KR102137336B1 - 단결정잉곳성장장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

단결정잉곳성장방법은 잉곳의 바디를 성장시키고, 잉곳의 무게를 측정하고, 측정된 잉곳의 무게를 바탕으로 레시피를 업데이트하며, 업데이트된 레시피를 이용하여 상기 잉곳의 테일을 성장시킨다.

Description

단결정잉곳성장장치 및 그 방법{Apparatus of growing a single crystal ingot and method thereof}
실시예는 단결정잉곳성장장치 및 그 방법에 관한 것이다.
쵸크랄스키(Cz)법을 이용한 반도체 잉곳 성장법에서는 석영 도가니에 수용된 멜트(melt)에 시드를 담근 후 시드 케이블(seed cable)을 회전시키면서 상부로 서서히 인상함으로써 고액계면을 통해 단결정 잉곳을 성장시킨다.
잉곳의 성장공정은 먼저 멜트에 담궈진 시드를 회전 및 인상시켜 잉곳의 바디를 성장시킨 후, 서서히 직경이 0으로 줄어들어 멜트로부터 분리되는 잉곳의 테일을 성장시킬 수 있다.
잉곳의 성장공정에서는 온도, 가스 압력, 자기장 세기 등과 같은 다양한 파라미터나 인자들이 사용되는데, 이러한 파라미터나 인자들이 매 공정 또는 동일 공정 내에서 일정하게 유지되기 어렵다. 이에 따라, 잉곳이 바디와 테일이 성장되는 중에서 온도구배가 실시간으로 변한다. 잉곳의 바디성장공정 중 온도구배가 상대적으로 기준 온도구배보다 높으면, 잉곳의 바디의 직경이 타겟 직경보다 작아지고, 기준 온도구배보다 낮으면, 잉곳의 바디의 직경이 타겟 직경보다 커진다.
따라서, 종래에는 잉곳성장공정시 실시간으로 온도구배가 변함에도 불구하고 다양한 파라미터나 인자가 고정된 표준레시피(standard recipe)를 이용하여 잉곳을 성장시키므로, 실시간으로 변하는 온도구배를 반영하지 못하여 최적의 잉곳을 생산할 수 없는 문제가 있다.
한편, 잉곳의 테일성장은 온도구배에 매우 민감하다. 따라서, 종래에는 잉곳의 테일성장으로 설정된 온도구배로부터 벗어나는 경우, 팝아웃(pop out)과 같은 열적 쇼크(thermal shock)이 유발되고, 이러한 열정 쇼크는 잉곳의 바디의 전체에 전위(dislocation)을 발생시켜 잉곳 불량을 야기하여 제품 수율이 저하되는 문제가 있다.
실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
실시예의 다른 목적은 새로운 방식의 단결정잉곳성장장치 및 그 방법을 제공한다.
실시예의 또 다른 목적은 실시간으로 변하는 온도구배를 반영하여 원하는 최적 및 최상품의 잉곳을 성장할 수 있는 단결정잉곳성장장치 및 그 방법을 제공한다.
실시예의 또 다른 목적은 팝아웃과 같은 열적 쇼크의 유발을 사전에 차단하여 제품 수율을 향상시킬 수 있는 단결정잉곳성장장치 및 그 방법을 제공한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시예의 일 측면에 따르면, 단결정잉곳성장방법은, 잉곳의 바디를 성장시키는 단계; 상기 잉곳의 무게를 측정하는 단계; 상기 측정된 잉곳의 무게를 바탕으로 레시피를 업데이트하는 단계; 및 상기 업데이트된 레시피를 이용하여 상기 잉곳의 테일을 성장시키는 단계;를 포함한다.
실시예의 다른 측면에 따르면, 단결정잉곳성장장치는, 멜트를 포함하는 도가니; 상기 도가니의 멜트로부터 잉곳의 바디와 테일을 성장시키는 성장수단; 상기 잉곳의 무게를 측정하는 로드셀; 및 제어부;를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 측정된 잉곳의 무게를 바탕으로 레시피를 업데이트하고, 상기 업데이트된 레시피를 이용하여 상기 잉곳의 테일을 성장시킬 수 있다.
실시예에 따른 단결정잉곳성장장치 및 그 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 기존에 사중 중인 로드셀을 이용하여 측정된 잉곳의 무게를 토대로 실시간으로 변하는 온도구배를 반영하여 잉곳을 성장시킴으로써, 최적 및 최상품의 잉곳을 성장할 수 있다는 장점이 있다.
실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 실시간으로 변하는 온도구배를 반영하여 잉곳을 성장시킴으로써, 팝아웃과 같은 열적 쇼크의 유발을 사전에 차단하여 제품 수율을 향상시킬 수 있다는 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 단결정성장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 온도구배에 따른 자기장 세기를 보여준다.
도 3은 온도구배에 따른 시드회전을 보여준다.
도 4는 팝아웃 개선을 보여준다.
도 5는 비교예와 실시예의 제품 수율을 보여준다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “B 및(와) C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 단결정성장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 멜트(SM)가 적재된 석영 도가니(100)을 포함할 수 있다. 멜트(SM)는 잉곳 원료로서 다결정 실리콘일 수 있다. 이 다결정 실리콘은 이후 설명되는 히터(미도시)에 의해 멜트(SM)로 용융될 수 있다.
실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 석영 도가니(100)를 둘러싸고 지지하는 외부 도가니(101)를 포함할 수 있다. 외부 도가니(101)는 내열성과 도전성을 갖는 그래파이트(Graphite)나 CCM(Carbon Composite Material) 소재로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 석영 도가니(100)의 외측에 배치되어 석영 도가니(100)를 가열시키는 히터(미도시)를 포함할 수 있다. 히터는 외부 도가니(101)의 측벽으로부터 이격되고 원통형으로 둘러싸도록 배치되며, 석영 도가니(100)를 가열하여 도가니 내부로 복사열을 전달할 수 있다. 이와 달리, 히터는 서로 분리된 복수개로 구비될 수도 있다.
실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 석영 도가니(100)의 외측에 배치되어 자기장을 생성하는 마그네트(107)를 포함할 수 있다. 마그네트(107)는 히터의 내측 또는 외측에 배치될 수 있다. 마그네트(107)는 서로 분리된 복수개로 구비될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 석영 도가니(100)의 멜트(SM) 위에 배치되어 멜트(SM)로부터 상부로 방사되는 복사열의 열흐름을 차단하는 열실드(103)을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 성장수단을 포함할 수 있다. 성장수단은 인상기구(105)와 시드 케이블(1)을 포함할 수 있다. 인상기구(105)는 시드 케이블(1)을 감아 인상시킬 수 있다. 시드 케이블(1)의 하측에는 잉곳의 성장을 위한 시드가 장착될 수 있다.
이와 같이 구성된 단결정잉곳장치에서, 먼저 히터에 의해 석영 도가니(100) 내에 다결정 실리콘이 멜트(SM)로 융용될 수 있다. 이어, 인상기구(105)의 작동에 의해 시드 케이블(1)이 하강하여 시드가 석영 도가니(100)의 멜트(SM)에 담궈질 수 있다. 이어, 인상기구(105)의 작동에 의해 시드 케이블(1)이 회전되고 승강됨으로써, 바디(12)와 테일(14)로 구성된 잉곳(10)이 성장될 수 있다. 잉곳(10)의 바디(12)가 성장될 수 있다. 원하는 잉곳(10)의 바디(12)가 성장된 후, 서서히 직경이 작아지는 잉곳(10)의 테일(14)이 성장되어 석영 도가니(100)의 멜트(SM)로부터 분리될 수 있다. 이와 같이 성장된 잉곳(10)의 바디(12)가 슬라이싱(slicing)과 같은 후속공정을 통해 웨이퍼가 제조될 수 있다.
미설명 도면부호 104는 서포터를 나타낼 수 있다.
한편, 잉곳의 테일을 성장시키는 공정은 온도구배에 매우 민감하여, 원하는 온도구배에서 성장되지 않는 경우 단결정의 구조 손실(Structure loss)이나 팝 아웃(Pop out)가 유발되어 제품 수율이 저하될 수 있다.
실시예는 실시간으로 변하는 온도구배를 반영하여 잉곳(10)의 테일(14)을 성장시킴으로써, 최적 및 최상품의 잉곳(10)을 성장할 수 있을 뿐만 아니라 구조 손실이나 팝아웃의 유발을 사전에 차단하여 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
이를 구현하기 의해 추가되는 구성요소나 이러한 구성요소에 의한 성장방법을 상세히 설명한다.
실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 로드셀(106)을 포함할 수 있다. 로드셀(106)은 상부부재(미도시)에 장착되어 시드 케이블(1)에 연결될 수 있다. 로드셀(106)은 탄성몸체가 구비될 수 있다. 로드셀(106)은 잉곳(10), 구체적으로 잉곳(10)의 바디(12)에 의해 시드 케이블(1)에 가해지는 무게를 측정할 수 있다. 무게는 하중이나 질량으로 지칭될 수도 있다.
실시예에 따른 실시예에 따른 단결정잉곳성장장치는 제어부(110)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 성장수단을 제어할 수 있다. 제어부(110)는 성장수단의 인상기구(105)를 제어할 수 있다. 제어부(110)는 마그네트(107)를 제어할 수 있다.
제어부(110)는 로드셀(106)로부터 무게 정보를 수신할 수 있다. 제어부(110)는 잉곳(10)의 무게를 바탕으로 레시피를 업데이트할 수 있다. 여기서, 레시피는 표준레시피로서, 자기장세기와 시드회전값이 포함될 수 있다. 표준레시피는 기준레시피로 지칭될 수 있다. 자기장세기는 마그네트(107)에서 발생된 자기장의 세기일 수 있다. 시드회전은 시드 케이블(1)이나 잉곳(10)의 회전속도일 수 있다. 잉곳(10)의 회전속도는 분당 회전수를 의미할 수 있다. 기준레시피에 포함된 자기장세기와 시드회전는 기준자기장세기와 기준시드회전으로 지칭될 수 있다.
기준레시피에 포함된 자기장세기와 시드회전은 표준온도구배에서 잉곳(10)의 테일(14)을 성장하기 위해 사용되는 파라미터나 인자일 수 있다.
실시예에서, 잉곳성장공정 중에 온도구배가 변경되는 경우, 그 변경된 온도구배에 부합하도록 레시피가 업데이트되고, 상기 업데이트된 레시피를 이용하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장됨으로써, 최적 및 최상품의 잉곳(10)이 성장될 수 있을 뿐만 아니라 구조 손실이나 팝아웃의 유발이 사전에 차단되어 제품 수율이 향상될 수 있다. 상기 업데이트된 레시피는 업데이트 레시피로 지칭될 수 있다.
제어부(110)는 로드셀(106)에서 측정된 잉곳(10)의 무게를 바탕으로 레시피를 업데이트할 수 있다. 예컨대, 로드셀(106)은 잉곳(10)의 테일(14)을 성장시키기 전에 잉곳(10)의 무게를 측정할 수 있다. 즉, 로드셀(106)은 잉곳(10)의 바디(12)의 성장이 완료되고 잉곳(10)의 테일(14)이 성장되기 전에 잉곳(10)의 무게를 측정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 기준무게와 상기 측정된 무게 사이의 차이를 이용하여 석영 도가니(100)의 잔류 멜트량의 변화를 산출하고, 잔류멜트량의 변화를 바탕으로 온도구배를 산출하거나 파악할 수 있다.
잔류멜트량(M_r)은 수학식 1로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
M_r=C-W
C는 초기 차지량(charge amount)를 나타내고, W는 잉곳(10)의 무게를 나타낼 수 있다. 잔류멜트량(M_r)은 살시 변동하는 공정환경에서 잉곳(10), 구체적으로 잉곳(10)의 바디(12)가 성장된 후 석영 도가니(100)에 남은 멜트량일 수 있다.
초기 차지량은 잉곳(10)을 성장시키기 위해 석영 도가니(100)에 적재된 실리콘의 질량으로서, 항상 일정한 값으로 고정될 수 있다. 따라서, 잔류멜트량(M_r)은 석영 도가니(100)에 적재된 멜트(SM)의 초기차지량에서 실제적으로 잉곳(10)의 성장에 사용된 량, 즉 잉곳(10)의 무게를 제외하고 남은 멜트량일 수 있다.
표준 잔류멜트량(M_stadard)은 수학식 2로 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
M_stadard=C-W_ref
W_ref는 기준잉곳무게를 나타낼 수 있다. 표준 잔류멜트량(M_stadard)은 석영 도가니(100)에 적재된 멜트(SM)의 초기차지량에서 표준레시피를 이용하여 이상적으로 성장된 기준잉곳의 무게를 제외한 잔류멜트량일 수 있다.
잔류멜트량의 변화량(ΔM)은 수학식 3과 같이 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 산출될 수 있다.
[수학식 3]
ΔM=M_r- M_stadard
=(C-W)-(C-W_ref)
= W_ref- W
수학식 3으로부터, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)은 기준잉곳무게(W_ref)에서 잉곳(10)의 무게(W)을 감산한 값일 수 있다. 여기서, 잉곳(10)의 무게(W)는 실시간으로 변하는 온도구배가 반영될 수 있다. 따라서, 온도구배가 변하지 않으면, 즉 온도구배가 표준온도구배와 동일한 경우, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)은 0이 될 수 있다. 온도구배가 표준온도구배와 상이한 경우, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)은 0보다 크거나 0보다 작을 수 있다.
예컨대, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)이 0인 경우, 온도구배가 표준온도구배와 동일할 수 있다. 이러한 경우에는 레시피가 업데이트되지 않을 수 있다.
예컨대, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)이 0보다 큰 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 클 수 있다. 온도구배가 표준온도구배보다 큰 경우에는 석영 도가니(100)에 적재된 다결정실리콘이 멜트(SM)로 용융되는 양이 줄어들어, 잉곳(10)의 테일(14)로 성장되기 어려워 상기 성장된 잉곳(10)의 무게가 작아져 결국 잔류멜트량(M_r)이 증가될 수 있다. 이와 같이 잔류멜트량(M_r)이 증가되는 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 작아지도록 레시피가 업데이트될 수 있다. 즉, 레시피의 자기장세기 및 시드회전이 증가되도록 업데이트되고, 이러한 업데이트된 레시피에 의해 잉곳(10)의 테일(14)이 성장되므로, 최적 및 최상품의 잉곳(10)이 성장될 수 있을 뿐만 아니라 구조 손실이나 팝아웃의 유발이 사전에 차단되어 제품 수율이 향상될 수 있다.
예컨대, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)이 0보다 작은 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 작을 수 있다. 온도구배가 표준온도구배보다 작은 경우에는 석영 도가니(100)에 적재된 다결정실리콘이 멜트(SM)로 용융되는 양이 늘어나, 잉곳(10)의 테일(14)로 너무 용이하게 성장돼 상기 성장된 잉곳(10)의 무게가 커져 결국 잔류멜트량(M_r)이 감소될 수 있다. 이와 같이 잔류멜트량(M_r)이 감소되는 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 커지도록 레시피가 업데이트될 수 있다. 즉, 레시피의 자기장세기 및 시드회전이 감소되도록 업데이트되고, 이러한 업데이트된 레시피에 의해 잉곳(10)의 테일(14)이 성장되므로, 최적 및 최상품의 잉곳(10)이 성장될 수 있을 뿐만 아니라 구조 손실이나 팝아웃의 유발이 사전에 차단되어 제품 수율이 향상될 수 있다.
자기장세기는 표준자기장세기 대비 최대 25% 증가되거나 감소되도록 조절될 수 있다. 시드회전은 표준시드회전 대비 최대 25% 증가되거나 감소되도록 조절될 수 있다. 표준자기장세기와 표준시드회전은 표준레시피에 설정된 값일 수 있다.
표준레시피는 제1 레시피로 지칭되고, 업데이트레시피는 제2 레시피로 지칭될 수 있다.
도 2는 온도구배에 따른 자기장 세기를 보여주고, 도 3은 온도구배에 따른 시드회전을 보여준다. 도 2에서 가로축은 테일 길이(도 1의 L)를 나타내고, 세로축은 자기장세기를 나타낼 수 있다. 도 3에서 가로축은 테일 길이(도 1의 L)를 나타내고, 세로축은 시드회전을 나타낼 수 있다.
잉곳(10)의 테일 공정은 잉곳(10)의 고액 계면에서 열적 쇼크를 최소화시키기 위해 잉곳(10)을 서서히 줄여가는 공정으로서, 테일 길이(L)는 잉곳(10)의 바디(12) 하측으로부터 석영 도가니(100)의 멜트(SM)로부터 분리되기 전의 최하측까지의 길이일 수 있다.
도 2에는 3개의 레시피가 도시되고 있다. 즉, 도 2에 표준레시피, 제1 레시피 및 제2 레시피가 보여진다. 표준레시피, 제1 레시피 및 제2 레시피에는 테일 길이(L)에 따른 자기장세기가 포함될 수 있다.
예컨대, 제1 레시피의 자기장세기는 표준레시피의 표준자기장세기보다 크고, 제2 레시피의 자기장세기는 표준레시피의 표준자기장세기보다 작을 수 있다.
이러한 경우, 온도구배와 표준온도구배의 비교를 통해 표준레시피가 그대로 유지되거나, 제1 레시피 또는 제2 레시피로 업데이트될 수 있다.
예컨대, 잉곳(10)의 바디(12)의 성장 후 측정된 잉곳(10)의 무게를 토대로 산출된 잔류멜트량의 변화량(ΔM)이 0보다 커서 온도구배가 표준온도구배보다 큰 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 낮아지도록 표시레시피의 표준자기장세기가 이보다 큰 자기장세기를 갖는 제1 레시피로 업데이트될 수 있다. 제1 레시피의 자기장세기를 이용하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장될 수 있다.
예컨대, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)이 0보다 작아서 온도구배가 표준온도구배보다 작은 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 높아지도록 표시레시피의 표준자기장세기가 이보다 작은 자기장세기를 갖는 제2 레시피로 업데이트될 수 있다. 제2 레시피의 자기장세기를 이용하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장될 수 있다.
한편, 도 3에는 3개의 레시피가 도시되고 있다. 즉, 도 3에 표준레시피, 제1 레시피 및 제2 레시피가 보여진다. 표준레시피, 제1 레시피 및 제2 레시피에는 테일 길이(L)에 따른 시드회전이 포함될 수 있다.
예컨대, 제1 레시피의 시드회전은 표준레시피의 표준시드회전보다 크고, 제2 레시피의 시드회전은 표준레시피의 표준시드회전보다 작을 수 있다.
이러한 경우, 온도구배와 표준온도구배의 비교를 통해 표준레시피가 그대로 유지되거나, 제1 레시피 또는 제2 레시피로 업데이트될 수 있다.
예컨대, 잉곳(10)의 바디(12)의 성장 후 측정된 잉곳(10)의 무게를 토대로 산출된 잔류멜트량의 변화량(ΔM)이 0보다 커서 온도구배가 표준온도구배보다 큰 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 낮아지도록 표시레시피의 표준시드회전이 이보다 큰 시드회전을 갖는 제1 레시피로 업데이트될 수 있다. 제1 레시피의 시드회전을 이용하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장될 수 있다.
예컨대, 잔류멜트량의 변화량(ΔM)이 0보다 작아서 온도구배가 표준온도구배보다 작은 경우, 온도구배가 표준온도구배보다 높아지도록 표시레시피의 표준시드회전이 이보다 작은 시드회전을 갖는 제2 레시피로 업데이트될 수 있다. 제2 레시피의 시드회전을 이용하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장될 수 있다.
도 2와 도 3을 통합하는 경우, 표준레시피에는 표준자기장세기와 표준시드회전이 포함될 수 있다. 제1 레시피에는 표준레시피의 표준자기장세기보다 큰 제1 자기장세기와 표준시드회전보다 큰 제1 시드회전이 포함될 수 있다. 제2 레시피에는 표준레시피의 표준자기장세기보다 작은 제2 자기장세기와 표준시드회전보다 작은 제2 시드회전이 포함될 수 있다.
예컨대, 온도구배가 표준온도구배보다 큰 경우, 표준레시피가 제1 자기장세기와 제1 시드회전을 포함하는 제1 레시피로 업데이트될 수 있다. 제1 레시피의 시드회전을 이용하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장될 수 있다.
예컨대, 온도구배다 표준온도구배보다 작은 경우, 표준레시피가 제2 자기장세기와 제2 시드회전을 포함하는 제2 레시피로 업데이트될 수 있다. 제2 레시피의 시드회전을 이용하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장될 수 있다.
도 4는 팝아웃 개선을 보여준다.
도 4에서 가로축은 테일 길이(도 1의 L)를 나타내고, 세로축은 잉곳의 테일의 반경을 나타낼 수 있다. 도 5는 비교예와 실시예의 제품 수율을 보여준다.
도 4에 도시된 점선은 비교예로서, 온도구배가 표준온도구배보다 큼에도 불구하고 표준레시피를 이용하여 잉곳의 테일이 성장되는 경우로서, 테일 길이(L)에 따라 잉곳의 테일의 반경이 급격히 줄어들어 팝아웃과 같은 열적 쇼트가 발생됨을 알 수 있다.
이와 달리, 실시예에서와 같이, 온도구배가 표준온도구배보다 큰 경우, 온도구배가 표준온도구배가 되도록 표준레시피를 제1 레시피로 업데이트하고 그 업데이트된 제2 레시피에 의해 자기장세기와 시드회전이 증가되도록 하여 잉곳(10)의 테일(14)이 성장될 수 있다. 이러한 경우, 테일 길이(L)에 띠라 잉곳(10)의 테일(14)의 반경이 서서히 줄어들어 팝아웃과 같은 열적 쇼트가 발생이 방지될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 비교예에서 제품 수율은 35%인데 반해, 실시예에서는 55%로서, 실시예에서 제품 수율이 현저히 향상됨을 알 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.
1: 시드 케이블
10: 잉곳
12: 바디
14: 테일
100: 석영 도가니
101: 외부 도가니
103: 열실드
104: 서포터
105: 인상기구
106: 로드셀
107: 마그네트
110: 제어부

Claims (11)

  1. 잉곳의 바디를 성장시키는 단계;
    상기 잉곳의 무게를 측정하는 단계;
    상기 측정된 잉곳의 무게를 바탕으로 상기 측정된 잉곳의 무게를 바탕으로 온도구배를 파악하는 단계;
    상기 파악된 온도구배를 바탕으로 레시피를 업데이트하는 단계; 및
    상기 업데이트된 레시피를 이용하여 상기 잉곳의 테일을 성장시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 레시피를 업데이트하는 단계는,
    상기 파악된 온도구배가 기준온도구배보다 높은 경우, 상기 레시피의 자기장세기 및 시드회전이 증가되도록 업데이트하는 단계;
    상기 파악된 온도구배가 상기 기준온도구배보다 낮은 경우, 상기 레시피의 자기장세기 및 시드회전이 감소되도록 업데이트하는 단계; 및
    상기 파악된 온도구배가 상기 기준온도구배와 동일한 경우, 상기 레시피는 기준 데이터로 유지하는 단계;
    를 포함하는 단결정잉곳성장방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도구배를 파악하는 단계는,
    기준무게와 상기 측정된 무게 사이의 차이를 이용하여 도가니의 잔류 멜트량의 변화를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 잔류멜트량의 변화를 바탕으로 온도구배를 파악하는 단계;
    를 포함하는 단결정잉곳성장방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳의 무게는 상기 잉곳의 테일을 성장시키기 전에 측정되는 단결정잉곳성장방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳의 무게는 로드셀을 이용하여 측정되는 단결정잉곳성장방법.
  7. 멜트를 포함하는 도가니;
    상기 도가니의 멜트로부터 잉곳의 바디와 테일을 성장시키는 성장수단;
    상기 잉곳의 무게를 측정하는 로드셀; 및
    제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 잉곳의 무게를 바탕으로 온도구배를 파악하고,
    상기 파악된 온도구배를 바탕으로 레시피를 업데이트하고,
    상기 업데이트된 레시피를 이용하여 상기 잉곳의 테일을 성장시키고,
    상기 제어부는,
    상기 파악된 온도구배가 기준온도구배보다 높은 경우, 상기 레시피의 자기장세기 및 시드회전이 증가되도록 업데이트하고,
    상기 파악된 온도구배가 상기 기준온도구배보다 낮은 경우, 상기 레시피의 자기장세기 및 시드회전이 감소되도록 업데이트하며,
    상기 파악된 온도구배가 상기 기준온도구배와 동일한 경우, 상기 레시피는 기준 데이터로 유지하는 단결정잉곳성장장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기준무게와 상기 측정된 무게 사이의 차이를 이용하여 상기 도가니의 잔류 멜트량의 변화를 산출하고,
    상기 산출된 잔류멜트량의 변화를 바탕으로 온도구배를 파악하는 단결정잉곳성장장치.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 로드셀은,
    상기 잉곳의 테일을 성장시키기 전에 상기 잉곳의 무게를 측정하는 단결정잉곳성장장치.
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JP2003176199A (ja) * 2001-12-06 2003-06-24 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上げ装置および引上げ方法
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