JP3097838B2 - 結晶成長の制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶成長プロセス
（工程）の管理用の完全な多重変数予測制御装置の設計
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特定された品質の大きな単結晶の成長は
電子デバイス、光フアイバコンバータ、レーザまたは赤
外線レンズのごとき多くのハイテク用途において重要な
問題である。多数の方法および変形例がこのために使用
される一方、大きな結晶の塊（ブール）を生じるための
最も一般的な方法はチヨクラルスキー、フロートゾー
ン、水平ブリツジマン、または垂直ブリツジマン技術に
頼ることである。結晶膜の製造に関連して、エピタキシ
が最も一般的な技術である。

【０００３】チヨクラルスキー成長：第１の場合におい
て、頻繁に使用される装置は、代表的に、加熱装置（し
ばしばオーム抵抗器）は溶融された材料を収容するるつ
ぼに向かって出力を放射し、それゆえ固化温度以上に維
持される。裏張りが溶融物からるつぼを分離し得る。液
体カプセル成長の場合において、特定のカプセル材料が
揮発性成分の蒸発を阻止するために溶融物を被覆する。
るつぼおよび溶融物（しばしば酸化物結晶を成長させる
のに使用される）にエネルギを供給するための代替の方
法は、コイルへの強力な交流電流の印加がるつぼおよび
／または溶融物内に直接熱を発生する、誘導加熱装置に
頼ることである。

【０００４】方法の手始めに、結晶の種晶が融液中に浸
されかつ次いでゆつくり引上げられて筒状結晶が段々に
生成される。結晶は、炉の外殻体（水循環によつて冷却
される）、及び幾つかの場合において、高圧ガスからな
る周囲環境に向かって熱を放射する。後者の場合、ガス
中の伝導および対流による熱の解放が重要であるかも知
れない。実際に、プロセス全体の軸対称を保証しかつ融
液中の浮力駆動流れを制御するために、結晶およびるつ
ぼの両方を垂直軸線のまわりに回転させる必要がある。

【０００５】結晶と溶融物との間の固化前面は融液相と
固体相との間の相互作用が引き起こされる場所である。
高品質の結晶を生成する主要な困難はしばしば溶融物流
れパターンについての中間面形状および偏析の依存に存
する。溶融物対流は温度または融液中の溶解勾配曲線
（自然または熱溶解対流）によつて、結晶およびるつぼ
回転（強制対流）によつて、または融液環境中間面にお
ける表面張力勾配曲線（マランゴニ対流）によつて誘起
され得る。半導体成長において、流れのグラシヨフ数は
かなり高く、それは溶融物中の振動または同様な乱流作
用を生じさせるかも知れない。これらの作用は結晶のス
トリーションのごとき重大な欠点を有するかも知れず、
そしてそれらの重要性を換算するための解決は、流れ中
の強力なブレーキとしての役割を演ずる、強力な磁界を
発生することにある。

【０００６】酸化物結晶の成長は半導体に対して幾つか
の重要な差異を呈する。グラシヨフ数が低い一方で、溶
融物中の熱移動は溶融酸化物のより高いプラントル数に
よる環流となる。他の特異な特徴は、結晶中の熱移動の
顕著なモードであるかも知れない、内部放射の重要性で
ある。

【０００７】ブリツジマン成長：代替の技術は、水平ま
たは垂直のブリツジマン技術を用いることである。ここ
で、溶融材料は筒状アンプル中に収容され、その底部に
おいて固化が結晶の種晶（バツクメルテイング後）から
始まる。アンプルの外方熱環境は、高温、断熱および冷
却領域からなる。成長の間中、アンプルはゆつくり下方
に移動され、そして固体および溶融材料中に外方環境に
より誘起される温度分布はしたがつて同一の軸方向輪郭
を多少保持しながら、上方に移る。それゆえ、溶融物は
結晶が完全に形成されるまで段々に固化する。

【０００８】垂直ブリツジマン成長の主要な利点は固体
相が融液相の下に置かれそして、結果として温度勾配曲
線が溶融物中で本質的に上方に向いているということで
ある。等温線が正確に水平であるならば、層状流体は熱
対流に対して完全に安定している。溶融物中の浮力駆動
流れの開始に関連する問題は、それゆえ、非常に換算さ
れる（しかしながら、不安定な半径方向温度勾配曲線が
一般に存在する）。状況は、溶解対流を考慮する時に非
希釈合金に関して重要であるかも知れず、より複雑であ
る。事実、溶解濃度に対する密度の依存に関する一般的
な規則がなく、そして中間面での溶解の阻止または取り
込みがあるかも知れない。それゆえ、溶解領域は直観的
に安定または不安定作用を有することが可能である。拡
散制御境界層の外部での溶融対流は、結晶均質性に関し
て有益な混合作用を有し得ることにほとんど価値がな
い。

【０００９】結晶および溶融物の外面において温度勾配
曲線を制御する有効な方法は、古典的なブリツジマン装
置を動的勾配曲線凍結装置に置き換えることである。基
本的に、加熱装置は、成長容器の周部にほとんど置かれ
る、適切な熱電対によつて監視される１組の環状要素か
らなる。外方温度分布の変化が加熱要素中の電力供給の
遅い垂直移動により達成されるので、もはやアンプルを
容器中で下方に移動させる必要はない。

【００１０】フローティングゾーン成長：最後に、フロ
ーティングゾーン技術において、材料はその端部におい
てのみ締め付けられる自由自立ロツドの形であり、その
小さな領域が適切な加熱装置により溶融される、。溶融
物はロツドの２つの部分間にしずくのように垂れ下げら
れる。溶融領域は加熱器またはロツドの移動により、ロ
ッドの全長にわたつて移動する。単結晶は自然核形成、
または溶融されないままであるロツドの初期部分として
単結晶の種晶を使用することにより発生され得る。一般
には、領域通過は、その場合に方法がより高い安定性を
有するため、上方に向かって実施される。通常、成長結
晶および時折、また溶融ロツドは、主として異なる回転
速度または反対方向回転により回転させられる。

【００１１】溶融領域の形状および安定性は、フローテ
ィングゾーン溶融において重要な役割を演ずる。溶融物
は本質的に表面張力により重力に対して保持される。一
般に、溶融領域はその表面張力がより高くかつその比重
がより低いならばより安定する。加えて、追加の力が溶
融物に作用し得る。とくに、高周波誘導装置が半導体成
長に使用されるとき、表皮効果が、溶融対流を増加しな
がら、溶融領域を上に保持するのを助ける無視し得ない
表面力を発生する。

【００１２】水溶液、フラツクスおよび熱水成長：水溶
液成長技術が幾つかの塩基単結晶を生成するのに使用さ
れ得る。簡単な水溶液結晶化装置は一般に、各アームに
取着される種晶を有する、垂直分岐部を備えた回転軸か
らなる。そのように設けられた流体流れは拒絶溶媒の境
界層を断ち切り、幾らか速い成長を導き、そして不活性
な溶液中で生成される結晶より完全な結晶を獲得させ
る。過飽和が遅い冷却により維持され、速度は事実非常
に遅い（０．１〜１°Ｃ／日）。これは非常に慎重なか
つ信頼し得る温度制御を必要とする。

【００１３】フラツクス成長方法は水溶液からの結晶成
長に類似するが、溶媒が室温に達する前に固化する。こ
の方法の主たる利点は結晶が溶融温度以下で生成される
ということである。材料が不均一に溶融するならば、す
なわち溶融前に分解、または溶融点以下の相移動を示す
ならば、事実上これらの相移動以下の成長温度を探さね
ばならない。フラツクス成長はしたがつて溶融温度が非
常に高いとき使用されることが可能で、かつ溶融温度で
の蒸気圧が高過ぎるとき有用である。熱的歪みは、比較
的低い成長温度、非常に小さい温度勾配曲線、および融
液中の自由成長により、最小にされ、成長面の形成を許
容する。本方法は、溶媒が単結晶の形で要求されるあら
ゆる材料に認められ得るので、非常に揮発性である。フ
ラツクス成長はまた単結晶基盤上の層の成長に適する。
主たる欠点は、溶媒が追加の要素を含む場合に、低い成
長率、面が付けられた結晶形状およびフラツクスのイオ
ンの回避できないことである。一般に、溶融物からの結
晶成長はできる時にはいつでも好ましい。しかしなが
ら、基本研究に関してはしばしば小さい結晶のみが要求
されるから、結果は溶融技術の結晶より非常に小さくす
べきである。

【００１４】幾つかの非常に大きい結晶がまた熱水合成
によつて生成され得る。この技術は、通常の条件下で比
較的不溶性である材料を分解かつ再結晶化するために、
高い温度および圧力下で水性溶媒または鉱化剤を使用す
ることからなる。通常、熱水成長において、分解は下方
のより熱い領域（養分を含む領域）で実施されかつ結晶
化は上方のより冷たい領域（成長領域）で実施される。
温度勾配曲線により作られる自然対流流れは養分を含む
領域から成長領域へ材料を運ぶ。留意すべきは、極端な
圧力条件下で実施される熱水実験（１バール以下および
１０キロバール以上）があるということである。

【００１５】物理的蒸気搬送成長：塊状の結晶成長が、
時折物理的蒸気搬送によつて実施され得る。これらの技
術の利点は、結晶が溶融物から成長させられた結晶に比
して、低い集中状態の点欠陥、および低い密度ずれを有
する傾向があるということであり、その理由は温度が通
常溶融温度よりかなり低いということてある。そのう
え、材料が相移動を受けるならば、またはそれが一致し
て溶けるならば、蒸気成長は単結晶の成長に関する単な
る選択であるかも知れない。溶融成長に比して、蒸気成
長の欠点はしかしながら代表的に遭遇される比較的低い
成長率である。

【００１６】技術の幾つかの水準が蒸気相からの塊状の
単結晶の成長に存在する。それらは試料の性質（例え
ば、固体であるかまたは蒸気であるか）によつてかつ成
長する結晶面に搬送される機構によつて識別される。概
念的に最も簡単な技術は、試料が密封管の一端に置かれ
かつ加熱される場合の、昇華の技術であり、その結果試
料は昇華しかつ次いでそれが結晶化する管のより冷たい
領域に搬送される。試料が分離し得る化合物であるなら
ば、その場合に我々は分離昇華を有し、搬送方法はより
複雑でかつ結晶化学量論が検討されるべき問題となる。

【００１７】さらに搬送方法を制御するために、不活性
担体ガスが密封管内に導入され得る。搬送は、活性蒸気
種（例えばハロゲン）が結晶化領域に搬送された揮発性
種（ハライド）を発生すべく電荷と反応する場合、可逆
化学反応によつて容易にされ得る。そこで、反応は逆に
され、担体（ハロゲン）の解放により結晶化されるべき
要素または化合物の堆積を導き、再循環される。

【００１８】エピタキシ：この薄膜堆積方法は多くの態
様において塊状成長技術に関連付けられる。要するに、
１または幾つかの非常に薄い材料層が層状結晶膜を形成
するために結晶基板上に堆積される。エピタキシヤル成
長において、多くの方法が連続体メカニクス、すなわち
融液および固体相エピタキシ（ハロゲン搬送エピタキ
シ、空中浮揚エピタキシおよび有機金属蒸気相エピタキ
シを含む）を扱う。これらすべての技術は非常に遅くか
つ非常に高い品質の製品に関係する。

【００１９】結晶品質に作用する要因：成長技術が検討
されるのに関係なく、結晶品質は３つの要因、すなわち
格子の不規則性、製品中の不純物の存在および結晶化学
量論の不均等性によつて影響を及ぼされる。

【００２０】格子欠陥は、固化前面に沿って部分的に発
生される、隙間および空所の形を取り、そして複雑な熱
依存反応速度論にしたがつて拡散しかつ再結合する一
方、ずれ（または双晶、粒子境界等）がしばしば固体−
融液中間面近くの結晶に引き起こされる熱歪みによつて
誘起される。高品質の結晶を得るための主要成分はそれ
ゆえ成長中および成長後の固体中の温度領域の進展を正
確に制御することができる。成長結晶の熱環境を調整す
ることによりかつとくに、放射性熱シールドを使用する
ことにより達成され得る。

【００２１】他方において、不純物が周囲環境および容
器（るつぼまたはアンプル）から溶融物を通って搬送さ
れた後、または原材料の完全でない初期組成の結果とし
て、成長過程の間中結晶に組み込まれ得る。

【００２２】化合物または合金が生成されるとき発生し
得る第３の問題は偏析である。幾つかのイオンまたは分
子が溶融物中に存在するとき、成長された結晶の組成
は、固体相の１つの成分の優先的な取り込みにより、軸
方向にかつ半径方向に変化することができる。偏析は溶
融流れによつてかつ非常に少ない範囲で、溶融温度が結
晶および溶融物組成に依存するので、熱作用によつて大
部分は制御される。均一な結晶組成を得ることはもちろ
ん例えばＩＩＩ−Ｖ化合物（ＧａＡｓ結晶）が成長され
るとき重要な目的である。どのような成長方法も特別な
困難を伴うけれども、これらは一般に性質において全く
同じでありかつこれまでに記載された３つの主要な品質
要因に関連付けられ得る。

【００２３】チヨクラルスキー方法（Ｃｚ方法）に関す
る重要な問題は、その直径がほぼ一定でかつその品質が
でき得る最高である結晶を製造することである。これ
は、結晶品質を特徴付ける、多くの関連の物理的量（中
間面偏向、格子の成長速度等）が、 ・工程の間中存在している高温、 ・融液−固体中間面の環境の変化に対する結晶格子の極
端な感度、 ・工程固有のバツチ性、および ・汚染に対する高感度 に鑑みて、成長の間中全く測定され得ないので、困難な
目標である。

【００２４】シリコン成長：とくに、シリコン結晶の品
質が顧客の要求にしたがつて具体的に述べられる。塊状
物の品質に関するかかる明細は酸素の濃度、抵抗率、微
小欠陥の密度および金属不純物、例えばＦｅ，Ｃｕの最
大濃度を包含する。特定の関心の場合はチヨクラルスキ
ー方法によつて成長されるシリコン結晶中の酸素取り込
みの問題である。石英るつぼのみが使用されるとき、固
体ＳｉＯ₂ が溶融物中に部分的に分解されかつ大部分が
溶融物−ガス中間面から蒸発させられる。しかしながら
酸素の１部分は融液中に分解されたままでありそして顕
著な量が固体中に取り込まれる場合に、結晶−溶融物中
間面に達する。シリコン結晶中の酸素の存在は正および
負の品質態様を生じさせる。酸素は、テバイス製造中の
ウエーハゲツタ金属不純物の中心に電流の漏洩を減少す
る（ＢＭＤ）を引き起こす。ウエーハ中に溶け込んだ酸
素はシリコン格子を硬化しかつ幾何学的変形をより少な
く受けさせる。他側で、ＢＭＤは、それらがウエーハ表
面近くに置かれるならば、デバイスに有害である。この
点で、目標は厳しい仕様内で結晶中の非常に均質かつ再
生可能な酸素含量を得ることにある。

【００２５】Ｂ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂのごときドーパントの
濃度がウエーハの抵抗率を決定する。デバイス製造にお
いて高い歩留りを得るために、厳密に特定されたドーパ
ント濃度の範囲が結晶中に均質に取り込まれるべきであ
る。

【００２６】しかしながら、成長の間中、酸素およびド
ーパントの濃度は、シリコン結晶の品質を著しく決定す
る、測定不能なパラメータである。通常、結晶中への酸
素およびドーパント取り込みの最適化は試行錯誤によつ
てなされる。それゆえ、結晶成長方法の開発は非常に時
間がかかりかつ高価である。

【００２７】成長の間中、複雑な熱依存反応速度論にし
たがつて拡散しかつ互いに反応する、空所、自己侵入型
結晶構造、酸素および他の不純物原子を包含するいわゆ
る成長欠陥ができる。高品質の結晶を得るための重要な
要素はしたがつて再び成長中および成長後固体中の温度
領域の進展を正確に制御することである。これは成長結
晶の熱的環境を調整することにより達成され得る。チヨ
クラルスキーシリコン成長において、特別な成分が放射
性熱シールドとして作用する一方、引上げ量が結晶の熱
的履歴が最良の実験結果と適合するような方法において
選択される。

【００２８】測定技術：温度設定は、熱電対が短期間の
劣化、精度の損失等を容易に経験し得る一方、高温計は
原則として精度がより少なくかつ較正するのがより難し
いので、高温で実施するのは非常に困難である。溶融物
（またはガス、物理的蒸気成長において）中のオンライ
ン侵入測定は、溶融物（ガス）組成が、ハイテク用途に
おける多くの単結晶の厳しい組成条件に鑑みて、成長の
間中まつたく変更されることができないので、断固とし
て禁止される。

【００２９】実行可能な制御方法：単一制御方法は、装
置ジオメトリが全成長期間中かなり重要な変化を受ける
ことができるので、なおさら実現可能でない。とくに、
Ｃｚ方法は幾つかの段階、すなわち、溶融および安定
化、種晶植え付け、コーン成長、転倒またはショルダリ
ング、本体成長、末端成長および加熱後に分割され得
る。最適な制御構造はそれゆえ結晶長さが増加しかつ溶
融物容積が換算するまで指図されるような、ジオメトリ
の進展に連続して適合し得る制御装置の使用を必要とす
る。これらの困難に加えて、成長制御方法はしかしなが
ら多くの場合にプロセス遅延によつて容易にされる。
（成長半導体結晶は数時間、またはさらに完全に１日か
かるかも知れない。）

【００３０】オフライン制御：チヨクラルスキー成長に
おいて、現在の制御構造は、引上げ量および加熱装置出
力に作用することにより、容易に測定し得る量のみであ
り、固化された結晶の直径または重量を制御することが
可能である。オンライン品質管理は現在利用することが
できず、そして品質はオフライン数値シミユレーシヨン
（処理条件に適合するために）により制御されるのみで
ある。「ＦＥＭＡＧ」のごとき、有限要素コードがオフ
ラインシミユレーシヨンを実施するのに向けられる（エ
フ・デユプレ、ピー・ニコデム、ワイ・リユツクマン
ズ、ピー・ウツターズ、エム・ジエイ・クロシエツト、
Ｉｎｔ．Ｊ．熱質量移動、３３（１９９０）１８４９；
エム・ジエイ・クロシエツト、エフ・デユプレ、ワイ・
リユツクマンズ、エフ・テイー・ゲイリング；イー・エ
ム・モンバーグ、ジエイ、Ｊ．結晶成長、９７（１９８
９）１７３；エフ・デユプレおよびエヌ・フアン・デン
・ボガート、１９９４年オランダ、ノースのデイー・テ
イー・ジエイ・ハールにより編集された、結晶成長ハン
ドブツク、第２ｂ巻、第１５章；アール・アシエカー、
エヌ・フアン・デン・ボガート、エフ・デユプレ、１９
９４年フランス、オソワの電磁流体流れ中のエネルギ移
動に関する第２回国際会議の議事録、「軸対称磁界の作
用下での大量結晶成長の動的広域シミユレーシヨ
ン」）、それらのコードは、温度分布および結晶、溶融
物、るつぼ、グラフアイト・サスペクタ、加熱装置およ
び必要ならば、幾つかの絶縁体を含む、結晶引き抜き装
置のすべての部分の自由境界の形状を予測するのに使用
される。参考文献は、この項で要約される有限要素コー
ド「ＦＥＭＡＧ」の基本的な物理的および数値的原理を
詳細に議論している。軸対称炉ジオメトリの仮定に基づ
いて、コードは固体部分（例えば、結晶、加熱装置、絶
縁）中の伝導および炉のエンクロージヤ中の放射による
熱移動を考慮する。溶融物中の対流熱移動が適切な乱流
モデルにより完全なナビエ−ストークス式を解くことに
よる計算される。計算時間を低減するために、また、高
められた同等の熱伝導率によつて対流熱移動に近づくこ
とができる。不活性ガス対流による熱搬送は低い圧力
（およそ２０ミリバール）によるシリコン成長において
通常無視される。この作用は、必要なときに、模擬実験
される。

【００３１】推測的に知られてない、固体／融液中間面
の形状は中間面近傍の熱フラツクスバランスにより決定
される。すなわち、溶融物から中間面への熱フラツクス
ｑ_mおよび固化により発生された熱ｑ_f は結晶中の熱フ
ラツクスｑ_c に等しい。加えて、固体／融液中間面での
温度Ｔ_s1は溶融温度Ｔ_m に等しいように強いられる。

【００３２】炉のエンクロージヤにおいて、熱は、固体
および融液面から放出、吸収および反射される熱フラツ
クスを結合する、放射によつて移動される。すべての表
面は通常グレイエミツタであると見做される一方、帯域
エネルギアプローチは波長依存特性を模擬実験するよう
に使用される。これは、付与された周波数範囲において
透明としてかつスペクトルの残部において半透明として
模擬実験される、半透明材料（カプセル材料層または石
英管のごとき）のために必要である。拡散放射が考慮さ
れる一方、鏡面反射性の放射は無視される。変更された
ゲブハード方法が表面からの入射および出射熱フラツク
スを計算するのに適用された。観察係数が観察されたお
よび覆われた表面を考慮することにより計算される。

【００３３】熱移動式は、有限要素方法により数値的に
解かれる、１組の非線形、結合された、軸対称の二次元
偏微分方程式を形成する。ガラーキン方法は空間分離に
適用され、果として非線形の代数式の解がニユートン方
法により解かれる。

【００３４】シミユレーシヨンに使用されるすべての材
料の物理的特性のデータが要求されかつ文献からまたは
消耗品の供給者から選択され得る。炉壁での熱境界条件
は定義されるべきで、例えば炉壁で３２０Ｋである。

【００３５】シリコン成長における現在の制御方法：成
長の各段階は一般に異なる方法によつて制御される。本
体形状調整は、一方で（ＰＤコントローラにより引上げ
速度に作用することにより）直径を、他方で（ＰＩコン
トローラにより加熱器出力に作用することにより）平均
引上げ速度を調整する、２つのコントローラを有する装
置を含むことができる。本体成長に関するこの調整方法
は直径または引上げ速度に関して所定の設定点に関連し
て非常にしばしば満足する。しかしながら、非常に大き
な結晶に関する本体位相の制御は、その場合に、工程
中、本体形状がもはや固定とみなされかつ出力コントロ
ーラの大きな時定数および応答時間により不安定となる
ので、新たな難題を示すようになる。

【００３６】

【発明が解決すべき課題】現存する制御方法の難題は方
法の他の段階の調整を主として取り扱う。種晶植え付け
およびコーン成長の間中、部分制御が単に達成される。
とくに、予め定めた加熱器出力の放出が適用され得る一
方、直径は引上げ量を経由して制御される。溶融、転倒
および末尾部分の制御は通常加熱器出力および引上げ量
に関するオフラインの予め計算された設定点曲線を適用
することにより達成される。末尾部分の制御は、直径が
今日成長のその段階で測定されることができないので、
とくに困難な問題である。

【００３７】現行の制御方法の他の欠点は結晶品質がオ
ンラインで直接アドレスされず、しかも引上げ量または
直径への作用を介して間接的にのみであるということで
ある。

【００３８】本発明について概略すれば、非常に良好な
結果が現実の品質規準（不純物、歪み等）のオンライン
制御により達成され得る。成長プロセスはほとんどの材
料に関して通常非常にゆつくりであるので、成長が進む
とき重大な測定不能な物理量の進展を提供する、オンラ
イン計算を基礎にした技術が検討され得る。

【００３９】本発明の目的は単結晶成長方法における結
晶品質を改善しかつエレクトロニクス、光学系等に使用
されるような結晶に適用されるますます多くの厳しい要
件に合致するために適切な制御装置を開発することにあ
る。

【００４０】結晶品質の最適化はこの品質を制御する多
くの関連の物理量の直接制御により達成されることであ
る。成長パラメータへの品質パラメータの機能的依存
は、例えば、チヨクラルスキーシリコン成長において、
引上げ量、結晶回転、るつぼ回転、不活性ガス流れ、溶
融レベル、加熱装置等の関数としての酸素およびドーパ
ント濃度の巨視的なおよび微視的な軸方向および半径方
向の変化である。しかしながら、これらの物理量は、一
般に成長の間中測定されることができないので、リアル
タイムでかかる変数の評価を許容するモデルが開発され
なかった。

【００４１】本発明の他の目的はプロセス変数（測定不
能な変数を含む）の正確な制御を達成可能にするため
に、制御ループ中の上述したモデルのオンラインシミユ
レーシヨンの使用に基づいて、多変数の予測の制御方法
を使用することにある。

【００４２】

【課題を解決するための手段】本発明は、結晶の成長の
制御方法において、 −変数の換算値で作動するオンラインシミユレーシヨン
ソフトウエアを確立し、変数の換算が投影アルゴリズム
を使用することにより実施され、 −オフラインの予め計算された変数の値が記憶されるデ
ータバンクを発生することによりオンラインシミユレー
シヨンソフトウエアをスピードアツプし、 −オンラインシミユレーシヨンにより予測された結果を
オフラインシミユレーシヨンにより得られた結果並びに
測定により得られた結果に合致させることによりオンラ
インシミユレーシヨンソフトウエアを調整し、そして −制御ループを確立しかつ変数の少なくとも１つをリア
ルタイムで制御し、制御ループがオンラインオブザーバ
としてスピードアツプされかつ調整されたオンラインシ
ミユレーシヨンソフトウエアを使用することからなる結
晶成長の制御方法を提供する。

【００４３】本発明はまた、結晶の成長を制御する装置
において、 ａ）溶融物から単結晶を引き上げるための結晶引上げ手
段； ｂ）前記結晶引上げ手段を制御するプロセス制御手段； ｃ）結晶の引上げに影響を及ぼす変数のオンライン予測
値により前記プロセス制御手段を設けるオンラインシミ
ユレーシヨン手段； ｄ）結晶の引上げに影響を及ぼす変数のオンライン予測
値およびオフライン計算値のデータを供給することによ
りオンラインシミユレーシヨン手段をスピードアツプす
るためのデータバンク；および ｅ）前記結晶の引上げに影響を及ぼすパラメータのオフ
ライン計算値により制御手段、オンラインシミユレーシ
ヨン手段およびデータバンクを規定するためのオフライ
ンシミユレーシヨン手段を備える結晶成長の制御装置を
提供する。

【００４４】

【発明の実施の態様】オンラインシミユレーシヨンは離
散パラメータモデル（方法を制御する主要な物理的法則
を説明する偏微分方程式に基礎を置いたモデル）に基礎
がおかれる。これらのシミユレーシヨンは工程変数の幾
つかの評価を予測することができ、そしてこれらの予測
は方法のより良好な制御のための予測制御計画に使用さ
れる。

【００４５】本発明の主たる概念はチヨクラルスキー、
液体カプセルチヨクラルスキー、ブリツジマン、フロー
ティングゾーンまたはさらにあらゆる種類のエピタキシ
ヤル成長方法のごとき塊状結晶成長方法に適用され得
る。これらの方法の主要な共通の特徴は以下の通りであ
る。 ・工程は１０分ないし数時間程度の特徴的な時定数を持
ち、ゆつくりである。 ・これらの方法のモデルは通常装置の種々の形態におけ
る熱および物質交換および中間面形状を説明する幾つか
のＰＤＥに基礎がおかれる。 ・モデルは、課題それ自体の性質（融液層の結晶化）、
模擬実験されるのに必要である種々の構成要素、対流の
影響、境界の存在等により、複雑である。 ・結晶の品質（そしてさらに大きな結晶が成長させられ
る時の方法自体の安定性）を改善するために正確に制御
される必要がある主要な変数が測定不能である。

【００４６】本発明の実行は、ここではシリコンのチヨ
クラルスキー成長の場合において記載されるが、他の材
料および技術に関しても有効である、４つの主要な段階
に依存する。 ・細分オフラインシミユレーシヨンソフトウエア（チヨ
クラルスキー成長に関して、これは、例えば、ＦＥＭＡ
Ｇソフトウエアである）の換算モデル（簡単化された変
形例）が、熱的環境および結晶および溶融物のジオメト
リを特徴付ける未知数の数を著しく換算することにより
計算をスピードアツプするために確立されており、その
結果この換算モデルはオンラインで使用され得る。これ
はシミユレーシヨンが実際の方法より非常に速く進行す
ることを意味する。換算モデルを制御するこの換算は投
影アルゴリズムを使用して実施される。換算モデルを制
御する幾つかのパラメータは細分シミユレーシヨンによ
る結果に適合することにより調整される。 ・計算速度ををさらにより増加するために、細分シミユ
レーシヨンソフトウエアを使用するオフラインシミユレ
ーシヨンにより発生されたテータバンクが、種々のジオ
メトリに関して、放射性マトリクスおよび溶融流れの流
れ関数に関する値を記憶するのに使用される。オンライ
ンシミユレーシヨンの間中、選択された放射性マトリク
スと流れ関数との間の補間が現行の成長パラメータの関
数として実施される。 ・測定不能な変数のオブザーバとしてオンラインで使用
されるような換算モデルに関して、同調が必要である。
この同調は、細分および換算モデルの結果の間の比較に
より、オフラインで、かつ方法変数の幾つかの計算され
たおよび測定された値との間の比較により、結晶の実際
の成長の間中、リアルタイムにおいて、オンラインで行
われる。幾つかの材料の定数が次いでシミユレートされ
たおよび予測された変数がそれらの正しい（すなわち、
測定された）値に近いようにオンラインで調整される。 ・換算モデルがいつたん方法の変数の信頼し得るオブザ
ーバとしてオンラインで作動すると、それは制御される
必要がある方法のこれらの変数の予測値を発生するのに
使用される。これは測定された変数、例えば、特定され
た直径を得るために必要である引上げ量であるが、また
結晶の品質に強力に関連付けられる未測定の変数、例え
ば中間面形状またはるつぼの壁の温度領域を包含するこ
とが可能である。制御されるプロセス変数の予測された
および所望の値との間の差異を考慮する性能指数の再使
用化に基礎が置かれる、多変数予測制御技術がその場合
に実際のプロセスに適用される。

【００４７】これら４つの段階を以下で詳細に説明す
る。この説明はチヨクラルスキー成長方法に基礎が置か
れる。

【００４８】結晶成長の複雑な装置に関して、種々のシ
ミユレーシヨンモデル（例えば、ＦＥＭＡＧ）が有限要
素または有限容量技術を使用して開発された。これらの
モデルは、組成物中およびそれらの間の伝導および放
射、溶融物中の対流および融液−固体中間面での固化熱
の解放を含む、種々の熱移動モードが考慮されるので、
細分広域のモデルである。方法を説明する等式は非線形
偏微分方程式または積分方程式である。これらの方程式
を解くために、１つは時間分離（例えば、無条件のオイ
ラー方法を使用する）とともに微細な空間分離（有限要
素を共通に使用する）に依存する。計算時間を著しく換
算することを目指した、換算モデルは投影技術に基礎が
置かれている。

【００４９】装置の簡単な説明は炉を、「放射性」（炉
のエンクロージヤ）、「二次元」（例えば、固体）、ま
たは「一次元」（薄い殻体）にすることができる１組の
マクロ要素に分割することにより得られる。溶融物−結
晶は特別な二次元のマクロ要素であり、その形状は先験
的に未知であり、そしてその潜熱は固体−融液中間面に
おいて解放される。マクロ要素を接続するその組の中間
面は広域領域の骨格を構成する。新たな時間段階におい
て、各マクロ要素は、ベクトルＴによつて示される新た
な節（ノード）温度、ベクトルＱ⁺ で示される、骨格上
の増分で導き出される節熱フラツクス、および節位置Ｘ
により示される、幾何学的未知数である１組の未知数を
含んでいる。節温度は２つの部分、すなわち、骨格上の
温度Ｔ⁺、および他のすべての温度を示す、Ｔ^* に分割
され得る。

【００５０】換算モデルの目的は、その未知数の数が細
分モデルの数より非常に少ない方程式のシステムを作る
ことにある。このために、細分分離システムは換算され
た解空間に投影される：

【００５１】

【数１】

【００５２】ここでＵ⁺ は骨格上の縮小された節温度の
ベクトルである。Ｕ⁺ の大きさｎはＴ⁺ （ｎ＜＜Ｎ）の
大きさより非常に小さい。マトリクスＤ⁺ は矩形であり
かつＸ（節未知数の位置を説明する）に依存する。換算
は骨格の各側を別個に考慮して定義される。代表的な簡
単化は一定の、区分的直線、または付与された側に沿う
方形の温度輪郭を仮定することからなる。

【００５３】細分モデルに対応する未知数の広域ベクト
ル、Ｚ＝〔Ｔ⁺ ，Ｔ^* ，Ｘ，Ｗ〕^TはしたがつてＵ＝
〔Ｕ⁺ ，Ｔ^* ，Ｘ，Ｗ〕^T に換算される。ＵとＺとの間
の関係は Ｚ＝ＤＵ として書かれることができ、ここでＤは以下のように、 Ｄ_{i j} ＝Ｄ⁺ _{i j} ｉ≦Ｎおよびｊ≦ｎであるならば、 ＝δ_{i j} ｉ＞Ｎ またはｊ＞ｎ 定義される。

【００５４】留意すべきことは、炉内の内部節温度およ
び幾何学的未知数は、概念が、炉の他の部分の簡単化を
許容しながら、臨界領域（溶融物と結晶）に関するすべ
ての細分を維持することにあるので、換算されないとい
うことである。等式と未知数との間のバランスを保持す
るために、未知数の換算は等式にマトリクスＤ⁺ を掛け
ることにより基本的に達成され、等式の投影とともに実
施される。あらゆる時点において、以下の簡潔な形式で
書かれることができる等式の細分分離システム Ａ（Ｘ）Ｚ＋Ｂ（Ｘ）Ｆ（Ｘ）Ｔ⁴ ＝Ｅ（Ｘ） はそれゆえ、以下のように換算される。 Ｄ^T Ａ（Ｘ）ＤＵ＋Ｄ^T Ｂ（Ｘ）Ｆ（Ｘ）（Ｄ⁺ Ｕ⁺ ）
⁴ ＝Ｄ^T Ｅ（Ｘ）

【００５５】それゆえ、システムの大きさは劇的に減少
される。解法を見出すための分離システムを使用する必
要はもはやなく、結合されたニユートン−ラフソン方法
が使用される。

【００５６】ベクトルＵ⁺ が変更されるので各反復ごと
に計算される必要がある係数（Ｄ⁺Ｕ⁺ ）^T はヤヤコビ
アン評価における重要な計算時間を誘起する（第１要因
としてＤ^T Ｂ（Ｘ）Ｆ（Ｘ）の大きさ（ｎ×Ｎ）のサブ
マトリクス、および第２要因として、大きさ（Ｎ×ｎ）
の、マトリクス４（Ｄ⁺ Ｕ⁺ ）³ Ｄ⁺ を含んでいるマト
リクス増加による）。このコストを換算するための簡単
な解決は、換算された節が骨格上に余りにもまばらに配
置されない限り満足するように示され得る、以下の近
似、

【００５７】

【数２】

【００５８】を定義することである。この近似により、
非常に安価である、Ｄ^T Ｂ（Ｘ）Ｆ（Ｘ）Ｄ⁺ の大きさ
（ｎ×ｎ）のサブマトリクスと大きさｎのベクトル４
（Ｕ⁺ ） ³ の積を実施することのみが必要となる。

【００５９】さらに他の改良は以下の点である。 ・前記の近似を使用することに代えて、以下の代替のア
プローチが導入され得る。

【００６０】

【数３】

【００６１】また、このベクトルの大きさは、ｎ＜ｎ_s
＜Ｎにあるｎ_s である。この近似は前の近似よりも正確
である。 ・炉の外壁に沿って課せられる、本質的な境界条件が正
確に（かつ近似ではなく）換算された節に確認されるの
を保証するために、投影マトリクスＤ^T がこれらの条件
を尊重する他のマトリクスＤ^* に僅かに変更され得る。

【００６２】かかる改良により、システムは以下に書き
換えることができる。

【００６３】

【数４】

【００６４】これまで説明された換算モデルは、節配置
および換算補間関数が、換算されたおよび細分のシミユ
レーシヨンがともに良好に適合するように選択されるな
らば、非常に正確であるように示されることができる。

【００６５】換算された解空間上の投影によるシステム
の大きさを換算することに加えて、我々の方法の重要な
要素は、前もって計算される幾つかの情報をデータバン
クに記憶しかつそれを必要に応じてアクセスすることに
より、オンラインシミユレーシヨンの間中の費用のかさ
む計算を回避することにある。情報の２つの主要な等
級、すなわち、放射性マトリクスＢＦおよび溶融物流れ
を特徴付ける流れ関数がこの方法において記憶される。
放射性マトリクスは種々のジオメトリ関して、すなわち
結晶長さの種々の組み合わせ、および以前のおよび現行
の成長角度に関して予め計算される。各結晶長さに関し
て、現行のかつ以前の成長角度に関する少数の値が検討
される。そのうえ、結晶壁を定義する節の半径方向の位
置は、３つの接合節およびその半径方向の位置が自由の
ままであり、その直ぐ上に置かれた幾つかの節を除い
て、規定された結晶半径であるように課せられる。かか
る近似により導入された誤差は、結晶半径が方法におい
て一定に維持され得る限り無視でき、そして細分形状は
シリンダに非常に近くなる。記憶の予め計算された放射
性マトリクスは計算時間の節約を許容し；そのうえ、本
方法はまた、記憶される情報が、元のマトリクスＢＦよ
り非常に小さい、大きさ（ｎ×ｎ）の投影されたマトリ
クス（Ｄ⁺ ）^T ＢＦＤ⁺ （または大きさ（ｎ×ｎ_s ）
の。

【００６６】

【数５】

【００６７】であるので、円板空間のために安価であ
る。同様な方法は溶融物流れに関して適用される、すな
わち、ストークス流れ関数は溶融物高さ、結晶およびる
つぼ回転率、引上げ量または他のパラメータ（磁界強さ
のごとき）の種々の組み合わせに関してほぼ固定のシミ
ユレーシヨンによつて予め計算され、そしてこの情報は
データバンクに記憶される。リアルタイムシミユレーシ
ヨンの間中、選択された放射性マトリクスと流れ関数と
の間の補間は現行の成長パラメータの関数として実施さ
れる。

【００６８】換算モデルがいつたん方法のリアルタイム
制御と一致した計算時間で設計されると、それを制御ル
ープ内に導くための種々の方法がある。可能なオプシヨ
ンは共通の特徴を割り当てる。換算モデルにより予測さ
れるかまたは評価される変数が、これらの実際の値が通
常測定不能であるけれども、方法それ自体のそれらの実
際の値から離れて移動しないことを確実にする必要があ
る。それゆえ、換算モデルが同一の入力変数（引上げ速
度、加熱出力等）が両方に印加されるとき実際の方法と
同様に作動することを確実にするオンライン同調機構が
必要である。方法を説明しかつ換算モデルにおいて積分
される等式が幾つかのパラメータ（本質的に、常に正確
に知られない、材料定数）に依存し、換算モデルの調整
がこれらのパラメータの幾つかに実施され、そして例え
ば、直径および１つまたは２つの温度測定のごとき、幾
つかの方法出力変数に関して計算されたおよび測定され
た値間のずれに基礎が置かれる。図１は換算モデルを内
部プロセス変数のオブザーバに変換するオンライン同調
機構を示す。換算モデルは入力変数の幾つかに関して実
際の値を使用して、オンラインで運転している。例え
ば、それは、ＰＤＥの解法を計算するために、実際の出
力および引上げ量を使用することができる。この解法は
他のすべてのプロセス変数の動作を付与する。これらの
プロセス変数の幾つかは実際のプロセスで測定されるこ
とができ、それらの測定された値は計算された値と比較
される。換算モデルの幾つかのパラメータ、代表的には
幾つかの不完全に知られた材料の定数が、次いで計算さ
れたおよび測定された値が時間につれて減少するような
方法においてオンラインで調整される。それにしたがつ
て変数が換算モデルの入力として作用するように選ば
れ、その変数が同調変数として選択されかつそのパラメ
ータが同調機構に使用される、種々のオブザーバ構造が
設計され得る。

【００６９】すべての場合において、換算モデルがいつ
たん良好に作動し、その結果測定されたおよび計算され
た変数間の差異が十分に小さいと、換算モデルにより計
算されるが、測定不能な他の内部変数が制御ループにお
いて使用され得る。

【００７０】その将来の作動が換算モデルにより予測さ
れ得る内部変数が多変数予測制御ループにおいて使用さ
れる。結晶品質要件はまずこれらのプロセス変数の幾つ
かの設定点曲線に変換される。次いで、制御変数に関し
てその組の許容し得る軌道にわたつて、設定点曲線と予
測された値との間の平均二条偏差を最小にするコントロ
ーラが設計される。最小化されるべき規準はまた目的を
達成するのに要求される制御エネルギを考慮する、第２
項を含むことができる。代表的には、以下の形式で表さ
れ得る。

【００７１】

【数６】

【００７２】モデルが非線形であるので、最小化は少な
くとも３つの異なる方法において実施され得る。 ・非線形最適化アルゴリズムは規準の範囲の全ての最小
値を探すのに使用され得る。この方法は計算時間に関し
て極度に高価である。 ・異なる可能な制御軌道の規準の値を比較し、最良の値
を選択することができる。 ・満足のいく制御軌道は、閉ループシミユレーシヨンに
おけるコントローラにより、予報者として作動する換算
モデルを結合することによりオンラインで構成され得
る。

【００７３】広い範囲の品質管理目的に依存して、幾つ
かの異なる内部変数が制御されるべき変数としてかつ制
御変数として選択され得る。

【００７４】シリコンのチヨクラルスキー成長技術に関
連して、測定可能なおよび測定不能な変数は好ましくは
引上げ速度、加熱器出力、結晶中の温度分布、溶融流れ
パターン、石英るつぼの内面での温度分布、溶融物表面
上の温度分布、固体／融液中間面形状およびＳｉＯの蒸
発量からなるグループから選択される。酸素およびドー
パント濃度は結晶の軸方向および半径方向の微視的およ
び巨視的濃度変化が小さいような方法において制御され
る。さらに、軸方向酸素含有量は好ましくは石英るつぼ
（ＳｉＯ₂ 分解）の内面での温度分布および溶融面から
のＳｉＯの蒸発率のごとき、（幾つかの）測定不能なパ
ラメータをオンライン制御することにより影響を及ぼさ
れる。最後に、成長されるような欠陥を制限し、所定の
仕様を満足するために成長結晶の冷却を制御するのが好
ましい。

【００７５】図２は結晶の成長を制御するためのプロセ
スを実施するのに適する装置を示す。装置は接続される
５個のユニツトからなる。オフラインシミユレーシヨン
ユニツトは加熱器出力、引上げ量および結晶およびるつ
ぼの回転速度のごとき、最適化されたプロセスパラメー
タを予測する（例として、チヨクラルスキー方法が検討
されるならば）。これらのパラメータはプロセス制御ユ
ニツトに導入される。オンラインシミユレーシヨンユニ
ツトはオフラインシミユレーシヨンから設定された同一
のパラメータを受容する。

【００７６】結晶成長プロセス（結晶引上げ装置ユニツ
ト）はプロセス制御ユニツトにより制御される。測定可
能なパラメータは引上げ装置ユニツトからプロセス制御
ユニツトへ供給される。オンラインシミユレーシヨンユ
ニツトは並列において成長プロセスのオンラインシミユ
レーシヨンを実施する。オンラインシミユレーシヨンユ
ニツトはプロセス制御ユニツトからの測定可能なパラメ
ータを受信しかつそれらを予測された値と比較する。オ
ンラインシミユレーシヨンユニツトはプロセス制御ユニ
ツトへ将来の成長に関する新たな、予測された値を送
る。プロセス制御ユニツトは新たな値により結晶引上げ
装置ユニツトを制御する。

【００７７】データバンクはオンラインシミユレーシヨ
ン制御ユニツトをスピードアツプするのに要求される。
オフラインシミユレーシヨンユニツトからのかつオンラ
インシミユレーシヨン制御ユニツトからのプロセスデー
タは、それらがオンラインシミユレーシヨンユニツトに
より引き出され得る、データバンクに記憶される。デー
タバンクユニツトはオフラインシミユレーシヨンユニツ
トからの永続的なデータおよびオンラインシミユレーシ
ヨン制御ユニツトにより数回で更新されるデータを収容
する。

【００７８】成長パラメータに対して測定不能な品質パ
ラメータの機能的依存を含む、オンラインシミユレーシ
ヨン基礎の制御は、結晶成長開発のコストをかなり低減
することができる。そのうえ、成長プロセスの運転の安
定性はオンラインシミユレーシヨン基礎の制御によつて
改善され得る。

【００７９】以下に、本発明の好ましい実施態様を列挙
する。 （１）成長が１組の測定可能な変数及び測定不能な変数
によつて抑制される、結晶の成長の制御方法において、 −変数の換算値で作動するオンラインシミユレーシヨン
ソフトウエアを確立し、変数の換算が投影アルゴリズム
を使用することにより実施され、 −オフラインの予め計算された変数の値が記憶されるデ
ータバンクを発生することによりオンラインシミユレー
シヨンソフトウエアをスピードアツプし、 −オンラインシミユレーシヨンにより予測された結果を
オフラインシミユレーシヨンにより得られた結果並びに
測定により得られた結果に合致させることによりオンラ
インシミユレーシヨンソフトウエアを調整し、そして −制御ループを確立しかつ変数の少なくとも１つをリア
ルタイムで制御し、制御ループがオンラインオブザーバ
としてスピードアツプされかつ調整されたオンラインシ
ミユレーシヨンソフトウエアを使用することを特徴とす
る結晶成長の制御方法。 （２）前記測定可能な変数及び測定不能な変数が、引上
げ速度、加熱装置出力、結晶中の温度分布、溶融流れパ
ターン、石英るつぼの内面での温度分布、溶融物表面上
の温度分布、固体／融液中間面形状およびＳｉＯの蒸発
量からなるグループから選択されることを特徴とする前
記（１）に記載の結晶成長の制御方法。 （３）結晶の成長を制御する装置において、 ａ）溶融物から単結晶を引き上げるための結晶引上げ手
段； ｂ）前記結晶引上げ手段を制御するプロセス制御手段； ｃ）結晶の引上げに影響を及ぼす変数のオンライン予測
値により前記プロセス制御手段を設けるオンラインシミ
ユレーシヨン手段； ｄ）結晶の引上げに影響を及ぼす変数のオンライン予測
値およびオフライン計算値のデータを供給することによ
りオンラインシミユレーシヨン手段をスピードアツプす
るためのデータバンク；および ｅ）前記結晶の引上げに影響を及ぼすパラメータのオフ
ライン計算値により制御手段、オンラインシミユレーシ
ヨン手段およびデータバンクを規定するためのオフライ
ンシミユレーシヨン手段を備えることを特徴とする結晶
成長の制御装置。

【００８０】

【発明の効果】叙上のごとく、本発明によれば、非常に
良好な結果が現実の品質規準（不純物、歪み等）のオン
ライン制御により達成され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】細分分付パラメータモデルに基礎を置いている
縮小されたモデルのオンライン同調を示す概略図であ
る。

【図２】本発明の方法を実施するのに適する装置を示す
概略図である。

【符号の説明】

１０ プロセス制御ユニツト １２ 結晶引上げユニツト １４ オフラインシミユレーシヨンユニツト １６ オンラインシミユレーシヨンユニツト １８ データバンクユニツト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィルフリート・ファン・アモン ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン，ヘ ルツォクバトシュトラーセ ３ (72)発明者 ハンス・エールクルク ドイツ連邦共和国 ティットモニング, ブルクシュヴァイゲルヴェーク 11 (72)発明者 フランツ・ヴァスマイヤー ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン，ト レブニツァー・シュトラーセ ４ (72)発明者 フランソワ・デュプレ ベルギー国 オティグニース，リュ・ド ゥ・モリモン ９ (72)発明者 ヴィンセント・ヴェルツ ベルギー国 ルクセレ，リュ・ヴァン・ アッシェ 25 (72)発明者 ナターリエ・ヴァン・デン・ボガエル ベルギー国 モゼ，リュ・ドゥ・ロイヤ ー １ (56)参考文献 特開 平５−262593（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−59084（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−64993（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−234591（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開821082（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 G05B 15/02 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成長が１組の測定可能な変数及び測定不
   能な変数によつて抑制される、結晶の成長の制御方法に
   おいて、 −変数の換算値で作動するオンラインシミユレーシヨン
   ソフトウエアを確立し、変数の換算が投影アルゴリズム
   を使用することにより実施され、 −オフラインの予め計算された変数の値が記憶されるデ
   ータバンクを発生することによりオンラインシミユレー
   シヨンソフトウエアをスピードアツプし、 −オンラインシミユレーシヨンにより予測された結果を
   オフラインシミユレーシヨンにより得られた結果並びに
   測定により得られた結果に合致させることによりオンラ
   インシミユレーシヨンソフトウエアを調整し、そして −制御ループを確立しかつ変数の少なくとも１つをリア
   ルタイムで制御し、制御ループがオンラインオブザーバ
   としてスピードアツプされかつ調整されたオンラインシ
   ミユレーシヨンソフトウエアを使用することを特徴とす
   る結晶成長の制御方法。
2. 【請求項２】 結晶の成長を制御する装置において、 ａ）溶融物から単結晶を引き上げるための結晶引上げ手
   段； ｂ）前記結晶引上げ手段を制御するプロセス制御手段； ｃ）結晶の引上げに影響を及ぼす変数のオンライン予測
   値により前記プロセス制御手段を設けるオンラインシミ
   ユレーシヨン手段； ｄ）結晶の引上げに影響を及ぼす変数のオンライン予測
   値およびオフライン計算値のデータを供給することによ
   りオンラインシミユレーシヨン手段をスピードアツプす
   るためのデータバンク；および ｅ）前記結晶の引上げに影響を及ぼすパラメータのオフ
   ライン計算値により制御手段、オンラインシミユレーシ
   ヨン手段およびデータバンクを規定するためのオフライ
   ンシミユレーシヨン手段を備えることを特徴とする結晶
   成長の制御装置。