KR101277396B1 - A Ingot Growing Controller - Google Patents

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KR101277396B1
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김세훈
홍영호
하세근
박현우
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주식회사 엘지실트론
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Abstract

실시예는 잉곳 성장 제어장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치는 도가니에 구비된 융액으로부터 성장되는 단결정 잉곳의 인상속도를 목표 인상속도에 맞추도록 제어하는 인상속도 제어부; 상기 인상속도의 오차에 따른 온도 보정량을 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 제어에 의해 세분화하도록 산출하는 온도 세분화 제어부; 및 상기 온도 세분화 제어부에서 산출된 온도 보정량에 따라 상기 도가니의 측면에 구비되는 히터로 공급되는 전력을 제어하는 히터 제어부;를 포함할 수 있다.Embodiments relate to ingot growth control devices.
Ingot growth control apparatus according to the embodiment includes a pulling speed control unit for controlling the pulling speed of the single crystal ingot grown from the melt provided in the crucible to the target pulling speed; A temperature segmentation control unit calculating a temperature correction amount according to the error of the pulling speed to be subdivided by a pulse width modulation (PWM) control; And a heater controller configured to control the power supplied to the heater provided on the side of the crucible according to the temperature correction amount calculated by the temperature segmentation controller.

Description

잉곳 성장 제어장치{A Ingot Growing Controller}Ingot Growing Controller

실시예는 잉곳 성장 제어장치에 관한 것이다.Embodiments relate to ingot growth control devices.

웨이퍼의 제조를 위해서는 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시키는데, 웨이퍼의 품질은 실리콘 잉곳의 품질에 직접적인 영향을 받으므로 단결정 잉곳을 성장시킬 때부터 고도의 공정제어 기술이 필요하게 된다.For the manufacture of wafers, single crystal silicon is grown in the form of ingots. Since the quality of the wafer is directly affected by the quality of the silicon ingot, advanced process control techniques are required from the time of growing the single crystal ingot.

실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 때 Czochralski(CZ) 결정 성장 방식을 주로 사용하는데, 이 방식을 사용하여 성장된 단결정의 품질에 가장 직접적인 영향을 미치는 중요한 인자는 결정의 성장속도(V)와 고액계면에서의 온도구배(G)의 비인 V/G로 알려져 있으며, 따라서 이 V/G를 결정성장의 전구간에 걸쳐 설정된 목표 궤적 값으로 제어하는 것이 중요하다.When growing silicon single crystal ingots, the Czochralski (CZ) crystal growth method is mainly used. The most important factors that directly affect the quality of single crystals grown using this method are the crystal growth rate (V) and the liquid phase. It is known as V / G, which is the ratio of the temperature gradient (G), and therefore it is important to control this V / G to the target trajectory value set over the entire period of crystal growth.

CZ법에 의한 제어 시스템은 기본적으로 현재 직경 모니터링 시스템에서 읽은 변화량과 PID 제어부(controller)를 통한 연산으로 타겟 인상 속도를 맞추기 위한 실제(actual) 인상속도를 변화시키는 모터 작동부로 이뤄진다.The control system based on the CZ method basically consists of a motor operation unit which changes the actual pulling speed to match the target pulling speed by the amount of change read by the current diameter monitoring system and the calculation by the PID controller.

CCD 카메라 또는 ADC(Automatic Diameter Controller) 센서를 이용하여 단결정의 직경을 측정한 후 측정 직경(Present Value; PV)이 원하는 값(Set Value; SV)과 차이(error)가 있을 경우 인상속도를 변경(Manipulated Value; MV)에 출력을 통하여 직경 및 인상 속도를 기준치에 접근하게 하는 것이 기본 원리이다. 따라서 직경 변화에 따른 인상속도 제어로 표현될 수 있다.After measuring the diameter of a single crystal using a CCD camera or an Automatic Diameter Controller (ADC) sensor, if the measured value (Present Value (PV)) differs from the desired value (Set Value (SV)), change the pulling speed ( The basic principle is to bring the diameter and pulling speed closer to the reference value through the output to the Manipulated Value (MV). Therefore, it can be expressed by the control of the pulling speed according to the change in diameter.

도 1은 종래기술에 의한 P(Proportional), I(Intergral), D(Derivative) 성분에 의한 출력 기어 모식도이다.1 is a schematic diagram of an output gear by P (Proportional), I (Intergral), and D (Derivative) components according to the prior art.

한편, 무엇보다 무결함 또는 극저결함과 같은 고품질의 실리콘 단결정 성장을 위해서는 V/G에 의해 선정된 타겟 인상속도에 대하여 실제(actual) 인상속도(실제값_PV)의 정밀 제어가 필수적이며, 인상 속도가 정확히 되지 않을 경우 즉, 타겟 인상속도(목표값_SV) 대비 높은 경우 FPD와 같은 베이컨시(vacancy)성 결함이 발생하며, 반대의 경우 LDP와 같은 침입형(interstitial)성 결함이 나타나며, 근래에 디자인룰 축소에 따른 DRAM 및 플래시 메모리(Flash memory) 제조를 위해 사용되는 RTP 웨이퍼와 같은 고품질의 웨이퍼 제조 시 O-band는 치명적인 디바이스 결함(device fail)을 유발할 수 있기 때문에 O-band(OISF)와 같은 결함 없이 Pv/Pi 만이 함유된 고품질의 단결정 성장을 위해서는 타겟 인상속도의 정밀 제어가 반드시 필요하다. 상기 O-band는 50nm이하의 Grow-in 결함을 포함하는 영역이다. 바람직하게는 20nm이하의 Grow-in 결함을 포함하는 영역이다. On the other hand, for high quality silicon single crystal growth such as defect or ultra low defect, precise control of the actual pulling speed (actual value_PV) is essential for the target pulling speed selected by V / G. If the speed is not accurate, that is, higher than the target pulling speed (target value_SV), vacancy defects such as FPD occur, and inversely, interstitial defects such as LDP appear. O-band (OISF) can be a major cause of device failure when manufacturing high quality wafers such as RTP wafers used for DRAM and Flash memory manufacturing due to shrinking design rules. Precise control of the target pulling speed is essential for high quality single crystal growth containing only Pv / Pi without defects such as). The O-band is a region containing a Grow-in defect of less than 50nm. Preferably it is a region containing a Grow-in defect of less than 20nm.

도 2는 종래기술에서 온도보정에 따른 성장속도 반응 예시도이다.2 is a view illustrating a growth rate response according to temperature compensation in the prior art.

종래 기술에 의하면 설계한 온도 궤적(Temperature trajectory)이 단결정이 성장되기 위한 온도에서 크게 벗어나게 되면, 고품질 실리콘을 성장시키기 위한 성장속도를 유지하기가 어렵게 된다. 이때 단결정의 직경과 성장속도를 일정하게 유지시키면서 성장시키기 위해 온도보정을 하기 위한 AGC(Automatic Growth Controller)가 작동하게 된다.According to the prior art, when the designed temperature trajectory is greatly out of the temperature for growing single crystals, it is difficult to maintain a growth rate for growing high quality silicon. At this time, the AGC (Automatic Growth Controller) for temperature correction is operated to maintain the diameter and growth rate of the single crystals.

현재 잉곳 성장장치(Grower) 내부의 핫 존(Hot zone)은 단열성이 개선되어 단결정이 성장하기 위한 일정한 조건을 유지하기에는 이점이 있지만, 히터(Heater) 열량변화의 대부분이 단결정성장 계면에 영향을 주기 때문에 동일한 온도 보정에도 단결정직경과 성장속도는 더 민감하게 반응하게 되었다. 이때 시스템에서 사용 가능한 온도 분해능은 한계가 있으며, 최저 단위로 보정을 하더라도 상기 언급한 이유 때문에 직경 및 성장속도제어에 어려움이 있다. 특히 최저 단위로 보정한 경우에도 직경 및 성장속도에서 난조(Hunting)가 발생하여 고품질 실리콘을 성장시키는데 문제점이 있다. The hot zone inside the ingot grower has the advantage of maintaining a constant condition for single crystal growth because of improved thermal insulation, but most of the heat change of heater affects the single crystal growth interface. As a result, single crystal diameter and growth rate became more sensitive to the same temperature correction. At this time, the temperature resolution that can be used in the system is limited, even if the correction in the lowest unit, there is a difficulty in controlling the diameter and growth rate for the reasons mentioned above. In particular, even when corrected in the lowest unit, hunting occurs in the diameter and growth rate, there is a problem in growing high quality silicon.

실시예에 의하면, 타겟 인상속도 대비 실제 인상 속도를 재현성 있게 정밀 제어할 수 있는 잉곳 성장 제어장치를 제공하고자 한다.According to an embodiment, an ingot growth control apparatus capable of precisely and accurately controlling an actual pulling speed with respect to a target pulling speed is provided.

또한, 실시예에 의하면 고 품질의 단결정을 수율이 높게 생산할 수 있는 잉곳 성장 제어장치를 제공하고자 한다.In addition, according to the embodiment to provide an ingot growth control apparatus capable of producing high quality single crystals with high yield.

실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치는 도가니에 구비된 융액으로부터 성장되는 단결정 잉곳의 인상속도를 목표 인상속도에 맞추도록 제어하는 인상속도 제어부; 상기 인상속도의 오차에 따른 온도 보정량을 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 제어에 의해 세분화하도록 산출하는 온도 세분화 제어부; 및 상기 온도 세분화 제어부에서 산출된 온도 보정량에 따라 상기 도가니의 측면에 구비되는 히터로 공급되는 전력을 제어하는 히터 제어부;를 포함할 수 있다.Ingot growth control apparatus according to the embodiment includes a pulling speed control unit for controlling the pulling speed of the single crystal ingot grown from the melt provided in the crucible to the target pulling speed; A temperature segmentation control unit calculating a temperature correction amount according to the error of the pulling speed to be subdivided by a pulse width modulation (PWM) control; And a heater controller configured to control the power supplied to the heater provided on the side of the crucible according to the temperature correction amount calculated by the temperature segmentation controller.

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실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치에 의하면, 고품질 웨이퍼 제조를 위해 요구되는 O-밴드(band)(OISF)가 제어된 실리콘 단결정 제조에 있어서 타겟 인상속도 대비 실제 인상 속도를 재현성 있게 정밀 제어할 수 있다.According to the ingot growth control apparatus according to the embodiment, it is possible to accurately and precisely control the actual pulling speed to the target pulling speed in the production of silicon single crystal in which the O-band (OISF) required for high-quality wafer manufacturing is controlled. .

예를 들어, 실시예에 의하면 무결함 또는 극저결함의 실리콘 단결정 잉곳을 제조하기 위해 O-band(OiSF)와 같은 결함영역 없이 IDP/VDP로 이루어진 균일한 품질이 결정 길이방향으로 유지되면서 수율을 높일 수 있다.For example, according to the embodiment, in order to manufacture a defect-free or ultra-low defect silicon single crystal ingot, the uniform quality of IDP / VDP is maintained in the crystal longitudinal direction without increasing the defect area such as O-band (OiSF) to increase the yield. Can be.

이를 위해 온도세분화와 평균시간 , 인터벌 타임(interval time) 최적화 등을 통해 온도정밀제어를 개선할 수 있고 복잡하고 비싼 하드웨어(hardware)를 추가하지 않고 정확하고 효율성 있는 제어로직 구현이 가능하다. To this end, temperature precision control can be improved through temperature segmentation, average time, and interval time optimization, and accurate and efficient control logic can be implemented without adding complicated and expensive hardware.

또한, 실시예에 의하면 실리콘 단결정 제조 장비 내에 AGC를 사용함에 있어 온도를 세분화하여 빠른 인터벌 타임(Interval time) 내에 성장속도를 제어하여 고품질 실리콘 단결정을 성장시킬 수 있다. In addition, according to the embodiment, in the use of AGC in the silicon single crystal manufacturing equipment, it is possible to grow a high quality silicon single crystal by controlling the growth rate within a fast interval time by subdividing the temperature.

예를 들어, 실시예에 의하면, 펄스(Pulse)를 이용한 온도세분화를 통하여 타겟 인상 속도에 대한 실제 인상 속도의 정밀 제어가 가능하다.For example, according to the embodiment, it is possible to precisely control the actual pulling speed to the target pulling speed through temperature segmentation using pulses.

도 1은 종래기술에 의한 P, I, D 성분에 의한 출력 기어 모식도.
도 2는 종래기술에서 온도보정에 따른 성장속도 반응 예시도.
도 3은 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치를 포함하는 잉곳 성장장치의 개념도.
도 4는 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치의 로직 예시도.
도 5는 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치에서 펄스(Pulse)를 이용한 온도세분화 예시도
도 6은 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치 적용시 온도보정에 따른 성장속도 반응 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram of the output gear by P, I, D component by a prior art.
Figure 2 is an exemplary growth rate response according to the temperature correction in the prior art.
3 is a conceptual diagram of an ingot growth apparatus including an ingot growth control apparatus according to an embodiment.
4 is an exemplary logic diagram of an ingot growth control apparatus according to an embodiment.
5 is an exemplary diagram of temperature segmentation using pulses in the ingot growth control apparatus according to the embodiment;
Figure 6 is an exemplary growth rate response according to temperature correction when applying the ingot growth control apparatus according to the embodiment.

이하, 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치를 설명한다.Hereinafter, an ingot growth control apparatus according to an embodiment will be described.

실시 예의 설명에 있어서, 각 웨이퍼, 장치, 척, 부재, 부, 영역 또는 면 등이 각 웨이퍼, 장치, 척, 부재, 부, 영역 또는 면등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 "상" 또는 "아래"에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, each wafer, apparatus, chuck, member, sub-region, or surface is referred to as being "on" or "under" Quot ;, " on "and" under "include both being formed" directly "or" indirectly " In addition, the criteria for "up" or "down" of each component are described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.

(실시예)(Example)

도 3은 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치를 포함하는 잉곳 성장장치의 개념도이며, 도 4는 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치의 로직 예시도이다.3 is a conceptual diagram of an ingot growth apparatus including an ingot growth control apparatus according to an embodiment, and FIG. 4 is an example of logic of an ingot growth control apparatus according to an embodiment.

이하 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치를 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.An ingot growth control apparatus according to an embodiment will now be described with reference to FIGS. 3 and 4.

실시예에 따른 잉곳 성장장치는 챔버(100) 내에 단결정 실리콘 잉곳(IG)을 성장시키기 위해 용융실리콘(SM)을 담고 있는 도가니(110)와, 상기 도가니(110)에 열을 가하는 히터(120), 단결정 잉곳(IG)을 회전시키면서 인상하기 위한 인상장치(150)와, 이들을 제어하는 잉곳 성장 제어장치를 포함한다.Ingot growth apparatus according to the embodiment is a crucible 110 containing molten silicon (SM) to grow a single crystal silicon ingot (IG) in the chamber 100, and the heater 120 for applying heat to the crucible 110 And an pulling device 150 for pulling while rotating the single crystal ingot IG, and an ingot growth control device for controlling them.

실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치는 도가니(110)의 온도 궤적 목표값 발생수단(210)과, 상기 인상장치의 잉곳 인상속도 궤적 목표값 발생수단(310)과, 잉곳의 직경 궤적 목표값 발생수단(410)을 포함한다.Ingot growth control apparatus according to the embodiment is the temperature trajectory target value generating means 210 of the crucible 110, the ingot pulling speed trajectory target value generating means 310 of the pulling apparatus, the diameter trajectory target value generating means of the ingot 410.

또한, 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치는 성장되는 잉곳의 직경을 측정한 실제값과 목표 설정값을 입력으로 받아서 설정값의 일정한 범위 내에서만 잉곳을 인상하도록 인상장치에 잉곳 인상 속도 신호를 공급하는 인상속도 제어기(AGC)(320)와 인상속도와 온도측정장치(미도시)에 의한 실제의 용융실리콘 온도, 및 온도궤적 목표값을 입력으로 받아서 잉곳의 직경이 일정한 범위를 벗어나지 않도록 제어하는 온도제어기(ATC)(220)를 포함한다.In addition, the ingot growth control apparatus according to the embodiment receives the actual value and the target set value measured the diameter of the growing ingot as input to supply the ingot pulling speed signal to the pulling device to raise the ingot only within a certain range of the set value A temperature controller that receives the actual melt silicon temperature and the temperature trajectory target value by the pulling speed controller (AGC) 320 and the pulling speed and the temperature measuring device (not shown) so that the diameter of the ingot does not deviate from a certain range. (ATC) 220.

상기 잉곳 성장 제어장치는 잉곳 직경 궤적 목표값과 실제 잉곳 직경치를 비교하여 그 크기차이를 에러신호로 발생하는 직경비교기(430)와, 직경비교기(430)의 에러신호를 받아서 인상속도 목표값을 보정하여 인상속도 보정값을 발생하는 직경제어기(ADC)(420)와, 상기 직경제어기(420)의 인상속도 보정값을 인상속도 목표값에 대하여 일정한 범위 내에서만 변동되도록 제한하여 인상장치에 공급하는 인상속도 제어신호를 발생하는 제한기(미도시)를 더 포함한다.The ingot growth control device compares the ingot diameter trajectory target value with the actual ingot diameter value and corrects the pulling speed target value by receiving an error signal of the diameter comparator 430 and the diameter comparator 430 generating the size difference as an error signal. The diameter controller (ADC) 420 for generating a pulling speed correction value, and the pulling speed correction value of the diameter controller 420 is limited to be changed only within a predetermined range with respect to the pulling speed target value to supply the pulling device to the pulling device. It further includes a limiter (not shown) for generating a speed control signal.

이때 실제 잉곳 직경치는 여러 가지 방법으로 측정할 수가 있지만 실시예에서는 카메라장치(440)를 이용하여 측정하고, 직경제어기(420)는 PID 제어기를 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 잉곳 성장 제어장치는 인상속도 보정값과 인상속도 제어신호를 비교하여 온도보상신호를 상기 인상속도 제어기(320)로 발생하는 인상속도 신호비교기(330)와, 상기 온도보상신호, 온도 목표값과 실제온도치를 입력받아서 온도제어신호를 상기 온도 제어기(220)로 발생하는 직경보상 온도제어기(230)와, 상기 온도 제어기에 의해 실제 히터로 공급되는 전력으로 제어하는 히터제어기(250)를 더 포함한다.
이때, 상기 인상속도 제어기(320)는 상기 인상속도 신호 비교기에서 입력받는 온도보상신호를 입력받게 되는데, 상기 온도보상신호는 실제 평균시간에 걸쳐 측정된 인상속도의 평균값을 타겟 인상속도와 비교하여 산출된 오차를 온도 보정량으로 산출한 것으로 볼 수 있으며, 온도보상신호의 형태로 제공하여 인상속도를 제어할 수 있다.At this time, the actual ingot diameter value can be measured in various ways, but in the embodiment is measured using the camera device 440, the diameter controller 420 uses a PID controller, but is not limited thereto.
The ingot growth control apparatus includes a pulling speed signal comparator 330 for generating a temperature compensation signal to the pulling speed controller 320 by comparing the pulling speed correction value with the pulling speed control signal, and the temperature compensation signal and the temperature target value. It further includes a diameter compensation temperature controller 230 for receiving the actual temperature value and generating a temperature control signal to the temperature controller 220, and a heater controller 250 for controlling the electric power supplied to the actual heater by the temperature controller. .
At this time, the pulling speed controller 320 receives the temperature compensation signal input from the pulling speed signal comparator, the temperature compensation signal is calculated by comparing the average value of the pulling speed measured over the actual average time with the target pulling speed It can be seen that the calculated error is calculated as the temperature correction amount, and the pulling speed can be controlled by providing it in the form of a temperature compensation signal.

물론, 상기 인상속도 제어기(320)는 상기 인상속도의 오차에 따른 인상속도의 제어를 인터벌 타임 간격으로 수행하며, 제어 정밀도를 높이기 위하여 상기 평균시간과 인터벌 타임(Interval time)을 가변 제어할 수 있다.Of course, the pulling speed controller 320 may control the pulling speed according to the error of the pulling speed at interval time intervals, and variably control the average time and interval time in order to increase the control precision. .

실시예에 의하면, 타겟 인상속도 대비 실제 인상 속도를 재현성 있게 정밀 제어할 수 있는 잉곳 성장 제어장치를 제공하고자 한다.According to an embodiment, an ingot growth control apparatus capable of precisely and accurately controlling an actual pulling speed with respect to a target pulling speed is provided.

또한, 실시예에 의하면 고 품질의 단결정을 수율이 높게 생산할 수 있는 잉곳 성장 제어장치를 제공하고자 한다.In addition, according to the embodiment to provide an ingot growth control apparatus capable of producing high quality single crystals with high yield.

CZ(Czochralski)법을 사용한 단결정 생산공정에서 용융되어있는 융액(Melt)에서 단결정을 서서히 냉각시키며 상부로 인상하게 되는데 이때 단결정의 직경을 일정하게 유지함과 동시에 타겟 인상속도 대비 실제 평균 인상 속도가 정밀하게 제어되는 것이 중요하다.In the single crystal production process using the CZ (Czochralski) method, the molten melt is slowly cooled and pulled up to the upper part. At this time, the diameter of the single crystal is kept constant and the actual average pulling speed is precisely compared to the target pulling speed. It is important to be controlled.

이를 위해 챔버 외주부에 설치된 여러 가지 센서(sensor)로부터 잉곳 주변의 정보를 모니터하며 직경의 변화와 융액(Melt)의 온도를 제어하여 PID 연산에 의한 타겟 인상 속도의 정밀 제어가 중요하다.For this purpose, it is important to monitor the information around the ingot from various sensors installed on the outer periphery of the chamber, and to control the change in diameter and the temperature of the melt to precisely control the target pulling speed by PID calculation.

이에 실시예는 CZ법 단결정 성장에는 인상속도 정밀 제어를 위한 온도보정 연산에 있어 펄스(pulse)를 통한 온도세분화와, 추가로 온도보정 작동 주기 시간인 인터벌 타임(Interval time)과 평균 인상속도 판정기준이 되는 평균시간(average time)이 중요함을 확인하였다.Therefore, in the CZ method single crystal growth, the temperature segmentation through pulses is used in the temperature compensation operation for precise control of the pulling speed, and the interval time and average pulling speed determination criteria, which are the temperature correction operating cycle time, are further described. It was confirmed that the average time is important.

실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치는 펄스(Pulse)를 이용한 온도 세분화 제어부(P)를 포함할 수 있다.Ingot growth control apparatus according to an embodiment may include a temperature segmentation control unit (P) using a pulse (Pulse).

예를 들어, 상기 온도 세분화 제어부(P)는 상기 인상속도 제어기(320)로부터 전달되는 온도제어신호를 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 제어방법에 의해 온도를 세분화하여 상기 온도 제어기(220)에 제공함으로써, 세분화된 온도에 따라 히터에 제공되는 전력도 세분화할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the temperature subdivision control unit P divides the temperature control signal transmitted from the pulling speed controller 320 into a temperature by a pulse width modulation (PWM) control method to control the temperature controller 220. By providing to, the power provided to the heater can also be subdivided according to the subdivided temperature, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 온도 세분화 제어부(P)는 전력을 On-Off 컨트롤(Control) 하는 방법으로 스위칭을 행할 수 있으며, 예를 들어 전력을 펄스 형태로 공급을 하게 되고, 이때 "On" 구간과 "Off" 구간의 비를 조절하여 한 주기의 공급 전력을 결정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the temperature segmentation control unit P may switch in a manner of power-on-off control, for example, supplying power in the form of a pulse, and at this time, the "On" section and the " It is possible to determine the supply power of one period by adjusting the ratio of the Off "section, but is not limited thereto.

또한, 실시예에서 온도 세분화 제어부(P)는 공급전력이 일정한 값이라고 할 때, 기준시간을 가변함으로써 출력전력을 변경하여 온도제어를 세분화하거나, 기준시간이 일정한 값이라고 할 때, 공급전력을 가변함으로써 출력전력을 변경할 수도 있고, 이 경우 전원 공급부에 대한 제어장치(미도시)를 통해 공급전력을 가변할 수 있다.Further, in the embodiment, when the supply power is a constant value, the temperature segmentation control unit P changes the output power by varying the reference time to subdivide the temperature control, or when the reference time is a constant value, the supply power is varied. As a result, the output power may be changed, and in this case, the supply power may be changed through a control device (not shown) for the power supply.

도 5는 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치에서 펄스(Pulse)를 이용한 온도세분화 예시도이다.5 is an exemplary diagram illustrating temperature segmentation using a pulse in the ingot growth control apparatus according to the embodiment.

종래의 기술에서 최소 단위 온도 보정에 의해서도 인상속도 난조(Hunting)가 발생한다. 이를 극복하기 위해 펄스(Pulse)를 이용하여 온도(Temp)를 세분화하였으며 세분화하는 방법에 대해서는 도 5와 같이 표현할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the prior art, pulling speed hunting also occurs by the minimum unit temperature correction. In order to overcome this problem, the temperature is subdivided using pulses, and a method of subdividing the temperature may be expressed as shown in FIG. 5, but is not limited thereto.

도 5(a),도 5(b), 도 5(c), 도 5(d) 및 도 5(e)와 같이 온도에 펄스(Pulse)를 추가하면 이론적으로 무한대로 온도를 세분화할 수 있다. 이러한 온도세분화는 인터벌 타임(Interval time)을 줄일 수 있는 여지를 더 확보할 수 있다. 또한, 보다 짧은 인터벌 타임(Interval time)에 세분화한 온도를 적용하면 인상속도를 더욱 정밀하게 제어가 가능하다. 5 (a), 5 (b), 5 (c), 5 (d) and 5 (e) by adding a pulse to the temperature can theoretically subdivide the temperature to infinity. . Such temperature segmentation may provide more room for reducing the interval time. In addition, applying the subdivided temperature to a shorter interval time allows more precise control of the pulling speed.

도 6은 실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치 적용시 온도보정에 따른 성장속도 반응 예시도이다.6 is a view illustrating a growth rate response according to temperature compensation when an ingot growth control apparatus is applied according to an embodiment.

실시예에 의하면 온도세분화, 평균시간 제어, 인터벌 타임(Interval time) 최적화에 따른 정밀 제어 효과를 얻을 수 있다.According to the embodiment, a precise control effect according to temperature segmentation, average time control, and interval time optimization can be obtained.

예를 들어, 평균시간은 5~60분, 인터벌 타임(Interval time)은 1~30분 범위에서 정밀제어 효과를 얻을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the average time is 5 to 60 minutes, the interval time (Interval time) can be obtained a precision control effect in the range of 1 to 30 minutes, but is not limited thereto.

실시예에 의하면 온도세분화를 통해서 단결정 인상속도 난조(Hunting)를 방지할 수 있으며, 목표(Target) 인상속도로 수렴시켜 고품질 단결정을 성장시킬 수 있다.According to the embodiment, it is possible to prevent hunting of the single crystal pulling speed through temperature segmentation, and to grow a high quality single crystal by converging at the target pulling speed.

실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치에 의하면, 고품질 웨이퍼 제조를 위해 요구되는 O-밴드(band)(OISF)가 제어된 실리콘 단결정 제조에 있어서 타겟 인상속도 대비 실제 인상 속도를 재현성 있게 정밀 제어할 수 있다.According to the ingot growth control apparatus according to the embodiment, it is possible to accurately and precisely control the actual pulling speed to the target pulling speed in the production of silicon single crystal in which the O-band (OISF) required for high-quality wafer manufacturing is controlled. .

예를 들어, 실시예에 의하면 무결함 또는 극저결함의 실리콘 단결정 잉곳을 제조하기 위해 O-band(OiSF)와 같은 결함영역 없이 IDP/VDP로 이루어진 균일한 품질이 결정 길이방향으로 유지될 수 있도록 하면서, 수율을 높일 수 있다.For example, the embodiment allows the uniform quality of IDP / VDP to be maintained in the crystal longitudinal direction without defect areas such as O-band (OiSF) to produce defect-free or ultra-low defect silicon single crystal ingots. , The yield can be increased.

이를 위해 온도세분화와 평균시간(Avg) 개수, 인터벌 타임(interval time) 최적화 등을 통해 온도정밀제어를 개선하였으며 복잡하고 비싼 하드웨어(hardware)를 추가하지 않고 정확하고 효율성 있는 제어로직 구현이 가능하다. To this end, temperature precision control is improved through temperature segmentation, average number of Avg, and interval time optimization, and accurate and efficient control logic can be implemented without adding complicated and expensive hardware.

또한, 실시예에 의하면 실리콘 단결정 제조에 사용되는 장비 내에 사용되는 AGC를 사용함에 있어 온도를 세분화하여 빠른 인터벌 타임(Interval time) 내에 성장속도를 제어하여 고품질 실리콘 단결정을 성장시킬 수 있다. In addition, according to the embodiment, in using the AGC used in the equipment used to manufacture the silicon single crystal, it is possible to grow a high quality silicon single crystal by controlling the growth rate within a fast interval time by subdividing the temperature.

예를 들어, 실시예에 의하면, 펄스(Pulse)를 이용한 온도세분화를 통하여 타겟 인상 속도에 대한 실제 인상 속도의 정밀 제어가 가능하다.For example, according to the embodiment, it is possible to precisely control the actual pulling speed to the target pulling speed through temperature segmentation using pulses.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the above description has been made with reference to the embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the embodiments, and those skilled in the art to which the embodiments belong may not be exemplified above without departing from the essential characteristics of the embodiments. It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

Claims (6)

도가니에 구비된 융액으로부터 성장되는 단결정 잉곳의 인상속도를 목표 인상속도에 맞추도록 제어하는 인상속도 제어부;
상기 인상속도의 오차에 따른 온도 보정량을 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 제어에 의해 세분화하도록 산출하는 온도 세분화 제어부; 및
상기 온도 세분화 제어부에서 산출된 온도 보정량에 따라 상기 도가니의 측면에 구비되는 히터로 공급되는 전력을 제어하는 히터 제어부;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.A pulling speed control unit controlling the pulling speed of the single crystal ingot grown from the melt provided in the crucible to the target pulling speed;
A temperature segmentation control unit calculating a temperature correction amount according to the error of the pulling speed to be subdivided by a pulse width modulation (PWM) control; And
And a heater controller for controlling the power supplied to the heater provided on the side of the crucible according to the temperature correction amount calculated by the temperature segmentation controller. 제1 항에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 직경을 측정하는 직경측정센서; 및
상기 융액의 온도를 측정하는 온도측정센서;를 더 포함하는 잉곳 성장 제어장치.The method according to claim 1,
A diameter sensor for measuring a diameter of the single crystal ingot; And
Ingot growth control device further comprising; a temperature measuring sensor for measuring the temperature of the melt. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 인상속도 제어부는,
평균시간에 걸쳐 측정된 인상속도의 평균값을 목표 인상속도와 오차에 따라 인상속도를 제어하고,
상기 인상속도의 오차를 인터벌 타임 간격으로 수행하며,
상기 평균시간과 인터벌 타임(Interval time)을 가변 제어할 수 있는 잉곳 성장 제어장치.The method according to claim 1,
The pulling speed control unit,
The average speed of the pulling speed measured over the average time is controlled according to the target pulling speed and error.
Performing the error of the pulling speed at interval time intervals,
Ingot growth control device that can variably control the average time and interval time (Interval time). 제4 항에 있어서,
상기 평균시간은 5~60분, 상기 인터벌 타임(Interval time)은 1~30분 범위로 제어하는 잉곳 성장 제어장치.
5. The method of claim 4,
The average time is 5 to 60 minutes, the interval time (Interval time) ingot growth control device for controlling in the range of 1 to 30 minutes.
삭제delete
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