KR101546680B1 - 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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    • C30B29/06—Silicon

Abstract

본 발명의 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템은, 성장챔버 내부에 마련된 도가니와 히터에 의해 실리콘 융액(S)이 용해되고, 출입구를 통해 성장될 잉곳이 성장챔버의 내부로 삽입되어 상기 실리콘 융액과 접촉되어 단결정 잉곳으로 성장하는 실리콘 단결정 성장 장치에 있어서, 상기 실리콘 융액과 접촉된 잉곳이 소정 직경까지 확대하는 숄더링 공정에서 제 1 구간까지 진행된 시간 및 잉곳의 형상을 측정하는 잉곳 성장 형태 검출부와; 상기 잉곳 성장 형태 검출부에서 측정된 제 1 구간의 시간에 따른 잉곳의 형상을 저장하고, 그로잉 공정에서의 각 단계별 시간에 대응하는 성장된 잉곳 형상에 대한 기준 데이터 값을 저장하는 저장부와; 상기 저장부에 저장된 시간에 따른 잉곳의 형상에 대한 기준 데이터 값과 상기 측정된 시간에 따른 잉곳의 형상을 비교하여 그에 대응하는 숄더링 공정의 제 2 구간 및 바디 공정의 제 3 구간에 대한 보정 온도를 산출하는 보정 온도 산출부; 및 상기 산출된 보정 온도로 상기 제 2 구간 및 제 3 구간의 그로잉 공정의 각 단계별 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

Description

실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템 및 그 방법{Temperature correction control system of growing apparatus for silicon single crystal and manufacturing method for the same}
본 발명은 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 단결정 잉곳 성장에 있어서 숄더링 공정에서 소정 구간에 대한 잉곳의 성장 시간 및 성장 형태에 따라 그로워 내부의 온도를 산출하여 숄더링 공정에서 바디 공정으로 진행시 그에 대응하는 온도로 보정하도록 제어함으로써 바디 공정의 안정성을 확보하고 생산 수율을 향상시킬 수 있는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼는 단결정 실리콘 박판으로 용융 상태의 실리콘 융액으로부터 성장된 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 절단하여 제조될 수 있다.
이 단결정 실리콘 잉곳은 쵸크랄스키법(Czochralski method)에 따라 성장되어 제조된다. 이 쵸크랄스키법에 의해 단결정 잉곳을 성장시키는 단결정 잉곳 성장 공정은 대략 다음과 같다. 도가니 내에 원료로서 투입된 다결정 실리콘 덩어리가, 도가니를 둘러싸도록 설치된 히터에 의해서 가열되어 용융된다. 도가니 내에 원료 융액이 형성되면, 도가니를 일정 방향으로 회전시키면서 도가니 상에 지지된 종결정(시드(seed))을 하강시켜, 도가니 내의 원료 융액에 침지한다. 이어, 시드를 소정의 방향으로 회전시키면서, 상승시킴으로써, 시드의 아래쪽으로 원주상의 실리콘 단결정을 끌어올려 성장시킴으로써 단결정 실리콘 잉곳이 생성된다.
한편, 일반적인 잉곳의 성장공정은 성장챔버 내부의 오염물질을 흡입하는 vacuum단계, 실리콘 덩어리를 실리콘 융액으로 용해시키는 용해단계(Melt down), 용해된 실리콘 융액을 안정화시키는 안정화(Stabilization)단계, 잉곳의 종자를 실리콘 융액에 침지시킨 후 직경을 최소화하면서 끌어올리는 넥킹(Necking)단계, 원하는 직경으로 확장시키는 숄더링(Shouldering)단계, 원하는 길이로 성장시키는 바디(Body)단계, 성장된 잉곳을 실리콘 융액으로부터 분리시키는 테일(Tail)단계 및 성장된 잉곳을 냉각시키는 쿨링(Cooling)단계 등으로 이루어진다.
이 중, 그로잉(growing) 공정의 상기 숄더링 단계에서 바디단계로 넘어가는 각 배치(batch)마다 온도 분위기가 달라 생산되는 잉곳의 형태가 다르게 되어 제품 안정성 및 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 발생된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 실리콘 단결정 잉곳 성장에 있어서 숄더링 공정에서 소정 구간에 대한 잉곳의 성장 시간 및 성장 형태에 따라 그로워 내부의 온도를 산출하여 숄더링 공정에서 바디 공정으로 진행시 그에 대응하는 온도로 보정하도록 제어함으로써 바디 공정의 안정성을 확보하고 생산 수율을 향상시킬 수 있는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템은, 성장챔버 내부에 마련된 도가니와 히터에 의해 실리콘 융액(S)이 용해되고, 출입구를 통해 성장될 잉곳이 성장챔버의 내부로 삽입되어 상기 실리콘 융액과 접촉되어 단결정 잉곳으로 성장하는 실리콘 단결정 성장 장치에 있어서, 상기 실리콘 융액과 접촉된 잉곳이 소정 직경까지 확대하는 숄더링 공정에서 제 1 구간까지 진행된 시간 및 잉곳의 형상을 측정하는 잉곳 성장 형태 검출부와; 상기 잉곳 성장 형태 검출부에서 측정된 제 1 구간의 시간에 따른 잉곳의 형상을 저장하고, 그로잉 공정에서의 각 단계별 시간에 대응하는 성장된 잉곳 형상에 대한 기준 데이터 값을 저장하는 저장부와; 상기 저장부에 저장된 시간에 따른 잉곳의 형상에 대한 기준 데이터 값과 상기 측정된 시간에 따른 잉곳의 형상을 비교하여 그에 대응하는 숄더링 공정의 제 2 구간 및 바디 공정의 제 3 구간에 대한 보정 온도를 산출하는 보정 온도 산출부; 및 상기 산출된 보정 온도로 상기 제 2 구간 및 제 3 구간의 그로잉 공정의 각 단계별 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 보정 온도 산출부에서 산출된 보정 온도는,
T = {( Ax +B)-C}*D
여기서, A : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 고정 계수
X: 산출하기 위해 사용되는 시간 또는 다이아 크기
B : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 바이어스
C : 목표 인상 속도(Target Pull Speed)
D : 예상 인상 속도(Pull Speed)와 목표 인상 속도(Target Pull Speed)의 차이를 ATC값으로 변환하기 위한 계수
수식을 이용하여 산출하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 숄더링 공정의 제 1 구간은 숄더링 공정의 초반부터 중반 단계까지의 구간에 대응하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 숄더링 공정의 제 2 구간은 숄더링 공정의 후반부에 대응하고, 상기 바디 공정의 제 3 구간은 바디 공정의 초기 단계 구간에 대응하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 방법은, 성장챔버 내부에 마련된 도가니와 히터에 의해 실리콘 융액(S)이 용해되고, 출입구를 통해 성장될 잉곳이 성장챔버의 내부로 삽입되어 상기 실리콘 융액과 접촉되어 단결정 잉곳으로 성장하는 실리콘 단결정 성장 방법에 있어서, 상기 단결정 잉곳이 성장하는 그로잉 공정의 숄더링 공정 단계에서 제 1 구간까지의 시간 및 성장된 잉곳 형상을 측정하는 단계와; 상기 측정된 시간에 따른 성장된 잉곳의 형상에 대한 데이터 값과 시간에 따른 잉곳의 형상에 대한 기 저장된 기준 데이터 값을 비교하는 단계와; 상기 비교된 데이터 값이 일치하지 않으면 그에 대응하는 보정 온도를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 보정 온도로 그로워 내부의 온도를 제어하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 산출된 보정 온도는,
T = {( Ax +B)-C}*D
여기서, A : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 고정 계수
X: 산출하기 위해 사용되는 시간 또는 다이아 크기
B : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 바이어스
C : 목표 인상 속도(Target Pull Speed)
D : 예상 인상 속도(Pull Speed)와 목표 인상 속도(Target Pull Speed)의 차이를 ATC값으로 변환하기 위한 계수
수식을 이용하여 산출하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 숄더링 공정의 제 1 구간은 숄더링 공정의 초반부터 중반 단계까지의 구간에 대응하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 보정 온도를 산출하는 단계에서 상기 숄더링 공정의 제 2 구간 및 바디 공정의 제 3 구간에 대한 보정 온도를 산출하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 숄더링 공정의 제 2 구간은 숄더링 공정의 후반부에 대응하고, 상기 바디 공정의 제 3 구간은 바디 공정의 초기 단계 구간에 대응하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 실리콘 단결정 잉곳 성장에 있어서 숄더링 공정에서 소정 구간에 대한 잉곳의 성장 시간 및 성장 형태에 따라 그로워 내부의 온도를 산출하여 숄더링 공정에서 바디 공정으로 진행시 그에 대응하는 온도로 보정하도록 제어하여 균일한 기준으로 보정된 온도에 의해 매 생산 배치마다 그로워 내부의 온도를 동등한 수준으로 제공함으로써 잉곳을 성장시키는 바디 공정의 안정성을 확보하고 생산 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 단결정 성장의 온도 보정 제어 방법에 대한 순서도.
도 3은 본 발명의 숄더링 공정에서 바디 공정으로 진행되는 양상에 대한 그래프를 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템은, 실리콘 단결정 성장 장치(1)와 온도 보정 제어 시스템(100)으로 구성된다. 상기 실리콘 단결정 성장 장치(1)는, 성장챔버(10), 도가니(20), 히터(30) 및 자성체(미도시)를 포함한다.
상기 성장챔버(10)는 잉곳(I)이 출입되는 출입구(11)가 상부에 마련되는 원통 형상으로 형성되며, 그 내부에는 상기 잉곳(I)의 성장을 위한 성장환경이 조성된다. 이때, 상기 성장챔버(10) 내부에 조성되는 성장환경은 성장 챔버(10) 내부의 온도, 압력, 그리고, 상기 성장챔버(10)의 내부로 공급되는 퍼지가스의 유량 등에 의해 좌우된다.
한편, 상기 성장챔버(10)의 출입구를 통해 성장챔버(10)의 내부로 진입한 잉곳(I)은 아직 미 성장된 잉곳(I)의 종자이며, 이 종자가 성장챔버(10)의 내부에서 단결정 잉곳(I)으로 성장되어 다시 출입구를 통해 성장챔버(10)의 외부로 배출된다.
상기 도가니(20)는 상기 성장챔버(10)의 내부에 설치되며, 실리콘 융액(S)이 수용된다. 이때, 상기 도가니(20)의 실리콘 융액(S)은 다결정 실리콘 덩어리가 용해되어 형성되며, 이러한 실리콘 융액(S)의 형성은 후술할 히터(30)와 함께 후술토록 한다.
상기 도가니(20)는 외주면이 흑연으로 형성된 도가니 지지대(21)에 의해 지지된다. 또한, 상기 도가니 지지대(21)의 하부에는 축(22)이 형성됨으로써, 지지하는 도가니(20)를 소정 속도로 회전시킨다. 이러한 도가니(20)의 회전에 의해, 상기 도가니(20)에 수용된 실리콘 융액(S)이 균일한 밀도와 온도를 유지할 수 있게 된다.
상기 히터(30)는 상기 도가니(20)의 외주면과 소정간격 이격되도록 상기 성장챔버(10) 내에 설치되어, 상기 도가니(20)를 가열한다. 상기 히터(30)는 상기 도가니 지지대(21)와 마찬가지로 열전도성 및 내열성이 우수하고 열팽창율이 낮아 열에 의해 쉽게 변형되지 않으며 열충격에 강한 흑연으로 형성됨이 좋다. 이러한 흑연 재질의 도가니 지지대(21)와 히터(30)의 기술구성에 의해, 상기 도가니(20)의 가열성이 보다 우수해진다.
한편, 상기 히터(30)에 의해 상기 도가니(20)가 가열될 경우, 상기 도가니(20)에 수용되어 있던 다결정 실리콘 덩어리가 고온에 의해 용해되어 실리콘 융액(S)으로 형상 변형된다. 또한, 상기 히터(30)는 가열되어 용해된 실리콘 융액(S)을 상기 잉곳(I)의 성장 도중에 지속적으로 가열함으로써, 상기 잉곳(I)이 성장될 수 있는 고온 환경을 조성한다.
한편, 상기 히터(30)로부터 발생되는 열에 의해 가열된 실리콘 융액(S)의 열이 누출되는 열손실 발생을 방지하기 위해, 방열체(31)가 마련된다. 이 방열체(31)는 상기 실리콘 융액(S)의 상면과 마주하는 일단과, 이 일단으로부터 잉곳(I)과 성장챔버(10)의 사이로 연장되는 타단을 구비한다.
상기 실리콘 단결정 성장 장치(1)의 성장챔버 내부에 마련된 도가니(20)와 히터(30)에 의해 실리콘 융액(S)이 용해되고, 출입구를 통해 성장될 잉곳이 성장챔버의 내부로 삽입되어 상기 실리콘 융액과 접촉되어 단결정 잉곳으로 성장하는 과정에서 상기 보정 온도 제어 시스템(100)은 숄더링 단계와 바디 단계에서의 그로워 내부 온도를 판단하여 그에 대응하는 온도를 보정하도록 제어하게 된다.
상기 온도 보정 시스템(100)은 상기 실리콘 융액과 접촉된 잉곳이 소정 직경까지 확대하는 숄더링 공정에서 제 1 구간까지 진행된 시간 및 잉곳의 형상을 측정하는 잉곳 성장 형태 검출부(101)와; 상기 잉곳 성장 형태 검출부에서 측정된 제 1 구간의 시간에 따른 잉곳의 형상을 저장하고, 그로잉 공정에서의 각 단계별 시간에 대응하는 성장된 잉곳 형상에 대한 기준 데이터 값을 저장하는 저장부(102)와; 상기 저장부에 저장된 시간에 따른 잉곳의 형상에 대한 기준 데이터 값과 상기 측정된 시간에 따른 잉곳의 형상을 비교하여 그에 대응하는 숄더링 공정의 제 2 구간 및 바디 공정의 제 3 구간에 대한 보정 온도를 산출하는 보정 온도 산출부(103); 및 상기 산출된 보정 온도로 상기 제 2 구간 및 제 3 구간의 그로잉 공정의 각 단계별 온도를 제어하는 제어부(104)를 포함하여 구성된다.
상기 잉곳 성장 형태 검출부(101)는 상기 숄더링 단계에서 성장되는 잉곳의 직경 크기를 검출하게 되며, 이때 통상 CCD 카메라 등과 같은 디지털 카메라(미도시)를 이용하여 디지털 영상을 획득하여 이를 분석하는 방법으로 시간 간격에 대응하는 잉곳의 직경 크기에 따른 인상 속도(pulling speed)를 산출하는 방법이 적용될 수 있다. 여기서, 상기 산출되는 인상 속도(pulling speed)는 숄더링 단계 과정에서 제 1 구간으로 초반부터 중반 구간까지에 대한 인상 속도가 될 수 있다.
상기 저장부(102)는 상기 잉곳 성장 형태 검출부(101)에서 측정된 제 1 구간의 시간에 따른 잉곳의 형상을 저장하고, 그에 따른 인상 속도 데이터를 저장하게 된다. 그리고, 그로잉 공정에서의 각 단계별 시간에 대응하는 성장된 잉곳 형상에 대한 기준 데이터 값 정보 및 기준이 되는 인상 속도 정보 등을 미리 저장하게 된다.
상기 보정 온도 산출부(103)는 상기 잉곳 성장 형태 검출부(101)에서 검출된 성장된 잉곳의 시간에 따른 크기에 비례하는 인상 속도를 이용하여 상기 숄더링 단계 과정의 후반 구간과 바디 단계의 초반 구간에 대한 보정 온도를 산출하게 된다.
보다 구체적으로, 상기 보정 온도 산출부(103)에서 보정 온도는,
T = {( Ax +B)-C}*D
여기서, A : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 고정 계수
X: 산출하기 위해 사용되는 시간 또는 다이아 크기
B : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 바이어스
C : 목표 인상 속도(Target Pull Speed)
D : 예상 인상 속도(Pull Speed)와 목표 인상 속도(Target Pull Speed)의 차이를 ATC값으로 변환하기 위한 계수이다.
수식을 이용하여 산출하게 된다.
또한, 상기 숄더링 단계 과정의 제 2 구간에 대응하는 후반 구간과 바디 단계의 제 3 구간에 대응하는 초반 구간에 대한 인상 속도를 산출하게 된다.
그리고, 상기 산출된 각 구간에 대한 인상 속도 데이터를 이용하여 수식에 적용하여 보정 온도를 산출하게 된다.
상기 제어부(104)는 상기 산출된 보정 온도를 이용하여 상기 숄더링 공정의 제 2 구간에 대응하는 후반 단계와 바디 공정의 제 3 구간에 대응하는 초반 단계의 그로워 내부의 온도를 산출된 목표 온도로 보정하게 된다.
따라서, 기준이 되는 온도로 일정하게 제공함으로서 내부의 온도 변화로 인한 편차를 줄일 수 있게 된다.
이러한 과정에서, 성장하는 단결정 잉곳의 초반부의 안정성 및 재현성을 향상시켜 품질을 좋게 할 수 있다.
또한, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실리콘 단결정 성장의 온도 보정 제어 방법에 대한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 숄더링 공정에서 바디 공정으로 진행되는 양상에 대한 그래프를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 방법은, 먼저 상기 성장챔버(10)의 내부에 마련된 도가니(20)가 히터(30)에 의해 가열되어 실리콘용액(S)이 마련된다. 이때, 상기 실리콘용액(S)은 다결정 실리콘 덩어리가 가열되어 용해됨으로써 형성되며, 지속적으로 히터(30)에 의해 가열된다. 이렇게 실리콘용액(S)이 용해에 의해 마련되면, 상기 출입구(11)를 통해 성장될 잉곳(I)이 성장챔버(10)의 내부로 삽입되어, 실리콘용액(S)과 접촉된다. 이 후, 상기 실리콘 용액(S)과 접촉된 잉곳(I)이 인상되면서 단결정 잉곳(I)으로 성장된다. 여기서, 상기 잉곳(I)의 성장단계(S30)는 자성체(미도시)에 의해 자기장을 인가받으면서 진행되며, 숄더링(Shouldering) 공정 단계와 바디 공정 단계를 포함한다.
이때, 상기 실리콘 단결정 성장 방법의 숄더링 공정 단계와 바디 공정 단계를 진행하는 과정에 대한 인상 속도 제어 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 상기 단결정 잉곳이 성장하는 그로잉 공정의 숄더링 공정 단계에서 제 1 구간까지의 시간 및 성장된 잉곳 형상을 측정하는 단계가 수행된다(S21).
보다 구체적으로, 상기 실리콘 융액과 접촉된 잉곳이 소정 직경까지 확대하는 숄더링 공정에서 제 1 구간의 시간에 따른 성장되는 잉곳의 크기를 측정하고, 그에 대한 인상 속도를 검출하게 된다(S21). 여기서, 상기 숄더링 공정의 제 1 구간은 숄더링 공정의 중간 단계 구간에 대응할 수 있다.
여기서, 상기 잉곳(I)의 직경이 원하는 직경까지 확장되는 숄더링 공정에 의해, 상기 잉곳(I)의 직경이 점차적으로 확장되는 부위인 다이아의 시간에 따른 상기 잉곳(I)의 직경방향 성장값을 △D로 지칭하여 그 값을 측정하게 된다. 여기서, 숄더링 과정은 여러 단계로 구분하여 각 단계별 직경방향 성장값(△D)에 따른 숄더링 공정의 인상 속도를 검출하게 된다.
그리고, 상기 측정된 시간에 따른 성장된 잉곳의 형상에 대한 데이터 값과 시간에 따른 잉곳의 형상에 대한 기 저장된 기준 데이터 값을 비교하는 단계가 수행된다(S22).
즉, 기 저장된 기준 데이터 값인 시간에 따른 잉곳의 성장 형상과 측정된 데이터 값을 비교하여 기준 데이터에 대한 편차를 구할 수 있다.
그 다음, 상기 비교된 데이터 값이 일치하지 않으면(S23) 그에 대응하는 보정 온도를 산출하는 단계(S24)가 수행된다. 즉, 상기 비교된 기 저장된 기준 데이터 값과 일치하면 목표치에 대응하므로 성장 공정이 잘 진행되는 것으로 판단하지만, 일치하지 않을 경우 편차에 따른 보정 온도를 산출하게 된다.
보다 구체적으로, 상기 산출된 보정 온도는,
T = {( Ax +B)-C}*D
여기서, A : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 고정 계수
X: 산출하기 위해 사용되는 시간 또는 다이아 크기
B : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 바이어스
C : 목표 인상 속도(Target Pull Speed)
D : 예상 인상 속도(Pull Speed)와 목표 인상 속도(Target Pull Speed)의 차이를 ATC값으로 변환하기 위한 계수
수식을 이용하여 산출하게 된다.
이때, 상기 숄더링 단계 과정의 제 2 구간에 대응하는 후반 구간과 바디 단계의 제 3 구간에 대응하는 초반 구간에 대한 인상 속도를 산출하게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 숄더링 공정 단계의 진행의 인상 속도와 바디 공정 초반의 인상 속도에 대한 양상을 볼 수 있다. 그리고, 바디 공정 단계로 진행되는 인상 속도는 숄더링 후반 구간의 인상 속도와 비슷하게 진행되는 것을 볼 수 있다.
그리고, 상기 산출된 각 구간에 대한 인상 속도 데이터를 이용하여 수식에 적용하여 보정 온도를 산출하게 된다.
이어서, 상기 산출된 보정 온도로 그로워 내부의 온도를 제어하는 단계가 수행된다(S25). 상기 숄더링 공정의 제 2 구간에 대응하는 후반 단계와 바디 공정의 제 3 구간에 대응하는 초반 단계의 그로워 내부의 온도를 산출된 목표 온도로 보정하게 된다.
따라서, 실리콘 단결정 잉곳 성장에 있어서 숄더링 공정에서 바디 공정 진행시 그로워 내부의 온도를 보정하여 온도 편차를 줄여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 --- 실리콘 단결정 성장 장치 10 --- 성장챔버
20 --- 도가니 30 --- 히터
100 --- 온도 제어 시스템 101 --- 잉곳 성장 형태 검출부
102 --- 저장부 103 --- 보정 온도 산출부
104 --- 제어부

Claims (9)

  1. 성장챔버 내부에 마련된 도가니와 히터에 의해 실리콘 융액(S)이 용해되고, 출입구를 통해 성장될 잉곳이 성장챔버의 내부로 삽입되어 상기 실리콘 융액과 접촉되어 단결정 잉곳으로 성장하는 실리콘 단결정 성장 장치에 있어서,
    상기 실리콘 융액과 접촉된 잉곳이 소정 직경까지 확대하는 숄더링 공정에서 제 1 구간까지 진행된 시간 및 잉곳의 형상을 측정하는 잉곳 성장 형태 검출부와;
    상기 잉곳 성장 형태 검출부에서 측정된 제 1 구간의 시간에 따른 잉곳의 형상을 저장하고, 그로잉 공정에서의 각 단계별 시간에 대응하는 성장된 잉곳 형상에 대한 기준 데이터 값을 저장하는 저장부와;
    상기 저장부에 저장된 시간에 따른 잉곳의 형상에 대한 기준 데이터 값과 상기 측정된 시간에 따른 잉곳의 형상을 비교하여 그에 대응하는 숄더링 공정의 제 2 구간 및 바디 공정의 제 3 구간에 대한 보정 온도를 산출하는 보정 온도 산출부; 및
    상기 산출된 보정 온도로 상기 제 2 구간 및 제 3 구간의 그로잉 공정의 각 단계별 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정 온도 산출부에서 산출된 보정 온도(T)는,
    T = {(Ax+B)-C}*D
    여기서, A : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 고정 계수
    X: 산출하기 위해 사용되는 시간 또는 다이아 크기
    B : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 바이어스
    C : 목표 인상 속도(Target Pull Speed)
    D : 예상 인상 속도(Pull Speed)와 목표 인상 속도(Target Pull Speed)의 차이를 온도로 변환하기 위한 계수
    수식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 숄더링 공정의 제 1 구간은 숄더링 공정의 초반부터 중반 단계까지의 구간에 대응하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 숄더링 공정의 제 2 구간은 숄더링 공정의 후반부에 대응하고, 상기 바디 공정의 제 3 구간은 바디 공정의 초기 단계 구간에 대응하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 시스템.
  5. 성장챔버 내부에 마련된 도가니와 히터에 의해 실리콘 융액(S)이 용해되고, 출입구를 통해 성장될 잉곳이 성장챔버의 내부로 삽입되어 상기 실리콘 융액과 접촉되어 단결정 잉곳으로 성장하는 실리콘 단결정 성장 방법에 있어서,
    상기 단결정 잉곳이 성장하는 그로잉 공정의 숄더링 공정 단계에서 제 1 구간까지의 시간 및 성장된 잉곳 형상을 측정하는 단계와;
    상기 측정된 시간에 따른 성장된 잉곳의 형상에 대한 데이터 값과 시간에 따른 잉곳의 형상에 대한 기 저장된 기준 데이터 값을 비교하는 단계와;
    상기 비교된 데이터 값이 일치하지 않으면 그에 대응하는 보정 온도를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 보정 온도로 그로워 내부의 온도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 산출된 보정 온도(T)는,
    T = {(Ax+B)-C}*D
    여기서, A : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 고정 계수
    X: 산출하기 위해 사용되는 시간 또는 다이아 크기
    B : 예상 인상 속도(Pull Speed)를 산출하기 위한 바이어스
    C : 목표 인상 속도(Target Pull Speed)
    D : 예상 인상 속도(Pull Speed)와 목표 인상 속도(Target Pull Speed)의 차이를 온도로 변환하기 위한 계수
    수식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 숄더링 공정의 제 1 구간은 숄더링 공정의 초반부터 중반 단계까지의 구간에 대응하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 보정 온도를 산출하는 단계에서 상기 숄더링 공정의 제 2 구간 및 바디 공정의 제 3 구간에 대한 보정 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 숄더링 공정의 제 2 구간은 숄더링 공정의 후반부에 대응하고, 상기 바디 공정의 제 3 구간은 바디 공정의 초기 단계 구간에 대응하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 성장 장치의 온도 보정 제어 방법.
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