度の変動が減ることによって結晶の品質水準を向上させることができるという利点がある。
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、本実施例が開示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るのであり、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。
図２は、本発明によるインゴットの成長装置が示された図である。
本発明のインゴット成長装置は、図２に示されたようにチャンバ１００内に単結晶シリコーンインゴットＩＧを成長させるために溶融シリコーンＳＭを浸けているるつぼ１１０と、前記るつぼ１１０を加熱するヒーター１２０と、単結晶インゴットＩＧを回転させながら引き上げるための引き上げ装置１３０と、単結晶インゴットＩＧの直径を測定する直径測定センサー１４０と、これを制御するインゴット成長制御装置２００を含む。
詳細に、前記インゴット成長制御装置２００は、前記引き上げ装置１３０にインゴットを引き上げさせる引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を提供すると共に前記ヒーター１２０に供給される電力であるヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を直接提供するように構成される。
このとき、前記インゴット成長制御装置２００は、前記直径測定センサー１４０によって測定された直径を直径データ（Ｄｉａ ｄａｔａ）として提供し、このような直径データ（Ｄｉａ ｄａｔａ）と事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために前記引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）とヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を同時に制御する。
勿論、インゴットの品質に応じて前記インゴット成長制御装置２００には、事前にターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）をはじめ、ターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）およびターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）が入力され、ターゲット値に合わせて直径（Ｄｉａ）をはじめ、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）およびヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）が制御される。
したがって、前記インゴット成長制御装置２００は、直径データ（Ｄｉａ ｄａｔａ）を利用して独立的にインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）とヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御することによって、迅速かつ正確にインゴットの直径と品質を制御することができる。
図３は、図２に適用されたインゴットの成長制御装置が示された構成図である。
本発明の成長制御装置は、図３に示されたように直径データを提供する入力部２１０と、前記入力部２１０から提供された直径データ（Ｄｉａ ｄａｔａ）を考慮して引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する直径制御機２２０と、前記入力部２１０から提供された直径データを考慮してヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御する前記温度制御機を含む。
前記入力部２１０は、インゴット成長工程中にインゴットの直径を測定する直径測定センサー２１１と、前記直径測定センサー２１１で測定された直径測定値を直径データに加工するセンサーフィルター２１２とを含む。
詳細には、前記直径測定センサー２１１は、一種の赤外線カメラまたはＣＣＤカメラで構成してインゴットとシリコーン融液との間の境界面であるメニスカスの位置を測定することによって、インゴットの直径を測定することができるが、これに限定されない。
勿論、前記直径測定センサー２１１は、独自の感度をはじめ、外部ノイズと設置位置などにより直径測定値が変わることがあり、これを考慮して直径測定値を前記センサーフィルター２１２によってフィルタリング過程を経て直径データとして算出して下記で説明する制御に使用されることが望ましい。
また、前記センサーフィルター２１２は、多項式フィルター（ｐｏｌｙｎｏｍｉｎａｌ ｆｉｌｔｅｒ）と、平均フィルター（ａｖｅｒａｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）と、実際フィルター（ａｃｔｕａｌ ｆｉｌｔｅｒ）と、予測フィルター（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）とを含み、下記の［表１］に言及された事項を考慮して使用目的に合うように一つを選択して適用することができる。
このとき、前記多項式フィルターは、前記直径測定値を多項式で計算し、前記多項式によって直径データを算出することによって、直径測定値の大きいトレンドを反映して直径データとして算出する既存のものと比べて応答速度を高めることができる。
また、前記予測フィルターは、単結晶成長環境が反映されたノイズを除去した単結晶インゴットの直径予想値を相関関係式で計算し、前記相関関係式によって直径データを算出することによって、既存のものと同様に直径測定値の予想値を反映して直径データとして算出する応答速度を高めることができる。
勿論、前記平均フィルターは、直径測定値を平均化する過程を経て、前記実際フィルターは、直径測定値をそのまま使用するものとして、既に多く適用されている。
前記のように、入力部２１０は、インゴットの直径を測定した後、適切にフィルタリングして直径データとして提供することによって、応答速度を短縮すると共に直径データの信頼性を向上させることができる。
また、前記入力部２１０は、直径データをそのまま提供することができるが、直径データを事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）と比較して直径誤差（ΔＤｉａ）を算出し、このような直径誤差（ΔＤｉａ）を前記直径制御機２２０と温度制御機２３０に提供することができるが、これに限定されない。
前記直径制御機２２０は、前記入力部２１０から入力された直径誤差（ΔＤｉａ）を解消するだけでなく事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）に合わせて引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御するのに、直径誤差（ΔＤｉａ）とターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮して引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出する引き上げ速度演算部２２１と、前記引き上げ速度演算部２２１で演算された引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を前記引き上げ装置１３０に出力する引き上げ速度出力部２２２で構成される。
詳細には、前記引き上げ速度演算部２２１は、引き上げ速度ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を入力することによってインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出するのに、前記引き上げ速度ＰＩＤ数式は、第１遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と第１反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含み、事前に第１遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と第１反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）が別の第１遲延設定値と第１反応設定値として入力される。
実施例において、前記引き上げ速度ＰＩＤ数式は、２次多項式で構成され、ｓｉｎ関数が含まれることがあるが、これに限定されない。
しかし、前記直径制御機２２０は、前記引き上げ速度出力部２２２からインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）が出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点までにかかる時間（t１）を第１遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の６３％だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を第１反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する。
このとき、前記引き上げ速度演算部２２１は、前記のように累積保存された第１遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）と第１遲延設定値を比較し、その誤差が１０回未満発生すると、第１遲延設定値をそのまま前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に第１遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）として維持するが、その誤差が１０回以上発生すると、累積保存された第１遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）を前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に第１遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）として適用する。
また、前記引き上げ速度演算部２２１は、前記のように累積保存された第１反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）と第１反応設定値を比較し、前記のように誤差の発生回数に応じて第１反応設定値をそのまま維持するか、または前記第１反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）を前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に第１反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）として適用する。
前記のように、直径制御機２２０は、第１遲延時間と第１反応時間の関数で成された引き上げ速度ＰＩＤ数式を利用して引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御するのに、第１遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と第１反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）を自動に最適化して引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御することによって、引き上げ速度による直径制御の応答速度を高めることができる。
前記温度制御機２３０は、前記入力部２１０から入力された直径誤差（ΔＤｉａ）を解消するだけでなく事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）に合わせてヒーターのパワー（Ｈｅａｔ ｐｏｗｅｒ）を制御するのに、直径誤差（ΔＤｉａ）とターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｈｅａｔ ｐｏｗｅｒ）を算出するヒーターパワー演算部２３１と、前記ヒーターパワー演算部２３１で演算されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を前記ヒーター１２０に出力するヒーターパワー出力部２３２で構成される。
詳細には、前記ヒーターパワー演算部２３１は、ヒーターパワーＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を入力することによってヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を算出するのに、前記ヒーターパワーＰＩＤ数式は、第２遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と第２反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含み、前記第２遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と第２反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）は、事前に別の第２遲延設定値と第２反応設定値として入力される。
同様に、前記温度制御機２３０は、前記直径制御機２２０のように前記ヒーターパワー出力部２３２からヒーターのパワーが出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を第２遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の６３％だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を第２反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する。
このとき、前記ヒーターパワー演算部２３１は、前記の引き上げ速度演算部２２１と同様に累積保存された第２遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）と第２反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）を事前に設定された第２遲延時間設定値と第２反応時間設定値と比較し、前記のように誤差の発生回数に応じて第２遲延設定値と第２反応設定値をそのまま維持するか、または前記第２遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）と第２反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）を前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に第２遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と第２反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）として適用する。
前記のように、温度制御機２３０は、第２遲延時間と第２反応時間の関数で成されたヒーターパワーＰＩＤ数式を利用してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御するのに、第２遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と第２反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）を自動に最適化してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御することによって、ヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）による品質制御の応答速度を高めることができる。
しかし、前記直径制御機２２０と温度制御機２３０が独立的に引き上げ速度とヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御するが、ヒーターの熱量変化が単結晶の成長界面に大きな影響を与えるため、インゴットの品質だけでなくインゴットの直径にも影響を与える。
したがって、インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の誤差範囲を過度に外れると、インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）と共にヒーターパワーも共に連動して制御することが望ましく、このため、前記温度制御機２３０は、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に前記直径制御機２２０の引き上げ速度の誤差に比例する出力倍数を適用する。
実施例において、前記温度制御機２３０は、前記直径制御機２２０によって制御される単結晶インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の１〜１０％の誤差範囲を外れると、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を適用し、前記出力倍数は、誤差範囲を外れた程度に比例するように−１００倍〜＋１００倍に決定できるが、これに限定されない。
図４は、本発明によるインゴットの成長制御方法が示されたフローチャートである。
本発明によるインゴットの成長制御方法は、図４に示されたようにインゴットの直径を測定し、直径測定値をフィルタリングして直径データとして算出する。（Ｓ１、Ｓ２参照）
実施例において、赤外線カメラまたはＣＣＤカメラなどのような直径測定センサーによってシリコーン融液界面でインゴットの直径を測定することができる。
実施例において、多項式フィルターまたは予測フィルターなどのようなセンサーフィルターによって直径測定値を直径データとして算出することによって、直径データの正確度および信頼度を高めると共に応答速度を高めることができる。
次に、直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）による直径誤差（ΔＤｉａ）を算出し、直径誤差（ΔＤｉａ）が引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）とヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を同時に制御することに提供される。（Ｓ３参照）
次に、直径誤差（ΔＤｉａ）とターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）によって引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を演算して出力する。（Ｓ４、Ｓ５ 参照）
実施例において、直径誤差（ΔＤｉａ）を無くすと共にターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）に合わせるように引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御するのに、第１遲延時間と第１反応時間関数を含む引き上げ速度ＰＩＤ数式によって引き上げ速度が算出され得る。
このとき、前記第１遲延時間は、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）が出力される時点から実際インゴットの直径が制御され始める時点までの時間であり、前記第１反応時間は、インゴットの直径が制御され始める時点から最終収斂するインゴットの直径に６３％に到逹する時点までの時間であり、前記第１遲延時間と第１反応時間は、事前に設定された値として入力される。
また、前記第１遲延時間と第１反応時間は、リアルタイム測定値として累積保存され得、累積保存された値が事前に設定された値との誤差が少なくとも１０回以上発生すると、累積保存された値に自動更新されることによって、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）に応じてインゴットの直径を迅速かつ正確に制御することができる。
一方、直径誤差（ΔＤｉａ）とターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）に応じてヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を演算して出力する。（Ｓ６、Ｓ７参照）
実施例において、直径誤差（ΔＤｉａ）を無くすと共にターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）に合わせるようにヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御するのに、第２遲延時間と第２反応時間関数を含むヒーターパワーＰＩＤ数式によってヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）が算出され得る。
このとき、前記第２遲延時間は、ヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）が出力される時点から実際インゴットの直径が制御され始める時点までの時間であり、前記第２反応時間は、インゴットの直径が制御され始める時点から最終収斂するインゴットの直径に６３％に到逹する時点までの時間であり、前記第２遲延時間と第２反応時間は、事前に設定された値として入力される。
また、前記第２遲延時間と第２反応時間は、リアルタイム測定値として累積保存され得、累積保存された値が事前に設定された値との誤差が少なくとも１０回以上発生すると、累積保存された値に自動更新されることによって、ヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に応じてインゴットの品質を制御すると共にインゴットの直径を迅速かつ正確に制御することができる。
しかし、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）と過度に差があると、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）と共にヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を連動して制御することによって、インゴットの直径をターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）に迅速かつ正確に合わせることができる。
したがって、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）とターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の誤差が設定範囲を外れると、出力倍数を算出し、出力倍数を考慮してヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を補正した後、最終出力する。（Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０ 参照）
実施例において、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の１〜１０％ 範囲を外れると、出力倍数を -１００倍 〜１００倍範囲内で算出し、既に算出されたヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を掛けて最終ヒーターパワーを算出することができる。
勿論、引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）とターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の誤差が設定範囲以内であると、既に算出されたヒーターパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）をそのまま維持する。
図５および図６は、従来技術と本発明による工程中のインゴットの直径と引き上げ速度誤差が示されたグラフであり、図７は、従来技術と本発明によって成長したインゴット結晶の品質結果が示された図である。
従来技術によると、インゴットの直径測定値が自動直径制御機に入力されることによって引き上げ速度が出力され、引き上げ速度の平均値が自動引き上げ制御機と自動温度制御機を順に経てヒーターパワーに出力されるため、引き上げ速度に比べてヒーターパワーが出力されるのに長い時間が所要される。
一方、本発明によると、インゴットの直径測定値が入力部でフィルタリングされた後、直径制御機と温度制御機に同時に提供され、直径制御機と温度制御機から独立的に引き上げ速度とヒーターパワーが出力されるため、引き上げ速度とヒーターパワーがほとんど同時に速く出力される。
従来技術と本発明によってターゲット直径３０６ｍｍを基準にインゴットを成長させると、図５に示されたように従来技術によって成長したインゴットの直径偏差は、平均 ０．８４ｍｍに示される一方、本発明によって成長したインゴットの直径偏差は、平均 ０．３１ｍｍに示され、従来に比べて約６３．３％ 程度インゴットの直径偏差が改善したことが分かる。
したがって、本発明によって成長したインゴットは、位置ごとに直径偏差が低く示されるため、別に直径偏差を解消するためにグラインディングのような後工程を進行しないので、生産性を向上させることができる。
また、図６に示されたように従来技術による引き上げ速度誤差は、平均 ０．０３４ｍｍ／ｍｉｎに示される一方、本発明による引き上げ速度誤差は、平均 ０．０１５ｍｍ／ｍｉｎに示され、従来に比べて約５６.８％ 程度に引き上げ速度誤差が改善したことが分かる。
したがって、本発明による工程は、引き上げ速度誤差を大幅に低減させるため、インゴットの品質を長さごとに均一に向上させることができ、図７に示されたように銅ヘイズスコアリング点数で確認することができる。
銅ヘイズ評価法は、ＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｅｔｃｈａｎｔ）溶液とＣｕの混合溶液である銅汚染溶液を利用してウェーハまたは単結晶シリコーン彫りに高濃度で一面にＣｕを汚染させた後、短い拡散熱処理を実施した後、汚染された面または汚染された面の反対面を集光灯の下で目視で観察して結晶欠陥領域を区分する評価法である。
このような銅ヘイズ（Ｃｕ Ｈｚ）評価法による第１熱処理（ＢＰ）、第２熱処理（ＢＳＷ）を通じてウェーハや単結晶インゴットの断面に対してＯ−ｂａｎｄ領域、ＶＤＰ（Ｖａｃａｎｃｙ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｐｏｉｎｔ ｄｅｆｅｃｔ ｚｏｎｅ）領域、ＩＤＰ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｐｏｉｎｔ ｄｅｆｅｃｔ ｚｏｎｅ）領域およびＬＤＰ（Ｌｏｏｐ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｐｏｉｎｔ ｄｅｆｅｃｔ ｚｏｎｅ）領域の区分が可能である。
また、銅ヘイズ評価法を利用して前記のような領域に銅ヘイズスコアリング点数を付けることができ、銅ヘイズスコアリング点数は、０〜３００までのスコアを付与することができる。
最近、インゴットの品質に対する要求が高いので、インゴットの全区間に渡ってＯ−ｂａｎｄ領域が制御された無欠陷領域であるＶＤＰ領域とＩＤＰ領域だけが示される水準で品質が管理されている。
図７に示されたように従来技術によって製造されたインゴットは、全区間に渡って銅ヘイズスコアリング点数が平均１６０（Ｏ−ｂａｎｄ水準）±４０ｐｔ水準でＯ−ｂａｎｄ領域が多く含まれる一方、本発明によって製造されたインゴットは、全区間に渡った銅ヘイズスコアリング点数が平均８０（ＩＤＰ／ＶＤＰ水準）±１０ｐｔ水準でＩＤＰ領域とＶＤＰ領域だけが含まれることが示され、従来に比べてインゴットの品質が大幅に向上されるだけでなく全区間に渡ってインゴットの品質が均一に制御されたことが分かる。
（付記）
（付記１）
ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御装置において、
前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する入力部、
前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する直径制御機、および、
前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御する温度制御機、
を含むインゴット成長制御装置。
（付記１）
ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御装置において、
前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する入力部、
前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する直径制御機、および、
前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御する温度制御機、
を含むインゴット成長制御装置。
（付記２）
前記入力部は、
前記るつぼに浸けられた融液界面でインゴットの直径を測定する直径測定センサーと、
前記直径測定センサーによって測定された直径測定値を直径データに加工するセンサーフィルターと、
を含む、付記１に記載のインゴット成長制御装置。
前記入力部は、
前記るつぼに浸けられた融液界面でインゴットの直径を測定する直径測定センサーと、
前記直径測定センサーによって測定された直径測定値を直径データに加工するセンサーフィルターと、
を含む、付記１に記載のインゴット成長制御装置。
（付記３）
前記センサーフィルターは、
前記直径測定値を多項式で計算し、前記多項式によって直径データを算出する多項式フィルター（ｐｏｌｙｎｏｍｉｎａｌ ｆｉｌｔｅｒ）である、
付記２に記載のインゴット成長制御装置。
前記センサーフィルターは、
前記直径測定値を多項式で計算し、前記多項式によって直径データを算出する多項式フィルター（ｐｏｌｙｎｏｍｉｎａｌ ｆｉｌｔｅｒ）である、
付記２に記載のインゴット成長制御装置。
（付記４）
前記センサーフィルターは、
単結晶成長環境が反映されたノイズを除去した単結晶インゴットの直径予想値を相関関係式で計算し、前記相関関係式によって直径データを算出する予測フィルター（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）である、
付記２に記載のインゴット成長制御装置。
前記センサーフィルターは、
単結晶成長環境が反映されたノイズを除去した単結晶インゴットの直径予想値を相関関係式で計算し、前記相関関係式によって直径データを算出する予測フィルター（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）である、
付記２に記載のインゴット成長制御装置。
（付記５）
前記直径制御機は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含む引き上げ速度ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出する引き上げ速度演算部と、
前記引き上げ速度演算部で算出されたインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を出力する引き上げ速度出力部と、
を含む、付記１に記載のインゴット成長制御装置。
前記直径制御機は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含む引き上げ速度ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出する引き上げ速度演算部と、
前記引き上げ速度演算部で算出されたインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を出力する引き上げ速度出力部と、
を含む、付記１に記載のインゴット成長制御装置。
（付記６）
前記直径制御機は、
前記引き上げ速度出力部でインゴットの引き上げ速度が出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点までにかかる時間（t１）を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された遲延時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に遲延時間として適用する、
付記５に記載のインゴット成長制御装置。
前記直径制御機は、
前記引き上げ速度出力部でインゴットの引き上げ速度が出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点までにかかる時間（t１）を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された遲延時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に遲延時間として適用する、
付記５に記載のインゴット成長制御装置。
（付記７）
前記直径制御機は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された反応時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に反応時間として適用する、
付記６に記載のインゴット成長制御装置。
前記直径制御機は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された反応時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に反応時間として適用する、
付記６に記載のインゴット成長制御装置。
（付記８）
前記温度制御機は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含むヒーターパワーＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を算出するヒーターパワー演算部と、
前記ヒーターパワー演算部で算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を出力するヒーターパワー出力部と、
を含む、付記１に記載のインゴット成長制御装置。
前記温度制御機は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含むヒーターパワーＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を算出するヒーターパワー演算部と、
前記ヒーターパワー演算部で算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を出力するヒーターパワー出力部と、
を含む、付記１に記載のインゴット成長制御装置。
（付記９）
前記温度制御機は、
前記ヒーターパワー出力部でヒーターのパワーが出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された遲延時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に遲延時間として適用する、
付記８に記載のインゴット成長制御装置。
前記温度制御機は、
前記ヒーターパワー出力部でヒーターのパワーが出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された遲延時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に遲延時間として適用する、
付記８に記載のインゴット成長制御装置。
（付記１０）
前記温度制御機は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された反応時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に反応時間として適用する、
付記９に記載のインゴット成長制御装置。
前記温度制御機は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された反応時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に反応時間として適用する、
付記９に記載のインゴット成長制御装置。
（付記１１）
前記温度制御機は、
前記直径制御機によって制御される単結晶インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の設定範囲を外れると、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を適用する、
付記８に記載のインゴット成長制御装置。
前記温度制御機は、
前記直径制御機によって制御される単結晶インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の設定範囲を外れると、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を適用する、
付記８に記載のインゴット成長制御装置。
（付記１２）
ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御方法において、
前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する第１段階、
前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する第２段階、および、
前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御する第３段階、
を含み、
前記第２、３段階は、同時に進行される、
インゴット成長制御方法。
ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御方法において、
前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する第１段階、
前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する第２段階、および、
前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御する第３段階、
を含み、
前記第２、３段階は、同時に進行される、
インゴット成長制御方法。
（付記１３）
前記第１段階は、
前記るつぼに浸けられた融液界面でインゴットの直径を測定する第１過程と、
前記第１過程で測定された直径測定値を直径データに加工する第２過程と、
を含む、付記１２に記載のインゴット成長制御方法。
前記第１段階は、
前記るつぼに浸けられた融液界面でインゴットの直径を測定する第１過程と、
前記第１過程で測定された直径測定値を直径データに加工する第２過程と、
を含む、付記１２に記載のインゴット成長制御方法。
（付記１４）
前記第２過程は、
前記直径測定値を多項式で計算し、前記多項式によって直径データを算出する、
付記１３に記載のインゴット成長制御方法。
前記第２過程は、
前記直径測定値を多項式で計算し、前記多項式によって直径データを算出する、
付記１３に記載のインゴット成長制御方法。
（付記１５）
前記第２過程は、
単結晶成長環境が反映されたノイズを除去した単結晶インゴットの直径予想値を相関関係式で計算し、前記相関関係式によって直径データを算出する、
付記１３に記載のインゴット成長制御方法。
前記第２過程は、
単結晶成長環境が反映されたノイズを除去した単結晶インゴットの直径予想値を相関関係式で計算し、前記相関関係式によって直径データを算出する、
付記１３に記載のインゴット成長制御方法。
（付記１６）
前記第２段階は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含む引き上げ速度ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出する第１過程と、
前記第１過程で算出されたインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を出力する第２過程と、
を含む、付記１２に記載のインゴット成長制御方法。
前記第２段階は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含む引き上げ速度ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出する第１過程と、
前記第１過程で算出されたインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を出力する第２過程と、
を含む、付記１２に記載のインゴット成長制御方法。
（付記１７）
前記第２段階は、
前記第２過程でインゴットの引き上げ速度が出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された遲延時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に遲延時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記１６に記載のインゴット成長制御方法。
前記第２段階は、
前記第２過程でインゴットの引き上げ速度が出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された遲延時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に遲延時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記１６に記載のインゴット成長制御方法。
（付記１８）
前記第２段階は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された反応時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に反応時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記１７に記載のインゴット成長制御方法。
前記第２段階は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された反応時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に反応時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記１７に記載のインゴット成長制御方法。
（付記１９）
前記第３段階は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含むヒーターパワーＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を算出する第１過程と、
前記第１過程で算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を出力する第２過程と、
を含む、付記１２に記載のインゴット成長制御方法。
前記第３段階は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含むヒーターパワーＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を算出する第１過程と、
前記第１過程で算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を出力する第２過程と、
を含む、付記１２に記載のインゴット成長制御方法。
（付記２０）
前記第３段階は、
前記第２過程でヒーターのパワーが出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された遲延時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に遲延時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記１９に記載のインゴット成長制御方法。
前記第３段階は、
前記第２過程でヒーターのパワーが出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された遲延時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に遲延時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記１９に記載のインゴット成長制御方法。
（付記２１）
前記第３段階は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された反応時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に反応時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記２０に記載のインゴット成長制御方法。
前記第３段階は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された反応時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に反応時間として適用する過程と、
をさらに含む、付記２０に記載のインゴット成長制御方法。
（付記２２）
前記第３段階は、
前記第２段階で制御される単結晶インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の設定範囲を外れると、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を適用する過程をさらに含む、
付記１９に記載のインゴット成長制御方法。
前記第３段階は、
前記第２段階で制御される単結晶インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の設定範囲を外れると、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を適用する過程をさらに含む、
付記１９に記載のインゴット成長制御方法。
本発明のインゴット成長制御装置およびその制御方法は、インゴット成長工程中にインゴットの直径迅速かつ正確にターゲット直径に制御すると共にインゴットの品質を向上させることができる。
Claims (18)
- ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御装置において、
前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する入力部、
前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する直径制御機、および、
前記入力部から提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御する温度制御機、
を含み、
前記温度制御機は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含むヒーターパワーＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を算出するヒーターパワー演算部と、
前記ヒーターパワー演算部で算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を出力するヒーターパワー出力部と、
を含み、
前記直径制御機によって制御される単結晶インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の設定範囲を外れると、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を適用する、
インゴット成長制御装置。 - 前記入力部は、
前記るつぼに浸けられた融液界面でインゴットの直径を測定する直径測定センサーと、
前記直径測定センサーによって測定された直径測定値を直径データに加工するセンサーフィルターと、
を含む、請求項１に記載のインゴット成長制御装置。 - 前記センサーフィルターは、
前記直径測定値を多項式で計算し、前記多項式によって直径データを算出する多項式フィルター（ｐｏｌｙｎｏｍｉｎａｌ ｆｉｌｔｅｒ）である、
請求項２に記載のインゴット成長制御装置。 - 前記センサーフィルターは、
単結晶成長環境が反映されたノイズを除去した単結晶インゴットの直径予想値を相関関係式で計算し、前記相関関係式によって直径データを算出する予測フィルター（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）である、
請求項２に記載のインゴット成長制御装置。 - 前記直径制御機は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含む引き上げ速度ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出する引き上げ速度演算部と、
前記引き上げ速度演算部で算出されたインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を出力する引き上げ速度出力部と、
を含む、請求項１に記載のインゴット成長制御装置。 - 前記直径制御機は、
前記引き上げ速度出力部でインゴットの引き上げ速度が出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点までにかかる時間（t１）を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記遅延時間データと現在の遅延時間の設定値の間の誤差が設定値以上である場合には、前記累積保存された遲延時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に遲延時間として適用する、
請求項５に記載のインゴット成長制御装置。 - 前記直径制御機は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された反応時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に反応時間として適用する、
請求項６に記載のインゴット成長制御装置。 - 前記温度制御機は、
前記ヒーターパワー出力部でヒーターのパワーが出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された遲延時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に遲延時間として適用する、
請求項１に記載のインゴット成長制御装置。 - 前記温度制御機は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存し、
前記累積保存された反応時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に反応時間として適用する、
請求項８に記載のインゴット成長制御装置。 - ヒーターがるつぼに浸けられた原料を融液状態に加熱し、前記るつぼに浸けられた融液からインゴットをターゲット直径に成長させるインゴット成長制御方法において、
前記るつぼから成長するインゴットの直径データを入力する第１段階、
前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）を考慮してインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を制御する第２段階、および、
前記第１段階で提供された直径データと事前に入力されたターゲット直径（Ｔ＿Ｄｉａ）との誤差を減らすために事前に入力されたターゲット温度（Ｔ＿ｔｅｍｐ）を考慮してヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を制御する第３段階、
を含み、
前記第２、３段階は、同時に進行され、
前記第３段階は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含むヒーターパワーＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を算出する前記第３段階の第１過程と、
前記第３段階の第１過程で算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）を出力する前記第３段階の第２過程と、
を含み、
前記第２段階で制御される単結晶インゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）がターゲット引き上げ速度（Ｔ＿Ｐ／Ｓ）の設定範囲を外れると、既に算出されたヒーターのパワー（Ｈｅａｔｅｒ ｐｏｗｅｒ）に出力倍数を適用する過程をさらに含む、
インゴット成長制御方法。 - 前記第１段階は、
前記るつぼに浸けられた融液界面でインゴットの直径を測定する前記第１段階の第１過程と、
前記第１段階の第１過程で測定された直径測定値を直径データに加工する前記第１段階の第２過程と、
を含む、請求項１０に記載のインゴット成長制御方法。 - 前記第１段階の第２過程は、
前記直径測定値を多項式で計算し、前記多項式によって直径データを算出する、
請求項１１に記載のインゴット成長制御方法。 - 前記第１段階の第２過程は、
単結晶成長環境が反映されたノイズを除去した単結晶インゴットの直径予想値を相関関係式で計算し、前記相関関係式によって直径データを算出する、
請求項１１に記載のインゴット成長制御方法。 - 前記第２段階は、
遲延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）と反応時間（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）の関数を含む引き上げ速度ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）数式を通じてインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を算出する前記第２段階の第１過程と、
前記第２段階の第１過程で算出されたインゴットの引き上げ速度（Ｐ／Ｓ）を出力する前記第２段階の第２過程と、
を含む、請求項１０に記載のインゴット成長制御方法。 - 前記第２段階は、
前記第２段階の第２過程でインゴットの引き上げ速度が出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記遅延時間データと現在の遅延時間の設定値の間の誤差が設定値以上である場合には、前記累積保存された遲延時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に遲延時間として適用する過程と、
をさらに含む、請求項１４に記載のインゴット成長制御方法。 - 前記第２段階は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された反応時間データを前記引き上げ速度ＰＩＤ数式に反応時間として適用する過程と、
をさらに含む、請求項１５に記載のインゴット成長制御方法。 - 前記第３段階は、
前記第３段階の第２過程でヒーターのパワーが出力される時点（t０）からそれによって実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）までにかかる時間を遲延時間データ（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された遲延時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に遲延時間として適用する過程と、
をさらに含む、請求項１０に記載のインゴット成長制御方法。 - 前記第３段階は、
前記実際インゴットの直径が制御され始める時点（t１）から前記実際インゴットの直径が最終収斂する直径の一定割合だけ制御される時点（t２）までにかかる時間を反応時間データ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｄａｔａ）として累積保存する過程と、
前記累積保存された反応時間データを前記ヒーターパワーＰＩＤ数式に反応時間として適用する過程と、
をさらに含む、請求項１７に記載のインゴット成長制御方法。
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