KR102231090B1 - 잉곳 성장 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고선명도 이미지를 확보하여 멜트 갭을 정확하게 추출할 수 있는 잉곳 성장 제어장치에 관한 것이다.
본 발명은 투명창이 구비된 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되고, 실리콘 융액으로부터 단결정 잉곳이 성장되는 도가니; 상기 투명창 외부에 설치되고, 멜트 갭을 촬영하는 경사 카메라; 및 상기 경사 카메라에서 촬영된 이미지들 중 선명한 이미지를 선택하고, 상기 선택된 이미지로부터 멜트 갭을 추출하는 제어부;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치를 제공한다.

Description

잉곳 성장 제어장치 {Ingot growth control apparatus}
본 발명은 고선명도 이미지를 확보하여 멜트 갭을 정확하게 추출할 수 있는 잉곳 성장 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘 웨이퍼의 제조를 위해서는 먼저 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시켜야 하는데, 초크랄스키(czochralski, CZ) 법이 적용될 수 있다.
이와 같은 실리콘 단결정 성장장치는 실리콘 융액의 표면과 히터로부터 복사되는 열이 실리콘 단결정 잉곳으로 전달되지 못하도록 열차폐부재를 포함한다.
그런데, 열차폐부재를 설치하는 경우, 열차폐부재의 하단부와 실리콘 융액의 표면 간에 일정한 간격을 유지하도록 설치하는데, 이 간격을 멜트 갭(Melt Gap)이라 하고, 실리콘 단결정 잉곳의 품질 향상과 생산성 증가를 위하여 멜트 갭을 일정하게 유지하여야 한다.
따라서, 실리콘 융액의 멜팅 공정이 완료되면, 멜트 갭을 설정 또는 멜트 갭 측정을 위해 열차폐부재의 하단(예컨대, 측정봉)과 실리콘 융액의 표면을 접촉시킴으로써, 열차폐부재와 융액 사이의 멜트갭을 측정할 수 있다.
한국공개특허 제2014-0097834호에 개시된 단결정 잉곳 성장 장치는, 뷰 포트를 갖는 챔버, 챔버 내측에 단결정 성장 원료인 용융액을 수용하는 도가니, 도가니 상부에 위치하는 열차폐부, 열차폐부와 용융액 사이의 거리인 멜트 갭 측정을 위한 측정봉과, 측정봉과 용융액 표면에 생성된 측정봉 반사상에 대한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함한다.
그런데, 단결정 잉곳이 용융액으로부터 인상되는 동안 지속적으로 잉곳이 회전하고, 용용액 표면에 진동이 발생됨으로서, 카메라가 측정봉 반사상을 촬영하더라도 찌그러진 반사상을 획득할 수 밖에 없다.
물론, 공정 초기 즉, 용융액 표면에 진동이 발생하기 전에 카메라가 용융액 표면에 측정봉 반사상을 획득할 수 있지만, 잉곳과 용융액 사이에 표면 장력으로 인하여 왜곡된 측정봉 반사상을 획득하게 된다.
또한, 공정 중 내부 환경 변화 즉, 주변 밝기 변화에 따라 측정봉 반사상 인식이 변할 수 있다.
도 1은 종래의 단결정 잉곳 성장 장치에 적용된 CCD 카메라가 촬영한 이미지가 도시된 도면이다.
종래 기술에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 선명도가 낮은 이미지를 획득할 수 밖에 없고, 이로 인하여 정확한 멜트 갭의 측정이 불가능할 뿐 아니라 멜트 갭을 정확하게 제어할 수 없어 결국 성장된 단결정 잉곳에 불량을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고선명도 이미지를 확보하여 멜트 갭을 정확하게 추출할 수 있는 잉곳 성장 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 투명창이 구비된 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되고, 실리콘 융액으로부터 단결정 잉곳이 성장되는 도가니; 상기 투명창 외부에 설치되고, 멜트 갭을 촬영하는 경사 카메라; 및 상기 경사 카메라에서 촬영된 이미지들 중 선명한 이미지를 선택하고, 상기 선택된 이미지로부터 멜트 갭을 추출하는 제어부;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치를 제공한다.
상기 경사 카메라는, 빛이 굴절되어 입사되는 렌즈와, 상기 렌즈의 중심면에 대해 경사지도록 상기 렌즈의 일측에 위치되고, 상기 렌즈를 통해 입사 및 굴절된 상을 획득하여 처리하는 광학 센서와, 상기 렌즈의 광축을 중심으로 상기 광학 센서를 회전시키는 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 렌즈는, 볼록 렌즈 또는 단면 렌즈 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
상기 경사 카메라는, 상기 광학 센서를 1°회전시킬 때 마다 이미지를 촬영할 수 있다.
상기 경사 카메라는, 상기 도가니 상측에 매달린 측정봉(scale rod)의 하부와 상기 측정봉의 하부가 실리콘 융액에 비춰지는 반사상을 포함하도록 이미지를 촬영할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 경사 카메라에서 촬영된 이미지에서 단결정 잉곳으로부터 가장 먼 측정봉의 하부 한 지점을 특징값으로 추출할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 특징값을 기반으로 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기법으로 상기 경사 카메라에서 촬영된 이미지들 중 선명한 이미지를 자동 선별할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 선별된 이미지를 기준으로 신뢰도 보정하고, 상기 보정된 이미지를 기준으로 멜트 갭을 추출할 수 있다.
본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치는 경사 카메라를 통하여 챔버 내의 초점이 가변되더라도 이미지를 촬영함으로서, 고선명도 이미지를 확보하여 멜트 갭을 정확하게 추출할 수 있고, 멜트 갭을 정확하게 제어하여 결정 결함, 산소 농도 등과 같은 단결정 잉곳의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 단결정 잉곳 성장 장치에 적용된 CCD 카메라가 촬영한 이미지가 도시된 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치가 도시된 도면.
도 3은 도 2의 경사 카메라가 개략적으로 도시한 구성도.
도 4는 도 2의 제어부가 상세히 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 단결정 잉곳 성장 장치에 적용된 경사 카메라가 촬영한 이미지들 중 제어부가 자동 선별한 이미지가 도시된 도면.
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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치가 도시된 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(110)와, 도가니(120)와, 히터(130)와, 단열부재(140)와, 열차폐부(150)와, 측정봉(160)과, 경사 카메라(170)와, 제어부(180)를 포함할 수 있다.
챔버(110)는 단결정 잉곳(I)을 성장시킬 성장 환경을 제공하는 밀폐 공간으로서, 그 내부를 관찰할 수 있는 뷰 포트(view port, 190)가 구비될 수 있다.
챔버(110)는 결합 위치에 따라 몸체 챔버(body chamber, 111), 돔 챔버(dome chamber, 112) 및 풀 챔버(pull chamber, 113)로 구분될 수 있다.
뷰 포트(190)는 돔 챔버(112)의 일 영역에 설치될 수 있지만, 한정되지 아니한다. 그리고, 경사 카메라(170)의 개수와 대응되도록 복수개의 뷰 포트(190)가 구비될 수 있다.
몸체 챔버(111)는 하부에 위치할 수 있고, 돔 챔버(112)는 몸체 챔버(111)의 상단에 위치되어 덮개로서의 역할을 할 수 있다. 몸체 챔버(111)와 돔 챔버(112)는 다결정 실리콘을 단결정 잉곳(I)으로 성장시키기 위한 환경을 제공하는 곳으로, 내부에 수용 공간을 갖는 원통일 수 있다.
풀 챔버(113)는 돔 챔버(112) 상단에 위치할 수 있고, 성장된 단결정 잉곳(I)을 인상하기 위한 공간일 수 있다. 따라서, 몸체 챔버(111)와 돔 챔버(112)에 의해 형성된 공간에서 성장된 단결정 잉곳(I)은 풀 챔버(113)에 의해 상부 방향으로 인상될 수 있다.
도가니(120)는 챔버(110), 예컨대, 몸체 챔버(111) 내부에 마련될 수 있고, 단결정 잉곳(I)을 성장시키기 위한 원료 용융액(SM)을 수용할 수 있다. 도가니(120)는 석영 재질의 내주부(121)와, 흑연 재질의 외주부(122)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도가니(120)의 하부에 도가니 지지대(123)가 구비되는데, 도가니 지지대(123)는 도가니(120)를 지지할 수 있으며, 도가니(120)를 회전시키거나, 도가니(120)를 상승 또는 하강시킬 수 있다.
히터(130)는 도가니(120)의 외주면과 이격되도록 챔버(110), 예컨대, 몸체 챔버(111) 내에 배치될 수 있고, 저항 히터 또는 유도 가열식 히터일 수 있지만, 한정되지 아니한다.
히터(130)가 도가니(120)를 가열하면, 가열된 도가니(120) 내에 적재된 고순도의 다결정 덩어리는 용융되어 용융액(SM)이 될 수 있다.
단열부재(140)는 챔버(110) 내부의 열이 외부로 빠져나가는 것을 차단하기 위하여 구비될 수 있다. 히터(130)와 몸체 챔버(111)의 측벽 사이에 위치하는 측부 단열재(141)와, 히터(130)와 몸체 챔버(111)의 바닥 사이에 위치하는 하부 단열재(142)를 포함할 수 있다.
열차폐부(150)는 도가니(120)의 상부에 매달리도록 설치되고, 도가니(120) 내에 수용된 용융액(SM)으로부터 열이 상부로 빠져나가는 것을 차단하는 동시에 용융액(SM)으로부터 인상된 단결정 잉곳(IG)을 냉각시킬 수 있다.
측정봉(160)은 열차폐부(150)의 하단에 결합되고, 도가니(120) 내에 수용된 용융액(SM) 상에 배치될 수 있다. 측정봉(160)은 고온의 실리콘 융액(SM)과 근접하기 때문에 수율에 영향을 미치지 않도록 석영 재질로 만들어진다.
측정봉(160)과 융액면(SM) 사이의 간격을 멜트 갭(melt gap : M/G)으로 정의된다. 이러한 멜트 갭(M/G)은 단결정 잉곳(IG)의 온도 환경을 결정하고, 열 이력 변화에 영향을 받는 결정 결함, 산소 농도 등과 같은 단결정 잉곳의 품질을 좌우한다.
경사 카메라(170)는 뷰 포트(190) 측에 설치될 수 있고, 측정봉(160)의 하부와 용융액(SM)에 비치는 그 반사상을 포함하는 특정 영역을 이미지로 촬영할 수 있다.
경사 카메라(170)를 3축 방향으로 이동시킬 수 있는 이동부(미도시)가 추가로 구비될 수 있는데, 측정봉(160)의 위치에 따라 경사 카메라(170)가 뷰 포트(190) 상에 고정되거나, 이동부(미도시)에 의해 이동될 수 있다.
경사 카메라(170)는 구조상 초점 거리를 변화시키면서 이미지를 촬영하도록 구성되는데, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
제어부(180)는 경사 카메라(170)에서 촬영된 이미지들 중 선명한 이미지를 선택하고, 선택된 이미지로부터 정확한 멜트 갭(M/G)을 추출하도록 구성되는데, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
제어부(180)는 정확한 멜트 갭(M/G)을 추출한 다음, 멜트 갭(M/G)을 타겟 멜트 갭(target melt gap)에 도달하도록 도가니(120)의 높낮이를 정밀하게 제어함으로서, 결정 결함, 산소 농도 등과 같은 단결정 잉곳(IG)의 품질을 개선시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 경사 카메라가 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 4는 도 2의 제어부가 상세히 도시한 블록도이다.
본 발명에 적용된 경사 카메라(170)는 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈(171)와, 광학 센서(172)와, 회전 구동부(173)를 포함할 수 있다.
렌즈(171)는 빛이 굴절되어 입사되는 부분으로서, 볼록 렌즈 또는 단면 렌즈 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 물론, 렌즈(171)는 다수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어레이로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.
광학 센서(172)는 렌즈(171)를 통과한 상을 획득하여 처리하는 부분으로서, 렌즈(171)의 일측에 경사지도록 위치될 수 있다.
즉, 광학 센서(172)의 중심면(L2)이 렌즈(171)의 중심면(L1)에 대해 소정의 경사 각도(α)로 기울어지게 설치될 수 있으며, 경사 각도(α)는 바람직하게는 10°~ 45°범위 내에서 설정될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
회전 구동부(173)는 광학 센서(172)를 회전시키는 부분으로서, 렌즈(171)의 광축을 중심으로 광학 센서(172)를 회전시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 경사 카메라(170)는 측정봉(160)의 하부와 용융액 표면에 비춰지는 측정봉(160)의 하부 반사상을 포함하는 이미지를 촬영하는데, 회전 구동부(173)가 방위각 즉, 1°씩 광학 센서(172)를 회전시킬 때 마다 이미지를 촬영할 수 있다.
광학 센서(172)가 렌즈(171)의 중심면에 대해 경사지게 위치되고, 광학 센서(172)가 렌즈(171)의 광축을 중심으로 회전되면, 렌즈(171)의 초점 거리를 변환시키면서 이미지를 연속하여 촬영할 수 있다.
측정봉의 하부와 용융액에 비친 그 반사상을 피사체로 예를 들면, 피사체를 부분적으로 S1, S2, S3…라 하고, 피사체와 렌즈(171)의 광축 사이의 거리(A)를 각각 a1, b1, c1…이라 하며, 피사체로부터 반사되어 렌즈(171)로 유입 및 굴절된 빛이 각각 결상된 지점을 각각 P1, P2, P3…라 하고, 결상된 지점들과 렌즈(171) 사이의 거리(B)를 각각 a2, b2, c2…라 할 수 있다.
피사체가 렌즈(171)로부터 먼 거리에 위치될수록 렌즈(171)와 가까운 위치에 결상되며, 결상되는 지점은 [수학식 1]에 의해 결정된다.
Figure 112019018903814-pat00001
A는 피사체와 렌즈의 광축 사이의 거리, B는 렌즈와 결상지점 간의 거리, f는 렌즈의 초점거리를 의미한다.
피사체의 특정 지점을 기준으로 피사체와 렌즈의 광축 사이의 거리인 A가 일정하면, 회전 구동부(173)가 렌즈(171)에 대해 기울어지게 배치된 광학 센서(172)를 회전시키기 때문에 렌즈(171)와 결상지점 간의 거리인 B가 변하게 되고, 초점 거리인 f도 변화시킬 수 있다.
따라서, 경사 카메라(170)는 초점 거리(f)를 변화시키면서 특정 영역의 이미지를 촬영할 수 있고, 이미지들 중 선명한 이미지가 촬영될 수 있다.
물론, 경사 카메라(170)에서 촬영된 이미지들은 하기에서 설명될 제어부(180)에 제공될 수 있다.
본 발명에 적용된 제어부(180)는 도 4에 도시된 바와 같이 이미지 입력부(181)와, 특징값 추출부(182)와, 분류/저장부(183)와, 신뢰도 보정부(184)와, 맬트갭 산출부(185)를 포함할 수 있다.
이미지 입력부(181)는 경사 카메라에서 촬영된 이미지들을 입력 받는 부분으로서, 이미지에서 특정 영역을 선정하고, 특정 영역을 단위 크기로 나누고, 단위 크기 별로 밝기에 따라 넘버링한 입력값으로 입력받을 수 있다.
특징값 추출부(182)는 이미지 입력부(181)에 입력된 이미지의 입력값 중 특징값을 추출하는데, 특징값은 에지 모양, 패턴 등으로 정의될 수 있으며, 잉곳으로부터 가장 먼 곳 즉, 왜곡 현상이 가장 적게 일어나는 측정봉의 한 지점을 기준으로 선정될 수 있다.
분류/저장부(183)는 특징값 추출부(182)에서 추출된 특징값을 기준으로 이미지들 중 선명한 이미지를 선별할 수 있고, 선명한 이미지를 별도로 분류 및 저장할 수 있다.
분류/저장부(183)에서 선명한 이미지를 자동 선별하는 과정을 반복함으로서, 학습을 통하여 특정 영역의 이미지에 대한 인식률을 더욱 높일 수 있다. 예를 들어, 특징값을 기반으로 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기법을 적용하여 더욱 선명한 이미지를 선별할 수 있다.
물론, 분류/저장부(183)에서 반복하여 이미지를 분류하는 과정을 통하여 이후에 산출하게 될 멜트 갭에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.
신뢰도 보정부(184)는 분류/저장부(183)에서 선별된 선명한 이미지에 대해서 신뢰도 보정을 추가로 진행할 수 있다. 예를 들어, 현재 잉곳 성장 공정에서 획득된 이미지의 입력값을 이전의 잉곳 성장 공정에서 획득된 이미지의 입력값을 반영하여 최적의 값으로 보정할 수 있다.
멜트 갭 산출부(185)는 신뢰도 보정부(183)에서 최적의 값으로 보정된 이미지의 입력값을 통하여 멜트 갭을 정확하게 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 단결정 잉곳 성장 장치에 적용된 경사 카메라가 촬영한 이미지들 중 제어부가 자동 선별한 이미지가 도시된 도면이다.
본 발명에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이 선명도가 높은 이미지를 획득할 수 있고, 고선명도의 이미지로부터 측정봉(160) 하부과 그 반사상(160') 하부 사이의 간격을 통하여 멜트 갭을 정확하게 측정할 수 있다.
따라서, 정확하게 측정된 멜트 갭을 기준으로 멜트 갭을 타겟 멜트 갭으로 정밀하게 제어할 수 있고, 잉곳 성장 공정의 열 이력을 정밀하게 관리하여 잉곳의 결정 품질을 향상시킬 수 있으며, 공정 별로 균일한 결정 품질을 제공할 수 있다.
110 : 챔버 120 : 도가니
130 : 히터 140 : 단열부재
150 : 열차폐부재 160 : 측정봉
170 : 경사 카메라 171 : 렌즈
172 : 광학 센서 173 : 회전 구동부
180 : 제어부

Claims (8)

  1. 투명창이 구비된 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되고, 실리콘 융액으로부터 단결정 잉곳이 성장되는 도가니;
    상기 투명창 외부에 설치되고, 상기 도가니 상측에 매달린 측정봉(scale rod)의 하부와 상기 측정봉의 하부가 실리콘 융액에 비춰지는 반사상을 포함하도록 복수의 이미지를 촬영하는 경사 카메라; 및
    상기 경사 카메라에서 촬영된 각 이미지에서 단결정 잉곳으로부터 가장 먼 측정봉의 하부 한 지점을 특징값으로 추출하고, 상기 특징값들을 기반으로 상기 이미지들 중 선명한 이미지를 선택하며, 상기 선택된 이미지로부터 멜트 갭을 추출하는 제어부;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사 카메라는,
    빛이 굴절되어 입사되는 렌즈와,
    상기 렌즈의 중심면에 대해 경사지도록 상기 렌즈의 일측에 위치되고, 상기 렌즈를 통해 입사 및 굴절된 상을 획득하여 처리하는 광학 센서와,
    상기 렌즈의 광축을 중심으로 상기 광학 센서를 회전시키는 회전 구동부를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    볼록 렌즈 또는 단면 렌즈 중 적어도 하나로 구성되는 잉곳 성장 제어장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 경사 카메라는,
    상기 광학 센서를 1°회전시킬 때 마다 이미지를 촬영하는 잉곳 성장 제어장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 특징값을 기반으로 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기법으로 상기 경사 카메라에서 촬영된 이미지들 중 선명한 이미지를 자동 선별하는 잉곳 성장 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선별된 이미지를 기준으로 신뢰도 보정하고, 상기 보정된 이미지를 기준으로 멜트 갭을 추출하는 잉곳 성장 제어장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2921861B2 (ja) 1989-07-05 1999-07-19 旭光学工業株式会社 オートフォーカスカメラ
KR101827538B1 (ko) 2016-12-28 2018-02-09 동국대학교 산학협력단 성별 인식 장치 및 방법
JP2018100195A (ja) * 2016-12-20 2018-06-28 株式会社Sumco 単結晶の製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101992775B1 (ko) * 2013-01-30 2019-06-25 에스케이실트론 주식회사 단결정 잉곳 성장 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2921861B2 (ja) 1989-07-05 1999-07-19 旭光学工業株式会社 オートフォーカスカメラ
JP2018100195A (ja) * 2016-12-20 2018-06-28 株式会社Sumco 単結晶の製造方法
KR101827538B1 (ko) 2016-12-28 2018-02-09 동국대학교 산학협력단 성별 인식 장치 및 방법

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