KR101540863B1 - Apparatus for controlling diameter of single crystal ingot and Ingot growing apparatus having the same and method thereof - Google Patents

Apparatus for controlling diameter of single crystal ingot and Ingot growing apparatus having the same and method thereof Download PDF

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Abstract

본 발명의 잉곳 직경 제어장치는 시드를 이용하여 석영도가니에 담긴 실리콘 멜트로부터 잉곳을 인상하는 잉곳성장장치를 제어하기 위한 잉곳 직경 제어장치로서, 상기 시드의 인상속도를 제어하는 인상수단 제어부; 및 상기 잉곳성장장치로부터 상기 실리콘 멜트와 열차폐체의 거리인 멜트 갭의 측정값을 전송 받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 석영도가니의 회전 및 승강속도를 제어하는 다이렉트 컨트롤러; 를 포함하고, 상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 잉곳성장장치로부터 잉곳의 직경 측정값을 전송받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 직경 측정값을 보정하여, 보정된 직경 측정값을 상기 인상수단 제어부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의하여 미리 잉곳의 직경변화를 예측하여 잉곳의 인상속도를 제어함으로써, 잉곳의 직경을 편차 없이 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
The ingot diameter control apparatus of the present invention is an ingot diameter control apparatus for controlling an ingot growing apparatus for pulling up an ingot from a silicon melt contained in a quartz crucible using a seed, comprising: a lifting means control unit for controlling the pulling speed of the seed; And a direct controller which receives a measurement value of a melt gap, which is a distance between the silicon melt and the heat shield, from the ingot growing apparatus, and controls the rotation and elevation speed of the quartz crucible in accordance with the melt gap measurement value. Wherein the direct controller receives the diameter measurement value of the ingot from the ingot growing apparatus, corrects the diameter measurement value in accordance with the melt gap measurement value, and outputs the corrected diameter measurement value to the lifting means control unit .
According to the present invention, there is an advantage that the ingot diameter can be uniformly maintained without any variation by predicting the change in the diameter of the ingot in advance and controlling the pulling speed of the ingot.

Description

잉곳 직경 제어장치 및 이를 포함하는 잉곳성장장치 및 그 방법 {Apparatus for controlling diameter of single crystal ingot and Ingot growing apparatus having the same and method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ingot diameter control apparatus and an ingot growing apparatus including the ingot diameter controlling apparatus,

본 발명은 단결정 잉곳의 직경을 제어하는 장치와, 이를 포함하는 잉곳성장장치와, 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for controlling the diameter of a single crystal ingot, an ingot growing apparatus including the same, and a method thereof.

일반적으로 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법으로 초크랄스키(CZochralski: 이하 CZ) 방법을 많이 이용하고 있으며, CZ 방법에서는 석영 도가니에 다결정 실리콘을 장입하고, 이를 흑연 발열체에 의해 가열하여 용융시킨 후, 용융 결과 형성된 실리콘 융액에 시드(seed) 결정을 담그고 계면에서 결정화가 일어나도록 하여, 시드 결정을 회전하면서 인상함으로써, 잉곳을 성장시키기 시작한다. Generally, CZochralski (hereinafter referred to as CZ) method is widely used as a method of manufacturing silicon wafers. In the CZ method, polycrystalline silicon is charged in a quartz crucible and heated by a graphite heating element to melt, The seed crystal is immersed in the formed silicon melt and the crystallization is caused at the interface, and the seed crystal is pulled while rotating to start the ingot growth.

인상 초기에는 잉곳에 발생하는 전위(dislocation)을 제거하기 위하여 얇은 직경으로 잉곳의 네크부를 형성한(necking) 후, 결정의 직경을 넓이기 위하여 숄더부를 형성한다(shouldering).At the initial stage of pulling, the neck portion of the ingot is necked with a thin diameter to remove a dislocation generated in the ingot, and then the shoulder portion is shouldered to enlarge the diameter of the crystal.

이후, 일정한 직경의 단결정으로 성장시켜 잉곳의 바디부를 형성하는 바디 그로잉(body growing) 공정이 진행되는데, 이때, 형성된 바디부의 직경이 균일한지 여부는 잉곳의 품질을 결정하는 중요한 요소에 해당한다. Thereafter, a body growing process is performed in which a body of the ingot is grown by growing a single crystal having a constant diameter. At this time, whether or not the diameter of the formed body is uniform is an important factor for determining the quality of the ingot.

종래에는 잉곳의 직경을 균일하게 유지하기 위하여, 성장되는 바디부의 직경을 실시간으로 측정하고, 측정된 현재 직경이 목표 직경(target diameter)과 차이가 있는 경우, 잉곳의 인상속도 V를 제어하여 측정 직경과 목표 직경의 오차를 줄이는 방법을 사용하였다.Conventionally, in order to keep the diameter of the ingot uniform, the diameter of the body to be grown is measured in real time, and when the measured current diameter is different from the target diameter, the pulling speed V of the ingot is controlled, And the method of reducing the error of the target diameter was used.

한편, CZ법에 의한 단결정 잉곳의 성장 시에는 베이컨시(vacancy)와 격자간 실리콘(interstitial silicon)이 고액계면을 통해 단결정 내로 유입된다. 그리고 단결정에 유입된 베이컨시와 격자간 실리콘의 농도가 과포화 상태에 이르면 베이컨시와 격자간 실리콘이 확산 및 응집하여 베이컨시 결함(이하, V 결함이라 함)과 인터스티셜 결함(I 결함이라 함)을 형성한다.Meanwhile, vacancies and interstitial silicon flow into the single crystal through the solid-liquid interface when the single crystal ingot is grown by the CZ method. And, when the concentration of vacancies and interstitials introduced into the single crystal reaches the supersaturated state, the vacancies and the interstitial silicon diffuse and aggregate to form vacancy defects (hereinafter referred to as V defects) and interstitial defects ).

이러한 V 결함과 I 결함은 잉곳으로부터 생산된 웨이퍼의 특성에 악영향을 미치므로 단결정 성장 시 V 결함과 I 결함의 형성을 최대한 억제할 필요가 있다.These V defects and I defects adversely affect the characteristics of the wafers produced from the ingot, so that the formation of V defects and I defects must be suppressed as much as possible during single crystal growth.

일반적으로 V 결함과 I 결함의 발생을 억제하기 위하여, 단결정의 인상속도 V와 고액 계면에서의 온도 구배 G의 비인 V/G를 특정 범위 안에서 제어하는 방법을 사용하며, 특히, 온도 구배 G는 열차폐체와 실리콘 융액의 거리인 멜트 갭(melt gap)의 변경을 통해 제어된다.Generally, in order to suppress the occurrence of V defects and I defects, a method of controlling the V / G, which is the ratio between the pulling rate V of the single crystal and the temperature gradient G at the liquid interface, is controlled within a specific range, Is controlled by changing the melt gap, which is the distance between the shield and the silicon melt.

그런데, 앞서 설명한 바와 같이 측정된 잉곳의 직경에 의하여 잉곳의 인상속도가 변하게 되면, 멜트 갭도 변하게 된다. 그리고, 멜트 갭이 변하게 되면, 멜트 갭의 변화를 줄이기 위하여 도가니 승강속도가 보정되며, 이러한 도가니 승강속도의 변화에 따라서 다시 잉곳의 직경이 변하게 된다. However, if the pulling speed of the ingot is changed by the diameter of the ingot measured as described above, the melt gap is also changed. Further, when the melt gap is changed, the crucible lifting speed is corrected to reduce the change in the melt gap, and the diameter of the ingot again changes with the change in the crucible lifting speed.

즉, 변경된 멜트 갭을 제어하기 위하여 도가니 승강속도를 조절하게 되면, 잉곳의 직경에 흔들림(fluctuation)이 발생하게 된다. That is, if the crucible lifting speed is controlled to control the changed melt gap, a fluctuation occurs in the diameter of the ingot.

결국에는, 이러한 직경의 흔들림으로 인하여 직경의 편차가 커지게 되어, 잉곳의 품질이 악화되는 문제점이 발생한다.Eventually, the fluctuation of the diameter increases due to the fluctuation of the diameter, and the quality of the ingot deteriorates.

제안되는 본 실시예는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실시간으로 측정된 멜트 갭을 고려하여 미리 잉곳의 인상속도를 제어함으로써, 잉곳의 직경을 균일하게 제어할 수 있는 단결정 잉곳 직경 제어장치 및 이를 포함하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a single crystal ingot diameter control device capable of uniformly controlling the diameter of the ingot by controlling the pulling speed of the ingot in consideration of the melt gap measured in real time And an apparatus including the same.

본 발명의 잉곳 직경 제어장치는 시드를 이용하여 석영도가니에 담긴 실리콘 멜트로부터 잉곳을 인상하는 잉곳성장장치를 제어하기 위한 잉곳 직경 제어장치로서, 상기 시드의 인상속도를 제어하는 인상수단 제어부; 및 상기 잉곳성장장치로부터 상기 실리콘 멜트와 열차폐체의 거리인 멜트 갭의 측정값을 전송 받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 석영도가니의 회전 및 승강속도를 제어하는 다이렉트 컨트롤러; 를 포함하고, 상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 잉곳성장장치로부터 잉곳의 직경 측정값을 전송받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 직경 측정값을 보정하여, 보정된 직경 측정값을 상기 인상수단 제어부로 출력하는 것을 특징으로 한다. The ingot diameter control apparatus of the present invention is an ingot diameter control apparatus for controlling an ingot growing apparatus for pulling up an ingot from a silicon melt contained in a quartz crucible using a seed, comprising: a lifting means control unit for controlling the pulling speed of the seed; And a direct controller which receives a measurement value of a melt gap, which is a distance between the silicon melt and the heat shield, from the ingot growing apparatus, and controls the rotation and elevation speed of the quartz crucible in accordance with the melt gap measurement value. Wherein the direct controller receives the diameter measurement value of the ingot from the ingot growing apparatus, corrects the diameter measurement value in accordance with the melt gap measurement value, and outputs the corrected diameter measurement value to the lifting means control unit .

또한, 본 발명의 잉곳성장장치는 실리콘 멜트를 수용하는 석영도가니; 상기 실리콘 멜르토부터 잉곳을 인상하는 시드를 고정하는 시드 척; 상기 시드 척을 상기 실리콘 융액에 침지하고 회전과 동시에 인상하여 상기 잉곳을 성장시키는 시드 인상수단; 상기 실리콘 멜트 상부의 단열수단으로서 멜트 갭을 형성하는 열차폐체; 상기 인상되는 잉곳의 직경을 측정하는 직경 측정센서; 상기 멜트 갭을 측정하는 멜트 갭 측정센서; 상기 시드를 인상하는 인상속도를 제어하는 인상수단 제어부; 및 상기 멜트 갭 측정센서로부터 멜트 갭 측정값을 전송받아 상기 석영도가니의 회전 및 승강속도를 조절하는 다이렉트 컨트롤러; 를 포함하고, 상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 직경 측정센서로부터 직경 측정값을 전송받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 직경 측정값을 보정하여, 보정된 직경 측정값을 상기 인상수단 제어부로 전송하는 것을 특징으로 한다.Further, the ingot growing apparatus of the present invention comprises: a quartz crucible for accommodating a silicon melt; A seed chuck for fixing the seed for pulling the ingot starting from the silicon melt; A seed lifting means for lifting the seed chuck by immersing the seed chuck in the silicon melt and lifting the ingot while rotating the seed chuck; A heat shield forming a melt gap as a heat insulating means on the upper portion of the silicon melt; A diameter measuring sensor for measuring the diameter of the ingot being pulled up; A melt gap measurement sensor for measuring the melt gap; A pull-up means control unit for controlling pull-up speed for pulling up the seed; And a direct controller that receives the melt gap measurement value from the melt gap measurement sensor and adjusts the rotation and elevation speed of the quartz crucible. Wherein the direct controller receives a diameter measurement value from the diameter measurement sensor, corrects the diameter measurement value in accordance with the melt gap measurement value, and transmits the corrected diameter measurement value to the lifting means control unit .

또한, 본 발명의 잉곳성장방법은 잉곳성장공정이 시작되고 열차폐체와 석영도가니에 담긴 실리콘 멜트 표면사이 거리인 멜트 갭 및 성장되는 잉곳의 직경이 현재 값으로 측정되는 단계; 상기 측정된 현재 멜트 갭과 목표치로 기 설정된 타겟 멜트 갭 값의 차이가 산출되는 단계; 상기 차이가 기 설정된 허용범위를 벗어나면 상기 석영도가니의 승강속도를 변경하고, 상기 현재 멜트 갭에 따른 직경 보정값을 산출하는 단계; 상기 현재 직경 측정값을 상기 직경 보정값으로 보정하여, 보정된 직경 측정값을 산출하는 단계; 상기 보정된 직경 측정값으로 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ingot growing method of the present invention includes the steps of: starting the ingot growing step and measuring the diameter of the melt gap and the ingot to be grown, which is the distance between the heat shield and the surface of the silicon melt contained in the quartz crucible, Calculating a difference between the measured current melt gap and a preset target melt gap value to a target value; Changing the elevation speed of the quartz crucible when the difference is out of a predetermined allowable range and calculating a diameter correction value according to the current melt gap; Calculating a corrected diameter measurement value by correcting the current diameter measurement value to the diameter correction value; Controlling the pulling speed of the ingot to the corrected diameter measurement value; And a control unit.

본 실시예는 실시간으로 멜트 갭을 측정을 통해 타겟 멜트 갭을 유지하여 온도 구배 G를 정확하게 조절함으로써, 무결함 영역에서 잉곳을 생산할 수 있는 장점이 있다. The present embodiment is advantageous in that the ingot can be produced in the defect-free region by accurately controlling the temperature gradient G by maintaining the target melt gap through measurement of the melt gap in real time.

그리고, 멜트 갭 제어를 위하여 도가니 승강속도 변경시, 미리 잉곳의 직경변화를 예측하여 잉곳의 인상속도를 제어함으로써, 잉곳의 직경을 편차 없이 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다. Further, when the crucible lifting speed is changed for controlling the melt gap, the diameter change of the ingot is predicted in advance, and the pulling speed of the ingot is controlled so that the diameter of the ingot can be uniformly maintained without any deviation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 잉곳성장장치의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 실제 측정된 ADC 값과 보정된 ADC 값을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 실제 측정된 ADC 값을 보정하기 위한 타겟 직경 보정 값(Dia. Target scheduler)을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 잉곳성장장치를 개략적인 블록도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도가니 승강속도 및 인상속도 제어를 위한 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도가니 승강속도 변경에 따른 실시간 직경 보정 값을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 타겟 직경 보정값(dia. Target scheduler)와 본 발명의 다른 실시예의 측정된 멜트 갭에서 산출된 실시간 ADC 보정 수치(direct correction value)에 대한 그래프이다.
1 shows a schematic view of an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating actual measured ADC values and corrected ADC values according to an embodiment of the present invention. FIG.
Figure 3 shows a target diameter correction value (Dia. Target Scheduler) for correcting an actually measured ADC value according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic block diagram of an ingot growing apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a flow chart for crucible lifting speed and lifting speed control according to another embodiment of the present invention.
6 shows a real-time diameter correction value according to the crucible lifting speed change according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph of real-time ADC correction values calculated from a target diameter correction value (dia. Target scheduler) of an embodiment of the present invention and a measured melt gap of another embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the scope of the inventive concept of the present embodiment can be determined from the matters disclosed in the present embodiment, and the spirit of the present invention possessed by the present embodiment is not limited to the embodiments in which addition, Variations.

<일 실시예><Embodiment>

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 잉곳성장장치의 개략적인 모습을 나타낸다. 1 shows a schematic view of an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 실시예의 잉곳성장장치는 챔버(10)와, 실리콘 융액(melt)을 담는 석영도가니(20)와, 상기 석영도가니(20)에 열 에너지를 전달하는 히터(40)와, 상기 실리콘 융액 상부의 단열수단으로서 멜트 갭을 형성하는 열차폐체(50)와, 상기 실리콘 융액에 담겨 잉곳을 인상하기 위한 시드(seed)를 고정하는 시드 척(60)(seed chuck)과, 상기 시드 척(60)에 연결된 인상 케이블을 통해 시드 척(60)을 회전 및 승강시켜 잉곳을 성장시키는 인상수단(400)(pulling system)을 포함한다. 1, the ingot growing apparatus of the present embodiment includes a chamber 10, a quartz crucible 20 for containing a silicon melt, a heater 40 for transferring heat energy to the quartz crucible 20, A heat shield 50 for forming a melt gap as a heat insulating means on the silicon melt, a seed chuck 60 for fixing a seed contained in the silicon melt for lifting an ingot, And a pulling system 400 for rotating and lifting the seed chuck 60 through a pull cable connected to the chuck 60 to grow an ingot.

또한, 본 실시예의 잉곳성장장치는 밀폐된 상기 챔버(10) 내부를 관찰하기 위해 챔버(10)의 일측에 배치된 뷰 포트와, 상기 뷰 포트를 통해 성장하는 잉곳의 직경을 측정하는 직경 측정센서(300)를 더 포함한다. Further, the ingot growing apparatus of this embodiment includes a view port disposed at one side of the chamber 10 for observing the inside of the chamber 10 which is hermetically sealed, and a diameter measuring sensor for measuring the diameter of the ingot growing through the view port (300).

상기 직경 측정센서(300)는 잉곳의 직경을 측정하여 로데이터(raw data)로 출력하는 센서로서, 적외선 센서(IR sensor), CCD 카메라 또는 고온계(pyrometer) 등 다양한 센서가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The diameter measuring sensor 300 is a sensor for measuring the diameter of the ingot and outputting it as raw data. Various sensors such as an IR sensor, a CCD camera or a pyrometer may be used, It is not.

이러한 직경 측정센서(300)로 측정된 로데이터는 인상속도 제어부(350)로 전달되며, 상기 인상속도 제어부(350)는 로데이터를 분석하여 잉곳의 직경을 나타내는 데이터로 환산하고, 환산된 데이터를 타겟 직경(target diameter) 데이터와 비교한다. The data measured by the diameter measuring sensor 300 is transmitted to the pulling rate controller 350. The pulling rate controller 350 analyzes the data and converts the data into data indicating the diameter of the ingot, And compared with the target diameter data.

이후, 상기 인상속도 제어부(350)는 측정한 데이터와 타겟 직경 데이터가 차이가 있을 경우, 인상수단(400) 제어를 통해 인상속도(pulling speed)를 변경하여 측정 데이터와 타겟 직경 데이터의 차이를 줄이는 과정을 반복함으로써, 잉곳의 직경을 일정하게 제어할 수 있다. When the measured data and the target diameter data are different from each other, the pulling rate control unit 350 changes the pulling speed by controlling the pulling means 400 to reduce the difference between the measured data and the target diameter data By repeating the process, the diameter of the ingot can be controlled to be constant.

본 실시예에서는 상기 직경 측정센서(300)와 인상속도 제어부(350)로 ADC 센서(Automatic Diameter Control)를 사용한다. 상기 ADC 센서는 성장되는 잉곳의 메니스커스(meniscus)의 밝기를 측정하여 잉곳의 직경을 ADC 값으로 환산한 후, 기 설정된 타겟 ADC 값과 측정된 현재 ADC 값을 비교하여 인상속도를 제어함으로써, 잉곳의 직경을 제어하는 센서에 해당한다. In the present embodiment, an ADC sensor (Automatic Diameter Control) is used for the diameter measuring sensor 300 and the pulling-up speed controller 350. The ADC sensor measures the brightness of the meniscus of the ingot to be grown, converts the diameter of the ingot into the ADC value, and controls the pulling speed by comparing the predetermined target ADC value with the measured current ADC value, This corresponds to a sensor for controlling the diameter of the ingot.

이하 설명에서는 편의를 위하여 직경 측정센서(300)와 인상속도 제어부(350)를 ADC 센서로 설명하기로 하나, 본 발명이 이에 한정되지 아니함은 당연하다. In the following description, the diameter measurement sensor 300 and the pull-up speed control unit 350 will be described as an ADC sensor for convenience, but the present invention is not limited thereto.

한편, 상기 챔버(10) 내부에는 핫존(hot zone) 구조물로서 실리콘 융액이 수용되는 석영도가니(20)가 배치되고, 상기 석영도가니(20)의 하중을 지지하기 위한 도가니 지지대(30) 및 받침대(120)가 석영도가니(20)의 하부에 결합된다. 그리고, 상기 받침대(120)는 도가니 지지축(110)을 통해 도가니 승강수단(100)과 연결되어, 상기 석영도가니(20)는 도가니 승강수단(100)에 의해 승강 및 회전이 가능하게 된다. A quartz crucible 20 in which a silicon melt is accommodated as a hot zone structure is disposed in the chamber 10 and a crucible support 30 for supporting the load of the quartz crucible 20, 120 are coupled to the lower portion of the quartz crucible 20. [ The pedestal 120 is connected to the crucible lifting means 100 through the crucible supporting shaft 110 so that the quartz crucible 20 can be lifted and lowered by the crucible lifting means 100.

또한, 본 실시예의 잉곳성장장치에는 실리콘 융액과 열차폐체(50) 사이의 거리인 멜트 갭(melt gap, 이하 편의상 ' M/G' 로 기재)을 측정하는 상기 멜트 갭 센서(200)가 구비되며, 측정된 멜트 갭을 전달받아 타겟 멜트 갭과 비교하여 도가니 승강수단(100)을 제어하는 승강수단 구동부(150)가 마련될 수 있다.The melt gap sensor 200 for measuring a melt gap (hereinafter referred to as "M / G" for convenience), which is a distance between the silicon melt and the heat shield 50, is provided in the ingot growing apparatus of this embodiment And a lift unit driving unit 150 for controlling the crucible elevating unit 100 by comparing the measured melt gap with the target melt gap.

즉, 상기 석영도가니(20)의 승강속도에 따라서 멜트 갭이 변경되기 때문에 이를 제어하기 위하여, 상기 멜트 갭 센서(200)는 실시간으로 멜트 갭을 측정하여 승강수단 구동부(150)로 전달하며, 상기 승강수단 구동부(150)는 측정된 멜트 갭과 기 설정된 목표치인 타겟 멜트 갭(target M/G)을 비교하여 도가니 승강수단(100)을 제어한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 멜트 갭은 온도 구배 G에 영향게 미치므로, 측정된 멜트 갭을 잉곳의 길이에 따라서 설계된 타겟 멜트 갭 값으로 유지하여 잉곳의 결정결함이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. That is, since the melt gap is changed according to the ascending / descending speed of the quartz crucible 20, the melt gap sensor 200 measures the melt gap in real time and transmits the measured melt gap to the lift unit driving unit 150, The elevating device driving unit 150 controls the crucible elevating means 100 by comparing the measured melt gap with a target melt gap (target M / G) which is a predetermined target value. As described above, since the melt gap affects the temperature gradient G, the measured melt gap is maintained at a designed melt gap value according to the length of the ingot to prevent crystal defects of the ingot from being generated.

그런데, 상기 도가니 승강수단(100)이 도가니 승강속도를 변경하게 되면, 멜트 갭이 변동될 뿐만 아니라, 잉곳의 직경도 변하게 된다. However, when the crucible lifting means 100 changes the crucible lifting speed, not only the melt gap but also the diameter of the ingot are changed.

좀더 상세히, 잉곳의 직경은 시드 척(60)의 인상속도와 석영도가니(20)의 승강속도에 영향을 받게 되므로, 승강속도 제어시 잉곳의 직경을 고려하지 않으면 직경에 흔들림(fluctuation)이 발생하여 잉곳 품질이 저하되는 문제점이 발생한다. More specifically, since the diameter of the ingot is influenced by the pulling speed of the seed chuck 60 and the speed of raising and lowering the quartz crucible 20, a fluctuation occurs in the diameter if the diameter of the ingot is not considered The ingot quality is deteriorated.

잉곳의 인상속도 제어 측면에서 보면, 인상속도가 변경될 때에도 멜트 갭의 차이가 발생하게 되므로, 측정된 잉곳의 직경만 고려하여 인상속도를 결정하게 되면, 멜트 갭을 정밀하게 제어할 수 없는 문제점이 발생한다. From the viewpoint of controlling the pulling speed of the ingot, a difference in melt gap occurs even when the pulling rate is changed. Therefore, if the pulling rate is determined considering only the measured diameter of the ingot, the melt gap can not be precisely controlled Occurs.

즉, 측정된 직경에 의해 제어되는 인상속도와 측정된 멜트 갭에 따라서 제어되는 도가니 승강속도는 밀접한 관련성을 가지게 되므로, 양자를 제어할 때 서로를 고려할 필요성이 있다.
That is, since the crucible lifting speed controlled by the measured diameter and the controlled melt gap are closely related, there is a need to consider each other when controlling the both.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 실제 측정된 ADC 값과 보정된 ADC 값을 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 실제 측정된 ADC 값을 보정하기 위한 타겟 직경 보정 값(Dia. Target scheduler)을 나타낸다. FIG. 2 is a graph showing an actual measured ADC value and a corrected ADC value according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a graph illustrating a relationship between a target diameter for correcting an actually measured ADC value Represents a correction value (Dia. Target scheduler).

도 2와 도 3을 참조하면, ADC 센서에 의하여 실제 측정된 ADC 값에서 타겟 직경 보정값을 차감하여 보정된 ADC 값을 구하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3, it can be seen that the corrected ADC value is obtained by subtracting the target diameter correction value from the ADC value actually measured by the ADC sensor.

Figure 112013115618224-pat00001
Figure 112013115618224-pat00001

이는 인상속도가 제어됨에 따라서 멜트 갭이 변경되므로, 변경된 멜트 갭에 의해 도가니 승강속도도 변경될 것을 미리 예측하여 인상속도를 제어하기 위함이다.This is because the melt gap is changed as the pulling speed is controlled, so that it is predicted that the crucible lifting speed will also be changed by the changed melt gap to control the pulling speed.

보다 상세히, 실제 측정된 ADC 값으로만 인상속도를 제어하게 되면 멜트 갭의 차이가 발생하여 도가니 승강속도가 변경되게 된다. 상기 도가니 승강속도의 변경은 다시 잉곳의 직경을 변동시키고, 이에 따라서 다시 실제 측정된 ADC 값이 변하게 되어 인상속도가 변경되므로, 잉곳의 직경에 흔들림(fluctuation)이 발생하게 된다. More specifically, if the pulling rate is controlled only by the actually measured ADC value, a difference in melt gap occurs and the crucible lifting speed is changed. The change of the crucible lifting speed changes the diameter of the ingot again, and the actually measured ADC value is changed again to change the pulling speed, so that a fluctuation occurs in the diameter of the ingot.

이를 방지하기 위하여, 인상속도 변경시 도가니 승강속도가 변경될 것을 이전 배치(batch)등을 통해 미리 예측하여 타겟 직경 보정 값을 설계한 후, 잉곳성장공정시 실제 측정된 ADC 값을 타겟 직경 보정 값으로 보정하여 인상속도를 변경함으로써, 직경의 흔들림을 막을 수 있게 된다. In order to prevent this, the target diameter correction value is predicted in advance through a batch or the like to change the crucible lifting speed when the pulling rate is changed, and then the actual measured ADC value in the ingot growing process is set as the target diameter correction value To change the pulling rate, it is possible to prevent the diameter from fluctuating.

즉, 상기 ADC 센서는 측정된 ADC 값에서 타겟 직경 보정 값을 차감하여 보정 ADC 값을 산출하고, 상기 보정 ADC 값으로 인상속도를 제어함으로써, 직경이 균일한 잉곳을 생산할 수 있게 한다. That is, the ADC sensor calculates the corrected ADC value by subtracting the target diameter correction value from the measured ADC value, and controls the pull-up speed to the corrected ADC value, thereby making it possible to produce an ingot having a uniform diameter.

그런데, 이러한 타겟 직경 보정 값은 이전 배치(batch)들에서 성장된 잉곳의 직경, 멜트 갭 값 등의 데이터를 통해 잉곳의 길이에 따라 설계된다. 이렇게 결정된 타겟 직경 보정 값은 이전 공정들에 의하여 결정된 값으로 현재 공정상황과 여러 측면에서 차이가 있을 수 밖에 없다. However, the target diameter correction value is designed according to the length of the ingot through data such as the diameter of the ingot grown in the previous batches, the melt gap value, and the like. The target diameter correction value thus determined is the value determined by the previous processes, and there is a difference in various aspects from the present process situation.

예를 들어, 챔버(10) 내부의 온도 상황, 분위기나 히터 파워 등의 공정조건에서 이전 공정조건과 현재 공정조건은 차이가 발생할 수 밖에 없기 때문에, 이전 공정을 토대로 작성된 타겟 직경 보정 값은 현재 공정상황을 그대로 반영할 수 없다.For example, since the difference between the previous process condition and the current process condition is inevitable in the process conditions such as the temperature condition inside the chamber 10, the atmosphere, the heater power, etc., the target diameter correction value, The situation can not be reflected as it is.

특히, 타겟 직경 보정값은 현재 공정에서 멜트 갭이 변경된 정도를 반영할 수 없기 때문에, 타겟 직경 보정 값만으로는 직경의 흔들림을 완벽하게 제어할 수 없는 한계가 있을 수 있다.
In particular, since the target diameter correction value can not reflect the degree of change of the melt gap in the current process, there may be a limit in which the fluctuation of the diameter can not be completely controlled only by the target diameter correction value.

<다른 실시예><Other Embodiments>

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG.

본 발명의 다른 실시예는 위와 같은 일 실시예의 한계점을 극복하기 위한 것으로, 현재 공정에서 멜트 갭을 실시간으로 측정하고 이를 반영하여 인상속도를 제어함으로써, 잉곳의 직경을 균일하게 유지하고 결정 품질을 향상시키려는 것이다.Another embodiment of the present invention is to overcome the limitations of the embodiment as described above. By controlling the pulling rate in real time by measuring and reflecting the melt gap in the current process, the diameter of the ingot can be uniformly maintained, .

다만, 본 발명의 일 실시예에서 설명한 구성요소와 공통되는 내용에 대해서는 설명을 생략하기로 한다. However, descriptions common to the components described in the embodiment of the present invention will be omitted.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 잉곳성장장치를 개략적인 블록도로 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도가니 승강속도 및 인상속도 제어를 위한 흐름도를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도가니 승강속도 변경에 따른 실시간 직경 보정 값을 나타낸다.FIG. 4 is a schematic block diagram of an ingot growing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flow chart for crucible lifting and pulling rate control according to another embodiment of the present invention, 6 shows a real-time diameter correction value according to the crucible lifting speed change according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 잉곳성장장치는 시드 척에 연결된 케이블의 권취양을 조절하여 인상속도를 조절하는 인상수단(400)(pulling system)과, 실리콘 융액이 담긴 석영도가니를 회전 및 승강하기 위한 도가니 승강수단(100)(crucible lift system)과, 멜트 갭을 측정하는 멜트 갭 센서(200)(M/G sensor)와, 잉곳의 직경을 측정하는 직경 측정센서(300)(ADC sensor)와, 보정된 직경 측정 값으로 인상속도 제어하는 인상수단 제어부(350)(ADC)를 포함한다. 4, the ingot growing apparatus of the present embodiment includes a pulling system 400 for adjusting a pulling speed of a cable connected to a seed chuck to adjust a pulling speed, a quartz crucible containing a silicon melt, A melt gap sensor 200 (M / G sensor) for measuring the melt gap, a diameter measuring sensor 300 (ADC sensor) for measuring the diameter of the ingot, And a lifting means control unit 350 (ADC) for controlling the lifting speed to a corrected diameter measurement value.

그리고, 특히, 본 실시예의 잉곳성장장치에서는 직경 측정센서(300)와 멜트 갭 센서(200)로부터 측정된 직경 및 멜트 갭을 전달 받아서, 상기 도가니 승강수단(100)을 통해 도가니 승강속도를 제어하고, 보정된 ADC 값을 인상수단 제어부(350)로 출력하는 다이렉트 컨트롤러(500)(direct controller)를 더 포함한다. Particularly, in the ingot growing apparatus of this embodiment, the diameter and the melt gap measured from the diameter measuring sensor 300 and the melt gap sensor 200 are received, and the crucible lifting / lowering speed is controlled through the crucible lifting means 100 And a direct controller 500 for outputting the corrected ADC value to the lifting means control unit 350. [

좀더 상세히, 상기 다이렉트 컨트롤러(500)는 멜트 갭 센서(200)로부터 실시간으로 측정된 멜트 갭을 전송 받은 후 이를 타겟 멜트 갭과 비교하여 오차 범위를 벗어나는 경우 도가니 승강속도를 제어함으로써, 현재 멜트 갭을 타겟 멜트 갭으로 유지할 수 있다. More specifically, the direct controller 500 receives the melt gap measured in real time from the melt gap sensor 200 and compares the melt gap with the target melt gap to control the crucible lift speed when the error gap is exceeded, The target melt gap can be maintained.

또한, 상기 다이렉트 컨트롤러(500)는 도가니 승강속도의 변경으로 잉곳의 직경이 변할 것을 예측하여, 직경 측정센서(300)로부터 전송 받은 실제 ADC 값(actual ADC)을 보정하여 인상수단 제어부(350)로 전달한다. The direct controller 500 predicts that the diameter of the ingot will change due to the change in the crucible lifting speed and corrects the actual ADC value transmitted from the diameter measuring sensor 300 to the lifting means control unit 350 .

상기 인상수단 제어부(350)는 이러한 보정된 ADC 값으로 인상수단(400)을 제어함으로써, 실시간으로 측정된 멜트 갭 값을 반영한 인상속도로 잉곳을 인상할 수 있다. The lifting means control unit 350 can raise the ingot at the pulling rate reflecting the melt gap value measured in real time by controlling the lifting means 400 with the corrected ADC value.

예를 들어, 상기 인상수단 제어부(350)는 이러한 보정된 ADC 값으로 인상속도를 제어함으로써, 잉곳 바디부의 직경 편차를 1mm 내로 개선할 수 있게 된다. For example, the lifting means control unit 350 can improve the diameter deviation of the ingot body portion to within 1 mm by controlling the pulling up speed with the corrected ADC value.

한편, 위 설명에서는 다이렉트 컨트롤러(500)와 인상수단 제어부(350)를 별개의 구성으로 기술하였으나, 하나의 컴퓨터로 구성되어 각 구성요소들의 역할을 수행하는 것도 가능할 것이다.
In the above description, the direct controller 500 and the pull-up means control unit 350 are described as separate components, but it is also possible that the direct controller 500 and the pull-

이하에서는 도 5를 참조하여, 도가니 승강속도와 인상속도가 제어되는 과정에 대하여 좀더 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the process of controlling the crucible lifting speed and the pulling-up speed will be described in more detail with reference to FIG.

먼저, 잉곳성장공정이 시작되면 열차폐체와 실리콘 융액 사이의 멜트 갭이 측정되고, 성장되는 잉곳의 직경은 실제 ADC 값으로 측정된다. (S101)First, when the ingot growth process is started, the melt gap between the heat shield and the silicon melt is measured, and the diameter of the ingot to be grown is measured as the actual ADC value. (S101)

측정된 실제 멜트 갭(actual M/G)은 잉곳의 길이에 따라서 목표치로 설정된 타겟 멜트 갭(target M/G)과 비교되어 차이가 발생하는지 여부가 판단된다 (S102)The measured actual melt gap (actual M / G) is compared with the target melt gap (target M / G) set to the target value according to the ingot length to determine whether a difference occurs (S102)

이때, 실제 멜트 갭과 타겟 멜트 갭의 차이가 허용된 수치를 넘지 않으면 도가니 승강속도는 유지되고, 측정된 ADC 값을 보정하는 ADC 보정 값도 그대로 유지된다. (S103)At this time, if the difference between the actual melt gap and the target melt gap does not exceed the allowable value, the crucible lifting speed is maintained and the ADC correction value for correcting the measured ADC value is maintained. (S103)

그런데, 실제 멜트 갭과 타겟 멜트 갭의 차이가 허용된 수치를 넘게 되면, 실제 멜트 갭을 타겟 멜트 갭으로 제어하기 위하여, 도가니 승강속도를 변경한다. (S104)However, when the difference between the actual melt gap and the target melt gap exceeds the allowable value, the crucible lift speed is changed to control the actual melt gap to the target melt gap. (S104)

예를 들어, 실제 멜트 갭이 타겟 멜트 갭보다 작다면 도가니 승강속도는 느려지고, 실제 멜트 갭이 타겟 멜트 갭보다 크다면 도가니 승강속도는 빨라지도록 제어된다. For example, if the actual melt gap is smaller than the target melt gap, the crucible lifting speed is slowed down. If the actual melt gap is larger than the target melt gap, the crucible lifting speed is controlled to be faster.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 도가니 승강속도가 변경되면 잉곳의 직경이 변하게 된다. 이를 방지하기 위하여, 도가니 승강속도가 변경될 때 인상속도를 미리 보정할 필요성이 있다. On the other hand, as described above, when the crucible lifting speed is changed, the diameter of the ingot is changed. In order to prevent this, it is necessary to correct the pulling speed in advance when the crucible lifting speed is changed.

그러므로, 상기 도가니 승강속도를 변경함과 동시에 실제 멜트 갭으로 ADC 보정 값을 산출한 후, 이를 측정된 실제 ADC 값에서 감산하는 보정을 하여, 보정 ADC 값을 산출한다. (S105)Therefore, the ADC correction value is calculated using the actual melt gap while changing the crucible lifting speed, and then corrected by subtracting it from the measured actual ADC value to calculate the corrected ADC value. (S105)

좀더 상세히 설명하면, 상기 ADC 보정 값은 측정된 실제 멜트 갭을 기 설정된 컨트롤 로직으로 계산하여 산출된다. More specifically, the ADC correction value is calculated by calculating the measured actual melt gap with predetermined control logic.

예를 들어, 도 6을 참조하면, 도가니 승강속도가 0.002[mm/min]만큼 증가했을 때, ADC 보정 값은 10 포인트로 산출될 수 있다.
For example, referring to Fig. 6, when the crucible lifting speed is increased by 0.002 [mm / min], the ADC correction value can be calculated as 10 points.

Figure 112013115618224-pat00002
Figure 112013115618224-pat00002

또는, 상기 수학식 2와 같이, 실제 측정된 멜트 갭을 X 값에 대입하여 ADC 보정 값을 산출할 수도 있다. Alternatively, the ADC correction value may be calculated by substituting the actually measured melt gap into the X value, as shown in Equation (2).

예를 들어, 측정된 멜트 갭이 22mm인 경우, 수학식 2에 대입하여 계산된 247.8을 ADC 보정 값으로 산출하고, 실제 ADC 값에서 247.8을 감산하여 보정 ADC 값을 구할 수 있다. For example, if the measured melt gap is 22 mm, the corrected ADC value can be obtained by calculating 247.8, which is calculated by substituting in Equation 2, as the ADC correction value, and subtracting 247.8 from the actual ADC value.

다만, 위와 같이, 멜트 갭으로 ADC 보정 값을 산출하는 방법은 일례에 불과하며, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다.
However, as described above, the method of calculating the ADC correction value by the melt gap is only an example, and the present embodiment is not limited thereto.

Figure 112013115618224-pat00003
Figure 112013115618224-pat00003

그 다음, 위 수학식 3과 같이, 실제 ADC 값에서 상기 ADC 보정 값을 감산하여, 보정 ADC 값을 산출할 수 있다. Then, the corrected ADC value can be calculated by subtracting the ADC correction value from the actual ADC value, as shown in Equation (3).

마지막으로, 위와 같이 산출된 보정 ADC값으로 인상속도를 제어하여 잉곳성장공정을 진행한다. (S106) 즉, 본 실시예는 공정상황을 반영한 피드 포워드(feed forward) 제어를 통해, 균일한 직경을 가지는 잉곳을 생산해낼 수 있다.
Finally, the pulling rate is controlled by the corrected ADC value calculated as above, and the ingot growing process is performed. (S106) In other words, the present embodiment can produce ingots having a uniform diameter through feed forward control reflecting process conditions.

도 7은 본 발명의 일 실시예의 타겟 직경 보정값(dia. Target scheduler)와 본 발명의 다른 실시예의 측정된 멜트 갭에서 산출된 실시간 ADC 보정 수치(direct correction value)에 대한 그래프이다. Figure 7 is a graph of real-time ADC correction values calculated from a target diameter correction value (dia. Target scheduler) of an embodiment of the present invention and a measured melt gap of another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 이전 공정들로부터 설계된 타겟 직경 보정 값과 실시간으로 산출된 ADC 보정 값의 차이가 있는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that there is a difference between the target diameter correction value designed from the previous processes and the ADC correction value calculated in real time.

이를 통해, 공정상황을 반영하지 않고 고정된 타겟 직경 보정 값으로 현재 공정을 제어하는 것에 비하여, 각 공정상황에 따라 실시간으로 공정을 제어함으로써, 좀더 정밀하게 잉곳의 직경을 제어하는 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the diameter of the ingot is controlled more precisely by controlling the process in real time in accordance with each process situation, as opposed to controlling the current process with a fixed target diameter correction value without reflecting the process condition.

10: 챔버
20: 석영도가니
50: 열차폐체
60: 시드 척
100: 도가니 승강수단
200: 멜트 갭 센서
300: 직경 측정센서
400: 인상수단
500: 다이렉트 컨트롤러
10: chamber
20: Quartz crucible
50: Thermal Shield
60: Sid Chuck
100: crucible lifting means
200: Melt gap sensor
300: Diameter measuring sensor
400: Impression means
500: Direct controller

Claims (11)

시드를 이용하여 석영도가니에 담긴 실리콘 멜트로부터 잉곳을 인상하는 잉곳성장장치를 제어하기 위한 잉곳 직경 제어장치로서,
상기 시드의 인상속도를 제어하는 인상수단 제어부;
상기 잉곳성장장치로부터 상기 실리콘 멜트와 열차폐체의 거리인 멜트 갭의 측정값을 전송 받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 석영도가니의 회전 및 승강속도를 제어하는 다이렉트 컨트롤러; 및
상기 인상되는 잉곳의 메니스커스의 밝기를 측정하여 상기 잉곳의 직경 측정값을 실제 ADC 값으로 상기 다이렉트 컨트롤러로 전송하는 ADC 센서;를 포함하고,
상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 잉곳성장장치로부터 잉곳의 직경 측정값을 전송 받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 직경 측정값을 보정하여, 보정된 직경 측정값을 상기 인상수단 제어부로 출력하는 잉곳 직경 제어장치.
1. An ingot diameter control device for controlling an ingot growing apparatus for pulling up an ingot from a silicon melt contained in a quartz crucible by using a seed,
A pull-up means control unit for controlling a pull-up speed of the seed;
A direct controller which receives a measurement value of a melt gap, which is a distance between the silicon melt and the heat shield, from the ingot growing apparatus, and controls the rotation and elevation speed of the quartz crucible in accordance with the melt gap measurement value; And
And an ADC sensor measuring the brightness of the meniscus of the pulled ingot and transmitting the measured diameter value of the ingot to the direct controller as an actual ADC value,
Wherein the direct controller receives an ingot diameter measurement value from the ingot growing apparatus, corrects the diameter measurement value in accordance with the melt gap measurement value, and outputs the corrected diameter measurement value to the lifting means control unit .
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 직경 측정값에서 기 설계된 타겟 직경 보정값을 차감하여 상기 보정된 직경 측정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 잉곳 직경 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein the direct controller subtracts the designed target diameter correction value from the diameter measurement value to calculate the corrected diameter measurement value.
제 1 항에 있어서,
상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 직경 보정값을 산출한 후, 상기 직경 측정값에서 상기 직경 보정값을 감산함으로써 상기 보정된 직경 측정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 잉곳 직경 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein the direct controller calculates the diameter correction value in accordance with the melt gap measurement value and then calculates the corrected diameter measurement value by subtracting the diameter correction value from the diameter measurement value.
실리콘 멜트를 수용하는 석영도가니;
상기 실리콘 멜트로부터 잉곳을 인상하는 시드를 고정하는 시드 척;
상기 시드 척을 상기 실리콘 융액에 침지하고 회전과 동시에 인상하여 상기 잉곳을 성장시키는 시드 인상수단;
상기 실리콘 멜트 상부의 단열수단으로서 멜트 갭을 형성하는 열차폐체;
상기 인상되는 잉곳의 직경을 측정하는 직경 측정센서;
상기 멜트 갭을 측정하는 멜트 갭 측정센서;
상기 시드를 인상하는 인상속도를 제어하는 인상수단 제어부; 및
상기 멜트 갭 측정센서로부터 멜트 갭 측정값을 전송받아 상기 석영도가니의 회전 및 승강속도를 조절하는 다이렉트 컨트롤러; 를 포함하고,
상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 직경 측정센서로부터 직경 측정값을 전송 받고, 상기 멜트 갭 측정값에 따라서 상기 직경 측정값을 보정하여, 보정된 직경 측정값을 상기 인상수단 제어부로 전송하고,
상기 직경 측정센서는 상기 인상되는 잉곳의 메니스커스의 밝기를 측정하여 상기 잉곳의 직경 측정값을 실제 ADC 값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 잉곳성장장치.
A quartz crucible for receiving a silicon melt;
A seed chuck for fixing a seed for pulling up the ingot from the silicon melt;
A seed lifting means for lifting the seed chuck by immersing the seed chuck in the silicon melt and lifting the ingot while rotating the seed chuck;
A heat shield forming a melt gap as a heat insulating means on the upper portion of the silicon melt;
A diameter measuring sensor for measuring the diameter of the ingot being pulled up;
A melt gap measurement sensor for measuring the melt gap;
A pull-up means control unit for controlling pull-up speed for pulling up the seed; And
A direct controller that receives the melt gap measurement value from the melt gap measurement sensor and adjusts the rotation and elevation speed of the quartz crucible; Lt; / RTI &gt;
Wherein the direct controller receives a diameter measurement value from the diameter measurement sensor, corrects the diameter measurement value according to the melt gap measurement value, and transmits the corrected diameter measurement value to the lifting means control unit,
Wherein the diameter measuring sensor measures the brightness of the meniscus of the pulled ingot and outputs the measurement value of the diameter of the ingot as an actual ADC value.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 다이렉트 컨트롤러는 상기 멜트 갭 측정값으로 ADC 보정값을 산출하고, 상기 실제 ADC 값에서 ADC 보정값을 감산하여 보정 ADC 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 잉곳성장장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the direct controller calculates an ADC correction value using the melt gap measurement value and subtracts the ADC correction value from the actual ADC value to output a corrected ADC value.
잉곳성장공정이 시작되고 열차폐체와 석영도가니에 담긴 실리콘 멜트 표면사이 거리인 멜트 갭 및 성장되는 잉곳의 직경이 현재 값으로 측정되는 단계;
상기 측정된 현재 멜트 갭과 목표치로 기 설정된 타겟 멜트 갭 값의 차이가 산출되는 단계;
상기 차이가 기 설정된 허용범위를 벗어나면 상기 석영도가니의 승강속도를 변경하고, 상기 현재 멜트 갭에 따른 직경 보정값을 산출하는 단계;
상기 현재 직경 측정값을 상기 직경 보정값으로 보정하여, 보정된 직경 측정값을 산출하는 단계;
상기 보정된 직경 측정값으로 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 단계; 를 포함하는 잉곳성장방법.
The melt gap at which the ingot growth process is initiated and the distance between the heat shield and the surface of the silicon melt contained in the quartz crucible and the diameter of the ingot to be grown are measured as a current value;
Calculating a difference between the measured current melt gap and a preset target melt gap value to a target value;
Changing the elevation speed of the quartz crucible when the difference is out of a predetermined allowable range and calculating a diameter correction value according to the current melt gap;
Calculating a corrected diameter measurement value by correcting the current diameter measurement value to the diameter correction value;
Controlling the pulling speed of the ingot to the corrected diameter measurement value; &Lt; / RTI &gt;
제 8 항에 있어서,
상기 직경 보정값을 산출하는 단계는 상기 현재 직경 측정값에서 상기 직경 보정값을 감산하여 상기 직경 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 잉곳성장방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of calculating the diameter correction value calculates the diameter correction value by subtracting the diameter correction value from the current diameter measurement value.
제 8 항에 있어서,
상기 차이가 산출되는 단계에서 상기 차이가 기 설정된 허용범위 이내이면 이전의 도가니 승강속도 및 직경 보정값을 유지하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳성장방법.
9. The method of claim 8,
Maintaining the previous crucible lifting speed and diameter correction value when the difference is within a predetermined allowable range at the step of calculating the difference; Further comprising the steps of:
제 8 항에 있어서,
상기 직경 측정값은 실제 ADC 값으로 측정되고, 상기 직경 보정값은 ADC 보정값으로 산출되며, 상기 보정된 직경 측정값은 보정 ADC 값인 것을 특징으로 하는 잉곳성장방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the diameter measurement value is measured as an actual ADC value, the diameter correction value is calculated as an ADC correction value, and the corrected diameter measurement value is a correction ADC value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001316199A (en) * 2000-04-28 2001-11-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd Manufacturing method and manufacturing device for silicon single crystal
KR101105588B1 (en) * 2009-03-12 2012-01-17 주식회사 엘지실트론 Method and Apparatus for manufacturing high quality silicon single crystal
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