KR20020059946A - Method for estimating and controlling the temperature distribution on the surface of a silicon single crystal for the purpose of minimizing microscopic defects present inside of the single crystal - Google Patents

Method for estimating and controlling the temperature distribution on the surface of a silicon single crystal for the purpose of minimizing microscopic defects present inside of the single crystal Download PDF

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KR20020059946A KR1020010001120A KR20010001120A KR20020059946A KR 20020059946 A KR20020059946 A KR 20020059946A KR 1020010001120 A KR1020010001120 A KR 1020010001120A KR 20010001120 A KR20010001120 A KR 20010001120A KR 20020059946 A KR20020059946 A KR 20020059946A
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Abstract

PURPOSE: Provided is a prediction method of the surface temperature distribution to minimize microscopic internal defects in the process of silicon single crystal growth by using s variational method. The prediction helps control of thermal environment during crystal growth, resulting in improving the quality of silicon single crystal. CONSTITUTION: The prediction and control method contain the sequences of: finding an objective function to minimize internal microscopic defects of silicon single crystal; setting up the Euler-Lagrange equation using the objective function, modeling formula and variational method; finding an optimized surface temperature distribution by numeric calculating of the Euler-Lagrange equation; deciding thermal environment of silicon single crystal growth from the optimized surface temperature distribution.

Description

실리콘 단결정의 내부 미시적 결점 최소화를 위한 최적 표면 온도 분포 예측 및 제어 방법{METHOD FOR ESTIMATING AND CONTROLLING THE TEMPERATURE DISTRIBUTION ON THE SURFACE OF A SILICON SINGLE CRYSTAL FOR THE PURPOSE OF MINIMIZING MICROSCOPIC DEFECTS PRESENT INSIDE OF THE SINGLE CRYSTAL}METHOD FOR ESTIMATING AND CONTROLLING THE TEMPERATURE DISTRIBUTION ON THE SURFACE OF A SILICON SINGLE CRYSTAL FOR THE PURPOSE OF MINIMIZING MICROSCOPIC DEFECTS PRESENT INSIDE OF THE SINGLE CRYSTAL}

실리콘 단결정은 반도체 생산을 위한 기초인 실리콘 웨이퍼의 재료로서, 고집적 반도체 산업의 특징상 실리콘 단결정의 고품질이 요구되며 실리콘 단결정의 품질 향상을 위한 많은 노력들이 있어 왔다. 실리콘 단결정의 품질을 결정하는 요인은 크게 거시적 결점과 미시적 결점의 측면으로 나눌 수 있는데, 이 중 거시적 결점은 현재 상용화된 실리콘 단결정 생산공정에서 제어되고 있는데 반하여 미시적 결점의 제어에 관한 연구는 진행 중에 있다.Silicon single crystal is a material of silicon wafer which is the basis for semiconductor production. Due to the characteristics of the highly integrated semiconductor industry, high quality of silicon single crystal is required and many efforts have been made to improve the quality of silicon single crystal. The factors that determine the quality of silicon single crystal can be divided into macro and micro defects. Among these, macro defects are currently controlled in commercial silicon single crystal production process, while research on micro defects is underway. .

고집적 반도체의 품질 향상을 위해 1980년대 이후 미시적 결점에 대한 실험결과를 설명해 줄 수 있는 많은 모델식들이 제안되었는데, 지금까지 제시된 미시적 결점에 대한 모델식들은 오직 공정의 주어진 열적 환경에 관한 온도 분포가 실험적 또는 수치적으로 계산된 상태에서만 실리콘 내부의 미시적 결점의 분포를 예측할 수 있도록 도와준다. 따라서 공정의 열적 환경이 주어져야만 모델식을 이용하여 미시적 결점의 분포를 알 수 있다는 한계를 가지고 있었다. 결국 기존의 모델식은 품질을 최적화하기 위한 공정의 열적 환경을 어떻게 제어해야 하는지를 알려주지못하고 단순히 주어진 열적 환경이 다른 주어진 열적 환경과 비교할 수 있는 기준만을 제공하였다.In order to improve the quality of highly integrated semiconductors, many model equations have been proposed to explain the experimental results of micro-defects since the 1980's. Or, it helps to predict the distribution of microscopic defects inside the silicon only in the numerically calculated state. Therefore, there is a limitation that the distribution of microscopic defects can be known using model equation only when the thermal environment of the process is given. In the end, existing model equations did not tell us how to control the thermal environment of the process to optimize quality, but simply provided a basis for a given thermal environment to be compared with another given thermal environment.

이와 같이, 기존의 방법들은 각각의 사례별 연구를 통하여 여러 가지 주어진 공정 조건에서 모델식을 이용하여 미시적 결점의 분포를 구하고 이를 상호 비교하는 제한적인 방법 연구만이 진행되어 최적의 공정 조건을 구하고 이를 기반으로 하는 공정의 열적 환경 제어 가능성을 제시하지는 못하였다.In this way, the existing methods are only limited method studies to find the distribution of microscopic defects using model equations and compare them with each other through the case-by-case studies. It does not suggest the possibility of controlling the thermal environment of the process on which it is based.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 모델식과 최적해를 찾아내는 수학적 방법론 중의 하나인 변분법을 이용하여 실리콘 단결정 성장 공정에서 미시적 결점을 최소화하는 최적 표면 온도 분포를 예측하고 이를 이용하여 생산 공정의 열적 환경을 제어함으로써 실리콘 단결정의 품질을 개선하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention predicts an optimal surface temperature distribution that minimizes microscopic defects in a silicon single crystal growth process by using a variation method, which is one of a model method and a mathematical methodology for finding an optimal solution, and uses the thermal process of the production process. The objective is to improve the quality of silicon single crystals by controlling the environment.

도 1은 실리콘 단결정 공정에서 본 발명의 해석 영역을 보여주는 모식도이고,1 is a schematic diagram showing an analysis region of the present invention in a silicon single crystal process,

도 2는 본 발명에서의 수치해석 흐름도이고,2 is a numerical analysis flowchart in the present invention,

도 3은인 공정 조건에서의 (a) 실리콘 단결정 내의 최적 온도 분포, (b) 최적 표면 온도 분포를 나타내는 그래프이고,3 is A graph showing (a) optimum temperature distribution in silicon single crystal and (b) optimum surface temperature distribution at phosphorus process conditions,

도 4는인 공정 조건에서의 (a) 실리콘 단결정 내의 최적 온도 분포, (b) 최적 표면 온도 분포를 나타내는 그래프이고,4 is A graph showing (a) optimum temperature distribution in silicon single crystal and (b) optimum surface temperature distribution at phosphorus process conditions,

도 5는 도 3의 최적 표면 온도 분포로부터 제안된 최적 열적 환경을 나타내는 모식도이고,FIG. 5 is a schematic diagram showing an optimal thermal environment proposed from the optimum surface temperature distribution of FIG. 3,

도 6은 도 4의 최적 표면 온도 분포로부터 제안된 최적 열적 환경을 나타내는 모식도이고,FIG. 6 is a schematic diagram showing an optimal thermal environment proposed from the optimum surface temperature distribution of FIG. 4,

도 7은 최적 표면 온도 분포 데이터를 이용한 온도 제어 개념도이다.7 is a conceptual diagram of temperature control using optimum surface temperature distribution data.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 태양에 따르면, (1) 실리콘 단결정의 미시적 결점을 최소화하는 목적 함수를 구성하고, (2) 구성된 목적함수와 모델식, 변분법을 이용하여 오일러-라그랑지 방정식을 구성하고, (3) 오일러-라그랑지 방정식과 경계조건을 수치해석적으로 계산하여 실리콘 단결정의 미시적 결점을 최소화하는 최적 표면 온도 분포를 구하고, (4) 구해진 최적의 온도 분포로부터 실리콘 단결정 생산 공정의 열적 환경을 결정하는 것을 포함하는, 실리콘단결정 내부의 미시적 결점을 최소화하기 위한 최적의 표면 온도 분포 예측 및 제어 방법을 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, in accordance with an aspect of the present invention, (1) construct an objective function that minimizes microscopic defects of silicon single crystals, and (2) use the constructed objective function, model equation, and Construct Euler-Lagrangian equations, (3) numerically calculate Euler-Lagrange equations and boundary conditions to obtain optimal surface temperature distributions that minimize microscopic defects in silicon single crystals, and (4) obtain optimal temperature distributions. An optimal surface temperature distribution prediction and control method for minimizing microscopic defects within a silicon single crystal, comprising determining the thermal environment of the silicon single crystal production process from the same.

본 발명의 작용과 특징에 대해 이하에서 보다 상세히 설명한다.The operation and features of the present invention will be described in more detail below.

본 발명은 실리콘 단결정의 생산 공정에서 미시적 결점을 최소화하기 위한 표면 온도 분포를 예측하여 주며, 이를 바탕으로 실제 실리콘 단결정 생산 공정에서의 열적 환경을 제어하여 공정 전체를 개선하고 실리콘 단결정의 품질향상에 기여할 수 있다.The present invention predicts the surface temperature distribution to minimize microscopic defects in the production process of silicon single crystal, and based on this, it is possible to control the thermal environment in the actual silicon single crystal production process to improve the overall process and contribute to the improvement of the quality of silicon single crystal. Can be.

본 발명의 특징은Features of the present invention

첫째, 미시적 결점을 최소화하기 위한 최적의 온도분포 예측에 있어서 실험기기를 이용한 실험적 방법이 아닌 수학적 모델을 이용한 방법론이므로 다양한 조건의 생산 공정에 적용이 용이하며 변분법을 기초로 한 최적화 방법론을 이용하므로 기존의 사례별 연구의 한계를 극복하여 최적 조건을 구할 수 있게 하고,First, in order to minimize the microscopic defects, the methodology is based on mathematical model rather than experimental method for the prediction of optimal temperature distribution. Overcoming the limitations of existing case studies to find the optimal conditions,

둘째, 실리콘 단결정 내부의 미시적 결점뿐만 아니라 거시적 결점 제어에도 이용할 수 있다는 점에 있다.Second, it can be used to control macroscopic defects as well as microscopic defects inside silicon single crystals.

기존의 실리콘 단결정 내부의 미시적 결점을 모델링하는 식들은 1980년대 이후로 1차원 모델에서 2차원 모델까지 발전되어 왔다. 2차원 모델의 경우에 여러 가지 다양한 형태의 모델이 있으나 기본적인 형태는 하기 수학식 1과 같다. 정상상태에서 미시적 결점은 크게 틈(interstitial)과 공동(vacancy)로 나누어 생각할 수 있으며 각각에 대하여 연속체 가정으로부터 무차원화 된 방정식은 하기 수학식 1과 같다.Equations for modeling microscopic defects in conventional silicon single crystals have evolved from one-dimensional to two-dimensional models since the 1980s. In the case of the two-dimensional model there are many different types of models, but the basic form is shown in Equation 1 below. Microscopic defects at steady state can be thought of as being divided into interstitial and vacancy, and the equations dimensioned from the continuum assumption for each are as follows.

여기서,here,

I: 틈(interstitial), V: 공동(vacancy)I: interstitial, V: vacancy

R: 실리콘 단결정의 반지름R: radius of silicon single crystal

: 실리콘 단결정의 성장 속도 : Growth rate of silicon single crystal

C: 무차원 농도(실제농도/녹는점 온도에서 평형농도)C: dimensionless concentration (equilibrium concentration at actual concentration / melting point temperature)

: 평형농도 Equilibrium concentration

D: 확산계수D: diffusion coefficient

T: 무차원 온도 (실제온도/실리콘의 녹는점 온도)T: dimensionless temperature (actual temperature / melting point temperature of silicon)

: 실리콘의 녹는점 : Melting point of silicon

: 생성열(the heat of formation) The heat of formation

: 반응계수 : Reaction coefficient

또한, 실리콘 내부의 온도 분포에 관한 식은 하기 수학식 2와 같이 주어진다.In addition, the equation regarding the temperature distribution inside the silicon is given by Equation 2 below.

기존 방법론은 실리콘 단결정의 품질 개선을 위하여 수학식 1과 수학식 2를 통하여 먼저 주어진 공정의 열적 조건을 구하고 이를 바탕으로 미시적 결점의 분포를 구하여 각 공정들 간의 미시적 결점 분포 관점에서의 품질 평가를 수행하였다. 그러나 기존의 방법론은 각각의 경우를 비교하고 평가할 수는 있으나 최적 조건을 찾는 것이 불가능했다.Existing methodology first evaluates the thermal conditions of a given process through equations (1) and (2) to improve the quality of silicon single crystals, and then obtains a microscopic defect distribution based on the microscopic defect distribution between processes. It was. However, the existing methodology could compare and evaluate each case, but it was impossible to find the optimal condition.

이에 본 발명에서는 미시적 결점에 의한 품질 악화를 최소화 할 수 있는 최적의 표면 온도 분포를 구하고자 하는 것이 목적이다. 이를 위해서 본 발명의 방법에 따르면,Accordingly, an object of the present invention is to obtain an optimal surface temperature distribution that can minimize quality deterioration due to microscopic defects. According to the method of the present invention for this purpose,

(1) 실리콘 단결정의 미시적 결점을 최소화하는 목적 함수를 구성하고,(1) construct an objective function that minimizes the microscopic defects of silicon single crystals,

(2) 구성된 목적함수와 모델식 및 변분법을 이용하여 오일러-라그랑지 방정식을 구성하고,(2) construct Euler-Lagrangian equations using the constructed objective function, model equations, and

(3) 오일러-라그랑지 방정식을 수치해석적으로 계산하여 실리콘 단결정의 미시적 결점을 최소화하는 최적 표면 온도 분포를 구하고,(3) numerically calculating Euler-Lagrange equations to find the optimal surface temperature distribution that minimizes microscopic defects in silicon single crystals,

(4) 구해진 최적의 온도 분포로부터 실리콘 단결정 생산 공정의 열적 환경을 결정하는 단계를 거치게 된다.(4) From the optimal temperature distribution, the thermal environment of the silicon single crystal production process is determined.

본원에서 "모델 식"이라 칭하는 것은 구체적으로 수학식 1로서, 공동(vacancy)과 틈(interstitial)을 연속체로 볼 수 있으며 이들의 거동을 확산 공정(diffusion process)으로써 설명할 수 있다는 가정을 가지고 미시적 결점에 의하여 실제적으로 나타나는 현상을 편미분 방정식 형태의 수식으로 모델링한 수식을 말한다.Specifically referred to herein as " model equation ", Equation 1 is microscopic with the assumption that vacancy and interstitial can be viewed as continuum and their behavior can be explained by a diffusion process. It refers to an equation modeled as a partial differential equation.

본원에서 "변분법"이라는 용어는, 목적함수를 최적해가 만족해야 할 조건이 예를 들면 수학식 4와 같이 주어질 때, 목적함수(I)의 변화(variation)를 취했을 때 0이 되는 지점(함수의 최소값. 최대값은 미분했을 때 0인 지점에서 나타남)라는 수학적 필요조건을 이용하여 최적해를 찾는 방법론이며, 이러한 조건에 대하여 일반적인 편미분 방정식에 대해서 해석하면 오일러-라그랑지 방정식이라고 불리는 일반적인 편미분 방정식으로 주어진 최적화 문제의 해가 만족시켜야하는 또 다른 형태의 편미분 방정식을 얻게 되므로, 결국 변분법은 우리가 구하고자 하는 해(목적함수를 최소화하는)가 만족해야 할 또 다른 형태의 편미분 방정식을 제공(오일러-라그랑지 방정식이라 부르는)하며 최적화 문제를 편미분 방정식 해석 문제로 변환해주며, 이와 같이 주어진 편미분 방정식을 풀어서 최적해를 구할 수 있게 된다.As used herein, the term "variance method" refers to a point (function that becomes zero when a variation of the objective function (I) is given when a condition that the optimal solution should satisfy the objective function is given, for example, in Equation 4). The minimum value of is the maximum value at the point where the derivative is zero.) This is a methodology for finding the optimal solution using the mathematical requirements, which is another form of partial differential equation that must be satisfied by solving the optimization problem given by the general partial differential equation called Euler-Lagrange equation. Finally, the variation method provides another form of partial differential equation that the solution we are trying to solve (minimizing the objective function) must satisfy (called the Euler-Lagrange equation) and the optimization problem is the partial differential equation analysis problem. In this way, the given partial differential equation can be solved to find the optimal solution.

본원에서 "유한차분법"이라는 용어는 수치해석법의 하나로 편미분 방정식을 해석하고자 하는 영역에서 차분화하여 (즉 격자구조로 나누어 연속적인 영역을 모두 생각하는 것이 아니라 격자의 각 점들만 고려함) 편미분 방정식의 1차 미분, 2차 미분 또는 3차 이상의 미분 항들을 테일러 시리즈()를 이용하여 대수형태의 수식으로 변화하여 주어진 각 지점에서 대수형태로 변환된 식을 만족하는 근사해를 찾는 수치해석법을 의미한다.As used herein, the term "finite difference method" One of the numerical methods is to differentiate partial differential equations in the area to be interpreted (that is, consider each point of the grid rather than dividing it into a lattice structure to consider all the continuous regions). The derivatives from the above Taylor series () Is a numerical method that finds an approximate solution that satisfies the equation converted to algebraic form at each given point by using

본원에서 "오일러-라그랑지 방정식"이라는 용어는 변분법에서 유도되는 최적해가 만족시켜야 하는 또 다른 편미분방정식의 통칭으로, 즉 처음에 주어진 최적화 문제는 적분형태의 목적함수로 주어지지만 변분법의 정리에 따라 변화를 취한 목적함수가 0을 만족하면 된다는 필요조건을 이용하여 최적해가 만족시켜야 하는 편미분 방정식 형태의 수식을 얻을 수 있고 이를 유한차분법 등의 편미분 방정식에 대한 수치해석 방법을 이용하여 해석하면 최적해를 알아낼 수 있게 된다. 본원에서는 수학식 6이 오일러-라그랑지 방정식이 된다.As used herein, the term "Euler-Lagrange equation" Another partial differential equation that must be satisfied by the optimal solution derived from the variation method, that is, the optimization problem first given is given by the objective function of the integral form, but the objective function that changes according to the theorem of the variation method needs to satisfy zero. Using the necessary conditions, the equations in the form of partial differential equations that must be satisfied by the optimal solution can be obtained and the optimal solution can be found by analyzing them using numerical methods for partial differential equations such as finite difference method. Equation 6 is the Euler-Lagrange equation here.

본 발명에서는, 도 1에 도시한 바와 같은 2차원의 실리콘 단결정 시스템을 고려했을 때, 미시적 결점을 최소화하기 위한 목적 함수를 하기 수학식 3과 같이 구성하였다.In the present invention, in consideration of the two-dimensional silicon single crystal system as shown in Figure 1, the objective function for minimizing the microscopic defect is configured as shown in Equation 3 below.

여기서,here,

: 실리콘의 녹는점 온도 : Melting Point Temperature of Silicon

: 틈(interstitial) 의 농도 : Concentration of interstitial

: 공동(vacancy)의 농도 : Concentration of vacancy

: 주어진 온도에서의 틈의 평형 농도 = Equilibrium concentration of a gap at a given temperature

: 주어진 온도에서의 공동의 평형 농도 = Equilibrium concentration of the cavity at a given temperature

: 질량 변수 Mass variable

주어진 목적 함수를 최소화하는 최적해를 찾기 위해 본 발명에서는 변분법을 응용한다. 변분법은 일반적인 목적함수에 대하여 하기 수학식 4와 같은 사실을 알려준다.Given objective function In order to find the optimal solution that minimizes the problem, the present invention applies a variation method. The variation method gives a fact as in Equation 4 with respect to the general objective function.

따라서 주어진 목적함수를 최적화하는 해를 찾기 위해 변분법이 제공하는 수학식 4의 사실로부터 오일러-라그랑지 방정식이라고 부르는 최적해의 편미분방정식으로 표현되는 최적조건을 구할 수 있다. 그러나 본 발명에서 관심을 가지는 시스템의 경우 온도분포와 미시적 결점의 분포는 수학식 1과 수학식 2에 의해서 지배받는다. 따라서 수학식 1과 수학식 2를 만족시키면서 주어진 목적 함수인 수학식 3을 만족시키는 해를 찾기 위해서는 라그랑지 승수를 도입하여 수학식 3을 하기 수학식 5와 같이 변경한다.Therefore, from the fact of Equation 4 provided by the variation method to find a solution that optimizes a given objective function, an optimal condition expressed by partial differential equation of the optimal solution called Euler-Lagrange equation can be obtained. However, for systems of interest in the present invention, the distribution of temperature distribution and microscopic defects is governed by Equations 1 and 2 below. Therefore, in order to find a solution satisfying Equations 1 and 2 while satisfying Equation 3, which is a given objective function, Lagrange multiplier is introduced and Equation 3 is changed to Equation 5 below.

여기서,here,

: 각각 온도와 미시적 결점인 틈과 공동의 라그랑지안 승수 : Lagrangian multiplier of gap and cavity, respectively, temperature and micro defects

: 각각 틈과 공동의 모델식 : Model of gap and cavity respectively

이를 변분법의 수학식 4의 사실을 이용하여 하기 수학식 6과 같은 오일러-라그랑지 방정식을 구할 수 있으며, 이로부터 주어진 목적 함수를 최소화하며 모델식을 만족하는 해를 수치적으로 구할 수 있다.The Euler-Lagrangian equation, as shown in Equation 6 below, can be obtained by using the fact of Equation 4 of the variation method, and the solution satisfying the model equation can be numerically obtained by minimizing the given objective function.

(2) (2)

(3) (3)

(4) (4)

(5) (5)

(6) (6)

여기서,here,

상기 수학식 6의 6개의 식을 해석하기 위하여 수치적 해석법 중 하나인 유한차분법을 이용하여 도 2에 나타낸 바와 같은 흐름에 따라 수학식 6의 해를 구하였다. 모델식과 목적 함수, 변분법을 통해서 구한 수학식 6으로부터 단결정 생산 공정의 최적화를 위한 온도 분포를 도 3과 같이 구할 수 있다.In order to interpret the six equations of Equation 6, the solution of Equation 6 was obtained according to the flow as shown in FIG. 2 using the finite difference method, which is one of numerical methods. The temperature distribution for the optimization of the single crystal production process can be obtained from Equation 6 obtained through the model equation, the objective function, and the variation method as shown in FIG. 3.

도 3은 실제 공정의 시스템 변수를 고려한 것은 아니나 임의의 적절한 질량 변수(weighting factors)를 준 경우로 질량 변수를 조절하여 다양한 조건의 공정 환경에 대하여 최적의 해를 찾는 것이 가능하다. 도 3은반지름, 생산속도인 경우의 최적의 온도 분포를 나타내고 있다. 도 4는반지름생산속도인 또 다른 경우이다.3 does not take into account the system variables of the actual process, but given any appropriate weighting factors, it is possible to find the optimal solution for the process environment under various conditions by adjusting the mass variables. 3 is radius , Production speed The optimum temperature distribution in the case of is shown. 4 is radius Production speed Is another case.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 도 3과 도 4의 결과와 같이 다양한 생산조건에서 다른 최적의 표면 온도 분포를 찾을 수 있다. 도 3의 최적 표면 온도 분포를 가지도록 공정의 열적 환경을 예를 들면 도 5와 같이 제안할 수 있으며, 도 4의 최적 표면 온도 분포 결과로부터 도 6과 같은 공정의 열적 환경을 제안할 수 있다.As such, according to the present invention, it is possible to find other optimal surface temperature distribution under various production conditions as shown in the results of FIGS. 3 and 4. The thermal environment of the process may be proposed as shown in, for example, FIG. 5 so as to have the optimum surface temperature distribution of FIG. 3, and the thermal environment of the process of FIG. 6 may be proposed from the optimal surface temperature distribution result of FIG. 4.

결국 본 발명의 해석방법은 다양한 공정조건에서 기존의 모델식을 이용하여 단순히 각각의 공정에 대한 비교밖에 못하는 한계를 벗어나 최적의 온도분포를 제시하고 이로부터 단결정 품질 개선을 위한 공정의 열적환경을 제안할 수 있다. 또한 공정의 열적환경이 해석된 최적의 표면 온도 분포 데이터를 이용하여 실리콘 단결정 품질 제어를 가능하게 한다.As a result, the analysis method of the present invention suggests an optimal temperature distribution by using existing model equations under various process conditions, and provides an optimal temperature distribution from the limit of comparison with each process. can do. In addition, it is possible to control the quality of silicon single crystals by using the optimal surface temperature distribution data of the thermal environment of the process.

도 7은 이러한 제어과정의 개념을 나타낸 것으로, 도 7에서 보는 것과 같이,본 발명에 따르면 실제 공정에서 측정된 최적 표면 온도로부터 구해진 최적의 온도분포와의 일치를 확인하고 유지하여 실리콘의 품질 개선을 위한 열적 환경 제어가 가능하게 된다.FIG. 7 illustrates the concept of such a control process. As shown in FIG. 7, according to the present invention, the quality improvement of silicon is confirmed by confirming and maintaining an agreement with the optimum temperature distribution obtained from the optimum surface temperature measured in the actual process. Thermal environment control is enabled.

본 발명에 따르면, 기존의 모델식을 이용하는 것은 동일하나 최적화 기법인 변분법과 품질 최적화를 수학적으로 표현한 목적함수를 구성하여 오일러-라그랑지 방정식을 구하며 이를 유한차분법으로 수치해석함으로써 내부에 미시적 결점을 최소화하는 최적 품질을 위한 실리콘 단결정의 표면 온도 분포를 구할 수 있으며, 본 발명의 방법은 실리콘 단결정 제조의 다양한 조업 조건에 대하여 모두 적용가능 하며 구해진 최적 표면 온도 분포 조건을 이용하여 실리콘 단결정 제조 공정의 열적 환경을 제어하는 것이 가능하다.According to the present invention, the existing model equations are the same, but the Euler-Lagrangian equation is obtained by constructing the objective function mathematically representing the variance method and the quality optimization, which are optimization techniques, and numerically interpreted by the finite difference method. The surface temperature distribution of the silicon single crystal can be obtained for the optimal quality which minimizes the temperature, and the method of the present invention is applicable to various operating conditions of the silicon single crystal production. It is possible to control the thermal environment.

Claims (1)

(1) 실리콘 단결정의 미시적 결점을 최소화하는 목적 함수를 구성하고,(1) construct an objective function that minimizes the microscopic defects of silicon single crystals, (2) 구성된 목적함수와 모델 식 및 변분법을 이용하여 오일러-라그랑지 방정식을 구성하고,(2) construct Euler-Lagrangian equation using the constructed objective function, model equation, and variation method, (3) 오일러-라그랑지 방정식을 수치해석적으로 계산하여 실리콘 단결정의 미시적 결점을 최소화하는 최적 표면 온도 분포를 구하고,(3) numerically calculating Euler-Lagrange equations to find the optimal surface temperature distribution that minimizes microscopic defects in silicon single crystals, (4) 구해진 최적의 온도 분포로부터 실리콘 단결정 생산 공정의 열적 환경을 결정하는 것을 포함하는,(4) determining the thermal environment of the silicon single crystal production process from the obtained optimal temperature distribution, 실리콘 단결정 내부의 미시적 결점을 최소화하기 위한 최적의 표면 온도 분포 예측 및 제어 방법.Optimal surface temperature distribution prediction and control method to minimize microscopic defects inside silicon single crystal.
KR10-2001-0001120A 2001-01-09 2001-01-09 Method for estimating and controlling the temperature distribution on the surface of a silicon single crystal for the purpose of minimizing microscopic defects present inside of the single crystal KR100395777B1 (en)

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KR100426360B1 (en) * 2001-12-14 2004-04-08 주식회사 실트론 Manufacturing method of single crystal silicon ingot

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