KR20010080084A - 결정을 정확하게 인상하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초크랄스키 결정 성장 장치에서 단결정 잉곳을 정확하게 인상하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 결정 성장 장치는, 용융체에 관한 잉곳을 상하 이동시키는 드럼 상에 감겨진 케이블을 구비한다. 모터는, 잉곳을 용융체로부터 속도를 변화시켜 인상시키기 위해 속력을 변화시켜 드럼을 회전시키고, 감지기는 위치 신호를 발생시키기 위해 드럼의 회전 운동을 감지한다. 메모리는 용융체로부터 잉곳을 인상시키기 위한 목표 비율을 잉곳 길이의 함수로서 정의하는 소정의 속도 프로파일을 기록한다. 위치 신호와 속도 프로파일에 반응하는 제어기는 잉곳을 인상하는 모터 속력을 제어한다. 제어기는 위치 신호에 기초한 실제 인상 속도를 결정하고 그것을 속도 프로파일에 의해 정의된 목표 인상 속도와 비교한다. 그 다음, 제어기는 잉곳 길이의 약 50% 이상을 인상하는 동안에, 잉곳의 실제 인상 속도를 목표 인상 속도와 거의 같도록 유지하기 위해 모터 속력을 제어한다. 공칭 인상 속도를 설정하고, 공칭 인상 속도에 해당하는 설정점의 함수로서 모터를 구동하며, 실제 인상 속도와 공칭 인상 속도차가 한계 레벨 이하일 때까지 설정점을 조정하여 교정이 이루어진다.

Description

결정을 정확하게 인상하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ACCURATELY PULLING A CRYSTAL}

단결정성 또는 단결정 실리콘은 반도체 전자 부품을 제조하는 대부분의 공정에서 시료이다. 초크랄스키 공정을 이용하는 결정 인상 장치는 대부분의 단결정 실리콘을 생산한다. 간단히 설명하면, 초크랄스키 공정은 특별히 고안된 로 (furnace) 에 설치된 수정 도가니 내 고순도의 다결정 실리콘 장입물을 용융시키는 것을 수반한다. 가열된 도가니가 실리콘 장입물을 용융시킨 후에, 결정 리프팅 기구는 시드 결정을 용융된 실리콘과 접촉하도록 하강시킨다. 그 다음, 기구는, 시드를 상승시켜 실리콘 용융체로부터 성장 결정을 인상시킨다. 통상의 결정 리프팅 기구는 케이블의 일단에 시드 결정을 매달고, 케이블의 타단은 드럼 주위에 감겨져 있다. 드럼이 회전함에 따라, 시드 결정은 드럼이 회전하는 방향에 따라 상하로 이동한다.

결정 넥의 형성 후에, 결정 공정은 원하는 직경에 도달할 때까지 인상 속도및/또는 용융 온도를 감소시킴으로써 성장 결정의 직경을 확대시킨다. 용융 레벨 감소를 보상하면서 인상 속도와 용융 온도를 제어함으로써, 결정의 주 몸체가 거의 일정한 직경(즉, 일반적으로 원통형임)을 갖도록 성장시킨다. 성장 공정의 거의 마지막에서 도가니에 용융된 실리콘이 고갈되기 전에, 공정은 점차로 결정 직경을 감소시켜 원뿔 모양으로 형성한다. 일반적으로, 결정 인상 속도와 도가니에 공급되는 열을 증가시켜 엔드 콘 모양으로 형성한다. 직경이 충분히 작아질 때, 결정을 용융체로부터 분리시킨다. 성장 공정 동안에, 도가니는 용융체를 일정한 방향으로 회전시키고, 결정 리프팅 기구는 시드 및 결정과 함께인상 케이블 또는 축을 그 반대 방향으로 회전시킨다.

비록, 현재 이용가능한 초크랄스키 성장 공정들은 단결정 실리콘이 다양한 응용에서 유용하도록 성장시키는데 만족스러운 것이지만, 더 많은 개선이 요구되고 있다. 예컨대, 많은 결함들이 결정 잉곳이 응고 후에 냉각됨에 따라, 결정 성장 챔버내에서 단결정 실리콘에 형성된다. 이러한 결함들은, 부분적으로 빈격자점과 격자간 원자로 알려진 진성 점결함들의 초과분(즉, 용해도 한계 이상의 농도)의 존재에 기인하여 발생한다. 실리콘에서의 이들 점결함들의 유형과 초기 농도는, 최종 산물에서의 유형과 응집된 결함들의 존재에 영향을 줄 수 있다는 것이 제기되어 왔다. 이들 농도가 시스템에서의 임계 과포화의 레벨에 도달하고, 점결함들의 이동도가 충분히 높다면, 반응 또는 응집이 발생하기 쉽게 된다. 실리콘에서 응집된 진성 점결함들은 복잡한 집적 회로들의 제조에 있어서의 재료의 잠재적인 수율에 큰 영향을 줄 수 있다.

이러한 이유로, 잉곳에서의 진성 점결함들의 갯수와 농도를 감소시키 위해, 용융체로부터 단결정 실리콘 잉곳을 인상하는 정확하고 신뢰성 있는 장치 및 방법이 요청되고 있다.

본 발명은 일반적으로 전자 부품의 제조에 사용하는 단결정 반도체의 성장 공정 제어 향상에 관한 것으로, 특히 소정의 속도 프로파일에 따라 초크랄스키 결정 성장 공정에서의 인상 속도를 정확하게 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1 은 결정 성장 장치와 본 발명에 의해 이러한 결정 성장 장치를 제어하는 장치의 일례이다.

도 2 는 프로그램가능 논리제어기 (PLC) 를 가진 제어부를 포함하는 도 1 의 장치의 블록도이다.

도 3 은 도 1 의 장치를 교정하는 제어부의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 4 는 도 1 의 장치로, 감소된 갯수와 농도를 갖는 진성 점결함의 결정 잉곳을 인상하기 위한 속도 프로파일이다.

도 5 는 수정된 설정값을 계산하기 위해 동작하는, 도 1 의 장치의 블록도이다.

도 6a 와 도 6b 는 보정률을 계산하기 위한, 도 2 의 PLC 동작을 설명하는 흐름도이다.

대응하는 참조 문자들은 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.

본 발명은 소정의 속도 프로파일에 의해서 용융체로부터 결정 잉곳을 정확하게 인상하는 방법 및 장치를 제공함으로써, 상기 요청에 부응하면서도, 종래 기술의 단점을 극복한다. 본 발명의 여러 목적들중에는, 단결정 실리콘 잉곳에서의 진성 점결함들의 갯수와 농도를 축소시키는 방법 및 장치의 제공; 잉곳이 응고 온도로부터 냉각함에 따라 잉곳에서 진성 점결함들의 덩어리화를 방지하기 위한 단결정 실리콘 잉곳에서의 빈격자점과 격자간 원자의 농도를 제어하는 방법 및 장치의 제공; 존재하는 결정 인상 장치들에 결합될 수 있는 방법 및 장치의 제공; 및 효율적이고 경제적으로 수행될 수 있는 방법과, 경제적으로 실현 가능하고 상업적으로 이용 가능한 장치를 제공하는 것 등이 있다.

간단히 요약하면, 본 발명의 태양을 구체화하는 방법은 초크랄스키 공정에 의한 단결정 잉곳 성장용 결정 성장 장치에 사용하기 위한 것이다. 이러한 장치는, 용융체로부터 인상되는 시드 결정에 기초하여 잉곳이 성장되는 반도체 용융체를 담고 있는 가열된 도가니를 구비한다. 장치는 또한 시드 결정이 매달리는 케이블과 케이블의 일부가 감겨지는 드럼을 구비한다. 잉곳을 용융체로부터 인상하기 위해 한 방향으로 드럼을 회전시켜 케이블을 감고, 잉곳을 용융체쪽으로 낮추기 위해 반대 방향으로 드럼을 회전시켜 케이블을 푼다. 이러한 방법은 소정의 속도 프로파일을 정의하는 단계를 포함한다. 속도 프로파일은 잉곳 길이의 함수로서 용융체로부터 잉곳을 인상시키기 위한 목표 속도를 정의한다. 이러한 방법에 의하면, 모터를 가지고 속력을 변화시켜가면서 드럼을 회전시켜 용융체로부터 속도가 변화되면서 잉곳이 인상된다. 드럼의 회전 운동을 감지하는 단계와 감지된 회전 운동을 나타내는 위치 신호를 발생시키는 단계가 뒤따른다. 또한, 이러한 방법은 위치 신호에 기초한 잉곳의 실제 인상 속도를 결정하는 것과, 잉곳의 실제 인상 속도를 속도 프로파일에 의해 정의된 목표 인상 속도와 비교하는 것을 포함한다. 또한, 이러한 방법은 잉곳의 실제 인상 속도를 잉곳 길이의 약 50% 이상 인상시키는 동안의 목표 인상 속도에 거의 같도록 유지시키기 위해, 모터의 속력을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예는, 초크랄스키 공정에 의한 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 결정 성장 장치에 사용하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 용융체로부터 인상된 시드 결정 상에서 잉곳이 성장하는 반도체 용융체를 담고있는 가열된 도가니를 구비한다. 또한, 장치는 시드 결정이 매달리는 케이블과 케이블의 일부가 감겨지는 드럼을 구비한다. 잉곳을 용융체로부터 인상시키기 위해 드럼을 한 방향으로 회전시켜 케이블을 감고, 용융체쪽으로 잉곳을 낮추기 위해 그 반대 방향으로 드럼을 회전시킴으로써 케이블을 푼다. 장치는 드럼을 회전시키기 위해 드럼과 결합된 축을 가진 모터를 포함한다. 속력을 변화시켜 드럼을 회전시킴으로써, 모터는 속도가 변화하면서 잉곳을 용융체로부터 인상시킨다. 또한, 장치는 드럼의 회전 운동을 감지하고 감지된 회전 운동을 나타내는 위치 신호를 발생시키는 감지기를 포함한다. 메모리는 잉곳 길이의 함수로서, 용융체로부터 잉곳을 인상시키기 위한 목표 비율을 정의하는 소정의 속도 프로파일을 기록한다. 또, 장치는 위치 신호와 용융체로부터 잉곳을 인상시키기 위해, 모터의 속력을 제어하는 속도 프로파일에 반응하는 제어기를 구비한다. 제어기는 위치 신호에 의해 잉곳의 실제 인상 속도를 결정하고, 잉곳의 실제 인상 속도를 속도 프로파일에 의해 정의된 목표 인상 속도와 비교한다. 그 다음 모터의 속력을 제어하여, 잉곳 길이의 약 50% 이상 인상시키는 동안에 잉곳의 실제 인상 속도를 목표 인상 속도에 거의 같게 되도록 유지시킨다.

한편, 또다른 실시예는 초크랄스키 공정에 의한 단결정 잉곳을 성장시키는 결정 성장 장치에 사용하는 방법에 관한 것이다. 이러한 장치는 용융체로부터 인상되는 시드 결정 상에서 잉곳이 성장하는 반도체 용융체를 담고 있는 가열된 도가니를 구비한다. 또, 시드 결정이 매달리는 케이블과 케이블의 일부가 감겨지는 드럼을 구비한다. 잉곳을 용융체로부터 인상시키기 위해 드럼을 한 방향으로 회전시켜 케이블을 감고, 용융체쪽으로 잉곳을 낮추기 위해 반대 방향으로 드럼을 회전시킴으로써 케이블을 푼다. 이러한 방법은, 모터를 구비한 드럼을 회전시킴으로써 용융체로부터 잉곳을 인상시키는 단계, 제 1 공칭 인상 속도를 설정하는 단계 및 제 1 공칭 인상 속도에 해당하는 설정점을 정의하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에 의해 설정점의 함수로서 모터를 구동시킴으로써, 제 1 공칭 속도로 용융체로부터 잉곳을 인상시킨다. 또, 이러한 방법은 드럼의 회전 운동을 감지하는 것과 감지된 회전 운동을 나타내는 위치 신호를 발생시켜 그 위치 신호에 의한 잉곳의 실제 인상 속도를 결정하는 것을 포함한다. 또한, 잉곳의 실제 인상 속도와 제 1 공칭 인상 속도를 비교하여, 잉곳의 실제 인상 속도와 제 1 공칭 인상 속도차가 한계 레벨 이하가 될 때까지 설정점을 조정하는 단계들도 포함한다.

다른 방법으로는, 본 발명은 다양한 다른 방법과 시스템으로 구성될 수도 있다.

다른 목적과 특징은 어느 정도 분명하고 이후 어느 정도 명백해질 것이다.

이제 도 1 을 참조하면, 일반적으로 11로 표시된 장치가, 일반적으로 13으로 표시된 초크랄스키 결정 성장 장치에 사용되기 위해 도시되어 있다. 결정 성장 장치 (13) 의 상세한 구조는 관련 분야의 당업자들에게 공지되어 있다. 일반적으로, 결정 성장 장치 (13) 는 도가니 (19) 를 둘러싸는 진공 챔버 (15) 를 포함한다. 저항 히터 (21) 와 같은 가열 수단이 도가니 (19) 를 둘러싼다. 일 실시예에서, 절연체 (23) 가 진공 챔버 (15) 의 내벽에 정렬되어 있고, 물이 공급되는 챔버 냉각 재킷(미도시) 이 그것을 둘러싸고 있다. 통상, 진공 펌프 (미도시) 는 진공 챔버 (15) 내의 가스를 제거하면서, 아르곤 가스의 비활성 분위기를 넣는다.

초크랄스키 단결정 성장 공정에 의하면, 다결정성 실리콘 즉, 폴리실리콘의 일정량을 도가니 (19) 에 적재한다. 히터 전원 (27) 은 저항 히터 (21) 에 전류를 흘려서 적재량을 용융시키고 따라서, 단결정 (31) 을 인상시키는 실리콘 용융체 (29) 를 형성한다. 본 기술에서 공지되었듯이, 단결정 (31) 은 인상축 즉, 케이블 (37) 에 부착된 시드 결정 (35) 에서 성장이 시작된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 단결정 (31) 과 도가니 (19) 는 일반적으로 공통 대칭축 (39) 을 갖는다. 케이블 (37) 의 한쪽 단은 풀리 (39; 도 2 참조) 를 통하여 드럼 (41; 도 2 참조) 에 연결되어 있고, 다른 쪽 단은 시드 결정 (35) 과 시드 결정으로부터 성장한 결정 (31) 을 담고 있는 척(미도시)에 연결되어 있다.

가열과 결정 인상 동안에, 도가니 구동부 (43) 는 도가니 (19) 를 예컨대, 시계방향으로 회전시킨다. 또한, 도가니 구동부 (43) 는 결정 성장시에 원하는만큼 도가니 (19) 를 상하 이동시킨다. 예컨대, 바람직한 높이에 기준 문자 (45) 로 표시된 높이를 유지하기 위해, 용융체 (29) 가 고갈되면 도가니 구동부 (46) 는 도가니 (19) 를 상승시킨다. 결정 구동부 (47) 는 도가니 구동부 (43) 가 도가니 (19) 를 회전시키는 방향과 반대 방향으로 비슷하게 케이블 (37) 을 회전시킨다. 또한, 결정 구동부 (47) 는 결정 성장시 원하는 만큼, 용융체 레벨 (45) 에 비례하여 결정 (31) 을 상하로 이동시킨다.

일 실시예에서, 결정 성장 장치 (13) 는 시드 결정 (35) 을 도가니 (19) 에 담겨진 용융체 (29) 의 용융된 실리콘에 거의 접촉하도록 낮춰서 예열시킨다. 예열 후에, 결정 구동부 (47) 는 케이블 (37) 을 통해서 시드 결정 (35) 을 계속 낮춰서 용융 레벨 (45) 의 용융체 (29) 에 접촉시킨다. 시드 결정 (35) 이 녹으면서, 결정 구동부 (47) 는 용융체 (29) 에서 시드 결정을 천천히 후퇴 즉, 인상시킨다. 시드 결정 (35) 은 용융체 (29) 로부터 실리콘을 끌어내어 실리콘 단결정 (31) 의 성장시켜 후퇴시킨다. 결정 구동부 (47) 는 용융체 (29) 로부터 결정 (31) 을 인상시키면서, 기준 속도로 결정 (31) 을 회전시킨다. 유사하게, 도가니 구동부 (43) 는 또다른 기준 속도로 도가니 (19) 를 회전시키지만, 이번에는 흔히 결정 (31) 에 대해 반대 방향으로 회전시킨다.

제어부 (51) 는 초기에 후퇴 또는 인상 속도를 제어하고, 전원 (27) 이 히터 (27) 에 공급하는 전력으로 결정 (31) 의 넥 다운을 발생하게 한다. 시드 결정 (35) 이 용융체 (29) 로부터 꺼내질 때, 결정 성장 장치 (13) 가 결정 넥을 거의 일정한 직경으로 성장시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 제어부 (51) 는 원하는몸체 직경의 약 5%로 거의 일정한 넥 직경을 유지시킨다. 종래의 제어 기법 하에서 제어부 (51) 는, 원하는 결정 몸체 직경에 이를때까지 원뿔형 방식으로 결정 (31) 의 직경을 증가시켜 원하는 길이에 넥이 도달하도록 하는 회전, 인상 및/또는 가열 파라미터들을 조정한다. 예컨대, 제어부 (51) 는 결정의 테이퍼라고 통상 일컬어지는, 외측으로 나팔꽃 모양으로 퍼지는 영역을 형성하기 위해 인상 속도를 감소시킨다.

일단 원하는 결정 직경에 도달하면, 제어부 (51) 가 시스템 (11) 으로 측정한 상대적으로 일정한 직경을 유지하기 위해서 성장 파라미터를 조절하여 공정이 마지막에 도달하게 된다. 이 때 인상 속도와 가열이 증가되면, 통상 직경이 감소하면서 단결정 (31) 의 끝에는 점점 가능러지는 부분을 형성하게 한다. 참고로 양도된 미국 특허 5,178,720호에는, 결정 직경의 함수로서 결정 및 도가니 회전 속도를 제어하는 하나의 바람직한 방법이 공개되어 있다. 본 출원과 함께 양도되고, 인용되는 미국 특허 제 5,882,402호, 제 5,846,318호, 제 5,665,159호 및 제 5,653,799호에서는, 결정 직경을 포함하는 수개의 결정 성장 파라미터들의 정확하고 신뢰성 있는 측정법이 개시되어 있다. 이들 특허에서는, 직경을 결정하기 위해 화상 처리기가 결정-용융체 인터페이스의 화상들을 처리한다.

도 2 는 특히, 결정 구동부 (47) 를 제어하는 제어부 (51) 를 구현하는 전기 회로를 설명하고 있다. 결정 구동부 (47) 의 상세한 구조는, 당업자들에게 공지되어 있다. 일반적으로, 구동부 (47) 는 드럼 (41) 에 결합된 모터 (53) 를 포함한다. 점선 (55) 은 모터의 축 (59) 과 드럼 (41) 사이의 기계적인 결합을나타낸다. 비록, 이러한 기계적인 결합이 축 (59) 과 드럼 (41) 사이의 직접적인 결합을 이루고 있지만, 보다 나은 제어와 원할한 동작을 위해 축 (59) 과 드럼 (41) 사이에 한 세트의 감속 기어(미도시)가 배치되는 것이 바람직하다. 이리하여, 모터 (53) 는 시드 결정 (35) 을 용융체 (29) 쪽으로 낮추고 잉곳 (31) 을 용융체 (29) 로부터 인상하기 위해 드럼 (41) 을 통해 케이블 (37) 을 느슨하게 풀거나 감도록 동작된다.

도 2 의 점선 (61) 은, 드럼 (41) 에서의 개구 (65) 를 통해 축 (63) 상에서 드럼 (41) 을 탑재하는 것을 나타낸다. 1997년 11월 25일 출원되고 본 출원과 함께 양도되고 인용되는 출원 번호 제 08/978,334호에서는, 본 발명에 사용하기에 적합한 드럼 및 케이블 배치가 공개되어 있다.

또, 도 2 에 예시된 제어 회로 (51) 는, 중앙 처리부 (CPU; 71) 와 메모리 (73) 를 갖는 프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC; 69) 를 포함한다. PLC (69) 는 라인들 (79, 81) 을 경유하여 500 펄스/회전(ppr) 인코더 (77) 로부터 입력 신호를 수신한다. 인코더 (77) 는 위치 신호를 발생시키기 위해, 축 (63) 에 결합된다. 이 경우, 위치 신호는 라인들 (79, 81) 상의 펄스들로 이루어져 있고, 드럼 (41) 의 회전 운동의 함수로서 변화한다. 이러한 PLC (69) 는 라인 (79, 81) 상에서 펄스를 카운트하여, 관심이 있는 주어진 주기 동안에 얼마나 많은 드럼 (41) 이 회전하였는지를 결정한다. 드럼 (41) 의 각각의 360도 회전에 대해서 인코더가 1000개의 개별 펄스들을 방출하는 2X 모드에서, 인코더 (77) 가 동작하는 것이 바람직하다. 그러므로, PLC (69) 가 라인 (79, 81) 상에서 5,500개의 펄스들을 카운트한다면, 펄스가 발생되었을 때의 주기 동안 드럼 (41) 이 정확하게 5와 1/2만큼 회전한 것임을 알게 된다. 한편, 드럼 (41) 과 인코더 (77) 를 구동하는 전동 장치 기구 (미도시) 는 전동 장치 기구에서의 회전 기어들중 하나에 결합될 수 있다. 기어비가 즉시 알려진다면, 드럼 (41) 의 회전수는 상술한 것과 유사한 방식으로 계산될 수 있다.

설명한 실시예에서, 또한 PLC (69) 는 라인들 (87, 89) 을 경유하여 60ppr 인코더 (85) 에 연결된다. 인코더 (85) 는 모터 (53) 의 축 (59) 에 결합되고 축의 회전 운동의 함수로서, 라인들 (87, 89) 상에서 펄스를 발생시킨다. 이러한 PLC (69) 는 라인 (87, 89) 상에서 펄스를 카운트하여, 관심있는 주어진 주기 동안에 얼마나 많이 축 (59) 이 회전하였는지를 결정한다. 인코더 (85) 는, 축의 각각의 360도 회전에 대해서 인코더가 240개의 펄스들을 방출하는 4X 모드에서 동작하는 것이 바람직하다. 그러므로, PLC (69) 가 라인 (87, 89) 상에서 480개의 펄스들을 카운트한다면, 펄스가 발생되었을 때의 주기 동안에 축 (59) 은 정확하게 2회의 완전한 회전을 한 것임을 알게 된다.

또, PLC (69) 는 드럼 (41) 의 크기와 기어비를 가지고, 모터 (53) 의 축 (59) 과 드럼 (41) 을 회전시키는 축 (63) 을 연결하는 종래의 방법을 통해 프로그램된다. 축 (59) 의 회전수가 라인 (87, 89) 상에서의 펄스수로부터 주어지고, 드럼 (41) 과 축 (59) 을 결합시키는 기어비가 주어지며, 드럼 (41) 의 직경이 주어진다면, 인코더 (85) 로부터 수신된 펄스수를 실시간으로 케이블 (37) 의 선형 운동을 나타내는 수치로 변환하기 위해, 종래의 방법으로 즉시 PLC (69) 가 프로그램된다. 즉, 라인 (87, 89) 상에서 펄스수를 카운팅함으로써, PLC (69) 는 즉시 케이블 (37) 의 인상 속도를 계산한다. 바람직하게, 디스플레이 모니터 (91) 는 이러한 케이블 속도를 실시간으로 디스플레이하는 것이 바람직하다.

서보 증폭기 (93) 는, 종래의 폐루프 피드백 배치로 라인 (95, 97) 을 통해 모터 (53) 에 연결되고, 라인 (103, 105) 을 통해 회전계 (101) 에 연결된다. 회전계 (101) 는 라인 (103, 105) 상에서 모터 (53) 의 축 (59) 의 회전 속력의 함수로서의 전압에 따라 변화하는 아날로그 신호를 발생시킨다. 서보 증폭기 (93) 는 라인 (103, 105) 상에서의 아날로그 전압 신호를 수신한다. 또, 서보 증폭기 (93) 는 라인 (111, 113) 을 통해 설정점 조정 회로 (109) 로부터 한 세트의 점 신호를 수신한다. 예컨대, 이러한 설정점 조정 회로 (109) 는 직류-직류 변환기를 구비한다. 아래에 좀더 완전히 설명된 바와 같이, PLC (69) 는 설정점 조정 회로 (109) 를 제어하고 라인 (117, 119) 을 통해 설정점 신호를 제어한다. 이러한 방식으로, PLC (69) 는 모터 (53) 의 속력을 제어한다.

좀더 구체적으로는, 서보 증폭기 (93) 가 라인 (95, 97) 을 통해 모터 (53) 에 공급되는 전류 신호를 발생시킴으로써 라인 (111, 113) 상의 설정점 신호에 반응한다. 전류 신호는 모터에 전압을 인가하여 그것의 속력을 결정한다. 그 다음, 서보 증폭기 (93) 는 회전계 (101) 로부터 수신된 아날로그 전압 신호를 사용하여 모터 (53) 가 설정점 신호에 반응하는 속력으로 동작하는지를 결정한다. 만약, 그렇지 않다면 흔히 그러하듯이, 회전계 (101) 로부터의 아날로그 전압 신호가, 모터 (53) 가 설정점 신호에 의해 설정된 속력으로 동작한다는 것을 나타낼 때까지, 서보 증폭기 (93) 가 전류 신호를 증감시킨다. 다시, PLC (69) 가 라인 (117, 119) 을 통해 설정점 신호를 제어하므로, PLC (69) 가 모터 (53) 의 속력을 제어한다.

또, PLC (69) 는 신호 조절 회로 (123) 에 연결된다. 신호 조절 회로 (123) 는 회전계 (101) 에 의해 발생된 아날로그 전압 신호를 수신하고 조절하기 위해 서보 증폭기 (93) 에 연결된다. PLC (69) 는 회로 (123) 로부터 조절된 아날로그 전압 신호를 수신하고, 그것을 케이블 (37) 의 인상 속도에 해당하는 수치로 전환한다. PLC (69) 는 디스플레이 (125) 를 통해 이 수치를 디스플레이한다.

비록, 케이블 (37) 의 실제 인상 속도가 디스플레이 (91, 125) 상에 장황하게 디스플레이된 것으로 보이지만, 당업자들은 디스플레이 (91) 가 디스플레이 (125) 보다 훨씬 더 정확하게 보고된 속도를 디스플레이할 수 있음을 인식할 것이다. 이는 디스플레이 (91) 상에 보고된 속도를 내재한 데이터 소스가, 4X 모드에서 동작하는 매우 정밀하고 정확한 인코더 (85) 이기 때문이다. 대조적으로, 디스플레이 (125) 상에 보고된 속도에 관한 내재된 데이터는 회전계 (101) 에 의해 발생된 아날로그 신호이다. 이러한 신호는 본질적으로 덜 정확하고, 그 중에서도 특히, 실제 온도 변화에 의존하게 된다. 즉, 본 발명은 디스플레이 (125) 없이 용이하게 행해질 수 있었다.

충분한 냉각 시간이 주어지고, 성장률 또는 성장속도의 비 v 와 평균 축 온도 구배 G 가 임계값 (v/G)cr 의 허용 오차 내에 있다면, 완벽한 실리콘이 제조될수 있다. 이러한 허용 오차는 다음과 같이 정의될 수 있다.

여기서, Δ(v/G) 는 완벽한 실리콘이 제조될 수 있는 v/G 값의 범위이다.

허용 오차는 주어진 뜨거운 지역에서 제공되는 냉각 조건에 크게 의존한다. 특히, 핵형성 전에 냉각 시간이 증가함에 따라 T가 증가한다. 다양한 뜨거운 지역에 대해 수집된 데이터는, 바람직한 허용 오차로서 T=0.055의 값을 제시하고 있다. 이를 다시 표현하면:

그러나, G 는 일반적으로 제어하기 어렵다. 만약, G 가 변하지 않는다면, 완벽한 실리콘 성장을 보장하는 v 의 최대 오차는 ┃T┃이다. 로버스트 공정에 있어서는, v 의 변화량이 훨씬 더 작은 것이 바람직하다(예컨대, ┃T┃의 10%).

도 3 은 도 2 의 교정 장치 (11) 에 관한, 일반적으로 127로 표시된 흐름도를 나타낸다. 단계 131 에서 시작하여, 조작원이 0.1㎜/분의 공칭 케이블 속도로 PLC (69) 상의 외부 제어(미도시)를 조정하는 단계 133 으로 바로 흐름도 (127) 가 진행된다. 단계 135 에서, 조작원은 디스플레이 (91) 상에 보고된 케이블 속도를 관찰한다. 만약, 보고된 속도가 0.1㎜/분의 0.002㎜/분(즉, 0.1±0.002㎜/분) 내에 있지 않으면, 조작원은 단계 139 로 진행한다. 조작원은 단계 139에서 설정점 조정 회로 (109) 에 관한 오프셋 파라미터를 "정밀 조정"한 다음, 단계 135 로 되돌아간다. 만약, 디스플레이된 케이블 속도가 여전히 0.1±0.002㎜/분이 아니라면, 조작원은 디스플레이 (91) 상에 보고된 케이블 속도가 0.1±0.002㎜/분이 될 때까지 설정점 조정 회로 (109) 에 대한 오프셋 파라미터의 정밀 조정을 계속한다. 이 지점에서, 조작원은 "1"의 값을 변수 x 에 할당하기 위해 단계 141 로 진행하여 단계 135 가 성공적으로 완수되었음을 표시한다.

흐름도 (127) 는 계속해서, 장치 (11) 의 조작원이 3.0㎜/분의 공칭 케이블 속도로 PLC (69) 상의 외부 제어를 조정하는 단계 143 으로 계속된다. 단계 147 에서, 조작원은 다시 디스플레이 (91) 상에 보고된 케이블 속도를 관찰한다. 보고된 케이블 속도가 3.0±0.002㎜/분이 아니라면, 조작원은 단계 149 로 진행하여 설정점 조정 회로 (109) 의 이득 파라미터를 정밀 조정한다. 이 경우, 변수 x 는 조작원이 단계 147 로 되돌아오기 전에 단계 151 에서 0 으로 설정된다. 단계 147 에서, 조작원은 이제 케이블 속도가 3.0±0.002㎜/분이라고 보고되는지 보기 위해, 다시 디스플레이 (91) 를 판독한다. 만약, 그렇지 않다면 조작원은 디스플레이 (91) 상에 보고된 케이블 속도가 3.0±0.002㎜/분이 될 때까지 단계 149 에서 설정점 조정 회로 (109) 에 대한 이득 파라미터를 계속해서 정밀 조정한다. 이 때, 조작원은 단계 155 로 진행한다. 변수 x 가 1대신 0이므로, 흐름도 (127) 는 단계 133 으로 복귀한다. 이러한 식으로, 조작원은 회로를 계속해서 미세하게 교정한다. 이러한 교정은, PLC (69) 가 0.1 과 3.0㎜/분의 공칭 설정치 사이에서 전환될 수 있을 때까지 계속되어, 실제 케이블 속도가 설정점 조정 회로 (109) 의 더이상의 정밀 조정없이, 이러한 ±0.002㎜/분의 공칭 설정치와 같게 된다. 이 지점에서, 변수 x 는 1의 값으로 유지되어 조작원이 교정이 성공적으로 종결되는 단계 157 로 진행하게 한다.

도 4 는, 일반적으로 159 로 표시된, 단결정 실리콘 잉곳 (31) 을 인상하는 전형적인 속도 프로파일을 도시한다. 결정 "방법" 에 명기된 소정의 속도 프로파일 또는 목표에 따라 용융체 (29) 로부터 정확하게 결정 (31) 을 인상함으로써, 결함들의 형성을 제어하기 위한 공정 요구를 충족시키게 된다. 이러한 유형의 "잠긴 시드 리프트" 제어는 잉곳에서의 진성 점결함들의 수와 농도를 감소시킨다. 또한, 잠긴 시드 리프트 공정은 잉곳이 응고 온도로부터 냉각됨에 따라, 결정 (31) 에서 진성 점결함들이 응집하는 것을 방지하기 위해, 빈격자점 및 격자간 원자들의 농도를 제어할 수 있게 한다.

속도 프로파일 (159) 은 인상하는 동안에 결정 (31) 의 길이의 함수로서 목표 인상 속도를 정의한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 속도 프로파일 (159) 에 의해 결정 (31) 을 인상함으로써, 거의 완벽한 결정 구조를 가지고, 매우 소수인 진성 점결함들을 가진 실리콘을 제조할 수 있게 된다. 응고시에 이러한 실리콘에서의 진성 점결함들의 농도는, 분명히 결정 과포화의 레벨 아래에 있게 되어, 응집되는 경우가 거의 발생하지 않게 한다. 잉곳이 응고 온도로부터 냉각될 때 잉곳에서의 진성 점결함들의 응집을 방지하기 위해, 빈 격자점과 격자간 원자들의 농도를 제어하는 것이 매우 바람직하다. 참고로 양도된 미국 특허 5,919,302호에서는, 도 4 의 속도 프로파일과 거의 완벽한 결정 구조를 갖는 실리콘의 제조에 관한 더많은 정보를 제공한다.

도 4 에서 사용중인 속도 프로파일 (159) 은, PLC (69) 의 메모리 (73) 에 기록되어 있다. 또한 프로파일 (159) 은, 본 발명의 범위 내에서 레지스터들이나 CPU (71) 의 관련 메모리 회로들에 기록될 수 있었다. 당업자들은, 예시의 목적으로 여기에 도시된 도 4 의 속도 프로파일 (159) 을 인정할 것이고, 본 발명은 어떤 적합한 속도 프로파일로도 행해질 수 있다.

도 4 의 프로파일 (159) 과 같은, 속도 프로파일로 작업하는 도중에, 결정 (31) 의 인상 속도가, 인상시에 모든 결정 길이들에서 매우 정확하게 속도 프로파일을 따른다는 중요한 사실을 발견하였다. 장치 (11) 는, 결정의 인상 속도를 제어하여 그것이 대다수의 결정 길이에 있어서 약 0.008㎜/분 이하의 범위 내에서 속도 프로파일 (159) 을 따르게 되는 것이 바람직하다. 즉, 인상 속도는 대략 목표 속도와 같게 된다. 비록, 본 발명에서 결정 (31) 의 인상 속도는 ±0.008㎜/분, ±0.006㎜/분 또는 ±0.004㎜/분 또는 심지어 ±0.002㎜/분 내의 범위까지 정확하게 속도 프로파일을 따르지만, 본 발명의 범위 내에 있는 가장 좋은 결과는 ±0.002㎜/분의 정확도를 가지고 얻어지는 것이고 또한 본 발명의 범위 내에 있는 ±0.002㎜/분보다 정확도가 더 좋아지기도 한다는 점을 이해해야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, PLC (69) 는 설정점 조정 회로(예컨대, 도 2 의 설정점 조정 회로 (109) 용의 제어 신호를 발생시키는 12비트의 디지털-아날로그 카드를 사용한다. 당업자는 바람직한 실시예의 정확도를 향상시키기 위해 본 발명의 범위 내에서 변경이 이루어질 수 있음을 알게 될 것이다. 예컨대,12비트 대신 14비트 카드를 사용하면 정확도가 향상된다.

도 5 는 일단 프로파일 (159) 로 적재된 PLC (69) 가, 어떻게 인상시 내내 프로파일 (159) 의 ±0.002㎜/분의 정확도를 가지고 결정 인상 속도를 제어하는지를 보여주는 블록도이다. PLC (69) 는 점선 (165) 내의 기능들을 수행한다. 즉, PLC (69) 는 인코더 (77) 의 출력으로부터 실제 인상 속도를 계산하고, 그것을 발생할 것으로 예상되는 것 즉, 메모리 (73) 에 기록된 속도 프로파일 (159) 에 의해 정의된 목표 속도와 비교한다. 그 다음, PLC (69) 는 보정률을 계산하기 위해, 예상되는 결과와 실제 결과의 차이를 이용한다. PLC (69) 는 인상이 일어나는 속도 프로파일 (159) 을 따라 지점을 결정함으로써, 설정점 (173) 을 계산한다. 보정률 (169) 에다 설정점 (173) 을 곱함으로써, PLC (69) 는 수정된 설정점 (175) 을 계산한다. 결정 인상 속도를 제어하기 위해, PLC (69) 는 수정된 설정점 (175) 을 설정점 조정 회로 (109) 로 출력한다. 상술한 바와 같이, 이러한 방식으로 설정점을 조정하여, 인상시 내내 프로파일 (159) 의 ±0.002㎜/분 내로 결정 인상 속도를 유지시킨다.

일반적으로 177 로 표시된 도 6a 와 도 6b 는, PLC (69) 의 동작에 관한 좀더 상세한 것을 제공하는 흐름도이다. 특히, 흐름도 (177) 는 PLC (69) 가 어떻게 도 5 의 보정률 (169) 을 계산하는지를 설명한다. 흐름도 (177) 는 단계 181 에서 시작하여 바로 단계 183 으로 진행한다. 단계 183 에서, PLC (69) 는 마지막으로 변수 "예상되는 총 인상 길이(E.S.D.T.)" 가 갱신되었으므로, 소정의 시간 간격(예컨대, 15초)이 경과했는지를 테스트한다. 만약, 15초 간격이 만료되지 않았다면, PLC (69) 는 그렇게 될 때까지 단계 183 를 반복한다. 15초가 만료된 후에, PLC (69) 는 단계 185 로 진행한다.

단계 185 에서, PLC (69) 는 마지막 갱신 이후로 기대된 결정 (31) 이 인상되었던 증분 거리를 존재하는 E.S.D.T. 에 가산함으로써, E.S.D.T. 를 갱신한다. "설정점 프로파일" 은 결정 길이의 함수로서, 속도 프로파일 (159) 로부터 결정된 순간 예상 결정 인상 속도라는 점을 주목해야 한다. 또한, 단계 185 에서 "인자" 로 표시된 것은 셋업에 의존하는 인자로서, 인상에 비례하여 용융 레벨 (45) 을 이동시키거나 용융 레벨 (45) 에 비례하여 거의 일정한 결정 (31) 의 인상을 유지시키기 위해 약간 조정될 수 있는 인자라는 점을 주목해야 한다. 본 출원과 함께 양도되고 인용되는, 1998년 10월 14일에 출원된 출원 번호 제 09/172,546호에서는 이들 사항들을 좀더 상세하게 나타내고 있다. 또한, 단계 185 에서의 인자는 용융체 (29) 가 도가니 (19) 로부터 고갈될 때 결정 인상의 종료 근처에서 조정될 수 있다. 대부분의 결정 인상 내내, 용융 레벨 (45) 이 매우 일정할 때는 단계 185 에서의 인자가 "1" 의 수치를 갖는 것이 바람직하다. 마지막으로 단계 185 에서, 관련되는 시간 주기가 15초 또는 1.25분이므로, 0.25 승산기가 사용된다.

E.S.D.T. 값이 갱신된 후에, PLC (96) 는 단계 187 에서 타이머를 리셋하고, 마지막으로 보정률 A(C.F.A)가 갱신된 이후로, 또다른 소정의 시간 간격(예컨대 1분)이 경과했는지를 결정하기 위해 단계 189 로 진행한다. 1분 간격이 아직 경과되지 않았다면, 과정은 시작으로 되돌아가서 E.S.D.T. 를 재차 갱신하기 위해 15초 간격 동안 대기한다. 마침내 1분이 경과하면, PLC (69) 가 단계 191 에서 0 으로 타이머 B 를 리셋한 다음, 단계 193 로 진행한다. 단계 193 에서, PLC (69) 는 마지막 갱신 이후로, 얼마나 많은 인코더 (77) 펄스가 제조되었는지를 결정한다. 드럼 (41) 의 직경을 알면, PLC (69) 는 이러한 증분 펄스 카운트를 상술한 바와 같이 결정 (31) 이 인상된 증분 거리로 변환시킨다. 이 증분값은 단계 193 를 종결시키기 위한 "실제 Δ(n)" 와 같다.

단계 197 로 진행하여, PLC (69) 는 변수 "실제 총 인상 길이"(S.D.T.A.)에 의해 표현되는 바와 같이, 결정 (31) 이 인상되었던 거리를 계산한다. PLC (69) 는 S.D.T.A. 값을, 단순히 그것의 이전 값을 바로 선행 단계 193 에서 계산된 "실제 Δ(n)" 값에 더함으로써 갱신한다.

이제 도 6b 에서는, 흐름도 (177) 가 단계 199 에서 계속된다. 단계 199 에서, PLC (69) 는 현재의 E.S.D.T.를 현재의 S.D.T.A.로 나눔으로써, 제 1 보정률인 보정률 A(C.F.A.)를 계산한다. PLC (69) 는 단계 201 로 진행하여, 마지막으로 제 2 보정률인 보정률 B(C.F.B)가 갱신된 이후로, 제 3 의 소정의 시간 간격(예컨대, 10분)이 경과하였는지를 결정한다. 만약, 10분의 간격이 만료되지 않았다면, 과정은 단계 183 으로 복귀하여 재차 E.S.D.T.값을 갱신하기 위해 15초 간격으로 대기한다. 마침내, 10분이 경과하면 PLC (69) 는 단계 203 에서, 현재의 C.F.A.로부터 1을 빼고 그 결과를 10으로 나눈 다음, 그것을 이전의 C.F.B.에 가산함으로써 C.F.B.를 갱신한다. 그 다음, PLC (69) 는 단계 205 로 진행하여 타이머 C, E.S.D.T. 및 S.D.T.A. 를 0으로 리셋한다.

C.F.B.값은 0에 상대적으로 가까운 것이 바람직하다. 이러한 이유로, PLC (69) 는 단계 209 에서, 현재의 C.F.B.가 0.75이상인지 또는 1.25이하인지를 테스트한다. 만약 C.F.B.가 이 범위 내에 있다면, PLC (69) 는 흐름도 (177) 의 시작으로 복귀하기 전에, 단계 211 에서 도 5 에서의 보정률로서 현재의 C.F.B.를 출력한다. 그러나, C.F.B.가 이 범위를 벗어나면 PLC (69) 는 단계 213 에서, 현재의 값이 너무 높거나 너무 낮은지에 따라 C.F.B.를 설정한다. 현재의 C.F.B.가 너무 낮다면, PLC (69) 는 보정률 (169) 로서 0.75를 출력하지만, C.F.B.가 너무 높다면, PLC (69) 는 보정률 (169) 로서 1.25를 출력한다. 그 다음, PLC (69) 는 흐름도 (177) 의 시작으로 복귀한다.

당업자들은 도가니 (19) 가 결정 인상 동안에 리프트되어야 한다는 것을 알고 있다. 일반적인 인상시에, 도가니 (19) 가 상대적으로 작은 거리를 이동한다면, 도가니를 리프트하는 것이 결함들을 감소시키기 위해 결정을 인상하는 것보다 훨씬 덜 중요하다는 것을 즉시 알게된다. 결정을 인상시키면서, 도가니 (19) 를 리프트하는 것에 대한 적합한 식은, 용융 레벨에서 측정된 잉곳의 단면적과 도가니의 단면적의 비와, 잉곳에서의 실리콘의 밀도와 용융된 상태의 실리콘의 밀도와의 비를 곱한 것에 결정 인상 속도를 곱한 것을 포함한다.

또, 다른 도가니 리프트 식은 본 발명의 범위에서 사용될 수 있다.

실제로, 결정 성장 장치 (13) 뿐만 아니라 장치 (11) 제작에 사용된 부품들이 상당히 엄격한 허용 오차로 제조되도록 하는 것은 중요하다. 다음 부품 리스트는 본 발명에 사용하기에 적합한 전형적인 부품들의 리스트를 제공한다.

PLC (96): Siemens사 모델 TI 575

설정점 조정 회로 (109): Ferrofluidics사 부품 번호 207683

서보 증폭기 (93): Advanced Motion Controls사 모델 AMC 10A8

회전계 및 서보 모터 (53): Max 00 Motomatic Ⅱ사 부품 번호 284-001-109

인코더 (85): Accu-Coder사 부품 번호 755A-01-0060-PU

인코더 (77): Ferrofluidics사 부품 번호 080010

풀리 (39): Ferrofluidics사 도면 번호 206886A

드럼 (41): Ferrofluidics사 도면 번호 206075D

케이블 (37): 직경이 0.10인치인 텅스텐 케이블

상술한 바의 관점에서, 본 발명의 수개의 목적들이 성취되고 기타 장점이 되는 결과들이 얻어졌다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 위 제조 및 방법에서 다양한 변형이 이루어질 수 있었고, 상술한 설명부에 기재되고 첨부 도면들에 나타낸 모든 내용은, 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로 해석되야 한다.

Claims (10)

1. 결정 성장 장치를 사용하여 초크랄스키 공정에 따라 단결정성 잉곳을 성장시키는 방법으로서, 상기 결정 성장 장치는 잉곳이 성장하는 반도체 용융체를 담고 있는 가열된 도가니를 가지고, 상기 잉곳은 용융체로부터 인상된 시드 결정 상에서 성장되며, 상기 결정 성장 장치는 시드 결정이 매달리는 케이블과 케이블의 일부가 감기는 드럼을 더 포함하고, 상기 드럼은 용융체로부터 잉곳을 인상하기 위해 케이블을 감는 한 방향으로 회전가능하고, 용융체쪽으로 잉곳을 낮추기 위해 케이블을 푸는 반대 방향으로 회전가능하며, 상기 방법은,

   잉곳 길이의 함수로서, 용융체로부터 잉곳을 인상하는 목표 속도를 정의하는 소정의 속도 프로파일을 정의하는 단계;

   드럼을 회전시키기 위해 드럼에 결합된 축을 갖는 모터로, 드럼을 속력을 변화시켜가면서 회전시켜, 변화되는 속도로 용융체로부터 잉곳을 인상시키는 단계;

   드럼의 회전 운동을 감지하는 단계;

   드럼의 감지된 회전 운동을 나타내는 위치 신호를 발생시키는 단계;

   위치 신호에 기초하여 잉곳의 실제 인상 속도를 발생시키는 단계;

   잉곳의 실제 인상 속도를 속도 프로파일로 정의된 목표 인상 속도와 비교하는 단계; 및

   잉곳 길이의 약 50% 이상으로 인상시키는 동안의 목표 인상 속도와 거의 같도록, 잉곳의 실제 인상 속도를 유지하기 위해 모터의 속력을 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 단계는, 잉곳의 실제 인상 속도를 목표 인상 속도의 거의 ±0.008㎜/분 내로 유지시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 단계는, 잉곳 길이의 약 75% 이상 인상시키는 동안에 잉곳의 실제 인상 속도를 목표 인상 속도와 거의 같게 유지시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 단계는

   요구되는 모터 속력을 나타내는 설정점을 정의하는 단계; 및

   상기 설정점의 함수로서 모터를 구동시키는 단계를 구비하며;

   잉곳의 실제 인상 속도와 속도 프로파일에 의해 정의된 목표 인상 속도 차의 함수로서 보정률을 계산하는 단계; 및

   상기 설정점과 보정률을 곱하여 수정된 설정점을 정의하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 방법은 장치를 교정하는 단계를 더 구비하며,

   상기 교정 단계는,

   제 1 공칭 인상 속도를 설정하는 단계;

   제 1 공칭 인상 속도로 잉곳을 인상시키기 위해 모터의 속력을 제어하는 단계;

   잉곳의 실제 인상 속도와 제 1 공칭 인상 속도를 비교하는 단계; 및

   잉곳의 실제 인상 속도와 제 1 공칭 인상 속도차가 한계 레벨 이하일 때까지 설정점을 조정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 교정 단계는,

   제 2 공칭 인상 속도를 제 1 공칭 인상 속도보다 더 크게 설정하는 단계;

   잉곳을 제 2 공칭 인상 속도로 인상시키기 위해 모터의 속력을 제어하는 단계;

   잉곳의 실제 인상 속도를 제 2 공칭 인상 속도와 비교하는 단계; 및

   잉곳의 실제 인상 속도와 제 2 공칭 인상 속도차가 한계 레벨 이하일 때까지 설정점을 조정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   실제 인상 속도와 각 공칭 인상 속도와의 차가 한계 레벨 이하가 되도록, 설정점의 더 이상의 조정이 필요없을 때까지 상기 교정 단계를 반복하는 것을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 단계는, v/G가 평균 축 온도 구배에 대한 성장 속도의 비이고, Δ(v/G) 는 결함이 감소된 실리콘이 제조될 수 있는 v/G의 값들의 범위를 의미하는 다음 식:

   에 의해 정의되는 허용 오차 T 내에서, 잉곳의 실제 인상 속도를 유지시키기 위해 모터의 속력을 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 T 는 거의 0.055이하인 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
10. 결정 성장 장치를 사용하여 초크랄스키 공정에 따라 단결정 잉곳을 성장시키는 방법으로서, 상기 결정 성장 장치는 잉곳이 성장하는 반도체 용융체를 담고 있는 가열된 도가니를 가지고, 상기 잉곳은 용융체로부터 인상된 시드 결정 상에서성장되며, 상기 결정 성장 장치는 시드 결정이 매달리는 케이블과 케이블의 일부가 감기는 드럼을 더 포함하고, 상기 드럼은 용융체로부터 잉곳을 인상하기 위해 케이블을 감는 한 방향으로 회전가능하고, 용융체쪽으로 잉곳을 낮추기 위해 케이블을 푸는 반대 방향으로 회전가능하며, 상기 방법은,

    축이 결합된 모터를 구비한 드럼을 회전시킴으로써 용융체로부터 잉곳을 인상시키는 단계;

    제 1 공칭 인상 속도를 설정하는 단계;

    제 1 공칭 인상 속도에 해당하는 설정점을 정의하는 단계;

    상기 잉곳을 제 1 공칭 속도로 용융체로부터 인상시키기 위해 설정점의 함수로서 상기 모터를 구동시키는 단계;

    상기 드럼의 회전 운동을 감지하는 단계;

    드럼의 감지된 회전 운동을 나타내는 위치 신호를 발생시키는 단계;

    상기 위치 신호에 기초하여, 상기 잉곳의 실제 인상 속도를 결정하는 단계;

    상기 잉곳의 실제 인상 속도를 제 1 공칭 인상 속도와 비교하는 단계; 및

    상기 잉곳의 실제 인상 속도와 제 1 공칭 인상 속도차가 한계 레벨 이하일 때까지 설정점을 조정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.