KR101956455B1 - 반도체 단결정 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 단결정 제어장치는 챔버의 일측에 배치되어 제1 감지신호를 생성하는 제1 센서와, 제1 감지신호로부터 적어도 하나의 노드를 선정하는 연산부와, 선정된 적어도 하나의 노드를 바탕으로 잉곳의 불량 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

반도체 단결정 제어장치 및 제어방법{Device of controlling a semiconductor single crystal and method thereof}
실시예는 반도체 단결정 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로의 기본 재료인 실리콘 단결정은 초크랄스키법(Czochralski method)으로 제조된다.
CZ법이란, 도가니 내 원료 융액을 넣고 도가니를 가열하여 종자 결정(seed crystal)을 이용하여 원료 융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 성장시 다결정 잉곳이 성장되지 않도록 사전에 검출하는 과정이 요구된다.
종래에는 일반적으로 작업자가 육안으로 성장되는 실리콘 잉곳이 단결정으로 성장되고 있는지를 체크한다.
하지만, 이러한 육안 관찰은 검출 에러가 발생될 가능성이 높아 다른 대안이 절실이 요구된다.
실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
실시예의 다른 목적은 단결정 잉곳의 불량을 정확하게 검출할 수 있는 반도체 단결정 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
실시예의 또 다른 목적은 단결정 잉곳의 불량을 실시간으로 검출할 수 있는 반도체 단결정 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
실시예의 또 따른 목적은 단결정 잉곳의 불량을 소프트웨어적으로 검출할 수 있는 반도체 단결정 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시예의 일 측면에 따르면, 반도체 단결정 제어장치는 챔버의 도가니에 수용된 융액으로부터 성장되는 잉곳을 제어한다.
반도체 단결정 제어장치는, 상기 챔버의 일측에 배치되어 제1 감지신호를 생성하는 제1 센서; 상기 제1 감지신호로부터 적어도 하나의 노드를 선정하는 연산부; 및 상기 선정된 적어도 하나의 노드를 바탕으로 상기 잉곳의 불량 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
실시예의 다른 측면에 따르면, 반도체 단결정 제어방법은 챔버의 도가니에 수용된 융액으로부터 잉곳을 성장시킨다.
반도체 단결정 제어방법은, 상기 챔버의 일측에 배치되어 제1 감지신호를 생성하는 단계; 상기 제1 감지신호로부터 적어도 하나의 노드를 선정하는 단계; 및 상기 선정된 적어도 하나의 노드를 바탕으로 상기 잉곳의 불량 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 반도체 단결정 제어장치 및 제어방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 센서로부터 감지된 감지신호의 전기적 신호 파형으로부터 기울기를 산출하고, 그 산출된 기울기를 토대로 에러 노드를 걸러냄으로써, 단결정 잉곳의 불량을 정확하게 검출할 수 있다는 장점이 있다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 센서로부터 감지된 감지신호를 실시간으로 분석하여 단결정 잉곳의 불량 여부를 판단함으로써, 단결정 잉곳의 불량 여부를 실시간으로 검출할 수 있다는 장점이 있다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 연산부의 연산 알고리즘을 이용하여 센서로부터 감지된 감지신호를 연산하여 단결정 잉곳의 불량 여부를 판단할 수 있어, 연산 처리 과정이 단순하고 빠르며 추가적인 전자 부품이 요구되지 않는다는 장점이 있다.
실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 실시예에 따른 반도체 단결정 제조장치를 도시한다.
도 2는 실리콘 단결정 잉곳을 도시한다.
도 3은 실시예에 따른 반도체 단결정 제어장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 실시예에 따른 반도체 단결정 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 도 4의 S600을 상세히 도시한 순서도이다.
도 6은 제1 감지신호에 따른 파형을 도시한다.
도 7은 실리콘 단결정 잉곳의 정상 상태에 대한 영상을 보여준다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 실시예에 따른 반도체 단결정 제조장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 반도체 단결정 제조장치는 챔버(100), 도가니(102), 히터(104), 제1 열차폐부(106) 및 제2 열차폐체(200)를 포함할 수 있다.
챔버(100)는 반도체 집적회로의 기본 재료인 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다.
도가니(102)는 챔버(100) 내부에 설치되는 핫존(hot zone) 구조물로서 실리콘 융액이 수용될 수 있다. 도가니(102)는 구동장치에 접속되어 회전 및/또는 승강이 가능하다.
히터(104)는 도가니(102)의 외측 둘레에 배치될 수 있다. 히터(104)는 다결정 실리콘을 용융시키기 위하여 도가니(102)에 가해질 열에너지를 생성할 수 있다.
제1 열차폐부(106)는 챔버(100)와 히터(104) 사이에 배치되어 히터(104)로부터 도가니(102)로 가해진 열이 챔버(100)의 외부로 방출되지 않도록 단열 가능을 가질 수 있다.
도가니(102) 위에 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 시드가 수용되는 시드척(300)이 배치될 수 있다. 아울러, 시드척(300)을 회전 및/또는 승강시키기 위한 케이블(310)이 시드척(300)에 접속될 수 있다. 케이블(310)은 구동장치에 접속되어 회전 및/또는 승강이 가능하다.
제2 열차폐부(200)는 도가니(102)의 상측에서 외부로 열이 방출되는 것을 방지하기 위해 배치될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 실시예에 따른 반도체 단결정 제조장치는 성장중인 실리콘 단결정 잉곳의 노드(node)을 감지하는 제1 센서(130)와 실리콘 단결정 잉곳의 회전수를 감지하는 제2 센서(140)를 더 포함할 수 있다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 노드(152)는 잉곳(150)이 단결정으로 성장되는지 유무를 확인할 수 있는 중요한 단서가 될 수 있다. 예컨대, 노드(152)가 존재하는 경우 잉곳(150)이 단결정으로 성장되고 있음을 알려주며, 노드(152)가 존재하지 않거나 제대로 형성되지 않는 경우 잉곳(150)이 다결정으로 성장되고 있음을 알려줄 수 있다.
구체적으로, 도 2a에 도시한 바와 같이, 노드(152)는 피크점(154)과 최저점(156)과 이들에 의해 결정되는 기울기(158)로 특정될 수 있다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 잉곳(150)이 정상적으로 단결정으로 성장되는 경우, 4개의 노드(152)가 형성될 수 있다.
이러한 노드(152)의 개수는 잉곳(150)의 성장 방향에 따라 달라질 있다. 예컨대, 잉곳(150)이 (100) 방향으로 성장되는 경우, 4개의 노드(152)가 형성될 수 있다. 예컨대, 잉곳(150)이 (110) 방향으로 성장되는 경우, 6개의 노드(152)가 형성될 수 있다.
이하의 실시예에 대한 설명에서는 잉곳(150)이 (100) 방향으로 성장되는 경우에 한정하여 설명하지만, 실시예는 (110) 방향으로 성장 또한 동일하게 적용될 수 있다.
따라서, 잉곳(150)에 4개의 노드(152)가 모두 형성되면서 각 노드(152)의 기울기(158)가 임계값 이상인 경우에 해당 잉곳(150)은 정상적으로 단결정 성장될 수 있다.
만일 잉곳(150)에 3개의 노드(152)가 형성되든지 4개의 노드(152)가 형성되지만 그 중 어느 하나의 노드(152)에서의 기울기(158)가 임계값 이하인 경우에 해당 잉곳(150)은 다결정으로 성장되는 것으로서, 잉곳(150)은 불량이므로 그에 따른 후속 조치가 취해질 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 센서(130)는 챔버(100)의 상측에 배치된 뷰포트(120) 상에 설치될 수 있다. 제1 센서(130)은 온도계센서(pyrometer sensor)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
제1 센서(130)은 잉곳(150)에 형성되는 노드(152)의 개수와 그 노드(152)의 기울기(도 6의 136)를 포함하는 제1 감지신호를 생성할 수 있다.
제2 센서(140)는 예컨대, 케이블(310)의 일측에 설치되어 케이블(310)의 회전수를 포함하는 제2 감지신호를 생성할 수 있다. 케이블(310)에 시드척(300)이 접속되고 시드척(300)의 시드를 통해 잉곳(150)이 성장되므로, 제2 센서(140)를 통해 잉곳(150)의 회전수가 감지될 수 있다. 제2 센서(140)는 회전감지센서일 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 반도체 단결정 제어장치를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 반도체 단결정 제어장치는 제1 센서(130), 제2 센서(140), 연산부(10) 및 제어부(20)를 포함할 수 있다.
연산부(10)는 제어부(20)에 포함될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
실시예에 따른 반도체 단결정 제어장치는 제어부(20)의 제어 하에 구동되는 구동부(30)를 더 포함할 수 있다. 구동부(30)는 예컨대, 케이블(310)에 접속된 모터일 수 있다. 모터는 케이블(310)을 회전시키는 회전모터와 케이블(310)을 승강시키는 이동모터를 포함할 수 있다. 케이블(310)은 상술한 바와 같이, 시드가 수용된 시드척(300)에 접속될 수 있다.
실시예에 따른 반도체 단결정 제어장치는 제어부(20)의 제어 하에 출력되는 출력부(40)를 더 포함할 수 있다. 출력부(40)는 예컨대, 스피커일 수 있다. 예컨대, 출력부(40)는 잉곳(150)의 불량시 알람(alarm)신호를 출력할 수 있다.
실시예에 따른 반도체 단결정 제어장치는 제어부(20)의 제어 하에 표시되는 디스플레이부(50)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(50)는 도 7에 도시한 바와 같이, 현재 성장 중인 잉곳(150)의 불량 여부에 대한 영상을 실시간으로 표시할 수 있다. 잉곳(150)에 관한 영상(52)과 제1 센서(130)로부터 검출된 제1 감지신호의 파형에 관한 영상(54)이 디스플레이부(50) 상에 표시될 수 있다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 잉곳(150)에 관한 영상(52)에는 4개의 노드(56)가 표시되고 있다. 이로부터 작업자는 현재 성장 중인 잉곳(150)이 정상임을 용이하게 파악할 수 있다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 잉곳(150)에 관한 영상(52)에는 3개의 노드(56)가 표시되고 있다. 정상인 잉곳(150)은 4개의 노드(56)가 표시됨을 알고 있는 작업자라면, 도 7b에 도시된 잉곳(150)에 관한 영상(52)에 3개의 노드(56)가 표시되고 있으므로, 현재 성장 중인 잉곳(150)이 불량임을 용이하게 파악할 수 있다.
이에 따라, 작업자는 출력부(40) 및/또는 디스플레이부(50)를 통해 현재 성장 중인 잉곳(150)의 불량 여부를 실시간으로 파악할 수 있다.
제1 및 제 2 센서(130, 140)는 상술한 바와 같다. 즉 제1 센서(130)은 잉곳(150)에 형성되는 노드(152)의 개수와 그 노드(152)의 기울기(도 6의 136)를 포함하는 제1 감지신호를 생성할 수 있다. 제2 센서(140)는 예컨대, 케이블(310)의 일측에 설치되어 케이블(310)의 회전수를 포함하는 제2 감지신호를 생성할 수 있다.
제1 감지신호 및 제2 감지신호는 전기적 신호로 이루어진 파형일 수 있다. 예컨대, 제1 감지신호 및 제2 감지신호는 전압으로 이루어진 파형일 수 있다.
제1 감지신호는 온도에 따른 밝기로부터 변환된 전기적 신호일 수 있다. 예컨대, 온도가 증가할수록 밝아지게 되고, 온도가 감소할수록 어두워질 수 있다. 이러한 경우, 밝아질수록 전기적 신호의 세기가 커지고, 어두워질수록 전기적 신호가 작아질 수 있다.
제1 센서(130)는 잉곳과 도가니(102)에 수용된 실리콘 융액과 접하는 실리콘 단결정의 일 영역(이하, 포커스 영역)이 포커스될 수 있다. 이 포커스 영역에서 검출된 밝기의 평균값이 전기적 신호로 변환되어 제1 감지신호가 생성될 수 있다.
성장되는 잉곳(150)은 주기적으로 회전될 수 있다. 이와 같이 잉곳(150)이 회전됨에 따라 포커스 영역을 기준으로 일정 시간 간격으로 노드(152)가 포커스 영역의 일측으로부터 나타나 포커스 영역의 우측을 통해 사라질 수 있다.
이러한 경우, 포커스 영역에서 노드(152)가 차지하는 면적이 커질수록 포커스 영역의 밝기가 더욱 더 밝아지고, 이와 같이 더욱더 밝아지는 밝기에 의해 전기적 신호의 세기가 커질 수 있다.
일정 시간 간격으로 노드(152)가 포커스 영역에 가장 넓은 면적으로 점유되게 되고, 노드(152)가 포커스 영역에 가장 넓게 점유될 때마다, 전기적 신호의 세기 또한 제일 커질 수 있다. 이와 같이 전기적 신호가 제일 커지는 지점이 후술되는 피크점(도 6의 132)이 될 수 있다.
아울러, 포커스 영역에 가장 넓은 면적으로 점유된 노드(152)는 그 면적이 서서히 줄어들고 포커스 영역에서 노드(152)가 사라질 수 있다. 포커스 영역에서 노드(152)가 사라진 후 다음 시간 간격에서 다시 노드(152)가 나타날 때까지의 구간(이하, 과도 구간이라 함)은 전기적 세기가 낮아질 수 있다. 이와 같은 과도 구간 중에서 제1 감지신호의 전기적 신호가 가장 낮은 지점이 후술되는 최저점(도 6의 134)이 될 수 있다.
따라서, 실시예에 따르면, 제1 감지신호로부터 피크점(도 6의 132)과 최저점(도 6의 134)이 찾아질 수 있다.
제2 감지신호는 잉곳(150)의 회전수를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 잉곳(150)의 회전수는 10rpm 내지 20rpm일 수 있다.
연산부(10)는 회전 주기 내에서 제1 감지신호로부터 산출된 기울기(도 6의 136)를 바탕으로 노드(152)를 선정할 수 있다.
제어부(20)는 회전 주기 내에 연산부(10)에서 선정된 노드(152)의 개수를 바탕으로 잉곳(150)의 불량 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따른 조치를 취할 수 있다. 예컨대, 잉곳(150)이 불량인 경우, 구동부(30)가 제어되어 잉곳(150)이 실리콘 융액 속으로 강하되어 다시 녹여진다(melt-back). 이후 다시 잉곳(150)의 성장이 진행될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 반도체 단결정 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 제1 센서(130)는 잉곳과 도가니(102)에 수용된 실리콘 융액과 접하는 실리콘 단결정의 포커스 영역으로부터 제1 감지신호를 생성할 수 있다(S400). 제1 감지신호는 도 6에 도시한 바와 같은 전기적 신호 파형으로 생성될 수 있다.
제2 센서(140)는 제2 감지신호를 생성할 수 있다(S500). 제2 감지신호는 현재 성장 중인 잉곳(150)의 회전수를 포함할 수 있다.
연산부(10)는 제1 센서(130)로부터 입력되는 제1 감지신호를 바탕으로 노드(152)를 선정할 수 있다(S600).
노드(152) 선정은 에러가 반영된 노드(152)를 배제시켜 정확한 노드(152)만을 획득하는 과정일 수 있다.
도 5를 참조하여 노드 선정 과정(S600)을 보다 상세히 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 먼저 연산부(10)는 제1 감지신호를 필터링할 수 있다(S610).
이를 위해, 연산부(10)는 필터를 포함할 수 있다. 이러한 필터는 노이즈제거필터로서, 예컨대 LPF(Low-Pass Filter)일 수 있다. 제1 감지신호에는 공정 환경 상 수 많은 노이즈가 발생되고, 이러한 노이즈가 제1 감지신호에 포함될 수 있다. 따라서, 필터에 의해 이러한 노이즈가 차단될 수 있다.
연산부(10)는 회전주기를 산출할 수 있다(S620). 회전주기는 제2 센서로부터 입력되는 제2 감지신호를 바탕으로 생성될 수 있다. 제2 감지신호로부터 초당 회전수가 파악될 수 있다. 따라서, 이러한 회전수 정보를 바탕으로 잉곳(150)이 1회전하는데 걸리는 시간, 즉 회전주기가 산출될 수 있다.
도시되지 않았지만, 제1 감지신호는 주기적인 간격으로 샘플링될 수 있다. 예컨대, 초당 2000번이 샘플링될 수 있다.
따라서, 예컨대, 회전주기가 1초인 경우, 회전주기 내에 2000번의 샘플링신호가 포함될 수 있다.
연산부(10)는 회전주기 내의 샘플링신호를 바탕으로 피크점(도 6의 132)을 탐색할 수 있다(S630). 피크점(도 6의 132)은 샘플링신호의 세기 중 가장 큰 세기를 갖는 샘플링신호가 위치된 지점일 수 있다.
연산부(10)는 회전주기 내의 샘플링신호를 바탕으로 최저점(134)을 탐색할 수 있다(S640). 최저점(134)은 샘플링신호의 세기 중 가장 작은 세기를 갖는 샘플링신호가 위치된 지점일 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1 감지신호는 다수의 샘플링신호로 구분된다. 이들 샘플링신호에는 피크점(132)을 갖는 샘플링신호과 최저점(134)을 갖는 샘플링신호도 존재한다.
최저점(134)은 피크점(132)보다 이전 시간에 위치될 수 있다. 최저점(134)은 포커스 영역에 노드(152)가 보이지 않을 때이고, 피크점(132)은 포커스 영역에 최대 면적을 갖는 노드(152)가 점유될 때일 수 있다.
최저점 탐색 과정(S640)은 피크점 탐색 과정(S630) 이전에 수행될 수도 있고, 피크점 탐색 과정(S630)과 동시에 수행될 수도 있다.
연산부(10)는 최저점(134)과 피크점(132)을 바탕으로 기울기(136)를 산출할 수 있다(S650).
기울기(136)는 최저점(134)과 피크점(132)을 잇는 직선의 기울기(136)일 수 있다.
연산부(10)는 상기 산출된 기울기(136)가 임계값보다 크고 최대 기울기보다 작은지를 판단할 수 있다(S660).
임계값과 최대 기울기 모두 에러 노드를 판별하기 위한 값이다.
임계값은 디지털값을 기준으로 잉곳의 초기 성장시에는 0.12이고, 그 후 성장시에는 0.16일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 산출된 기울기(136)가 임계값보다 크고 최대 기울기보다 작은 경우, 연산부(10)는 최저점(134)과 피크점(132)에 의해 만들어지는 노드(152)를 정상 노드로 판단할 수 있다(S670.
상기 산출된 기울기(136)가 임계값 이하인 경우, 연산부(10)는 최저점(134)과 피크점(132)에 의해 만들어지는 노드(152)를 에러 노드로 판단할 수 있다(S680). 에러 노드는 노드가 제대로 형성된 것이 아니며 이러한 경우에는 잉곳은 다결정 상태를 가질 수 있다.
상기 산출된 기울기(136)가 최대 기울기보다 큰 경우, 제1 감지신호에 에러가 반영되었지만 필터에 의해 필터링되지 않은 것으로서, 노드(152)가 제대로 형성되지 않은 것으로서 잉곳은 다결정 상태를 가질 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 정상 노드인지 또는 에러 노드인지에 대한 정보가 제어부(20)로 전달될 수 있다.
제어부(20)는 연산부(10)로부터 제공된 정상 노드의 개수를 바탕으로 노드(152) 개수가 설정된 개수와 일치하는지를 판단할 수 있다(S700).
설정된 개수는 4개일 수 있다. 상술한 바와 같이, 잉곳의 성장 방향이 (110)인 경우에는 잉곳의 1회전당 6개의 노드가 존재하므로, 이때에는 설정된 개수가 6개일 수 있다.
노드(152) 개수가 설정된 개수와 일치하는 경우, 제어부(20)는 현재 성장 중인 잉곳이 정상인 것으로 판단할 수 있다(S800).
노드(152) 개수가 설정된 개수보다 작은 경우, 제어부(20)는 현재 성장 중인 잉곳이 불량인 것으로 판단할 수 있다(S900). 잉곳이 불량이라 함은 잉곳이 단결정 상태가 아닌 다결정 상태인 것을 의미할 수 있다. 따라서, 이와 같이 성장된 다결정 잉곳은 불량으로서 반도체 집적회로용 웨이퍼로 사용될 수 없다.
잉곳(150)이 불량인 것으로 판단되는 경우, 제어부(20)는 구동부(30)를 제어하여(S910), 시드척(300)이 접속된 케이블(310)이 하강되도록 하여 잉곳(150)이 도가니(102)에 수용된 실리콘 융액 속으로 넣어질 수 있다. 실리콘 융액 속으로 넣어진 잉곳(150)은 녹아질 수 있다(melt-back). 이후 제어부(20)는 구동부(30)를 제어하여 시드척(300)이 접속된 케이블(310)이 인상되도록 하여 잉곳(150)이 성장될 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.
10: 연산부
20: 제어부
30: 구동부
40: 출력부
50: 디스플레이부
56, 152: 노드
100: 챔버
102: 도가니
104: 히터
106, 200: 열차폐부
120: 뷰포트
130, 140: 센서
132, 154: 피크점
134, 156: 최저점
136, 158: 기울기
150: 잉곳
300: 시드척
310: 케이블

Claims (19)

  1. 챔버의 도가니에 수용된 융액으로부터 성장되는 잉곳을 제어하는 반도체 단결정 제어장치에 있어서,
    상기 챔버의 일측에 배치되어 복수의 샘플링신호를 포함하는 제1 감지신호를 생성하는 제1 센서;
    상기 챔버 상에 배치되어 제2 감지신호를 생성하는 제2 센서;
    상기 제2 감지신호를 바탕으로 회전주기를 산출하고, 상기 산출된 회전주기 내에 해당하는 샘플링신호를 바탕으로 피크점 및 최저점을 탐색하고, 상기 탐색된 피크점 및 최저점을 바탕으로 기울기를 산출하고, 상기 산출된 기울기가 임계값 내지 최대 기울기 사이의 범위 내에 있는 경우, 상기 탐색된 피크점 및 최저점에 의해 만들어지는 노드를 정상 노드로 판정하고, 상기 산출된 기울기가 상기 임계값 내지 최대 기울기 사이의 범위를 벗어나는 경우, 상기 탐색된 피크점 및 최저점에 의해 만들어지는 노드를 에러 노드로 판정하는 연산부; 및
    상기 판정된 정상 노드의 개수를 바탕으로 상기 잉곳의 불량 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 반도체 단결정 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 제1 감지신호를 필터링하여 노이즈를 제거하고, 상기 필터링된 제1 감지신호를 샘플링하여 다수의 샘플링신호를 생성하는 반도체 단결정 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피크점은 상기 복수의 샘플링신호의 세기 중 가장 큰 세기를 갖는 샘플링신호가 위치된 지점이고,
    상기 최저점은 상기 복수의 샘플링신호의 세기 중 가장 작은 세기를 갖는 샘플링신호가 위치된 지점인 반도체 단결정 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최저점은 상기 피크점보다 이전 시간에 위치되는 반도체 단결정 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기울기는 상기 최저점과 상기 피크점을 잇는 직선의 기울기인 반도체 단결정 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 회전주기 내에서 상기 정상 노드의 개수가 설정된 개수와 일치하는지를 판단하고, 상기 정상 노드의 개수가 설정된 개수와 일치하는 경우, 상기 잉곳을 정상으로 판단하는 반도체 단결정 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부의 제어 하에 구동되는 구동부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 정상 노드의 개수가 설정된 개수보다 작은 경우, 상기 잉곳을 불량으로 판단하며, 상기 구동부를 제어하여 상기 잉곳이 상기 융액 속으로 넣어지도록 하는 반도체 단결정 제어장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 잉곳이 불량으로 판단되는 경우, 알람신호를 출력하는 출력부; 및
    상기 잉곳의 불량 상태에 관한 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 반도체 단결정 제어장치.
  9. 챔버의 도가니에 수용된 융액으로부터 잉곳을 성장시키기 위한 반도체 단결정 제어방법에 있어서,
    상기 챔버의 일측에 배치된 제1 센서로부터 복수의 샘플링
    신호를 포함하는 제1 감지신호를 생성하는 단계;
    상기 챔버 상에 배치된 제2 센서로부터 제2 감지신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 감지신호를 바탕으로 회전주기를 산출하는 단계;
    상기 산출된 회전주기 내에 해당하는 샘플링신호를 바탕으로 피크점 및 최저점을 탐색하는 단계;
    상기 탐색된 피크점 및 최저점을 바탕으로 기울기를 산출하는 단계;
    상기 산출된 기울기가 임계값 내지 최대 기울기 사이의 범위 내에 있는 경우, 상기 탐색된 피크점 및 최저점에 의해 만들어지는 노드를 정상 노드로 판정하는 단계;
    상기 산출된 기울기가 상기 임계값 내지 최대 기울기 사이의 범위를 벗어나는 경우, 상기 탐색된 피크점 및 최저점에 의해 만들어지는 노드를 에러 노드로 판정하는 단계; 및
    상기 판정된 정상 노드의 개수를 바탕으로 상기 잉곳의 불량 여부를 판단하는 단계를 포함하는 반도체 단결정 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기울기는 상기 최저점과 상기 피크점을 잇는 직선의 기울기인 반도체 단결정 제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 잉곳의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 회전주기 내에서 상기 정상 노드로 판단된 노드의 개수가 설정된 개수와 일치하는 경우, 상기 잉곳을 정상으로 판단하는 단계를 포함하는 반도체 단결정 제어방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 잉곳이 불량으로 판단되는 경우, 알람신호를 출력하는 단계; 및
    상기 잉곳의 불량 상태에 관한 영상을 표시하는 단계를 더 포함하는 반도체 단결정 제어방법.
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