KR101080569B1 - 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법 - Google Patents

잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101080569B1
KR101080569B1 KR1020090005140A KR20090005140A KR101080569B1 KR 101080569 B1 KR101080569 B1 KR 101080569B1 KR 1020090005140 A KR1020090005140 A KR 1020090005140A KR 20090005140 A KR20090005140 A KR 20090005140A KR 101080569 B1 KR101080569 B1 KR 101080569B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coordinate
silicon solution
melting
single crystal
interval
Prior art date
Application number
KR1020090005140A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100085710A (ko
Inventor
곽수경
심복철
이홍우
정요한
김세훈
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지실트론 filed Critical 주식회사 엘지실트론
Priority to KR1020090005140A priority Critical patent/KR101080569B1/ko
Publication of KR20100085710A publication Critical patent/KR20100085710A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101080569B1 publication Critical patent/KR101080569B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
    • C30B15/26—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using television detectors; using photo or X-ray detectors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/206—Controlling or regulating the thermal history of growing the ingot
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

단결정 잉곳 성장 장치에서 단열부재와 실리콘용액 사이의 용융 간격을 측정하는 방법에 있어서, 상기 용융 간격을 수치적으로 측정하여 정량화할 수 있는 방법 및 상기 간격을 조정할 수 있는 제어 방법이 제시된다. 본 발명에 따른 용융 간격 측정 방법은 단열부재에 장착된 측정로드의 말단과 실리콘용액 표면에 비친 측정로드 말단의 그림자의 영상 정보를 얻어, 상기 측정로드 말단의 제1 좌표와 상기 측정로드 말단 그림자의 제2 좌표를 측정하고, 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 차이를 이용하여 용융 간격을 측정한다. 또한, 본 발명에 따른 용융 간격 제어 방법은 본 발명의 용융 간격 측정 방법에 따라 측정된 초기 제2 좌표를 기준으로, 실리콘용액 표면의 수위 변화에 의해 변화된 제2 좌표를 다시 측정하고, 상기 초기 제2 좌표와 변화된 제2 좌표 사이의 차이를 수치화하여, 이를 바탕으로 도가니를 이동시킨다. 본 발명에 의한 단결정 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법에 의하면, 단결정 잉곳 성장 장치에서 단열부재와 실리콘용액 표면 사이의 간격을 정량적으로 측정하여 정확한 간격을 알 수 있을 뿐만 아니라, 이를 바탕으로 도가니를 이동시킴으로써, 실리콘용액의 수위 변화에 따른 용융 간격을 일정하게 유지할 수 있어, 성장되는 단결정 잉곳의 품질을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
잉곳, 실리콘용액, 용융 간격, 그림자, 카메라, 좌표.

Description

잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법 {Method for Measuring and Controlling Melting Gap in Cz-Si crystal growth}
본 발명은 단결정 잉곳 성장 과정에서의 단열부재와 실리콘용액 사이의 용융 간격을 측정하는 방법 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로 용융 간격을 카메라를 이용하여 정량적으로 수치화하여, 이를 바탕으로 상기 용융 간격을 일정하게 유지할 수 있는 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼는 단결정 실리콘 박판을 지칭한다. 이러한 웨이퍼 제조 공정은 성장된 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 절단공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(polishing) 공정, 그리고 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정공정(cleaning)으로 이루어진다.
여기서, 상기 단결정 실리콘 잉곳은 쵸크랄스키법(Czochralski method)에 따라 성장되어 제조된다. 이 쵸크랄스키법에 의해 단결정 잉곳을 성장시키는 단결정 잉곳 성장장치가 도 1에 개략적으로 도시된다.
도 1을 참고하면, 일반적인 단결정 잉곳 성장장치(10)는, 원통으로 형성되는 성장챔버(1), 이 성장챔버(1) 내부에 설치되어 실리콘용액(SM)dl 수용되는 도가니(2), 상기 도가니(2)를 가열하는 발열체, 성장된 단결정 잉곳(I)을 냉각시키기 위한 냉각수가 순환되는 수냉관(3), 상기 실리콘용액(SM)에서 수냉관(3) 측으로 전달되는 열을 차단하는 단열부재(4) 등을 포함한다. 이러한 구성에 의하면 발열체에 의해 가열된 도가니(2)의 실리콘용액(SM)과 접촉되도록 단결정 잉곳(I) 종자를 접촉시킨 후, 서서히 끌어올림으로써 단결정 잉곳(I)으로 성장된다.
단열부재(4)와 실리콘용액(SM) 사이의 용융 간격(D)은 단결정 잉곳(I)의 성장에 있어서, 단결정 잉곳(I)의 냉각 등에 영향을 미치는 요인이므로, 단결정 잉곳(I)의 성장 중에는 용융 간격(D)이 일정하게 유지되어야만, 단결정 잉곳(I)의 품질이 보증된다.
도 2는 종래의 용융 간격(D)의 측정 방법을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2(a)를 참고하면, 종래에는 용융 간격(D)의 측정을 위해서, 실리콘용액(SM) 표면 측에 있는 단열부재(4)의 말단에 투명한 측정로드(5)를 장착한다. 이어서, 안정화 공정 중에 도가니(2)를 상승시켜, 측정로드(5)와 실리콘용액(SM)표면이 접촉하도록 하고, 이를 육안으로 확인한다.
도 2(b)를 참고하여, 도가니(2)를 하강시켜 측정로드(5)와 실리콘용액(SM) 표면 사이의 거리를 떨어뜨려, 원하는 용융 간격(D)을 형성시킨다.
단결정 잉곳(I)이 성장됨에 따라, 도가니(2) 내부의 실리콘용액(SM)의 양은 지속적으로 줄어들게 된다. 이에 따라, 용융 간격(D)도 지속적으로 변화하게 된다. 따라서, 단결정 잉곳(I) 성장에 따라 줄어드는 실리콘용액(SM)의 양만큼 도가니(2)의 상승과 단결정 잉곳(I)의 상승 비율을 적절히 제어하여야 용융 간격(D)이 동일하게 유지되어 동일한 품질의 단결정 잉곳(I)이 생성된다.
원칙적으로 한번 설정한 용융 간격(D)은 단결정 잉곳(I)의 성장이 완료될 때까지 동일하게 유지되어야 하지만, 단결정 잉곳(I)의 지름이나, 도가니(2) 상승 비율 등의 여러 요인에 의해 변경될 가능성이 있다. 그런데, 종래의 기술로는 용융 간격(D)이 처음과 달리 변했음을 눈짐작으로 파악할 수 밖에 없으며, 수치적으로 어느 정도의 변동이 있는지를 확인하지 못한다는 문제점이 있다.
또한, 안정화 공정 중에서 초기 용융 간격(D)의 설정은 육안에 의해 이루어지며, 이는 매번 초기 설정 시에 용융 간격(D)이 달라질 수 있는 요인으로 작용한다. 이는 결국, 성장된 단결정 잉곳(I)들 간의 품질을 동일하지 않게 하는 원인으로 작용한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단결정 잉곳 성장 과정에서 단열부재와 실리콘용액 사이의 용융 간격을 카메라에 의한 영상 정보를 바탕으로 좌표화하여 측정함으로써, 용융 간격을 수치화하여 정량적으로 얻을 수 있는 단결정 잉곳 성장에서 용융 간격 측정 및 제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 정량적으로 얻어진 용융 간격을 바탕으로, 용융 간격의 변화량을 파악하여 도가니의 상승 또는 하강을 조절할 수 있는 단결정 잉곳 성장에서 용융 간격 측정 및 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동 제어를 통하여 초기에 설정한 용융 간격을 단결정 잉곳 성장이 종료되는 시점까지 동일하게 유지하여, 단결정 잉곳의 품질이 저하되지 않도록 하는 단결정 잉곳 성장에서 용융 간격 측정 및 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 용융 간격 측정 방법은, 성장챔버, 상기 성장챔버 내부에 설치되어 실리콘용액을 수용하는 도가니, 성장된 단결정 잉곳을 냉각시키는 수냉관, 상기 수냉관 측으로 전달되는 열을 차단하는 단열부재를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치에서, 상기 단열부재와 상기 실리콘용액 사이의 용융 간격을 측정하는데 이용되며, 상기 단열부재의 말단에 측정로드를 장착하고, 상기 실리콘용액 표면에 인접하는 상기 측정로드의 말단과 상기 실리콘용액 표면에 비친 상기 측정로드 말단 의 그림자의 영상 정보를 얻어, 상기 영상 정보를 바탕으로 상기 측정로드 말단의 제1 좌표와 상기 측정로드 말단 그림자의 제2 좌표를 측정하고, 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 차이를 이용하여 상기 단열부재와 상기 실리콘용액 사이의 간격을 측정한다.
바람직하게, 상기 좌표 측정은 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 X축, Y축을 각각 읽음으로써 수치적으로 측정한다.
바람직하게, 상기 영상 정보는 카메라, 특히 CCD 카메라를 이용하여 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 용융 간격 제어 방법은, 성장챔버, 상기 성장챔버 내부에 설치되어 실리콘용액을 수용하는 도가니, 성장된 단결정 잉곳을 냉각시키는 수냉관, 상기 수냉관 측으로 전달되는 열을 차단하는 단열부재를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치에서, 상기 단열부재와 상기 실리콘용액 사이의 용융 간격을 제어하는데 이용되며, 상기 단열부재의 말단에 측정로드를 장착하는 단계, 상기 측정로드의 말단을 상기 실리콘용액 표면과 접촉시키는 단계, 상기 측정로드의 말단과 상기 실리콘용액 표면을 떨어뜨려 초기 간격을 설정하는 단계, 상기 초기 간격에서 상기 측정로드 말단인 제1 좌표와 상기 실리콘용액 표면에 비친 상기 측정로드 말단 그림자인 초기 제2 좌표를 측정하는 단계, 상기 실리콘용액 표면의 수위 변화에 따라 변화된 제2 좌표를 측정하는 단계, 및 상기 초기 제2 좌표와 변화된 제2 좌표 사이의 차이를 이용하여 상기 초기 간격으로 조정하는 단계를 포함하고, 상기 좌표는 상기 측정로드 말단과 상기 측정로드 말단 그림자의 영상 정보에 의해 측정되는 것을 특 징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 용융 간격 제어 방법에서, 상기 좌표 측정은 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 X축, Y축을 각각 읽음으로써 수치적으로 측정될 수 있다.
바람직하게, 상기 초기 간격으로 조정하는 단계는, 상기 초기 제2 좌표와 변화된 제2 좌표 사이의 차이를 수치화하여, 상기 수치를 바탕으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 수치만큼 상기 도가니를 상향 또는 하향 중 어느 한 방향으로 이동시킴으로써 이루어질 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 용융 간격 제어 방법에서, 상기 영상 정보는 카메라를 이용하여 얻어질 수 있다.
바람직하게, 상기 카메라의 화소와 차이 값의 비율을 파악하여, 실제 용융 간격의 변화량을 파악할 수 있다.
본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장에서의 용융 간격 측정 및 제어 방법에 의하면, 단결정 잉곳 성장 과정에서 단열부재와 실리콘용액 사이의 용융 간격을 카메라에 의한 영상 정보를 바탕으로 한 좌표화를 통해 측정함으로써, 용융 간격을 정량화하여, 정확한 데이터를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장에서의 용융 간격 측정 및 제어 방법에 의하면, 정량적으로 얻어진 용융 간격 데이터를 바탕으로 용융 간격의 변화량을 즉각적으로 파악할 수 있어, 변화된 만큼의 간격으로 도가니를 상승시켜 항상 일정 한 용융 간격을 유지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장에서의 용융 간격 측정 및 제어 방법에 의하면, 자동 제어를 통하여 초기 설정한 용융 간격을 단결정 잉곳 성장이 종료되는 시점까지 동일하게 유지할 수 있으므로, 생성된 단결정 잉곳의 품질 저하 요인을 제거하는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 용융 간격 측정 모습을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 4는 카메라를 이용하여 측정로드 말단의 그림자를 촬영한 화면이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 단결정 잉곳 성장 장치에 대해서는 일반적인 단결정 잉곳 성장 장치(I)를 설명한 도 1의 참조부호를 그대로 적용하기로 한다.
도 3, 4를 참고하여, 처음 세팅(setting) 공정 시, 실리콘용액(SM)과 측정로드(5)를 접촉시켜 원하는 용융 간격(D)으로 맞춘다. 본 발명에 따른 용융 간격(D)의 측정을 위해서는 현재 넥(NECK) 공정 시에만 사용하는 CCD 카메라가 이용된다. 즉, CCD 카메라를 이용하여 측정로드(5)와 실리콘용액(SM)에 비친 측정로드 그림자(S)의 영상 정보를 실시간으로 얻을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, CCD 카메라의 화면에서, 측정로드(5) 말단의 좌표인 제1 좌표(P1)를 읽고, 실리콘용액(SM)의 표면에 비친 측정로드(5)의 그림자(S)의 말단의 좌표인 제2 좌표(P2)를 읽는다. 제1 좌표(P1)와 제2 좌표(P2)는 화면상에서 X축 좌표와 Y축 좌표로 각각 표시된다.
용융 간격(D)은 제1 좌표(P1)와 제2 좌표(P2)의 차이에 의해 얻어진다. 즉, 제1 좌표(P1)를 (X1, Y1)이라 하고, 제2 좌표(P1)를 (X1, Y2)라 하면, 일반적으로 X1과 X2는 동일한 값이므로, 용융 간격(D)은 다음과 같이 측정될 수 있다.
용융 간격(D) = Y1 - Y2
따라서, 본 발명에 따른 용융 간격 측정 방법에 의하면, 측정로드(5)와 실리콘용액(SM)의 표면 사이의 간격을 CCD 카메라를 이용하여 수학적으로 표현할 수 있으므로, 종래의 육안에 의한 간격 측정에 비해 정확한 용융 간격의 측정이 가능해진다.
도 5는 본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장 과정에서의 용융 간격 제어 방법의 흐름도이다.
도 5를 참고하여, 본 발명에 따른 용융 간격 제어 방법에 의하면, 우선 실리콘용액(SM) 표면에 인접하는 단열부재(4)의 말단에 측정로드(5)를 장착한다(S110). 실리콘용액(SM)의 표면에 인접하는 측정로드(5)의 말단은 단열부재(4)보다 실리콘용액(SM) 쪽으로 돌출되어 있다.
도가니(2)를 상승시켜, 측정로드(5) 말단과 실리콘용액(SM) 표면을 접촉시키고, 도가니(2)를 원하는 거리만큼 하강시켜 측정로드(5)의 말단과 실리콘용액(SM) 표면을 떨어뜨려 초기 간격을 설정한다(S120, S130).
초기 간격에서, 본 발명에 따른 용융 간격 측정 방법에 따라, 측정로드 말단의 제1 좌표(P1)와 실리콘용액 표면에 비친 측정로드(5) 말단의 그림자(S)의 초기 제2 좌표(P2)의 영상 정보를 얻는다. 영상 정보를 바탕으로, 제1 좌표(P1)와 초기 제2 좌표(P2)의 X축과 Y축 좌표를 각각 수치적으로 측정한다(S140). 제1 좌표(P1), 제2 좌표(P2) 및 용융 간격(D)의 수치적 데이터를 측정하는 방법은 상술하였으므로, 이에 대해서는 설명의 간략화를 위해 생략하도록 한다.
단결정 잉곳(I) 성장 중에는 초기 설정한 제1 좌표(P1)는 변화하지 않는다. 단결정 잉곳(I) 성장 중에 제2 좌표(P2)가 변하지 않는다면 용융 간격(D)도 변하지 않을 것이다. 하지만, 단결정 잉곳(I) 성장 공정 중에 발생하는 여러 인자에 의해 실리콘용액(SM)의 표면의 수위는 변화하게 된다. 이에 의해, 제2 좌표(P2)의 값도 변하게 된다. 이렇게 변화된 제2 좌표(P2)의 수치 데이터를 CCD 카메라를 이용하여 측정한다(S150).
초기 제2 좌표(P2)와 변화된 제2 좌표(P2)의 차이는 용융 간격(D)의 변화량을 나타낸다. 즉, 변화된 제2 좌표(P2)의 값과 안정화 공정에서 읽은 초기 제2 좌 표(P2) 값과의 차이를 확인하면 용융 간격(D)이 초기보다 얼마만큼 변화되었는지를 알 수 있다.
이때, 용융 간격(D)이 초기에 비해 얼마만큼 변화되었는지를 파악한 후, 이를 계산한 용융 간격(D) 변화량을 바탕으로 도가니(2)를 이동시킨다(S160).
즉, 용융 간격(D) 변화량은 제어유닛(미도시)으로 전달되어, 제어유닛에서는 이러한 용융 간격(D) 변화량만큼 도가니(2)를 위쪽으로 이동시킨다. 이에 의해, 초기 용융 간격(D)은 실리콘용액(SM)의 수위 변화에도 불구하고 항상 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 용융 간격 제어 방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 설정 공정 시 설정한 용융 간격(D)에서 측정로드(5)의 말단과 실리콘용액(SM)의 표면에 비치는 측정로드(5) 말단의 그림자(S)의 영상 정보를 얻어 이의 X, Y 좌표를 읽는다. 이에 의해 용융 간격(D)이 수치적으로 표현될 수 있다.
처음에 설정해 놓은 용융 간격(D)에서 측정로드(5) 말단의 제1 좌표(P1)가 (100, 200)이고, 실리콘용액(SM)의 표면에 비친 측정로드(5) 말단의 그림자(S)의 제2 좌표(P2)가 (100, 100)인 경우, 제1 좌표(P1)는 단결정 잉곳(I) 성장 중에도 언제나 고정되어 있지만, 제2 좌표(P2)는 변하게 된다. 제2 좌표(P2)의 값이 (100, 80)으로 바뀌었다면, -20만큼을 용융 간격(D)의 변화가 있음을 알 수 있다.
이때, CCD 카메라의 화소와 변화된 값의 관계를 파악하여 실제 용융 간격(D)이 정량적으로 얼마나 변하였는지를 확인할 수 있다. 즉, CCD 카메라의 화소와 변 화량의 비율을 파악하여, 이를 바탕으로 실제 용융 간격(D)이 얼마만큼 변화되었는지를 확인할 수 있다.
또한, 용융 간격(D)의 변화량인 20만큼 도가니(2)를 상승시켜 용융 간격(D)을 일정하게 유지하도록 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
도 1은 일반적인 단결정 잉곳 성장 장치의 구성도이다;
도 2는 종래의 용융 간격 측정 방법을 도시한 개략도이다;
도 3은 본 발명에 따른 용융 간격 측정 방법을 도시한 구성도이다;
도 4는 본 발명에 따라 CCD 카메라에 의해 얻어진 측정로드의 화면이다;
제 5는 본 발명의 용융 간격 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 잉곳 성장 장치 1 : 성장챔버
2 : 도가니 3 : 수냉관
4 : 단열부재 5 : 측정로드
I : 잉곳 SM : 실리콘용액
D : 용융 간격 S : 측정로드 그림자
P1 : 제1 좌표 P2 : 제2 좌표

Claims (9)

  1. 성장챔버, 상기 성장챔버 내부에 설치되어 실리콘용액을 수용하는 도가니, 성장된 단결정 잉곳을 냉각시키는 수냉관, 상기 수냉관 측으로 전달되는 열을 차단하는 단열부재를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치에서, 상기 단열부재의 말단과 상기 실리콘용액 사이의 용융 간격을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 단열부재의 말단에 측정로드를 장착하고, 상기 실리콘용액 표면에 인접하는 상기 측정로드의 말단과 상기 실리콘용액 표면에 비친 상기 측정로드 말단의 그림자의 영상 정보를 얻어, 상기 영상 정보를 바탕으로 상기 측정로드 말단의 제1 좌표와 상기 측정로드 말단 그림자의 제2 좌표를 측정하고, 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 차이를 이용하여 상기 단열부재의 말단과 상기 실리콘용액 사이의 용융 간격을 측정하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌표 측정은 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 X축, Y축을 각각 읽음으로써 수치적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 용융 간격 측정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 정보는 카메라를 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 용융 간격 측정 방법.
  4. 성장챔버, 상기 성장챔버 내부에 설치되어 실리콘용액을 수용하는 도가니, 성장된 단결정 잉곳을 냉각시키는 수냉관, 상기 수냉관 측으로 전달되는 열을 차단하는 단열부재를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치에서, 상기 단열부재의 말단과 상기 실리콘용액 사이의 용융 간격을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 단열부재의 말단에 측정로드를 장착하는 단계;
    상기 측정로드의 말단을 상기 실리콘용액 표면과 접촉시키는 단계;
    상기 측정로드의 말단과 상기 실리콘용액 표면을 떨어뜨려 초기 간격을 설정하는 단계;
    상기 초기 간격에서, 상기 측정로드 말단인 제1 좌표와, 상기 실리콘용액 표면에 비친 상기 측정로드 말단 그림자인 초기 제2 좌표를 측정하는 단계;
    상기 실리콘용액 표면의 수위 변화에 따라 변화된 제2 좌표를 측정하는 단계; 및
    상기 초기 제2 좌표와 변화된 제2 좌표 사이의 차이를 이용하여, 상기 초기 간격으로 조정하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 좌표는 상기 측정로드 말단과 상기 측정로드 말단 그림자의 영상 정보에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 좌표 측정은 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 X축, Y축을 각각 읽음으로써 수치적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 용융 간격 제어 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 초기 간격으로 조정하는 단계는, 상기 초기 제2 좌표와 변화된 제2 좌표 사이의 차이를 수치화하여, 상기 차이를 바탕으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 간격 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 초기 간격으로 조정하는 단계는, 상기 차이만큼 상기 도가니를 상향 또는 하향 중 어느 한 방향으로 이동시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 간격 제어 방법.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 영상 정보는 카메라를 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 용융 간격 제어 방법.
  9. 삭제
KR1020090005140A 2009-01-21 2009-01-21 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법 KR101080569B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090005140A KR101080569B1 (ko) 2009-01-21 2009-01-21 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090005140A KR101080569B1 (ko) 2009-01-21 2009-01-21 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100085710A KR20100085710A (ko) 2010-07-29
KR101080569B1 true KR101080569B1 (ko) 2011-11-04

Family

ID=42644584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090005140A KR101080569B1 (ko) 2009-01-21 2009-01-21 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101080569B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494518B1 (ko) 2013-04-26 2015-02-23 웅진에너지 주식회사 실리콘 단결정 성장 장치의 멜트 갭 이상 경보 장치 및 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6428372B2 (ja) * 2015-02-26 2018-11-28 株式会社Sumco 原料融液液面と種結晶下端との間隔測定方法、種結晶の予熱方法、および単結晶の製造方法
KR102488064B1 (ko) * 2016-07-06 2023-01-13 에스케이실트론 주식회사 단결정 잉곳 성장 장치 및 그 제어 방법
KR102094850B1 (ko) * 2018-11-28 2020-03-30 (주)에스테크 실리콘 단결정 성장시스템의 멜트갭 자동 제어방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3455580B2 (ja) 1994-06-03 2003-10-14 ワッカー・エヌエスシーイー株式会社 シリコン単結晶の引上げ装置および製造方法
JP2005097050A (ja) 2003-09-25 2005-04-14 Shin Etsu Handotai Co Ltd 単結晶の製造装置及び単結晶の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3455580B2 (ja) 1994-06-03 2003-10-14 ワッカー・エヌエスシーイー株式会社 シリコン単結晶の引上げ装置および製造方法
JP2005097050A (ja) 2003-09-25 2005-04-14 Shin Etsu Handotai Co Ltd 単結晶の製造装置及び単結晶の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494518B1 (ko) 2013-04-26 2015-02-23 웅진에너지 주식회사 실리콘 단결정 성장 장치의 멜트 갭 이상 경보 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100085710A (ko) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101416093B1 (ko) 차열 부재 하단면과 원료 융액면 사이의 거리 측정방법 및 그 거리 제어방법
JP4929817B2 (ja) 基準反射体と融液面との距離の測定方法、及びこれを用いた融液面位置の制御方法、並びにシリコン単結晶の製造装置
KR100491392B1 (ko) 실리콘 결정의 성장을 제어하기 위한 방법 및 시스템
TWI588304B (zh) Single crystal manufacturing method
JP5577873B2 (ja) 遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法、遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の制御方法、シリコン単結晶の製造方法
JP6393705B2 (ja) メルトギャップ測定装置、結晶成長装置、及びメルトギャップ測定方法
JP6598142B2 (ja) シリカガラスルツボの歪測定装置、シリコン単結晶の製造方法およびシリコン単結晶の製造方法
CN107109687A (zh) 能够控制锭界面形状的单晶生长系统和方法
KR101080569B1 (ko) 잉곳 성장 과정에서 용융 간격 측정 및 제어 방법
JP4930487B2 (ja) 融液面と炉内構造物の下端部との距離の測定方法、及びこれを用いた融液面位置の制御方法、並びに単結晶の製造方法及び単結晶製造装置
JP2019214486A (ja) 融液面と種結晶の間隔測定方法、種結晶の予熱方法、及び単結晶の製造方法
JP6256284B2 (ja) 遮熱部材下端面と原料融液面との間の距離の測定方法及びシリコン単結晶の製造方法
JP5293625B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法及びシリコン単結晶の製造装置
JP2005170773A (ja) 融液面初期位置調整装置及び融液面初期位置調整方法並びに単結晶の製造方法
TW201736649A (zh) 提高長晶成功率的自動長晶方法
JP6919629B2 (ja) シリコン単結晶の酸素縞平坦化製造条件の決定方法、及び、それを用いたシリコン単結晶の製造方法
KR101781463B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 성장 방법
JP6418052B2 (ja) シーディングを実施するタイミングの検知方法及び単結晶の製造方法
TWI758065B (zh) 引晶位置的檢測方式
JP2016204190A (ja) 酸化アルミニウム単結晶の製造方法
JP6394477B2 (ja) シーディングを実施するタイミングの検知方法及び単結晶の製造方法
TW202231945A (zh) 矽單結晶的氧濃度推定方法、矽單結晶的製造方法及矽單結晶製造裝置
JP2019064843A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP2018030758A (ja) 非磁性ガーネット単結晶、及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140926

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150924

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170927

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181004

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190924

Year of fee payment: 9