TW202421860A - 拉升裝置的控制方法、控制程式、控制裝置、單晶矽錠的製造方法、及單晶矽錠 - Google Patents

Abstract

[課題]提供能夠提升單晶矽錠的品質之拉升裝置的控制方法、控制程式、控制裝置、單晶矽錠的製造方法、及單晶矽錠。 [解決手段]控制單晶矽錠I的拉升裝置100的控制方法，包含以下步驟：取得使透過拉升裝置100製造的單晶矽錠I的氧濃度的測定值、和製造時的拉升裝置100的操作量相關聯的性能數據；根據性能數據，生成推定透過拉升裝置100製造的單晶矽錠I的氧濃度的推定模型；調整輸入到推定模型的操作量，使得基於推定模型之單晶矽錠I的氧濃度的推定值成為目標濃度；和將經調整的操作量決定為在拉升裝置100的下一批次中製造單晶矽錠I時的操作量。

Description

拉升裝置的控制方法、控制程式、控制裝置、單晶矽錠的製造方法、及單晶矽錠

本發明是關於拉升裝置的控制方法、控制程式、控制裝置、單晶矽錠的製造方法、及單晶矽錠。

先前，已知預測並控制矽錠的氧濃度的系統（參照專利文獻1等）。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2005－162558號公報

[發明所欲解決的問題]

需要提升單晶矽錠的品質。

因此，本發明的目的是提供：能夠提升單晶矽錠的品質之拉升裝置的控制方法、控制程式、控制裝置、單晶矽錠的製造方法、及單晶矽錠。 [用以解決問題的手段]

解決上述問題的本揭露的一實施形態，如以下所述。 [1] 一種拉升裝置的控制方法，係單晶矽錠的拉升裝置的控制方法，包含以下步驟： 取得使透過前述拉升裝置製造的單晶矽錠的氧濃度的測定值、和製造時的前述拉升裝置的操作量相關聯的性能數據； 根據前述性能數據，生成推定透過前述拉升裝置製造的單晶矽錠的氧濃度的推定模型； 調整輸入到前述推定模型的操作量，使得基於前述推定模型之單晶矽錠的氧濃度的推定值成為目標濃度；和 將經調整的操作量決定為在前述拉升裝置的下一批次中製造單晶矽錠時的操作量。 [2] 上述[1]記載之拉升裝置的控制方法，其中在生成前述推定模型的步驟中，選擇前述拉升裝置的操作量的至少一部分的操作量，且生成以經選擇的操作量的影響度作為係數的迴歸式以作為前述推定模型。 [3] 上述[2]記載之拉升裝置的控制方法，其中在生成前述推定模型的步驟中，為前述拉升裝置的操作量附上順位，且根據前述順位選擇前述拉升裝置的操作量。 [4] 上述[1]~[3]中任1個記載之拉升裝置的控制方法，其中 在取得前述性能數據的步驟中，取得1組或2組以上前述拉升裝置的2次的批次的各自的性能數據， 在生成前述推定模型的步驟中，針對前述1組或2組以上的性能數據當中的至少1組的性能數據生成2次的批次的各自的性能數據的差分數據，且根據前述至少1組的差分數據生成計算前述拉升裝置的操作量的差分的迴歸式以作為前述推定模型。 [5] 上述[1]~[4]中任1個記載之拉升裝置的控制方法，其中在取得前述性能數據的步驟中，取得前述單晶矽錠的晶軸方向的複數個區段的各個的氧濃度的測定值以作為前述單晶矽錠的氧濃度的測定值。 [6] 上述[5]記載之拉升裝置的控制方法，其中在生成前述推定模型的步驟中，生成對應前述單晶矽錠的晶軸方向的各區段之區段推定模型。 [7] 上述[6]記載之拉升裝置的控制方法，其中在調整前述操作量的步驟中，根據前述區段推定模型調整前述單晶矽錠的各區段被拉升時的操作量。 [8] 上述[1]~[7]中任1個記載之拉升裝置的控制方法，其中在取得前述性能數據的步驟中，取得透過第1手法測定前述單晶矽錠的氧濃度之第1測定數據和透過第2手法測定前述單晶矽錠的氧濃度之第2測定數據，且取得透過前述第2測定數據內插前述第1測定數據的數據以作為前述單晶矽錠的氧濃度的測定值。 [9] 一種控制程式，使處理器執行上述[1]~[8]中任1個記載之拉升裝置的控制方法。 [10] 一種控制裝置，具備執行上述[1]~[8]中任1個記載之拉升裝置的控制方法的控制部。 [11] 一種單晶矽錠的製造方法，包含以下步驟：藉由執行上述[1]~[8]中任1個記載之拉升裝置的控制方法，透過經控制的拉升裝置製造單晶矽錠。 [12] 一種單晶矽錠，係藉由執行上述[1]~[8]中任1個記載之拉升裝置的控制方法以透過經控制的拉升裝置來製造。 [發明的效果]

透過關於本揭露的拉升裝置的控制方法、控制程式、控制裝置、單晶矽錠的製造方法、及單晶矽錠，單晶矽錠的品質可以被提升。

（單晶矽錠的製造系統1的構成例） 如第1圖所示，關於本揭露的一實施形態的單晶矽錠的製造系統1，具備單晶矽錠的拉升裝置100、控制裝置50、和數據伺服器60。在製造系統1中，數據伺服器60儲存拉升裝置100的過去的製造性能數據。控制裝置50係根據被儲存在數據伺服器60的數據，決定拉升裝置100的操作量以將透過拉升裝置100製造的單晶矽錠的氧濃度控制在目標濃度。以下，說明製造系統1的構成例。製造系統1所具備的拉升裝置100的數目並不限於3台，也可以是4台以上也可以是2台以下。製造系統1所具備的控制裝置50或數據伺服器60的數目，分別不限於1台且也可以是2台以上。

〈控制裝置50〉 控制裝置50具備控制部52和記憶部54。控制部52被構成為包含至少1個處理器。處理器可以執行實現控制部52的各種功能的程式。處理器可以被實現為單個積體電路。積體電路也被稱為IC（Integrated Circuit）。處理器可以被實現為被連接到複數個通訊的積體電路及離散（discrete）電路。處理器可以根據其他各種已知的技術來實現。

記憶部54儲存從拉升裝置100取得的數據或設定於拉升裝置100的數據等的各種資訊、或透過控制部52執行的程式等。記憶部54可以被構成為包含磁碟等的電磁記憶媒體，也可以被構成為包含半導體記憶體或磁記憶體等。記憶部54可以被構成為包含非暫態電腦可讀取媒體。記憶部54可以用作控制部52的工作記憶體（work memory）。記憶部54的至少一部分也可以被包含在控制部52。記憶部54的至少一部分也可以被構成為與控制裝置50分離的記憶裝置。

控制裝置50也可以更具備在與拉升裝置100或數據伺服器60之間發送接收數據的通訊部。通訊部被連接為能夠與拉升裝置100或伺服器60通訊。通訊部也可以被連接為能夠經由網路與拉升裝置100或數據伺服器60通訊。通訊部可以被連接為透過有線或無線與拉升裝置100或數據伺服器60通訊。通訊部可以具備與網路或拉升裝置100或數據伺服器60連接的通訊模組。通訊模組可以具備LAN（Local Area Network）等的通訊介面。通訊模組也可以實現基於4G或5G等的各種通訊方式的通訊。通訊部執行的通訊方式並不限於上述的例子，也可以包含其他的各種方式。通訊部的至少一部分可以被包含在控制部52。

控制裝置50可以更具備輸出影像或文字或圖形等的視覺資訊的顯示裝置。顯示裝置，舉例而言，可以被構成為包含LCD（Liquid Crystal Display）、有機EL（Electro-Luminescence）顯示器或無機EL顯示器、或PDP（Plasma Display Panel）等。顯示裝置並不限於這些顯示器，可以被構成為包含其他各種方式的顯示器。顯示裝置可以被構成為包含LED（Light Emitting Diode）或LD（Laser Diode）等的發光裝置。顯示裝置不限於此且可以被構成為包含其他各種裝置。

〈數據伺服器60〉 數據伺服器60如上所述，儲存拉升裝置100的過去的製造性能數據，且將經儲存的數據輸出到控制裝置50。數據伺服器60可以被構成為包含磁碟等的電磁記憶媒體，且可以被構成為包含半導體記憶體或磁記憶體等的記憶體。數據伺服器60可以具備將數據儲存、輸出等的處理器。數據庫60可以具備在與拉升裝置100或控制裝置50之間發送接收數據的通訊部。數據庫60也可以被構成為與控制裝置50分離。數據庫60的至少一部分也可以被構成為與控制裝置50一體。

〈拉升裝置100〉 如第2圖所示，單晶矽錠的拉升裝置100具備主腔室10、拉升腔室（pull chamber）11、坩堝16、軸（shaft）18、軸驅動機構20、筒狀的熱遮蔽體22、筒狀的加熱器24、筒狀的隔熱體26、晶種夾頭（seed chuck）28、拉升線30、線升降機構32、及一對電磁石34。

主腔室10被構成為在內部容納有坩堝16。主腔室10的形狀被設為有底圓筒形狀。拉升腔室11具有與主腔室10同一個中心軸，且被設置於主腔室10的上方。拉升腔室11的形狀被設為直徑比主腔室10小的圓筒形狀。在主腔室10與拉升腔室11之間設置有閘閥（gate valve）12。藉由開啟閘閥12，主腔室10內的空間和拉升腔室11內的空間相互連通。藉由關閉閘閥12，主腔室10內的空間和拉升腔室11內的空間被相互遮斷。在拉升腔室11的上部，設置有將Ar（氬）氣等的惰性氣體導入主腔室10內的氣體導入口13。此外，在主腔室10的底部，設置有透過真空泵的驅動吸引主腔室10內的氣體並排出的氣體排出口14。

坩堝16被配置於主腔室10的中心部，且容納矽熔液M。坩堝16具有石英坩堝16A和石墨坩堝16B的雙重結構。石英坩堝16A以內表面直接支撐矽熔液M。石墨坩堝16B在石英坩堝16A的外側支撐石英坩堝16A。石英坩堝16A的上端比石英坩堝16B的上端更高。也就是，石英坩堝16A的上端部從石墨坩堝16B的上端突出。

軸18在鉛直方向貫通主腔室10的底部，並以上端支撐坩堝16。軸驅動機構20在經由軸18使坩堝16旋轉的同時使其升降。

熱遮蔽體22在坩堝16的上方被設置為圍繞從矽熔液M拉升的單晶矽錠I。具體而言，熱遮蔽體22具備：倒圓錐台狀的罩（shield）本體22A；內側凸緣（flange）部，從上述罩本體22A的下端部向拉升軸X側（內側）在水平方向延伸；和外側凸緣部22C，從罩本體22A的上端部向腔室側（外側）在水平方向延伸。外側凸緣部22C被固定在隔熱體26。熱遮蔽體22對生長中的錠I調整來自矽熔液M、加熱器24、及坩堝16的側壁的高溫的輻射熱的入射量、調整晶體成長界面附近的熱的擴散量。熱遮蔽體22起到在控制單晶矽錠I的中心部及外周部之拉升軸X方向的溫度梯度的作用。

筒狀的加熱器24位於主腔室10內以圍繞坩堝16。加熱器24是以碳（carbon）作為素材的電阻加熱式加熱器，熔融投入坩堝16內的矽原料並形成矽熔液M，接著，進行為了維持所形成的矽熔液M的加熱。

筒狀的隔熱體26比熱遮蔽體22的上端下方，與加熱器24的外周面分離，且沿主腔室10的內側面設置。隔熱體26具有以下功能：在主腔室10內的特別是比熱遮蔽體22下方的區域賦予保溫效果，並且使維持坩堝16內的矽熔液M變得較容易。

在坩堝16的上方，將保持晶種S的晶種夾頭28保持在下端的拉升線30被配置為與軸18在同軸上，線升降機構32在使拉升線30在與軸18反方向或同一方向以預定的速度旋轉的同時使其升降。

一對電磁石34，在主腔室10的外側在包含坩堝16的高度範圍，相對於拉升軸X位於左右對稱的位置。藉由使電流流過上述一對電磁石34的線圈，能夠使對矽熔液M形成水平的磁場分布的水平磁場產生。另外，磁場強度能夠透過流過線圈的電流的大小來控制。

在第2圖中，配置有使水平磁場產生的一對電磁石34。或者，可以配置電磁石34以使對矽熔液M形成尖點（cusp）型的磁場分布的尖點磁場產生。使尖點磁場產生的電磁石34的配置是根據規定。此外，在晶體生長的時候不對矽熔液M施加磁場的情況下，可以不配置電磁石34。

拉升裝置100的各構成部，可以根據所製造的單晶矽錠的規格以適當調整為不同的形狀。也就是，拉升裝置100可以用各種不同的規格來設計。拉升裝置100也可以根據各種規格被分類為預定的組。拉升裝置100，可以根據透過各個拉升裝置100所製造的單晶矽錠的產品規格或製造規格來分組。產品規格，舉例而言，可以包含晶體直徑、導電類型、電阻率、或氧濃度。製造規格，舉例而言，可以包含拉升速度、晶體旋轉數、坩堝旋轉數、Ar氣流量、爐內壓、或磁場強度等。此外，根據製造單晶矽錠的拉升裝置100的規格，可以將拉升裝置100分組。拉升裝置100的規格，舉例而言，可以包含腔室形狀，其他也可以包含腔室內所容納之碳部件的形狀或構成、坩堝形狀、加熱器形狀、或冷卻體的有無。

《基於拉升裝置100的單晶矽錠的製造步驟》 拉升裝置100能夠藉由執行以下說明的步驟來製造單晶矽錠。

[原料充填步驟] 首先，在位於主腔室10內的石英坩堝16A內充填有多晶矽塊（silicon nugget）等的矽原料。此時，閘閥12被控制在開的狀態。主腔室10內及拉升腔室11內，在減壓下被維持在Ar氣等的惰性氣體氛圍。此外，坩堝16位於主腔室10內的下方的位置以使矽原料不會接觸熱遮蔽體22。

[原料熔融步驟] 接著，透過加熱器24加熱以使坩堝16內的矽原料熔融。藉由使矽原料熔融，在石英坩堝16A內形成有矽熔液M。之後，坩堝16上升到拉升開始位置。上述「原料熔融步驟」是從開始透過加熱器24的加熱的時點到坩堝16的上升結束的時點的期間。

[觸液步驟] 接著，拉升線30透過線升降結構32下降，晶種S觸液至矽熔液M。

[晶體生長步驟] 接著，單晶矽錠I被從矽熔液M拉升。具體而言，藉由使坩堝16及拉升線30在預定的方向旋轉的同時將拉升線30拉升到上方，在晶種S的下方生長單晶矽錠I。隨著錠I的生長進行，矽熔液M的量會減少。因此，藉由使坩堝16上升，維持熔液面的液位（level）。在本說明書中，「晶體生長步驟」是指從開始拉升線30的上升的時點到錠I的生長結束的時點（將錠I從矽熔液M切離的時點）的期間。

參照第3圖，在晶體生長步驟中，首先為了使單晶無差排化而進行透過Dash法的晶種窄化（頸縮（necking）），形成頸部I _n。接著，生長單晶矽錠的直徑沿晶體成長方向漸增的肩（shoulder）部I _s（第1步驟）。之後，當單晶矽錠達到所需的直徑時，以直徑恆定生長直體部I _b（第2步驟）。將直體部I _b生長到預定的長度後，藉由進行尾部（tail）窄化，形成單晶矽錠的直徑沿晶體成長方向漸減的尾部I _t（第3步驟）。

[錠取出步驟] 接著，經拉升的單晶矽錠I被從矽熔液M切離。單晶矽錠I在主腔室10內上升，且被容納於主腔室10的上方的拉升腔室11。單晶矽錠I被容納到拉升腔室11後，閘閥12被控制在閉的狀態。單晶矽錠I，在閘閥12關閉的拉升腔室11內，被放置、冷卻直到變成例如500℃以下的取出溫度。最後，已冷卻的單晶矽錠I被從拉升腔室11內取出。具體而言，在閘閥12被控制在閉的狀態的同時拉升腔室11升降迴旋，因此單晶矽錠I在拉升腔室11內下降，且被裝載到搬運台車上。

經過以上的步驟，製造1根單晶矽錠I。

（拉升裝置100的操作量的決定的動作例） 在關於本實施形態的製造系統1中，控制裝置50如上所述，決定拉升裝置100的操作量，而使能夠將拉升裝置100所製造的單晶矽錠的氧濃度控制在目標濃度。以下，具體說明控制裝置50的動作例。

〈性能數據的取得〉 透過拉升裝置100所製造的單晶矽錠的氧濃度可以根據被設定於拉升裝置100的操作量來控制。為了控制氧濃度，能夠作為拉升裝置100的操作量來設定的項目也被總稱為拉升資訊。拉升資訊，舉例而言，可以包含：拉升速度、晶體旋轉數、坩堝旋轉數、Ar氣流量、爐內壓、加熱器電力、加熱器溫度、熔液溫度、磁場強度、坩堝位置、間隙、或加熱器24開啟的時間等。熔液溫度可以包含調整晶體生長步驟前的液溫之浸漬（dip）步驟的熔液溫度。熔液溫度可以包含晶種觸液時所導入的除去差排的頸縮（neck）步驟的熔液溫度。熔液溫度可以包含晶體生長步驟的初期階段之擴大晶體的直徑之肩步驟的熔液溫度。

透過拉升裝置100所製造的單晶矽錠的氧濃度，受到拉升裝置100的各部分的形狀或尺寸等的規格、或拉升裝置100的各部分的維護（maintenance）後的使用時間等的影響。作為拉升裝置100的操作量所無法設定卻對氧濃度造成影響的因子也被總稱為資材資訊。資材資訊，舉例而言，可以包含爐內的部件的使用時間、或石英坩堝16A的尺寸及重量等。

透過拉升裝置100在下一批次中所製造的單晶矽錠的氧濃度是根據設定於拉升裝置100的拉升資訊、和拉升裝置100的當下的資材資訊來確定。也就是，拉升資訊及資材資訊是對在下一批次中製造的單晶矽錠的氧濃度造成影響的因子。

控制裝置50的控制部52，根據過去的批次中所製造的單晶矽錠的氧濃度的測定數據、與製造此單晶矽錠時的拉升資訊及資材資訊的關係，可以推定下一批次中製造的單晶矽錠的氧濃度。表示在過去的批次中所製造的單晶矽錠的氧濃度的測定數據、與製造此單晶矽錠時的拉升資訊及資材資訊的關係的數據也被稱為性能數據。

控制部52可以取得性能數據並儲存在數據伺服器。控制部52可以從拉升裝置100取得在過去的批次中製造單晶矽錠時的拉升資訊及資材資訊。控制部52也可以取得在過去的批次中製造單晶矽錠時的拉升資訊及資材資訊以作為由操作拉升裝置100的作業者所輸入的資訊。控制部52可以從單晶矽錠的氧濃度的測定裝置取得在過去的批次中製造的單晶矽錠的氧濃度的測定數據，也可以作為由實施測定的作業者所輸入的資訊來取得。單晶矽錠的氧濃度的測定裝置，舉例而言，可以被構成為根據FRS（Full Rod Spectroscopy）法或FTIR（Fourier Transform Infra-red Spectroscopy）法等的各種方法測定氧濃度的裝置。FRS法，係對經圓筒磨削的單晶矽錠從橫向（徑向）入射紅外線並從其吸收強度測定錠的徑向的平均氧濃度的手法。FRS法在單晶矽錠的成長軸方向掃描從橫向（徑向）入射的紅外線並測定在成長軸方向的各點之紅外線的吸收強度，藉此能夠測定錠的成長軸方向的氧濃度分布。

控制部52可以將使製造預定的單晶矽錠時的拉升資訊及資材資訊、與預定的單晶矽錠的氧濃度的測定數據相關聯的數據儲存在數據伺服器60以作為性能數據。製造系統1具備複數個拉升裝置100的情況，控制部52可以針對每個拉升裝置100分別儲存性能數據。控制部52可以針對拉升裝置100的每個規格分別儲存以拉升裝置100的規格分類之拉升裝置100的性能數據。控制部52可以針對經製造的單晶矽錠的每個項目分別儲存性能數據。控制部52可以使識別拉升裝置100、拉升裝置100的規格、或品項等的標籤對應儲存在數據伺服器60的性能數據。

〈推定模型的生成〉 控制裝置50的控制部52生成推定用於將拉升裝置100所製造的單晶矽錠的氧濃度控制在目標濃度的操作量的模型。推定操作量的模型也被稱為推定模型。

控制部52藉由執行性能數據的多元迴歸分析，可以萃取出對單晶矽錠的氧濃度造成較大影響的因子。

《性能數據的取得》 控制部52取得性能數據。控制部52，舉例而言，可以指定作為對象以推定下一批次的操作量的拉升裝置100、和儲存有此拉升裝置100的性能數據的數據伺服器60或數據伺服器60內的位址（address）等。

控制部52也可以從取得的數據指定要移除的數據。也就是，控制部52也可以指定不取得的數據。舉例而言，控制部52可以將B加熱器、CCM坩堝、L加熱器、下環（lower ring）、外筒、或溢出托盤（spill tray）等的部件的使用次數為第1次的情況的性能數據指定為要移除的數據，且將其從解析中移除。

《前處理》 控制部52在執行多元迴歸分析前，可以執行性能數據的前處理。控制部52，舉例而言，可以執行以下的步驟以作為前處理。控制部52可以算出在預定的批次中所製造的單晶矽錠的氧濃度的測定數據、與在下一批次中所製造的單晶矽錠的氧濃度的測定數據的差分。控制部52可以算出在預定的批次中製造單晶矽錠時的拉升資訊及資材資訊、與在下一批次中製造單晶矽錠時的拉升資訊及資材資訊的差分。控制部52可以生成使預定的批次與下一批次的單晶矽錠的氧濃度的測定數據的差分、和預定的批次與下一批次的拉升資訊及資材資訊的差分相關聯的差分數據。

控制部52也可以不限於連續2次的批次的差分，算出任意2個批次的差分以生成差分數據。

控制部52可以將2個批次的組合的差分數據生成為複數個組合。具體而言，控制部52可以如以下說明所述地取得用於生成差分數據的2個批次的數據。

在1批次的製造中，從1個石英坩堝16A只拉升1根單晶矽錠的情況，舉例而言，控制部52可以生成第1批次的單晶矽錠的測定數據與第2批次的單晶矽錠的測定數據的差分數據。控制部52可以生成第3批次的單晶矽錠的測定數據與第4批次的單晶矽錠的測定數據的差分數據。控制部52可以生成第5批次的單晶矽錠的測定數據與第6批次的單晶矽錠的測定數據的差分數據。控制部52較佳為生成連續2次的批次的單晶矽錠的測定數據的差分數據。

在1批次的製造中，複數個單晶矽錠被從1個石英坩堝16A拉升，也就是所謂的多重拉升（multi-pulling）法的情況，控制部52可以生成1個批次中的各個單晶矽錠的測定數據、與其他的批次中的各個單晶矽錠的測定數據的差分數據。舉例而言，在1批次中從1個石英坩堝16A拉升有3根單晶矽錠的情況，控制部52可以生成第1批次的第1根單晶矽錠的測定數據與第2批次的第1根單晶矽錠的測定數據的差分數據。控制部52可以生成第1批次的第2根單晶矽錠的測定數據與第2批次的第2根單晶矽錠的測定數據的差分數據。控制部52可以生成第1批次的第3根單晶矽錠的測定數據與第2批次的第3根單晶矽錠的測定數據的差分數據。

接著，控制部52可以生成第3批次的第1根、第2根及第3根的各個單晶矽錠的測定數據、與第4批次的第1根、第2根及第3根的各個單晶矽錠的測定數據的差分數據。控制部52可以生成第5批次的第1根、第2根及第3根的各個單晶矽錠的測定數據、與第6批次的第1根、第2根及第3根的各個單晶矽錠的測定數據的差分數據。控制部52較佳為生成連續2次批次的單晶矽錠的測量數據的差分數據。

以上，說明在1批次的製造中從1個石英坩堝16A拉升有3根單晶矽錠的情況以作為例子。從1個石英坩堝16A拉升的矽錠的數目並不限於3根，也可以是2根或4根以上。

控制部52可以將針對複數個組合的各個所生成的差分數據直接應用於後述的多變量解析。控制部52，作為應用於後述的多變量解析的數據，可以生成對每個拉升裝置100將針對複數個組合生成的差分數據合併的差分數據。控制部52，作為應用於後述的多變量解析的數據，可以對拉升裝置100的每個規格生成將針對複數個組合生成的差分數據合併的差分數據。控制部52，作為應用於後述的多變量解析的數據，可以每個品項生成將針對複數個組合生成的差分數據合併的差分數據。

控制部52，在所生成的差分數據中，在操作量的變化為移除閾值以下的情況，可以將操作量的變化設定為0。控制部52，舉例而言，在坩堝旋轉數的變化量為0.001rpm以下的情況，可以將差分數據之坩堝旋轉數的變化量設定為0。控制部52，舉例而言，在Ar氣流量的變化量為1L/min以下的情況下，可以將差分數據之Ar氣流量的變化量設定為0。控制部52，舉例而言，在爐內壓的變化量為0.1torr以下的情況，可以將差分數據之爐內壓的變化量設定為0。

控制部52，在所生成的差分數據中，在氧濃度的變化量（∆Oi）在範圍外的情況下，可以移除此差分數據。控制部52，舉例而言，可以移除氧濃度的變化量（∆Oi）的絕對值為1×10 ¹⁷atoms/cm ³以上的差分數據。

《建模（modeling）》 控制部52藉由對性能數據執行前處理以使用經生成的差分數據，生成推定單晶矽錠的氧濃度的推定模型。生成推定模型的步驟也被稱為建模。以下，說明控制部52執行建模的動作例。在製造系統1具備複數個拉升裝置100的情況，控制部52可以針對複數個拉升裝置100的各個執行建模，生成應用於複數個拉升裝置100的各個的推定模型。控制部52可以將複數個拉升裝置100分組並針對各組執行建模，生成應用於屬於各組的拉升裝置100的推定模型。拉升裝置100可以根據透過各個拉升裝置100所製造的單晶矽錠的產品規格或製造規格來分組。產品規格，舉例而言，可以包含晶體直徑、導電類型、電阻率、或氧濃度。製造規格，舉例而言，可以包含拉升速度、晶體旋轉數、坩堝旋轉數、Ar氣流量、爐內壓、或磁場強度等。此外，根據製造單晶矽錠的拉升裝置100的規格，拉升裝置100可以被分類為組。拉升裝置100的規格，舉例而言，可以包含腔室形狀，其他也可以包含腔室內所容納之碳部件的形狀或構成、坩堝形狀、加熱器形狀、或冷卻體的有無。

控制部52對藉由對性能數據執行前處理所生成之差分數據、或經合併的差分數據執行多變量解析。控制部52在並未對性能數據執行前處理的情況，對性能數據執行多變量解析。在本實施形態中，控制部52執行多元迴歸分析以作為多變量解析。控制部52也可以不限於多元迴歸分析而執行其他各種手法以作為多變量解析。

控制部52，藉由對差分數據、經合併的差分數據、或性能數據執行多元回歸分析，算出說明變數對目的變數的影響度，生成將影響度作為係數之線形或非線形的回歸式。目的變數是單晶矽錠的氧濃度。說明變數可以包含拉升資訊或資材資訊的各項目，舉例而言，可以包含Ar氣流量、爐內壓、或坩堝旋轉數等。影響度可以被表示為目的變數的值的變化量相對於說明變數的值的變化量的比率。

控制部52可以將拉升資訊及資材資訊的所有的項目作為說明變數並生成迴歸式。控制部52也可以從拉升資訊及資材資訊的各項目之中選擇說明變數以生成迴歸式。控制部52較佳為選擇至少3個說明變數以生成迴歸式。控制部52，作為選擇說明變數的基準，舉例而言，可以根據執行多元迴歸分析所得到的各個說明變數的影響度給各個說明變數附上優先順位，且從附有較高的順位的說明變數依序選擇。控制部52可以給說明變數當中的能夠作為拉升裝置100的操作量來控制的說明變數附上較高的順位。控制部52也可以根據由拉升裝置100的製程工程師、作業者或管理者等輸入的資訊給各個說明變數附上優先順位。也就是，說明變數的優先順位也可以根據拉升裝置100的製程工程師、作業者或管理者等的知識來附上。此外，說明變數的優先順位也可以考慮拉升裝置100的製程工程師、作業者或管理者等的過去的經驗來附上。此外，取決於實際的單晶矽錠的製造中的各種的制約，說明變數的值變化的範圍受到限制。說明變數的優先順位也可以考慮說明變數的值可以變化的範圍的廣度來附上。舉例而言，說明變數的值可以變化的範圍越廣，可以將此說明變數附上較高的順位。

控制部52使用以經選擇的說明變數所生成的迴歸式，推定包含在性能數據的預定的批次的氧濃度。控制部52在預定的批次的氧濃度的推定值、與預定的批次的氧濃度的測定值的差小於判定閾值的情況，判定經生成的迴歸式為妥當的，且決定將經生成的迴歸式用作推定模型。也就是，控制部52決定將生成單晶矽錠的氧濃度以作為目標變數的迴歸式用作推定單晶矽錠的氧濃度的推定模型。

控制部52在預定的批次的氧濃度的推定值、與預定的批次的氧濃度的測定值的差在判定閾值以上的情況，將說明變數的至少一部分變更為別的項目以重新進行迴歸式的生成。控制部52可以根據說明變數所附的順位變更說明變數，也可以根據由拉升裝置100的製程工程師等所輸入的資訊來變更說明變數。控制部52重複說明變數的變更和迴歸式的生成直到使用經生成的迴歸式算出的預定的批次的氧濃度的推定值與預定的批次的氧濃度的測定值的差小於判定閾值。

拉升裝置100的說明變數的相對於氧濃度的影響度可能會根據每個拉升裝置100的爐子而有所不同。此外，影響度可能會根據熱遮蔽體22的每個種類而有所不同。可以對每個爐子變更說明變數所附的順位，可以對熱遮蔽體22的每個種類變更說明變數所附的順位。如此一來，可以提升推定模型的參數的精度。

《推定模型的生成的小結》 如以上所述，控制部52能夠生成推定模型。藉由透過性能數據驗證經生成的迴歸式，可以提高基於推定模型的氧濃度的推定精度。此外，根據由拉升裝置100的製程工程師等輸入的資訊選擇說明變數，藉此製程工程師等的知識可以被反映在推定模型。藉由使用反映知識的推定模型，無論誰操作都能夠得到相同的推定結果。也就是，可以降低推定的屬人性。

控制部52可以取得1組或2組以上拉升裝置100的2次批次的各自的性能數據。控制部52可以針對1組或2組以上的性能數據當中的至少1組的性能數據生成2次批次的各自的性能數據的差分數據。控制部52可以根據經生成的至少1組差分數據將算出拉升裝置100的操作量的差分的迴歸式生成為推定模型。根據針對2次批次的複數個組合所算出的差分數據來生成迴歸式，可以提升推定精度。

單晶矽錠的氧濃度，可能會根據部位而不同。舉例而言，肩部I _s的氧濃度、直體部I _b的氧濃度、和尾部I _t的氧濃度可能各自不同。此外，在直體部I _b之中也可能與靠近肩部I _s側的氧濃度、和靠近尾部I _t側的氧濃度不同。此外，直體部I _b的晶軸方向的各部位的氧濃度可能會根據與肩部I _s的距離而變化。直體部I _b的晶軸方向的各部位可以透過與肩部I _s與直體部I _b的邊界的距離來識別。單晶矽錠的各部位的氧濃度可以根據拉升各部位時的操作量來控制。

控制部52將單晶矽錠的直體部I _b根據與肩部I _s與直體部I _b的邊界的距離在晶軸方向分類為複數個區段。控制部52可以生成推定用於將各區段的氧濃度控制在目標濃度之拉升各區段時的操作量的模型。在此情況，控制部52可以針對各個區段取得性能數據或差分數據、氧濃度的測定值。對應各個區段的推定模型也被稱為區段推定模型。

〈下一批次的操作量的推定〉 控制部52使用經決定的推定模型，推定在拉升裝置100的下一批次中所製造的單晶矽錠的氧濃度。控制部52調整被包含在推定模型的說明變數的值，使得在下一批次中所製造的單晶矽錠的氧濃度的推定值成為目標濃度。目標濃度可以是例如在下一批次中所製造的品項的氧濃度的規格的中心值。控制部52決定為了使氧濃度的推定值成為目標濃度而調整的說明變數的值以作為拉升裝置100的下一批次的操作量的推薦值。控制部52，舉例而言，在選擇Ar氣流量、爐內壓及坩堝旋轉數以作為說明變數的情況，使用推定模型，可以決定拉升裝置100的下一批次的Ar流量、爐內壓及坩堝旋轉數的推薦值。

控制部52可以決定操作量的推薦值，使得氧濃度的推定值在單晶矽錠的直體部I _b的晶軸方向的各區段成為目標濃度。拉升裝置100的操作量可以在拉升單晶矽錠期間變更。控制部52可以根據區段推定模型來調整單晶矽錠的晶軸方向的各區段被拉升時的操作量，並決定在各個區段的操作量的推定值。

控制部52可以將經決定的操作量的推薦值通知給拉升裝置100的作業者等。在此情況，作業者可以將拉升裝置100的操作量設定為推薦值。控制部52也可以將經決定的操作量的推薦值輸出到拉升裝置100並直接將推薦值設定為操作量。

〈控制方法的流程例〉 控制部52，為了推定拉升裝置100的操作量，可以執行包含第4圖所例示的流程圖的流程的控制方法。控制方法可以作為控制部52所執行的控制程式來執行。

控制部52執行數據的前處理（步驟S1）。控制部52根據經前處理的數據，生成用於推定設定於拉升裝置100之適當的操作量的推定模型（步驟S2）。控制部52使用推定模型以算出拉升裝置100的操作量，使得控制部52能夠將透過拉升裝置100所製造的單晶矽錠的氧濃度控制在目標濃度（步驟S3）。控制部52在步驟S3的流程的執行後，可以結束第4圖的流程圖的流程的執行。

控制部52可以將在步驟S3的流程中算出的操作量輸出到拉升裝置100以將操作量設定於拉升裝置100，並開始透過拉升裝置100的單晶矽錠的製造。控制部52可以將在步驟S3的流程中算出的操作量通知給操作拉升裝置100的作業者。作業者可以將經通知的操作量設定於拉升裝置100並開始透過拉升裝置100的單晶矽錠的製造。

（小結） 如以上所述，在關於本揭示的一實施形態的製造系統1中，控制裝置50的控制部52能夠生成推定模型，且使用推定模型推定拉升裝置100的下一批次的操作量。如此一來，可以使拉升裝置100的操作量的推定系統化。透過操作量的推定的系統化，能夠輕易增加被考慮為影響氧濃度的參數的性能的項目。此外，可以降低屬人性。藉由考慮的項目的增加或屬人性的降低，可以以高精度控制氧濃度。此外，可以實現氧濃度的變化的降低、以及工程能力的改善。其結果為，可以提升透過拉升裝置100所製造的單晶矽錠的品質。

作為比較例，在基於柴可拉斯基（Czochralski）法（以下稱為CZ法）的矽單晶的製造方法中，根據過去的拉升性能（氧濃度、資材資訊及拉升資訊），由設定基準及人的經驗法則預測下一批次的參數。在此情況，參數預測可能會產生個人差異。此外，影響氧濃度的因子的管理可能會變得繁雜。其結果為，氧濃度的變化可能會增大。

另一方面，在關於本揭露的一實施形態的製造系統1中，控制裝置50的控制部52使用透過多元迴歸分析預測的推定模型，能夠最佳化下一批次的拉升參數值。此外藉由將拉升參數值的決定系統化可以排除個人差異。此外，可以輕易地管理影響氧濃度的因子。其結果為，可以降低氧濃度的變化。

在此，在透過關於比較例的方法決定第1評估對象的操作量以製造單晶矽錠的情況，透過第1評估對象裝置所製造的單晶矽錠的氧濃度分布為如第5A圖的直方圖所示。第5A圖的縱軸表示氧濃度的區段。縱軸所附的Oi_T表示目標濃度。縱軸所附的Oi_U表示氧濃度的規格上限值或管理上限值。縱軸所附的Oi_L表示氧濃度的規格下限值或管理下限值。橫軸表示各區段的頻率。針對第5A圖的氧濃度的分布所算出的工程能力指數（Cpk）的值是0.93。

另一方面，在透過關於本實施形態的控制方法決定第1評估對象裝置的操作量以製造單晶矽錠的情況，透過第1評估對象裝置所製造的單晶矽錠的氧濃度分布為如第5B圖的直方圖所示。第5B圖的縱軸及橫軸與第5A圖的縱軸及橫軸是同樣的。針對第5B圖的氧濃度的分布所算出的工程能力指數（Cpk）的值是0.97。

此外，在透過關於比較例的方法決定第2評估對象裝置的操作量以製造單晶矽錠的情況，透過第2評估對象裝置所製造的單晶矽錠的氧濃度分布為如第6A圖的直方圖所示。第6A圖的縱軸及橫軸與第5A圖的縱軸及橫軸是同樣的。針對第6A圖的氧濃度的分布所算出的工程能力指數（Cpk）的值是0.83。

另一方面，在透過關於本實施形態的控制方法決定第2評估對象裝置的操作量以製造單晶矽錠的情況，透過第2評估對象裝置所製造的單晶矽錠的氧濃度分布為如第6B圖的直方圖所示。第6B圖的縱軸及橫軸與第5A圖的縱軸及橫軸是同樣的。針對第6B圖的氧濃度的分布所算出的工程能力指數（Cpk）的值是0.94。

如以上所述，在透過關於本實施形態的控制方法決定評估對象裝置的操作量的情況，與比較例所述之根據人的經驗法則預測操作量的情況相比，透過評估對象裝置所製造的單晶矽錠的氧濃度的工程能力指數（Cpk）可以提升。也就是，根據關於本實施形態的控制方法，透過拉升裝置100所製造的單晶矽錠的品質可以提升。

（其他的實施形態） 以下，說明其他的實施形態。

〈氧濃度的內插〉 單晶矽錠的氧濃度，藉由使用FRS（Full Rod Spectroscopy）法，可以在狹窄的間隔下測定且不切斷單晶矽錠。FRS法，係對經圓筒磨削的單晶矽錠從橫向（徑向）入射紅外線並從其吸收強度測定錠的徑向的平均氧濃度的手法。FRS法在單晶矽錠的成長軸方向掃描從橫向（徑向）入射的紅外線並測定在成長軸方向的各點之紅外線的吸收強度，藉此能夠測定錠的成長軸方向的氧濃度分布。此外，單晶矽錠的氧濃度，藉由使用FTIR（Fourier Transform Infra-red Spectroscopy：傅立葉轉換紅外吸收分光）法，可以針對從單晶矽錠切出的樣品高精度地進行測定。單晶矽錠的氧濃度，不限於所例示的FRS法或FTIR法，可以透過其他各種手法來測定。

控制部52可以取得透過FRS法在狹窄的間隔下測定的數據、和透過FTIR法以高精度測定較寬的間隔的數據以作為過去製造的單晶矽錠的氧濃度的性能數據。控制部52可以用透過FTIR法以高精度測定的數據修正透過FRS法測定的數據。換句話說，控制部52藉由將透過FTIR法在較寬的間隔下以高精度測定的氧濃度的數據根據透過FRS法在狹窄的間隔下測定的氧濃度的數據的趨勢進行內插，能夠生成在狹窄的間隔下高精度地測定氧濃度的數據。

舉例而言，如第7圖所示，控制部52取得透過FRS法及FTIR法所測定的單晶矽錠的各部位的氧濃度的測定值。第7圖的繪圖的橫軸將單晶矽錠的部位表示為晶軸方向的位置。縱軸表示氧濃度的測定值。縱軸所附的Oi_T表示目標濃度。縱軸所附的Oi_U表示氧濃度的規格上限值或管理上限值。縱軸所附的Oi_L表示氧濃度的規格下限值或管理下限值。透過FRS法測定的氧濃度的測定值是以顯示為「FRS性能」的實線來表示。透過FTIR法測定的氧濃度的測定值是以顯示為「FTIR性能」的X記號來表示。

控制部52可以包持基於FRS性能之各部位的氧濃度的測定值的趨勢不變，並將其調整為基於FTIR性能之各部位的氧濃度的測定值。具體而言，控制部52可以根據基於FTIR性能的氧濃度的測定值使基於FRS性能的氧濃度的測定值的圖偏移。經偏移的氧濃度被表示為顯示為「偏移後」的一點虛線。控制部52可以使經偏移的氧濃度與拉升資訊及資材資訊相關聯以生成性能數據。如此一來，可以提升推定模型的精度。

應用FRS法測定單晶矽錠的氧濃度的手法也被稱為第1手法。應用FTIR法測定單晶矽錠的氧濃度的手法也被稱為第2手法。控制部52可以取得透過第1手法測定單晶矽錠的氧濃度的第1測定數據、和透過第2手法測定單晶矽錠的氧濃度的第2測定數據。控制部52可以透過第2數據內插第1數據，且取得經內插的數據以作為單晶矽錠的氧濃度的測定值。作為第1及第2手法，可以應用其他各種測定手法。

〈單晶矽錠的製造方法及單晶矽錠〉 在關於本實施形態的製造系統1中，控制裝置50控制拉升裝置100，藉此由拉升裝置100製造單晶矽錠。因此，控制裝置50執行控制方法，藉此實現包含透過經控制的拉升裝置100拉升單晶矽錠的步驟之單晶矽錠的製造方法。此外，控制裝置50執行控制方法，藉此實現透過經控制的拉升裝置100所製造的單晶矽錠。

〈裝置構成例〉 在製造系統1中，控制裝置50可以包含拉升裝置100的一部分。控制裝置50可以被構成為與拉升裝置100互相分離。數據伺服器60可以被包含在控制裝置50或拉升裝置100的一部分。數據伺服器60可以被構成為與控制裝置50及拉升裝置100互相分離。

關於本揭示的實施形態，儘管已根據各個圖式及實施例進行說明，但應注意的是，從業者能夠根據本揭示進行各種變形或改變。因此，應留意的是，這些變形或改變被包含在本揭示的範圍。舉例而言，被包含在各構成部或各步驟等的功能等能夠再配置以避免邏輯矛盾，能夠將複數個構成部或步驟等組合成1個、或進行分割等。儘管以裝置為中心說明了關於本揭示的實施形態，但關於本揭示的實施形態可以被實現為包含裝置的各構成部所執行的步驟的方法。關於本揭示的實施形態也可以被實現為透過裝置所具備的處理器來執行的方法、程式、或記錄程式的記憶媒體。應理解的是，這些也被包含在本揭示的範圍。

本揭示所包含的繪圖是示意性的。比例等不一定與現實一致。 [產業上的利用可能性]

根據關於本揭示的實施形態，可以提升單晶矽錠的品質。

1:製造系統 10:主腔室 11:拉升腔室 12:閘閥 13:氣體導入口 14:氣體排出口 16:坩堝 16A:石英坩堝 16B:石墨坩堝 18:軸 20:軸驅動機構 22:熱遮蔽體 22A:罩本體 22B:內側凸緣部 22C:外側凸緣部 24:加熱器 26:隔熱體 28:晶種夾頭 30:拉升線 32:線升降機構 34:電磁石 50:控制裝置 52:控制部 54:記憶部 60:數據伺服器 100:拉升裝置 I:單晶矽錠（錠） I _b:直體部 I _b1:第1直體部 I _b2:第2直體部 I _n:頸部 I _s:肩部 I _t:尾部 M:矽熔液 S:晶種 S1,S2,S3:步驟 X:拉升軸

第1圖係顯示關於本揭露的一實施形態的製造系統的構成例的方塊圖。 第2圖係顯示在沿拉升軸的剖面的拉升裝置的構成例的剖面圖。 第3圖係說明單晶矽錠的部位的示意圖。 第4圖係顯示關於本揭露的一實施形態的控制方法的流程例的流程圖。 第5A圖係顯示透過關於比較例的控制方法為評估對象裝置設定條件所製造的單晶矽錠的氧濃度的直方圖的圖。 第5B圖係顯示透過關於本揭露的一實施形態的控制方法為評估對象裝置設定條件所製造的單晶矽錠的氧濃度的直方圖的一例的圖。 第6A圖係顯示透過關於比較例的控制方法為另一個評估對象裝置設定條件所製造的單晶矽錠的氧濃度的直方圖的圖。 第6B圖係顯示透過關於本揭露的一實施形態的控制方法為另一個評估對象裝置設定條件所製造的單晶矽錠的氧濃度的直方圖的一例的圖。 第7圖係顯示單晶矽錠的各部位之氧濃度的性能數據的一例的繪圖。

1:製造系統

50:控制裝置

52:控制部

54:記憶部

60:數據伺服器

100:拉升裝置

Claims (12)

1. 一種拉升裝置的控制方法，係單晶矽錠的拉升裝置的控制方法，包含以下步驟： 取得使透過前述拉升裝置製造的單晶矽錠的氧濃度的測定值、和製造時的前述拉升裝置的操作量相關聯的性能數據； 根據前述性能數據，生成推定透過前述拉升裝置製造的單晶矽錠的氧濃度的推定模型； 調整輸入到前述推定模型的操作量，使得基於前述推定模型之單晶矽錠的氧濃度的推定值成為目標濃度；和 將經調整的操作量決定為在前述拉升裝置的下一批次中製造單晶矽錠時的操作量。
2. 如請求項1記載之拉升裝置的控制方法，其中在生成前述推定模型的步驟中，選擇前述拉升裝置的操作量的至少一部分的操作量，且生成以經選擇的操作量的影響度作為係數的迴歸式以作為前述推定模型。
3. 如請求項2記載之拉升裝置的控制方法，其中在生成前述推定模型的步驟中，為前述拉升裝置的操作量附上順位，且根據前述順位選擇前述拉升裝置的操作量。
4. 如請求項1記載之拉升裝置的控制方法，其中 在取得前述性能數據的步驟中，取得1組或2組以上前述拉升裝置的2次的批次的各自的性能數據， 在生成前述推定模型的步驟中，針對前述1組或2組以上的性能數據當中的至少1組的性能數據生成2次的批次的各自的性能數據的差分數據，且根據前述至少1組的差分數據生成計算前述拉升裝置的操作量的差分的迴歸式以作為前述推定模型。
5. 如請求項1記載之拉升裝置的控制方法，其中在取得前述性能數據的步驟中，取得前述單晶矽錠的晶軸方向的複數個區段的各個的氧濃度的測定值以作為前述單晶矽錠的氧濃度的測定值。
6. 如請求項5記載之拉升裝置的控制方法，其中在生成前述推定模型的步驟中，生成對應前述單晶矽錠的晶軸方向的各區段之區段推定模型。
7. 如請求項6記載之拉升裝置的控制方法，其中在調整前述操作量的步驟中，根據前述區段推定模型調整前述單晶矽錠的各區段被拉升時的操作量。
8. 如請求項1記載之拉升裝置的控制方法，其中在取得前述性能數據的步驟中，取得透過第1手法測定前述單晶矽錠的氧濃度之第1測定數據和透過第2手法測定前述單晶矽錠的氧濃度之第2測定數據，且取得透過前述第2測定數據內插前述第1測定數據的數據以作為前述單晶矽錠的氧濃度的測定值。
9. 一種控制程式，使處理器執行如請求項1~8中任一項記載之拉升裝置的控制方法。
10. 一種控制裝置，具備執行如請求項1~8中任一項記載之拉升裝置的控制方法的控制部。
11. 一種單晶矽錠的製造方法，包含以下步驟：藉由執行如請求項1~8中任一項記載之拉升裝置的控制方法，透過經控制的拉升裝置製造單晶矽錠。
12. 一種單晶矽錠，係藉由執行如請求項1~8中任一項記載之拉升裝置的控制方法以透過經控制的拉升裝置來製造。