KR20140023517A

KR20140023517A - Apparatus and method for growing single crystal silicon ingots

Info

Publication number: KR20140023517A
Application number: KR1020120089424A
Authority: KR
Inventors: 하세근; 김세훈; 박현우
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2014-02-27

Abstract

A device for producing a single crystal silicon ingot of an embodiment of the present invention comprises the following: a crucible for storing molten silicon for growing the single crystal silicon ingot; and an elevating speed controlling unit relatively reducing the elevating speed of the crucible when the lifting speed of the single crystal silicon ingot increases, and relatively increasing the elevating speed of the crucible when the lifting speed of the single crystal silicon ingot decreases. [Reference numerals] (140) Elevating motor; (142) Lifting motor; (162) Diameter sensing unit; (166) Elevating speed calculation unit; (172) Average value calculation unit; (174) Lifting speed calculation unit; (AA) Ingot diameter trajectory target value

Description

Apparatus and method for growing single crystal silicon ingots

실시예는 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to apparatus and methods for producing single crystal silicon ingots.

일반적으로 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법으로서, 플로우팅존(FZ:Floating Zone)법 또는 초크랄스키(CZ:CZochralski)법이 많이 이용되고 있다. FZ 법을 적용하여 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 경우, 대구경의 실리콘 웨이퍼를 제조하기 어려울 뿐만 아니라 공정 비용이 매우 비싼 문제가 있기 때문에, CZ 법에 의거하여 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 것이 일반화되어 있다.In general, as a method of manufacturing a silicon wafer, a Floating Zone (FZ) method or a CZ (CZochralski) method is widely used. In the case of growing a single crystal silicon ingot by applying the FZ method, it is difficult to manufacture a large diameter silicon wafer, and there is a problem in that the process cost is very high. Therefore, it is general to grow a single crystal silicon ingot according to the CZ method.

CZ 법에 의하면, 석영 도가니에 다결정 실리콘을 장입하고, 도가니의 측부에 배치된 히터(heater)에 의해 흑연 발열체를 가열하여 이를 용융시킨 후, 용융 결과 형성된 실리콘 용융액에 씨드(seed) 결정을 침지시키고, 용융액 계면에서 결정화가 일어나도록 하여 씨드 결정을 회전하면서 인상시킴으로서 단결정 실리콘 잉곳이 육성된다. 이후, 육성된 단결정 실리콘 잉곳을 슬라이싱(slicing), 에칭(etching) 및 연마(polishing)하여 웨이퍼 형태로 만든다.According to the CZ method, polycrystalline silicon is charged into a quartz crucible, the graphite heating element is heated and melted by a heater disposed on the side of the crucible, and the seed crystals are immersed in the resulting silicon melt. The single crystal silicon ingot is grown by pulling the seed crystal while rotating the crystal to cause crystallization at the melt interface. Thereafter, the grown single crystal silicon ingot is sliced, etched and polished into a wafer shape.

일반적으로 단결정 실리콘 잉곳을 인상하는 동안 실리콘 용융액이 감소하여, 실리콘 용융액의 계면으로부터의 멜트 갭(Melt gap)이 커지므로, 맬트 갭을 일정하게 유지하기 위해 도가니를 상승시킨다. 즉, 성장한 잉곳의 량만큼 도가니를 올려서 멜트 갭이 일정하게 유지되도록 한다.In general, the silicon melt decreases during pulling up of the single crystal silicon ingot, thereby increasing the melt gap from the interface of the silicon melt, thus raising the crucible to keep the malt gap constant. In other words, the crucible is raised by the amount of the grown ingot so that the melt gap is kept constant.

기존의 경우, 도가니의 상승 속도는 잉곳의 인상 속도를 그대로 반영하여 결정되었다. 따라서, 잉곳의 인상 속도의 변동성이 커지는 만큼 도가니의 상승 속도의 변동성도 커진다. 이로 인해, 단결정 실리콘 잉곳의 성장 중에, 실리콘 용융액의 변동이 야기되어, 잉곳의 품질이 불균일해지는 문제점이 있다.In the past, the crucible's ascent rate was determined to reflect that of the ingot. Therefore, as the fluctuation of the pulling speed of the ingot increases, the fluctuation of the rising speed of the crucible also increases. For this reason, during the growth of the single crystal silicon ingot, a fluctuation of the silicon melt is caused, and there is a problem that the quality of the ingot becomes nonuniform.

실시예는 우수한 품질의 단결정 실리콘 잉곳을 제조할 수 있는 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치 및 방법을 제공한다.The embodiment provides an apparatus and method for producing a single crystal silicon ingot capable of producing a single crystal silicon ingot of good quality.

실시예의 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치는, 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 용융 실리콘을 담는 도가니; 및 상기 단결정 실리콘 잉곳의 인상 속도가 증가할 때 상기 도가니의 승강 속도를 상대적으로 감소시키고, 상기 인상 속도가 감소할 때 상기 승강 속도를 상대적으로 증가시키는 승강 속도 제어부를 포함한다.An apparatus for producing a single crystal silicon ingot of an embodiment includes a crucible containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot; And a lifting speed control unit that relatively reduces the lifting speed of the crucible when the pulling speed of the single crystal silicon ingot increases, and increases the lifting speed relatively when the pulling speed decreases.

상기 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치는 상기 잉곳의 직경을 센싱한 결과에 따라 상기 잉곳의 인상 속도를 산출하는 인상 속도 제어부; 및 상기 승강 속도 제어부에서 결정된 승강 속도에 상응하여, 상기 도가니를 승강시키는 승강 모터를 더 포함할 수 있다.The single crystal silicon ingot manufacturing apparatus, the pulling speed control unit for calculating the pulling speed of the ingot according to the result of sensing the diameter of the ingot; And a lifting motor for elevating the crucible in accordance with the lifting speed determined by the lifting speed controller.

상기 인상 속도 제어부는 상기 잉곳의 직경을 센싱하는 직경 센싱부; 상기 센싱된 잉곳의 직경을 잉곳 직경 궤적 목표치와 비교하고, 비교된 결과를 직경 오차로서 출력하는 직경 오차 산출부; 및 상기 직경 오차를 이용하여 상기 인상 속도를 계산하는 인상 속도 계산부를 포함한다.The pulling speed control unit includes a diameter sensing unit for sensing the diameter of the ingot; A diameter error calculator for comparing the sensed diameter of the ingot with an ingot diameter trajectory target value and outputting the compared result as a diameter error; And a pulling speed calculator configured to calculate the pulling speed by using the diameter error.

상기 승강 속도 제어부는 상기 인상 속도 제어부에서 산출된 상기 인상 속도의 평균치을 이용하여 상기 도가니의 승강 속도를 산출할 수 있다.The lifting speed controller may calculate the lifting speed of the crucible using the average value of the pulling speeds calculated by the pulling speed controller.

상기 승강 속도 제어부는 상기 인상 속도의 평균치를 산출하는 평균치 산출부; 및 상기 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 승산하고, 승산된 결과를 상기 승강 속도로서 출력하는 승강 속도 계산부를 포함할 수 있다.The lifting speed control unit includes an average value calculating unit calculating an average value of the pulling speeds; And a lifting speed calculator configured to multiply the average value of the pulling speeds with the crucible lifting rate and output the multiplied result as the lifting speed.

상기 평균치 산출부는 수초 간격으로 수분 동안 변화되는 상기 인상 속도의 평균치를 산출할 수 있으며, 예를 들어 1초 간격으로 2분 동안 변화되는 120개의 상기 인상 속도의 평균치를 산출할 수 있다.The average value calculator may calculate an average value of the pulling speeds that are changed for several minutes at intervals of several seconds, and for example, may calculate an average of 120 pulling speeds that are changed for two minutes at intervals of one second.

상기 도가니 승강율은 상기 잉곳 길이별 상기 도가니의 용적에 따라 사전에 결정될 수 있으며, 0.1 내지 0.9 예를 들면 0.144일 수 있다.The crucible lifting rate may be previously determined according to the volume of the crucible for each ingot length, and may be 0.1 to 0.9, for example, 0.144.

다른 실시예에 의하면, 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 용융 실리콘을 담는 도가니를 포함하는 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치에서 수행되는 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법은, 상기 단결정 실리콘 잉곳의 인상 속도가 증가할 때, 상기 도가니의 승강 속도를 상대적으로 감소시키는 단계; 및 상기 인상 속도가 감소할 때, 상기 승강 속도를 상대적으로 증가시키는 단계를 포함한다.According to another embodiment, a single crystal silicon ingot manufacturing method performed in a single crystal silicon ingot manufacturing apparatus including a crucible containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot, when the pulling speed of the single crystal silicon ingot increases, the crucible Relatively decreasing the speed of elevating; And relatively increasing the lifting speed when the pulling speed decreases.

상기 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법은 상기 승강 속도를 결정하기 이전에, 상기 잉곳의 직경을 센싱한 결과에 따라 상기 잉곳의 인상 속도를 산출하는 단계; 및 상기 승강 속도를 결정한 이후에, 상기 결정된 승강 속도에 상응하여 상기 도가니를 승강시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a single crystal silicon ingot may include: calculating a pulling speed of the ingot according to a result of sensing the diameter of the ingot before determining the lifting speed; And after determining the elevating speed, elevating the crucible according to the determined elevating speed.

상기 인상 속도를 산출하는 단계는 상기 잉곳의 직경을 센싱하는 단계; 상기 센싱된 잉곳의 직경과 잉곳 직경 궤적 목표치 간의 직경 오차를 구하는 단계; 및 상기 직경 오차를 이용하여 상기 인상 속도를 계산하는 단계를 포함한다.The calculating of the pulling speed may include sensing a diameter of the ingot; Obtaining a diameter error between the sensed ingot diameter and an ingot diameter trajectory target value; And calculating the pulling speed using the diameter error.

상기 승강 속도의 감소 또는 증가는 상기 인상 속도의 평균치에 의해 결정될 수 있다.The decrease or increase in the elevating speed may be determined by the average value of the pulling speed.

상기 승강 속도를 결정하는 단계는 상기 인상 속도의 평균치를 산출하는 단계; 및 상기 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 승산하여 상기 승강 속도를 구하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 도가니 승강율은 상기 잉곳 길이별 상기 도가니의 용적에 따라 사전에 결정될 수 있다.The determining the lifting speed may include calculating an average value of the pulling speeds; And multiplying the average value of the pulling speed by the crucible lifting rate to obtain the lifting speed. The crucible ascent rate may be previously determined according to the volume of the crucible for each of the ingot lengths.

또 다른 실시예에 의한 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치는, 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 용융 실리콘을 담는 도가니; 상기 잉곳의 직경을 센싱한 결과에 따라 상기 잉곳의 인상 속도를 산출하는 인상 속도 제어부; 상기 단결정 실리콘 잉곳의 인상 속도의 평균치에 따라 상기 도가니의 승강 속도를 결정하는 승강 속도 제어부; 및 상기 승강 속도 제어부에서 결정된 승강 속도에 상응하여, 상기 도가니를 승강시키는 승강 모터를 포함한다.In another embodiment, a single crystal silicon ingot manufacturing apparatus includes a crucible containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot; A pulling speed controller configured to calculate a pulling speed of the ingot according to a result of sensing the diameter of the ingot; A lifting speed controller configured to determine a lifting speed of the crucible according to an average value of pulling speeds of the single crystal silicon ingot; And an elevating motor for elevating the crucible in accordance with the elevating speed determined by the elevating speed controller.

또 다른 실시예 의하면, 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 용융 실리콘을 담는 도가니를 포함하는 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치에서 수행되는 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법은, 상기 잉곳의 직경을 센싱한 결과에 따라 상기 잉곳의 인상 속도를 산출하는 단계; 상기 단결정 실리콘 잉곳의 인상 속도의 평균치를 이용하여 상기 도가니의 승강 속도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 승강 속도에 상응하여 상기 도가니를 승강시키는 단계를 포함한다.According to yet another embodiment, a single crystal silicon ingot manufacturing method performed in a single crystal silicon ingot manufacturing apparatus including a crucible containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot, the pulling of the ingot according to the result of sensing the diameter of the ingot Calculating a speed; Determining a lifting speed of the crucible by using an average value of pulling speeds of the single crystal silicon ingot; And elevating the crucible in correspondence with the determined elevating speed.

실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치 및 방법은 단결정 실리콘 잉곳의 인상 속도를 그대로 반영하여 도가니의 승강 속도(또는, 상승 속도)를 결정하는 기존과 달리, 단결정 실리콘 잉곳의 인상 속도의 평균치를 이용하여 도가니의 승강 속도를 결정하기 때문에, 실리콘 용융액의 변동을 억제할 수 있어 잉곳 품질의 균일화를 도모할 수 있다.The apparatus and method for manufacturing a single crystal silicon ingot according to the embodiment is different from the conventional method of determining the lifting speed (or rising speed) of the crucible by reflecting the pulling speed of the single crystal silicon ingot as it is, using an average value of the pulling speed of the single crystal silicon ingot. Since the raising and lowering speed of the crucible is determined, the fluctuation of the silicon melt can be suppressed and the ingot quality can be made uniform.

또한, 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도가 증가할 때 잉곳의 직경은 감소하지만 도가니의 상승 속도가 동반하여 올라가므로 잉곳 직경의 감소 폭을 불량하게 하였던 기존과 달리, 실시예의 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법은 인상 속도의 평균치를 이용하여 도가니의 상승 속도를 제어하므로 잉곳의 직경을 보다 정밀하게 제어할 수 있어, 인상 속도에 대한 직경 제어 능력이 향상될 수 있다.In addition, the apparatus and method for manufacturing a single crystal ingot of the embodiment is different from the conventional method in which the diameter of the ingot decreases when the pulling speed of the silicon single crystal ingot increases but the rising speed of the crucible increases, thereby making the reduction of the diameter of the ingot poor. Since the rising speed of the crucible is controlled using the average value of the speed, the diameter of the ingot can be more precisely controlled, so that the ability to control the diameter of the pulling speed can be improved.

도 1은 실시예에 의한 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 예시된 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치에서 수행되는 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 3은 도 2의 제200 단계에 대한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4는 도 2의 제300 내지 제500 단계의 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 시간별 도가니의 상승 속도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 변동 지수별 히스토그램을 나타내는 그래프이다.
도 7은 기존과 실시예 각각에서, 런 랏에 대한 합격율의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a view schematically showing a single crystal silicon ingot production apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a single crystal silicon ingot performed in the apparatus for manufacturing a single crystal silicon ingot illustrated in FIG. 1.
FIG. 3 is a flowchart for describing an exemplary embodiment of the 200th step of FIG. 2.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an embodiment of steps 300 to 500 of FIG. 2.
5 is a graph showing the rising speed of the crucible over time.
6 is a graph showing a histogram for each variation index.
7 is a graph showing a relationship between a pass rate for a run lot in each of the conventional and examples.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

도 1은 실시예에 의한 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a single crystal silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to an embodiment.

도 1에 예시된 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는 도가니(110), 히터(120), 도가니 지지 구동축(130), 인상 모터(140), 승강 모터(142), 인상부(150), 인상 속도 제어부(160) 및 승강 속도 제어부(170)를 포함한다.The single crystal silicon ingot manufacturing apparatus 100 illustrated in FIG. 1 includes a crucible 110, a heater 120, a crucible support drive shaft 130, a pulling motor 140, a lifting motor 142, a pulling unit 150, and a pulling unit. And a speed controller 160 and a lift speed controller 170.

도가니(110)는 단결정 실리콘 잉곳(IG)을 성장시키기 위한 용융 실리콘(SM)을 담는다. 도가니(110) 내에서 실리콘의 고순도 다결정 원료를 융점 온도 이상으로 히터(120)에 의해 가열하여 실리콘 용융액(SM)으로 변화시킨다.The crucible 110 contains molten silicon SM for growing a single crystal silicon ingot IG. In the crucible 110, a high-purity polycrystalline raw material of silicon is heated by the heater 120 to a melting point temperature or more to be converted into a silicon melt SM.

이를 위해, 도가니(110)는 석영 도가니(112)와 흑연 도가니(또는, 카본(carbon))(114)를 포함할 수 있다. 석영 도가니(112)는 원료 실리콘이 융해된 실리콘 용융액(SM)을 담는다. 흑연 도가니(114)는 석영 도가니(112)를 그의 내부에 수용하고, 석영 도가니(112)가 파손되는 경우 실리콘의 누출을 방지하는 역할을 한다. 즉, 석영 도가니(112)는 고온의 실리콘 용융액(SM)에 의해 형태가 변할 수 있기 때문에, 이를 지지하기 위해 흑연 도가니(114)가 외부에 배치될 수 있다.To this end, the crucible 110 may include a quartz crucible 112 and a graphite crucible (or carbon) 114. The quartz crucible 112 contains a silicon melt SM in which raw material silicon is fused. The graphite crucible 114 accommodates the quartz crucible 112 therein and serves to prevent the leakage of silicon when the quartz crucible 112 is broken. That is, since the quartz crucible 112 may be changed in shape by the hot silicon melt SM, the graphite crucible 114 may be disposed outside to support the quartz crucible 112.

히터(120)는 도가니(110)의 측부에 배치되어 도가니(110)를 가열하며, 도시되지는 않았지만 도가니(110)의 하부에도 추가적으로 배치될 수 있다.The heater 120 is disposed at the side of the crucible 110 to heat the crucible 110, but may be additionally disposed at the bottom of the crucible 110 although not shown.

도시되지는 않았지만 열차폐 부재(미도시)는 히터(120)와 실리콘 용융액(SM)으로부터의 복사열이 인상되는 단결정 실리콘 잉곳(IG)으로 전달되는 것을 차단한다. 즉, 열 차폐 부재는 열이 단결정 실리콘 잉곳(IG)으로 전달되는 경로를 차단하여, 복사열에 의한 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 가열을 방지할 수 있다. 이와 같이, 열 차폐 부재는 잉곳(IG)의 냉각 열 이력에 큰 영향을 미친다. 게다가, 열 차폐 부재는 실리콘 용융액(SM)의 온도 변동을 억제하는 역할도 수행한다.Although not shown, a heat shield member (not shown) blocks the transfer of radiant heat from the heater 120 and the silicon melt SM to the single crystal silicon ingot IG, which is pulled up. That is, the heat shield member may block a path through which heat is transferred to the single crystal silicon ingot IG, thereby preventing heating of the single crystal silicon ingot IG by radiant heat. As such, the heat shield member has a great influence on the cooling heat history of the ingot IG. In addition, the heat shield member also serves to suppress temperature fluctuations of the silicon melt SM.

인상부(150)는 인상 와이어(152)를 풀어 실리콘 용융액(SM)의 표면의 대략 중심부에 종결정(154) 선단을 접촉 또는 침지시킨다. 이때, 시드 척(seed chuck)(미도시)을 이용하여 실리콘 종결정(154)을 유지시킬 수 있다. 또한, 인상부(150)는 인상 와이어(152)에 의해 잉곳(IG)을 화살표 방향으로 회전시키면서 인상하여 육성한다. 이때, 잉곳(IG)을 인상하는 속도(V)와 온도 구배(G, △G)를 조절하여 원주 형상의 단결정 실리콘 잉곳(IG)을 완성할 수 있다.The pulling unit 150 releases the pulling wire 152 to contact or immerse the tip of the seed crystal 154 at approximately the center of the surface of the silicon melt SM. At this time, the silicon seed crystal 154 may be maintained using a seed chuck (not shown). In addition, the pulling unit 150 is pulled up and raised while the ingot IG is rotated in the direction of the arrow by the pulling wire 152. In this case, the columnar single crystal silicon ingot IG may be completed by adjusting the speed V and the temperature gradients G and ΔG to raise the ingot IG.

인상 속도 제어부(160)는 잉곳(IG)의 직경을 센싱한 결과에 따라 잉곳(IG)의 인상 속도를 산출하고, 산출된 인상 속도를 인상 모터(140) 및 승강 속도 제어부(170)로 각각 출력한다.The pulling speed controller 160 calculates the pulling speed of the ingot IG according to the result of sensing the diameter of the ingot IG, and outputs the calculated pulling speed to the pulling motor 140 and the lifting speed controller 170, respectively. do.

이를 위해, 인상 속도 제어부(160)는 직경 센싱부(162), 직경 오차 산출부(164) 및 인상 속도 계산부(166)를 포함한다. To this end, the pulling speed controller 160 includes a diameter sensing unit 162, a diameter error calculating unit 164, and a pulling speed calculating unit 166.

직경 센싱부(162)는 잉곳(IG)의 직경을 센싱하고, 센싱된 잉곳(IG)의 직경치를 직경 오차 산출부(164)로 출력한다. 예를 들어, 직경 센싱부(162)는 잉곳(IG)과 실리콘 용융액(SM) 사이의 머니스커스(Meniscus)의 빛을 관측하여 잉곳(IG)의 직경을 센싱할 수 있다. 즉, 직경 센싱부(162)는 고온계(pyrometer)를 이용하여 특정 파장의 강도를 측정하여 온도로 환산하고, 환상된 온도를 다시 직경으로 환산함으로써, 잉곳의 직경치를 센싱할 수 있다.The diameter sensing unit 162 senses the diameter of the ingot IG and outputs the diameter value of the sensed ingot IG to the diameter error calculator 164. For example, the diameter sensing unit 162 may sense the diameter of the ingot IG by observing the light of the meniscus between the ingot IG and the silicon melt SM. That is, the diameter sensing unit 162 may measure the intensity of a specific wavelength by using a pyrometer to convert the temperature into a temperature and convert the annular temperature into a diameter again to sense the diameter value of the ingot.

직경 오차 산출부(164)는 직경 센싱부(162)에서 센싱된 잉곳(IG)의 직경치와 잉곳 직경 궤적 목표치 간의 직경 오차를 산출하고, 산출된 직경 오차를 인상 속도 계산부(166)로 출력한다. 예를 들어, 직경 오차 산출부(164)는 센싱된 직경치로부터 잉곳 직경 궤적 목표치를 감산하고, 감산된 결과를 직경 오차로서 출력할 수 있다.The diameter error calculator 164 calculates a diameter error between the diameter value of the ingot IG sensed by the diameter sensing unit 162 and the target value of the ingot diameter trajectory, and outputs the calculated diameter error to the pulling speed calculator 166. do. For example, the diameter error calculator 164 may subtract the ingot diameter trajectory target value from the sensed diameter value, and output the subtracted result as the diameter error.

인상 속도 계산부(166)는 직경 오차 산출부(164)로부터 받은 직경 오차를 이용하여 인상 속도를 계산하고, 계산된 인상 속도를 인상 모터(140) 및 승강 속도 제어부(170)로 출력한다. 예를 들어, 인상 속도 계산부(166)는 이러한 역할을 비례 적분 미분(PID:Proportional-Integral-Derivative) 제어 방식 또는 비례 미분(PD:Proportional-Derivative) 제어 방식으로 수행할 수 있다.The pulling speed calculating unit 166 calculates the pulling speed by using the diameter error received from the diameter error calculating unit 164, and outputs the calculated pulling speed to the pulling motor 140 and the lifting speed controller 170. For example, the pulling speed calculator 166 may perform this role in a proportional integral derivative (PID) control method or in a proportional derivative (PD) control method.

인상 모터(140)는 인상 속도 계산부(166)로부터 받은 인상 속도에 응답하여 인상부(150)를 통해 잉곳(IG)의 인상 속도를 제어한다.The pulling motor 140 controls the pulling speed of the ingot IG through the pulling unit 150 in response to the pulling speed received from the pulling speed calculating unit 166.

전술한 바와 같이, 인상 속도 제어부(160)는 잉곳(IG)의 인상 속도를 통해 잉곳(IG)의 직경을 제어하는 역할을 한다.As described above, the pulling speed controller 160 controls the diameter of the ingot IG through the pulling speed of the ingot IG.

한편, 승강 속도 제어부(170)는 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도가 증가할 때 도가니(110)의 승강 속도를 상대적으로 감소시키고, 인상 속도가 감소할 때 승강 속도를 상대적으로 증가시킨다. 이하, 승강 속도란, 도가니(110)가 상승하는 속도를 의미할 수도 있으며, 하강하는 속도를 의미할 수도 있다. 기존의 경우, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도가 증가할 때 인상 속도에 변화량을 그대로 반영하여 승강 속도를 감소시키거나 증가시켰다. 반면에, 실시예의 경우, 인상 속도를 그대로 반영하는 대신에 인상 속도의 평균치를 이용하여 도가니(110)의 승강 속도를 감소시키거나 증가시킨다. 이와 같이, 기존과 비교할 때, 실시예에서는 승강 속도가 상대적으로 조정된다.Meanwhile, the lifting speed controller 170 relatively decreases the lifting speed of the crucible 110 when the pulling speed of the single crystal silicon ingot IG increases, and increases the lifting speed relatively when the pulling speed decreases. Hereinafter, the lifting speed may mean a speed at which the crucible 110 rises or may mean a speed at which the crucible 110 rises. Conventionally, as the pulling speed of the single crystal silicon ingot (IG) increases, the lifting speed is decreased or increased by reflecting the change amount in the pulling speed as it is. On the other hand, in the embodiment, instead of reflecting the pulling speed as it is, the lifting speed of the crucible 110 is reduced or increased by using the average value of the pulling speed. Thus, as compared with the conventional, the lifting speed is relatively adjusted in the embodiment.

승강 속도 제어부(170)는 평균치 산출부(172) 및 승강 속도 계산부(174)를 포함한다.The lifting speed control unit 170 includes an average value calculator 172 and a lifting speed calculator 174.

평균치 산출부(172)는 인상 속도의 평균치를 산출하고, 산출된 평균치를 승강 속도 계산부(174)로 출력한다. 이를 위해, 평균치 산출부(172)는 수초 간격으로 수분 동안 변화되는 인상 속도의 평균치를 산출할 수 있다. 즉, 수분 동안 수초 간격으로 인상 속도를 샘플링하면, 복수 개의 샘플링된 인상 속도를 얻을 수 있고, 복수의 샘플링된 인상 속도의 평균치를 산출할 수 있다. 예를 들어, 평균치 산출부(172)는 2분 동안 1초 간격으로 샘플링된 120개의 샘플링된 인상 속도의 평균치를 인상 속도의 평균치로서 산출할 수 있다.The average value calculator 172 calculates an average value of the pulling speeds, and outputs the calculated average value to the lifting speed calculation unit 174. To this end, the average value calculator 172 may calculate an average value of the pulling speeds that change for several minutes at intervals of several seconds. That is, by sampling the pulling rate at intervals of several seconds for several minutes, a plurality of sampled pulling rates can be obtained, and an average value of the plurality of sampled pulling rates can be calculated. For example, the average value calculator 172 may calculate an average value of 120 sampled pulling speeds sampled at 1 second intervals for 2 minutes as an average value of the pulling speeds.

다음 수학식 1과 같이, 승강 속도 계산부(174)는 평균치 산출부(172)로부터 출력되는 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 승산하고, 승산된 결과를 승강 속도로서 승강 모터(142)로 출력한다. 이때, 도가니 승강율은 도가니 상승율(lift ratio)을 의미할 수도 있다.As shown in Equation 1 below, the lifting speed calculation unit 174 multiplies the average value of the pulling speeds output from the average value calculation unit 172 with the crucible lifting rate, and outputs the multiplied result as the lifting speed to the lifting motor 142. do. In this case, the crucible lift rate may mean a crucible lift ratio.

여서, C/L은 승강 속도를 나타내고, CLR은 도가니 승강율을 나타내고, P/S_AVG는 잉곳(IG)의 인상 속도의 평균치를 각각 나타낸다.Therefore, C / L represents the lifting speed, CLR represents the crucible lifting rate, and P / S _AVG represents the average value of the pulling speed of the ingot IG, respectively.

도가니 승강율은 잉곳 길이별 도가니(110)의 용적에 따라 사전에 결정될 수 있다. 실시예에 의하면, 도가니 승강율은 0.1 내지 0.9 예를 들어, 0.144일 수 있다.The crucible ascent rate may be determined in advance according to the volume of the crucible 110 for each ingot length. According to an embodiment, the crucible lift rate may be 0.1 to 0.9, for example, 0.144.

한편, 승강 모터(142)는 승강 속도 제어부(170)에서 결정된 승강 속도로 도가니(110)를 승강시킨다. 예를 들어, 승강 모터(142)를 포함하는 지지축 구동부는 도가니 지지 구동축(130)을 화살표와 같은 방향으로 회전시킴과 동시에 상/하로 승강 운동시킬 수 있다. 즉, 도가니 지지 구동축(130)의 운동에 따라 도가니(110)는 회전 운동 및 상/하 수직 방향으로 승강 운동할 수 있다.Meanwhile, the elevating motor 142 elevates the crucible 110 at the elevating speed determined by the elevating speed controller 170. For example, the support shaft drive unit including the lift motor 142 may rotate the crucible support drive shaft 130 in the same direction as the arrow and move up and down at the same time. That is, according to the movement of the crucible support drive shaft 130, the crucible 110 may move upward and downward in a vertical direction.

전술한 실시예에 의한 승강 속도 제어부(170)의 구성 및 동작은 인상 속도 제어부(160)의 구성 및 동작에 제한되지 않는다. 즉, 인상 속도 제어부(160)는 전술한 바와 다른 방식으로 인상 속도를 산출할 경우에도, 승강 속도 제어부(170)는 전술한 바와 같이 승강 속도를 산출할 수 있다.The configuration and operation of the lifting speed control unit 170 according to the above-described embodiment is not limited to the configuration and operation of the pulling speed control unit 160. That is, even when the pulling speed controller 160 calculates the pulling speed in a manner different from that described above, the lifting speed controller 170 may calculate the lifting speed as described above.

이하, 전술한 도 1에 예시된 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치(100)에서 수행되는 실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법을 다음과 같이 살펴본다. 그러나, 도 1에 예시된 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는 이에 국한되지 않고 다른 방법에 의해서도 단결정 실리콘 잉곳을 제조할 수 있음은 물론이다.Hereinafter, a method of manufacturing a single crystal silicon ingot according to an embodiment performed by the apparatus for manufacturing a single crystal silicon ingot 100 illustrated in FIG. 1 will be described as follows. However, the single crystal silicon ingot manufacturing apparatus 100 illustrated in FIG. 1 is not limited thereto, and of course, the single crystal silicon ingot may be manufactured by other methods.

도 2는 도 1에 예시된 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치에서 수행되는 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a single crystal silicon ingot performed in the apparatus for manufacturing a single crystal silicon ingot illustrated in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 도가니(110)의 승강 속도를 결정(제300 내지 제500 단계)하기 이전에, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 직경을 센싱한 결과에 따라 잉곳(IG)의 인상 속도를 산출한다(제200 단계). 제200 단계는 도 1에 예시된 잉곳 속도 제어부(160)에서 수행될 수 있다.Referring to FIG. 2, before determining the lifting speed of the crucible 110 (steps 300 to 500), the pulling speed of the ingot IG is calculated based on a result of sensing the diameter of the single crystal silicon ingot IG. (Step 200). Step 200 may be performed by the ingot speed control unit 160 illustrated in FIG. 1.

도 3은 도 2의 제200 단계에 대한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 3 is a flowchart for describing an exemplary embodiment of the 200th step of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 먼저 잉곳(IG)의 직경을 센싱한다(제202 단계). 제202 단계는 도 1에 예시된 직경 센싱부(162)에서 수행될 수 있다. 제202 단계 후에, 센싱된 잉곳(IG)의 직경과 잉곳 직경 궤적 목표치 간의 직경 오차를 구한다(제204 단계). 제204 단계는 도 1의 직경 오차 산출부(164)에서 수행될 수 있다. 제204 단계 후에, 직경 오차를 이용하여 인상 속도를 계산한다(제206 단계). 제206 단계는 도 1의 인상 속도 계산부(166)에서 수행될 수 있다.Referring to FIG. 3, first, the diameter of the ingot IG is sensed (step 202). Step 202 may be performed by the diameter sensing unit 162 illustrated in FIG. 1. After operation 202, the diameter error between the diameter of the sensed ingot IG and the target value of the ingot diameter trajectory is obtained (operation 204). Step 204 may be performed by the diameter error calculator 164 of FIG. 1. After step 204, the pulling speed is calculated using the diameter error (step 206). Step 206 may be performed by the pulling speed calculator 166 of FIG. 1.

한편, 도 2에 도시된 제200 단계 후에, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도에 따라 도가니의 승강 속도를 상대적으로 결정한다(제300 내지 제500 단계).Meanwhile, after step 200 shown in FIG. 2, the lifting speed of the crucible is relatively determined according to the pulling speed of the single crystal silicon ingot IG (steps 300 to 500).

먼저, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도가 증가했는가 감소했는가를 판단한다(제300 단계). 만일, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도가 증가했다고 판단되면, 도가니(110)의 승강 속도를 상대적으로 감소시킨다(제400 단계). 그러나, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도가 감소했다고 판단되면, 도가니(110)의 승강 속도를 상대적으로 증가시킨다(제500 단계).First, it is determined whether the pulling speed of the single crystal silicon ingot IG is increased or decreased (step 300). If it is determined that the pulling speed of the single crystal silicon ingot IG is increased, the lifting speed of the crucible 110 is relatively decreased (operation 400). However, if it is determined that the pulling speed of the single crystal silicon ingot IG is decreased, the lifting speed of the crucible 110 is relatively increased (step 500).

여기서, 제300 내지 제500 단계를 수행하기 위해, 인상 속도의 평균치가 이용된다. 제300 내지 제500 단계는 도 1의 승강 속도 제어부(170)에서 수행될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 인상 속도가 증가하지도 감소하지도 않았다면, 승강 속도 역시 감소시키거나 증가시키지 않을 수 있다.Here, an average value of the pulling speeds is used to perform steps 300 to 500. Steps 300 to 500 may be performed by the lifting speed controller 170 of FIG. 1. Although not shown, the lifting speed may also be reduced or increased if the pulling speed has not increased or decreased.

도 4는 도 2의 제300 내지 제500 단계의 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 4 is a flowchart for explaining an embodiment of steps 300 to 500 of FIG. 2.

도 4를 참조하면, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도의 평균치를 산출한다(제700 단계). 제700 단계는 도 1의 평균치 산출부(172)에서 수행될 수 있다.Referring to FIG. 4, an average value of pulling speeds of the single crystal silicon ingot IG is calculated (step 700). Step 700 may be performed by the average value calculator 172 of FIG. 1.

제700 단계 후에, 단결정 실리콘 잉곳(IG)의 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 승산하여 승강 속도를 구한다(제702 단계). 제702 단계는 도 1의 승강 속도 계산부(174)에서 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 승강 속도를 구할 때 이용되는 도가니 승강율은 잉곳(IG) 길이별 도가니(110)의 용적에 따라 사전에 결정될 수 있다.After step 700, the average of the pulling speeds of the single crystal silicon ingot IG is multiplied by the crucible lifting rate to obtain the lifting speed (step 702). Step 702 may be performed by the lifting speed calculator 174 of FIG. 1. As described above, the crucible lifting rate used when obtaining the lifting speed may be previously determined according to the volume of the crucible 110 for each ingot (IG) length.

제400 또는 제500 단계에서 승강 속도를 결정한 이후에, 결정된 승강 속도에 상응하여 도가니(110)를 승강시킨다(제600 단계). 제600 단계는 도 1의 승강 모터(142) 및 도가니 지지 구동축(130)에 의해 수행될 수 있다.After determining the lifting speed in step 400 or 500, the crucible 110 is lifted in accordance with the determined lifting speed (step 600). Step 600 may be performed by the lifting motor 142 and the crucible support drive shaft 130 of FIG. 1.

도 5는 시간별 도가니(110)의 상승 속도를 나타내는 그래프로서, 상승 속도의 단위는 ㎜/min이다.5 is a graph showing the ascending speed of the crucible 110 for each hour, and the unit of the ascending speed is mm / min.

도 5를 참조하면, 기존과 같이 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어할 경우(800), 도가니(110)의 상승 속도의 편차는 매우 큼을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, when the rising speed of the crucible 110 is controlled by using the pulling speed of the ingot IG as it is (800), the deviation of the rising speed of the crucible 110 may be very large. .

반면에, 일 실시예에 의하면, 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하지 않고 1분 동안 1초 간격으로 인상 속도를 샘플링하여 60개의 샘플링된 인상 속도의 평균치를 구하였다. 이후, 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 전술한 수학식 1과 같이 승산하여 승강 속도를 구하였다. 이후, 이 승강 속도를 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어하였다(802). 이 경우, 기존(800)과 대비할 때, 도가니(110)의 상승 속도의 편차는 줄어들게 되었다.On the other hand, according to one embodiment, the pulling speeds were sampled at an interval of 1 second for 1 minute without using the pulling speed of the ingot IG, and the average of 60 sampled pulling speeds was obtained. Thereafter, the average speed of the pulling speed was multiplied by the crucible lifting rate as shown in Equation 1 above to obtain the lifting speed. Then, the rising speed of the crucible 110 is controlled using this lifting speed (802). In this case, compared with the existing 800, the variation in the rising speed of the crucible 110 is reduced.

다른 실시예에 의하면, 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하지 않고 2분 동안 1초 간격으로 인상 속도를 샘플링하여 120개의 샘플링된 인상 속도의 평균치를 구하였다. 이후, 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 전술한 수학식 1과 같이 승산하여 승강 속도를 구하였다. 이후, 이 승강 속도를 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어하였다(804). 이 경우, 기존(800) 및 일 실시예(802)와 대비할 때, 도가니(110)의 상승 속도의 편차는 더욱 줄어들게 되었다.According to another embodiment, the pulling speeds were sampled at 1 second intervals for 2 minutes without using the pulling speed of the ingot IG as it was to obtain an average of 120 sampled pulling speeds. Thereafter, the average speed of the pulling speed was multiplied by the crucible lifting rate as shown in Equation 1 above to obtain the lifting speed. Then, the rising speed of the crucible 110 is controlled using the lifting speed (804). In this case, compared with the existing 800 and one embodiment 802, the deviation of the rising speed of the crucible 110 is further reduced.

전술한 바와 같이, 2분 보다 더 많은 시간 동안의 인상 속도의 평균치를 이용하면 상승 속도의 편차는 매우 줄어들 수 있음을 예측할 수 있다.As mentioned above, it can be predicted that the variation of the ascent rate can be greatly reduced by using the average value of the pulling rate for more than 2 minutes.

도 6은 도가니(110)의 상승 속도의 미분치의 변동 폭(또는, 변동 지수)별 히스토그램(histogram)을 나타내는 그래프이다. 여기서, 상승 속도의 미분치란, 1초 이전의 속도와 현재의 속도 간의 차를 의미할 수 있다.FIG. 6 is a graph showing histograms of fluctuation ranges (or fluctuation indexes) of derivatives of the rising speed of the crucible 110. Here, the derivative value of the ascending speed may mean a difference between the speed before 1 second and the current speed.

도 6을 참조하면, 기존과 같이 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어할 경우(810), 도가니(110)의 상승 속도의 미분치의 편차는 매우 큼을 알 수 있다. 여기서, 도가니(110)의 상승 속도의 변동의 표준 편차는 0.1112로 관측되었다.Referring to FIG. 6, when the rising speed of the crucible 110 is controlled using the pulling speed of the ingot IG as it is (810), the deviation of the derivative value of the rising speed of the crucible 110 is very large. Can be. Here, the standard deviation of the fluctuation of the ascent rate of the crucible 110 was observed as 0.1112.

반면에, 일 실시예에 의하면, 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하지 않고 1분 동안 1초 간격으로 인상 속도를 샘플링한 60개의 샘플링된 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 승산하여 구한 승강 속도를 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어하였다(812). 이 경우, 기존(810)과 대비할 때, 도가니(110)의 상승 속도의 미분치의 편차는 줄어들게 되었다. 여기서, 도가니(110)의 상승 속도의 변동의 표준 편차는 0.07069로 관측되었다.On the other hand, according to one embodiment, the lifting rate obtained by multiplying the average value of 60 sampled pulling speeds sampled at 1 second intervals for 1 minute without using the pulling speed of the ingot IG as the crucible lifting rate The rising speed of the crucible 110 was controlled using the speed (812). In this case, compared with the existing 810, the deviation of the derivative value of the rising speed of the crucible 110 is reduced. Here, the standard deviation of the fluctuation of the ascent rate of the crucible 110 was observed as 0.07069.

다른 실시예에 의하면, 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하지 않고 2분 동안 1초 간격으로 인상 속도를 샘플링한 120개의 샘플링된 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 승산하여 구한 승강 속도를 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어하였다(814). 이 경우, 기존(810) 및 일 실시예(812)와 대비할 때, 도가니(110)의 상승 속도의 미분치의 편차는 더욱 줄어들게 되었다. 여기서, 도가니(110)의 상승 속도의 변동의 표준 편차는 0.05299로 관측되었다.According to another embodiment, the lifting speed obtained by multiplying the average value of the 120 sampling pulling speeds sampled at the interval of 1 second for 2 minutes without using the pulling speed of the ingot IG as the crucible lifting rate is used. By controlling the rising speed of the crucible 110 (814). In this case, compared with the existing 810 and one embodiment 812, the deviation of the derivative value of the rising speed of the crucible 110 is further reduced. Here, the standard deviation of the fluctuation of the ascent rate of the crucible 110 was observed as 0.05299.

전술한 바와 같이, 2분 보다 더 많은 시간 동안의 인상 속도의 평균치를 이용하면, 상승 속도의 미분치의 편차는 매우 줄어들 수 있음을 예측할 수 있다. 즉, 도 6을 참조하면, 기존(810)과 실시예(812, 814)를 비교할 때, 도가니(110)의 상승 속도의 변동의 표준 편차가 매우 줄어든다.As mentioned above, using the average value of the pulling speed for more than 2 minutes, it can be predicted that the deviation of the derivative value of the rising speed can be greatly reduced. That is, referring to FIG. 6, when comparing the existing 810 and the embodiments 812, 814, the standard deviation of the fluctuation of the rising speed of the crucible 110 is greatly reduced.

한편, 보론코프(Voronkov) 이론에 따르면, 소정 임계치 이상의 V/G로 단결정 실리콘 잉곳을 고속으로 인상하면, 공공(void) 기인의 결함이 존재하는 베이컨시(vacancy)가 풍부(rich)한 영역(이하, 'V 영역' 이라 함)으로 단결정 실리콘 잉곳이 성장된다. 즉, V 영역은 실리콘 원자의 부족으로 베이컨시가 과잉되는 영역이다.On the other hand, according to the Voronkov theory, when a single crystal silicon ingot is pulled at a high speed with a V / G of a predetermined threshold or higher, a region rich in vacancy in which defects caused by voids exist ( Hereafter, a single crystal silicon ingot is grown to a 'V region'. In other words, the V region is a region in which vacancy is excessive due to lack of silicon atoms.

또한, 소정 임계치보다 작은 V/G로 단결정 실리콘 잉곳을 인상하면, 산화 유기 적층 결함(OSF:Oxidation Induced Stacking Fault)이 존재하는 O 밴드(band) 영역으로 단결정 실리콘 잉곳이 성장된다.In addition, when a single crystal silicon ingot is pulled up to a V / G smaller than a predetermined threshold, the single crystal silicon ingot is grown to an O band region in which an oxidation induced stacking fault (OSF) exists.

또한, V/G를 더욱 낮추어 단결정 실리콘 잉곳을 저속으로 인상하면, 격자 간 실리콘이 집합한 전위 루프에 기인한 인터스티셜(interstitial) 영역(이하, 'I 영역'이라 함)으로 단결정 잉곳이 성장된다. 즉, I 영역은 실리콘 원자의 과잉으로 격자 간 실리콘의 응집체가 많은 영역이다.Further, when the single crystal silicon ingot is pulled up at a low speed by further lowering the V / G ratio, a monocrystalline ingot grows in an interstitial region (hereinafter referred to as an 'I region') caused by a dislocation loop in which interstitial silicon is gathered do. In other words, the region I is a region in which agglomerates of silicon between lattice are large due to excess of silicon atoms.

V 영역과 I 영역 사이에는 베이컨시가 우세한 베이컨시 우세 무결함 영역(이하 'VDP 영역'이라 함)과 인터스티셜이 우세한 무결함 영역(이하 'IDP 영역'이라 함)이 존재한다. VDP 영역과 IDP 영역은 실리콘 원자의 부족이나 과잉이 없는 영역이라는 점에서 동일하지만, VDP 영역은 산소 석출핵을 포함하는 반면, IDP 영역은 산소 석출핵을 포함하지 않는 점에서 서로 다르다.Between the V region and the I region, there is a vacancy dominant defect free region (hereinafter referred to as 'VDP region') and an interstitial dominant defect region (hereinafter referred to as 'IDP region'). The VDP region and the IDP region are the same in that they are regions of no lack or excess of silicon atoms, but the VDP region contains oxygen precipitation nuclei, while the IDP region does not contain oxygen precipitation nuclei.

도 7은 기존(820)과 실시예(822) 각각에서, 런 랏(Run lot)에 대한 합격율의 관계를 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the relationship between acceptance rates for run lots in each of the existing 820 and the embodiment 822.

도 7을 참조하면, 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어하는 기존의 경우(820), O 밴드가 제거되어 VDP/IDP 영역에서 잉곳이 제조되는 합격율은 대략 20.5 %이다.Referring to FIG. 7, in the conventional case of controlling the rising speed of the crucible 110 by using the pulling speed of the ingot IG as it is, in 820, the pass rate at which the ingot is manufactured in the VDP / IDP region is removed. About 20.5%.

반면에, 일 실시예에 의하면, 잉곳(IG)의 인상 속도를 그대로 이용하지 않고 인상 속도를 2분 동안 1초 간격으로 샘플링한 120개의 샘플링된 인상 속도의 평균치를 도가니 승강율과 승산하여 구한 승강 속도를 이용하여 도가니(110)의 상승 속도를 제어하였다(822). 이 경우, 기존(820)과 비교할 때, O-밴드가 제거되어 VDP/IDP 영역에서 잉곳이 제조되는 합격율은 대략 65.7 %이다.On the other hand, according to one embodiment, the lifting rate obtained by multiplying the average value of the 120 sampled pulling speeds sampled at the interval of 1 second for 2 minutes without using the pulling speed of the ingot IG as the crucible lifting rate The rising speed of the crucible 110 was controlled using the speed (822). In this case, when compared to the existing 820, the pass rate of manufacturing the ingot in the VDP / IDP region by removing the O-band is approximately 65.7%.

따라서, 실시예에 의하면, 잉곳 제품의 합격율은 기존 보다 대략 45 % 상승할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, according to the embodiment, it can be seen that the pass rate of the ingot product can be increased by approximately 45%.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

110: 도가니 120: 히터
130: 지지축 구동부 140: 인상 모터
142: 승강 모터 150: 인상부
152: 인상 와이어 154: 종결정
160: 인상 속도 제어부 162: 직경 센싱부
164: 직경 오차 산출부 166: 인상 속도 계산부
170: 승강 속도 제어부 172: 평균치 산출부
174: 승강 속도 계산부110: crucible 120: heater
130: support shaft drive unit 140: pulling motor
142: lifting motor 150: impression unit
152: impression wire 154: seed crystal
160: pulling speed control unit 162: diameter sensing unit
164: diameter error calculation unit 166: pulling speed calculation unit
170: lifting speed control unit 172: average value calculation unit
174: lifting speed calculation unit

Claims

A crucible for containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot; And
And a lifting speed control unit for reducing the lifting speed of the crucible relatively when the pulling speed of the single crystal silicon ingot increases, and increasing the lifting speed relatively when the pulling speed decreases.

According to claim 1, wherein the single crystal silicon ingot manufacturing apparatus
A pulling speed controller configured to calculate a pulling speed of the ingot according to a result of sensing the diameter of the ingot; And
And an elevating motor for elevating the crucible in correspondence with the elevating speed determined by the elevating speed control unit.

The method of claim 2, wherein the pulling speed control unit
Diameter sensing unit for sensing the diameter of the ingot;
A diameter error calculator for comparing the sensed diameter of the ingot with an ingot diameter trajectory target value and outputting the compared result as a diameter error; And
Single crystal silicon ingot manufacturing apparatus comprising a pulling speed calculation unit for calculating the pulling speed using the diameter error.

The method of claim 2, wherein the lifting speed control unit
Single crystal silicon ingot manufacturing apparatus for calculating the lifting speed of the crucible using the average value of the pulling speed calculated by the pulling speed control unit.

The method of claim 4, wherein the lifting speed control unit
An average value calculator for calculating an average value of the pulling speeds; And
And a lift rate calculation unit configured to multiply the average value of the pulling speeds with a crucible lift rate and output the multiplied result as the lift speeds.

The apparatus of claim 5, wherein the average value calculator calculates an average value of the pulling speeds that change for several minutes at intervals of several seconds.

The single crystal silicon ingot production apparatus according to claim 6, wherein the average value calculation unit calculates an average of 120 pulling speeds that are changed for 2 minutes at intervals of 1 second.

The apparatus for manufacturing a single crystal silicon ingot of claim 5, wherein the crucible lift rate is previously determined according to the volume of the crucible for each ingot length.

The apparatus for manufacturing a single crystal silicon ingot of claim 8, wherein the crucible lifting rate is 0.1 to 0.9.

The apparatus of claim 8, wherein the crucible lift rate is 0.144.

In the single crystal silicon ingot production method performed in the single crystal silicon ingot production apparatus comprising a crucible containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot,
Relatively decreasing the elevating speed of the crucible when the pulling speed of the single crystal silicon ingot increases; And
When the pulling speed decreases, relatively increasing the lifting speed.

The method of claim 11, wherein the single crystal silicon ingot is manufactured.
Calculating a pulling speed of the ingot according to a result of sensing the diameter of the ingot before determining the lifting speed; And
After determining the elevating speed, further comprising elevating the crucible in accordance with the determined elevating speed.

The method of claim 12, wherein calculating the pulling speed
Sensing the diameter of the ingot;
Obtaining a diameter error between the sensed ingot diameter and an ingot diameter trajectory target value; And
Calculating the pulling speed using the diameter error.

The method of claim 12, wherein the decreasing or increasing the lifting speed is determined by an average of the pulling speeds.

15. The method of claim 14, wherein determining the elevating speed
Calculating an average value of the pulling speeds; And
And multiplying the average value of the pulling speed by the crucible lifting rate to obtain the lifting speed.

The method of claim 15, wherein the crucible lift rate is predetermined according to the volume of the crucible for each ingot length.

A crucible for containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot;
A pulling speed controller configured to calculate a pulling speed of the ingot according to a result of sensing the diameter of the ingot;
A lifting speed controller configured to determine a lifting speed of the crucible according to an average value of pulling speeds of the single crystal silicon ingot; And
And a lifting motor for elevating the crucible in accordance with the lifting speed determined by the lifting speed control unit.

In the single crystal silicon ingot production method performed in the single crystal silicon ingot production apparatus comprising a crucible containing molten silicon for growing a single crystal silicon ingot,
Calculating a pulling speed of the ingot according to a result of sensing the diameter of the ingot;
Determining a lifting speed of the crucible by using an average value of pulling speeds of the single crystal silicon ingot; And
And elevating the crucible in correspondence with the determined elevating speed.