KR20140095329A - 잉곳 성장 제어장치 및 이를 구비한 잉곳 성장장치 - Google Patents

잉곳 성장 제어장치 및 이를 구비한 잉곳 성장장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉곳의 성장속도가 가변되더라도 이를 고려하여 신속하게 온도 환경을 제공함으로써, 잉곳의 직경을 정밀하게 제어할 수 있는 잉곳 성장 제어장치 및 이를 구비한 잉곳 성장장치에 관한 것이다.
실시예로는, 히터가 도가니에 담긴 원료를 융액 상태로 가열하고, 상기 도가니에 담긴 융액으로부터 잉곳을 타겟 직경으로 성장시키는 잉곳 성장 제어장치에 있어서, 상기 잉곳의 타겟 직경과 상기 잉곳의 실제 직경의 오차에 따라 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 직경 제어기(Auto diameter controller); 상기 잉곳의 인상속도에 따라 히터 파워를 산출하고, 상기 히터 파워를 펄스 신호로 상기 히터에 전송하는 고해상도 제어기;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치를 제공한다.

Description

잉곳 성장 제어장치 및 이를 구비한 잉곳 성장장치 {INGOT GROWING CONTROLLER AND INGOT GROWING APPARATUS WITH IT}
본 발명은 잉곳의 성장속도가 가변되더라도 이를 고려하여 신속하게 온도 환경을 제공함으로써, 잉곳의 직경을 정밀하게 제어할 수 있는 잉곳 성장 제어장치 및 이를 구비한 잉곳 성장장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 제조를 위해서는 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시키는데, 웨이퍼의 품질은 실리콘 잉곳의 품질에 직접적인 영향을 받으므로 단결정 잉곳을 성장시킬 때부터 고도의 공정제어 기술이 필요하게 된다.
실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 때 Czochralski(CZ) 결정 성장 방식을 주로 사용하는데, 이 방식을 사용하여 성장된 단결정의 품질에 가장 직접적인 영향을 미치는 중요한 인자는 결정의 성장속도(V)와 고액계면에서의 온도구배(G)의 비인 V/G로 알려져 있으며, 따라서 이 V/G를 결정성장의 전구간에 걸쳐 설정된 목표 궤적 값으로 제어하는 것이 중요하다.
CZ법에 의한 제어 시스템은 기본적으로 현재 직경 모니터링 시스템에서 읽은 변화량과 PID 제어부(controller)를 통한 연산으로 타겟 인상 속도를 맞추기 위한 실제(actual) 인상속도를 변화시키는 모터 작동부로 이뤄진다.
CCD 카메라 또는 ADC(Automatic Diameter Controller) 센서를 이용하여 단결정의 직경을 측정한 후 측정 직경(Present Value; PV)이 원하는 값(Set Value; SV)과 차이(error)가 있을 경우 인상속도 보정값(Manipulated Value; MV)에 출력을 통하여 직경 및 인상 속도를 기준치에 접근하게 하는 것이 기본 원리이다. 따라서 직경 변화에 따른 인상속도 제어로 표현될 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 P(Proportional), I(Intergral), D(Derivative) 성분에 의한 출력 기어 모식도이다.
한편, 무엇보다 무결함 또는 극저결함과 같은 고품질의 실리콘 단결정 성장을 위해서는 V/G에 의해 선정된 타겟 인상속도에 대하여 실제(actual) 인상속도(실제값_PV)의 정밀 제어가 필수적이며, 인상 속도가 정확히 되지 않을 경우 즉, 타겟 인상속도(목표값_SV) 대비 높은 경우 FPD와 같은 베이컨시(vacancy)성 결함이 발생하며, 반대의 경우 LDP와 같은 침입형(interstitial) 결함이 나타나며, 근래에 디자인룰 축소에 따른 DRAM 및 플래시 메모리(Flash memory) 제조를 위해 사용되는 RTP 웨이퍼와 같은 고품질의 웨이퍼 제조 시 O-band는 치명적인 디바이스 결함(device fail)을 유발할 수 있기 때문에 O-band(OISF)와 같은 결함 없이 Pv/Pi 만이 함유된 고품질의 단결정 성장을 위해서는 타겟 인상속도의 정밀 제어가 반드시 필요하다. 상기 O-band는 50nm이하의 Grow-in 결함을 포함하는 영역이다. 바람직하게는 20nm이하의 Grow-in 결함을 포함하는 영역이다.
도 2는 종래기술에서 온도보정에 따른 성장속도 반응 예시도이다.
종래 기술에 의하면 설계한 온도 궤적(Temperature trajectory)이 단결정이 성장되기 위한 온도에서 크게 벗어나게 되면, 고품질 실리콘을 성장시키기 위한 성장속도를 유지하기가 어렵게 된다. 이때 단결정의 직경과 성장속도를 일정하게 유지시키면서 성장시키기 위해 온도보정을 하기 위한 AGC(Automatic Growth Controller)가 작동하게 된다.
현재 잉곳 성장장치(Grower) 내부의 핫 존(Hot zone)은 단열성이 개선되어 단결정이 성장하기 위한 일정한 조건을 유지하기에는 이점이 있지만, 히터(Heater) 열량변화의 대부분이 단결정성장 계면에 영향을 주기 때문에 동일한 온도 보정에도 단결정직경과 성장속도는 더 민감하게 반응하게 되었다. 이때 시스템에서 사용 가능한 온도 분해능은 한계가 있으며, 최저 단위로 보정을 하더라도 상기 언급한 이유 때문에 직경 및 성장속도제어에 어려움이 있다. 특히 최저 단위로 보정한 경우에도 직경 및 성장속도에서 난조(Hunting)가 발생하여 고품질 실리콘을 성장시키는데 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실제 인상속도에 따른 응답성이 높은 온도 환경을 제공함으로써, 타겟 인상속도 대비 실제 인상속도를 재현성 있게 정밀 제어하고, 실제 인상속도의 변동(Fluctuation)을 저감시킬 수 있는 잉곳 성장 제어장치 및 이를 적용한 잉곳 성장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 히터가 도가니에 담긴 원료를 융액 상태로 가열하고, 상기 도가니에 담긴 융액으로부터 잉곳을 타겟 직경으로 성장시키는 잉곳 성장 제어장치에 있어서, 상기 잉곳의 타겟 직경과 상기 잉곳의 실제 직경의 오차에 따라 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 직경 제어기(Auto diameter controller); 상기 잉곳의 인상속도에 따라 히터 파워를 산출하고, 상기 히터 파워를 펄스 신호로 상기 히터에 전송하는 고해상도 제어기;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 히터가 도가니에 담긴 원료를 융액 상태로 가열하고, 상기 도가니에 담긴 융액으로부터 잉곳을 타겟 직경으로 성장시키는 잉곳 성장 제어장치에 있어서, 상기 잉곳의 타겟 직경과 상기 잉곳의 실제 직경의 오차에 따라 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 직경 제어기(Auto diameter controller); 상기 잉곳의 인상속도에 따라 온도 보정량을 산출하고, 상기 온도 보정량에 따른 제어 온도를 상기 히터에 전송하는 저해상도 제어기; 상기 잉곳의 인상속도에 따라 히터 파워를 산출하고, 상기 히터 파워를 펄스 신호로 상기 히터에 전송하는 고해상도 제어기; 및 상기 직경 제어기와 저해상도 제어기 및 고해상도 제어기 사이에 구비되고, 상기 잉곳의 인상속도를 선택적으로 상기 저해상도 제어기와 고해상도 제어기 중 하나로 전송하는 스위치;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 특징 중 하나의 잉곳 성장 제어장치를 포함하는 잉곳 성장장치를 제공한다.
본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치 및 이를 포함하는 잉곳 성장장치에 의하면, 타겟 인상속도에 따라 실제 인상속도가 가변되더라도 실제 인상속도의 편차를 고려하여 산출된 히터 파워를 히터에 적용함으로써, 실제 인상속도에 대한 응답성이 뛰어난 온도 환경을 제공할 수 있다.
따라서, 고품질 웨이퍼 제조를 위해 요구되는 O-band(OISF)가 제어된 실리콘 단결정 제조 중 타겟 인상속도 대비 실제 인상속도를 재현성 있게 정밀 제어할 수 있고, 이로 인하여 고품질 웨이퍼 제조의 수율을 높일 수 있다.
또한, 실제 인상속도의 편차를 펄스폭 변조 방법에 따라 산출된 히터 파워를 히터에 적용함으로써, 히터에 의해 제공되는 온도 환경을 세분화할 수 있다.
따라서, 잉곳이 성장하는 온도의 과도한 변화로 발생될 수 있는 실제 인상속도의 변동(Fluctuation)을 저감시킬 수 있고, 이로 인하여 잉곳의 직경 산포를 개선할 수 있다.
결과적으로, 실제 인상속도의 편차를 이용하여 히터 파워를 산출하여 히터를 제어함으로써, 실제 인상속도에 따른 적합한 온도 환경을 신속하게 제공할 수 있기 때문에 복잡하고 비싼 하드웨어를 추가하지 않더라도 정확하고 효율성 있는 제어로직 구현이 가능하다.
도 1은 종래 기술에 의한 P,I,D 성분에 의한 출력 기어 모식도.
도 2는 종래 기술에서 온도보정에 따른 성장속도 반응 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치가 적용된 잉곳 성장장치의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치의 제1실시예가 도시된 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치의 제2실시예가 도시된 구성도.
도 6은 종래와 본 발명의 실시예에서 잉곳의 직경 산포가 도시된 그래프.
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 3은 본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치가 적용된 잉곳 성장장치의 개념도이다.
본 발명의 잉곳 성장장치는 챔버(100) 내에 단결정 실리콘 잉곳(IG)을 성장시키기 위해 용융실리콘(SM)을 담고 있는 도가니(110)와, 상기 도가니(110)를 가열하는 히터(120)와, 단결정 잉곳(IG)을 회전시키면서 인상하기 위한 인상장치(130)와, 단결정 잉곳(IG)의 직경을 측정하는 직경측정센서(140)와, 이들을 제어하는 잉곳 성장 제어장치(200)를 포함한다.
물론, 상기 잉곳 성장 제어장치(200)는 상기 인상장치(130)에 인상속도(PS)를 제공하는데, 상기 직경측정센서(140)에 의해 측정된 직경의 평균값을 타겟 직경과 비교한 값을 이용하여 상기 인상속도(PS)를 제공할 수 있다.
이때, 상기 잉곳 성장 제어장치(200)는 상기 히터(120)로 공급되는 전력인 히터 파워(Heater power)를 직접 제공하도록 구성되는데, 상기 인상속도(PS)의 편차를 통하여 온도 보정량으로 산출하고, 상기 온도 보정량을 펄스(Pulse) 신호를 이용하여 정밀하게 산출하여 상기 히터 파워를 제공할 수 있다.
따라서, 상기 잉곳(IG)의 인상속도(PS)에 민감하도록 온도 환경을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치의 제1실시예가 도시된 구성도이다.
제1실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치(200)는 직경 제어기(Auto Diameter Controller : 210)와, 고해상도 제어기(220,230)와, 히터 제어기(240)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 직경 제어기(210)는 잉곳의 직경(Dia)을 타겟 직경(Target Dia)으로 균일하게 성장시키기 위하여 상기 인상장치(130)로 인상속도(PS)를 제공할 수 있다.
이때, 상기 직경 제어기(210)는 잉곳의 측정 직경(Dia)과 타겟 직경(Target Dia)의 비교를 통하여 상기 인상속도(PS)를 산출할 수 있으며, 상기 직경측정센서(140)를 비롯하여 타겟 직경 스케줄러(Dia. Target Scheduler : 211)와 직경 신호 비교부(212)로부터 신호를 전달받도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 직경 신호 비교부(212)는 상기 직경측정센서(140)에 의해 감지된 잉곳의 측정 직경(Dia)을 입력받고, 상기 타겟 직경 스케줄러(211)로부터 잉곳의 타겟 직경(Target Dia)을 입력받은 다음, 서로 비교하여 상기 직경 제어기(210)로 전송한다.
이후, 상기 직경 제어기(210)는 상기 잉곳의 측정 직경(Dia)과 타겟 직경(Target Dia)의 비교값(ΔDia)에 따라 상기 인상속도(PS)를 산출하고, 산출된 인상속도(PS)를 상기 인상장치(130)에 제공함으로써, 잉곳의 인상속도(PS)를 타겟 인상속도(Target PS)에 맞추도록 제어할 수 있다.
상기 고해상도 제어기(220,230)는 일종의 PC 모듈로 구성될 수 있으며, 온도 보정량(ΔT)을 비롯하여 히터 파워(P)를 실수로 산출할 수 있다.
상기 고해상도 제어기(220,230)는 인상속도의 편차(ΔPS)를 온도 보정량(ΔT)으로 산출하는 인상상속도 제어부(Auto Growing Controller : 220)와, 온도 보정량(ΔT)을 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM) 방법에 의해 히터 파워(P)로 산출하는 온도 제어부(Auto Temperature Controller : 230)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 인상속도 제어부(220)는 인상속도(PS)를 평균값(Avg PS)과의 편차(ΔPS)를 통하여 온도 보정량(ΔT)을 산출할 수 있다. 이때, 상기 인상속도 제어부(220)는 타겟 인상속도 스케줄러(PS Target Scheduler : 221)와 인상속도 신호 비교부(222)로부터 신호를 전달받도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 인상속도 신호 비교부(222)는 상기 직경 제어기(210)로부터 전송된 인상속도(PS)를 입력받고, 상기 타겟 인상속도 스케줄러(221)로부터 잉곳의 타겟 인상속도(Target PS)를 입력받은 다음, 서로 비교하여 상기 인상속도 제어부(220)로 전송한다.
이후, 상기 인상속도 제어부(220)는 상기 인상속도(PS)를 설정시간 동안에 평균값(Avg PS)을 구한 다음, 상기 인상속도(PS)를 평균값(Avg PS)과 편차(ΔPS)로부터 온도 보정량(ΔT)을 산출할 수 있다. 이때, 상기 인상속도 제어부(220)는 인상속도의 편차(ΔPS)에 대해 비례-적분-미분(PID) 제어를 수행하여 온도 보정량(ΔT)으로 산출할 수 있다.
상기 온도 제어부(230)는 잉곳이 성장하는 도가니 내부의 온도를 기준으로 제어할 수 있는데, 온도 보정량(ΔT)과 타겟 온도(T0) 및 측정 온도(T)의 비교를 통하여 히터 파워(P)를 산출할 수 있다. 이때, 상기 온도 제어부(230)는 온도 스케줄러(Temperature Scheduler : 231)와 제1,2온도 신호 비교부(232,233)로부터 신호를 전달받도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 제1온도 신호 비교부(232)는 상기 인상속도 제어부(210)로부터 전송된 온도 보정량(ΔT)을 입력받는 동시에 상기 온도 스케줄러(231)로부터 잉곳이 성장되는 도가니 내부의 타겟 온도(T0)를 입력받아 보정 온도(T1)를 산출하고, 상기 제2온도 신호 비교부(233)는 실제 도가니 내부의 온도를 감지한 측정 온도(T)를 입력받은 다음, 보정 온도(T1)와 측정 온도(T)의 비교값을 상기 온도 제어부(230)로 전송한다.
이후, 상기 온도 제어부(230)는 상기 보정 온도(T1)와 측정 온도(T)의 비교값로부터 제어 온도(T2)를 산출하고, 제어 온도(T2)를 구현하기 위하여 비례-적분-미분(PID) 제어를 수행하여 히터 파워(P)를 산출할 수 있다.
특히, 상기 온도 제어부(230)는 세분화된 히터 파워(P)를 펄스폭 변조(PWM) 방법에 의해 정밀하게 구현함으로써, 히터 파워(P)를 신속하게 세분화하여 제공할 수 있다.
상기 히터 제어기(240)는 상기 온도 제어부(230)로부터 제공된 히터 파워(P)를 직접 상기 히터(120)로 공급하도록 제어한다. 이때, 상기 히터 제어기(240)의 해상도가 떨어지더라도 상기 온도 제어부(230)를 통하여 히터 파워(P)가 신속하게 세분화하여 제공할 수 있으며, 실제 도가니 내부의 온도 환경을 민감하게 조절할 수 있다.
이와 같이, 제1실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치는 인상속도를 타겟 인상속도로 수렴되는 동안 인터벌 타임(Interval time)을 두고 제어하게 되는데, 설정된 평균시간(Avg time) 동안 인상속도 평균값(Avg PS)을 구하고, 인상속도(PS)를 평균값(Avg PS)과의 편차를 온도 보정량(ΔT)으로 산출한 다음, 온도 보정량(ΔT)을 세분화된 히터 파워(P)로 산출하더라도 펄스폭 변조(PWM) 방법에 의해 정밀하게 구현할 수 있고, 제어 온도(T2)를 민감하게 제어할 수 있다.
따라서, 히터 파워(P)를 세분화하여 제공할 수 있어 도가니 내부의 온도 환경을 민감하게 제어할 수 있으며, 이로 인하여 잉곳의 성장 온도를 안정적으로 제어할 뿐 아니라 안정적인 온도 환경에서 잉곳을 생산할 수 있어 무결함 또는 극저결함의 잉곳의 수율을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 잉곳 성장 제어장치의 제2실시예가 도시된 구성도이다.
제2실시예에 따른 잉곳 성장 제어장치(300)는 직경 제어기(310)와, 스위치(315)와, 저해상도 제어기(320)와, 고해상도 제어기(330)와, 히터 제어기(340)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 직경 제어기(310)는 직경 신호 비교부(311)를 포함하는데, 실제 측정된 잉곳의 직경(Dia)과 타겟 직경(Target Dia)을 비교하여 인상속도(PS)로 산출할 수 있다.
상기 스위치(315)는 상기 저해상도 제어기(320)와 고해상도 제어기(330) 중 하나가 선택적으로 작동시킬 수 있는데, ON/OFF 형태의 버튼 형식으로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.
물론, 상기 스위치(315)의 작동에 따라 상기 직경 제어기(310)에서 제공된 인상속도(PS) 신호를 상기 저해상도 제어기(320)와 고해상도 제어기(330) 중 하나로 전달시킬 수 있다.
일예로, 상기 저해상도 제어기(320)와 고해상도 제어기(330)가 서로 통신하도록 구성되며, 상기 스위치(315)는 상기 통신 여부에 따라 그 작동이 조절될 수 있다. 이때, 통신이 지속되는 동안에는 인상속도 신호가 상기 고해상도 제어기(330)로 전달되지만, 통신이 중단되더라도 인상속도 신호가 상기 저해상도 제어기(320)로 전달될 수 있도록 하며, 통신 여부에 상관없이 적절한 온도 환경을 제공할 수 있도록 한다.
상기 저해상도 제어기(320)는 PLC 모듈 형태로 구성되는데, 제1인상속도 신호 비교부(321)를 포함하는 제1인상상속도 제어부(1st AGC : 322)와, 제1,2온도 신호 비교부(323,324)를 포함하는 제1온도 제어부(1st ATC : 325)를 포함하도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 제1인상속도 신호 비교부(321)는 인상속도(PS)와 타겟 인상속도(Target PS)를 비교하여 인상속도의 편차(ΔPS)로 산출하고, 상기 제1인상속도 제어부(322)는 인상속도의 편차(ΔPS)로부터 온도 보정량(ΔT)으로 산출한다.
이후, 상기 제1,2온도 신호 비교부(323,324)는 온도 보정량(ΔT)과 타겟 온도(T0)와 측정 온도(T)를 비교하고, 상기 제1온도 제어부(325)는 온도 비교를 통하여 제어 온도(T2)를 산출한 다음, 제어 온도(T2)가 상기 히터 제어기(340)로 전달된다.
상기 고해상도 제어기(330)는 PC모듈 형태로 구성되는데, 제2인상속도 신호 비교부(331)를 포함하는 제2인상상속도 제어부(2nd AGC : 332)와, 제3,4온도 신호 비교부(333,334)를 포함하는 제2온도 제어부(2nd ATC : 325)를 포함하도록 구성될 수 있다.
따라서, 상기 제2인상속도 신호 비교부(331)는 인상속도(PS)와 타겟 인상속도(Target PS)를 비교하여 인상속도의 편차(ΔPS)로 산출하고, 상기 제2인상속도 제어부(332)는 인상속도의 편차(ΔPS)로부터 온도 보정량(ΔT)을 산출한다.
이후, 상기 제3,4온도 신호 비교부(333,334)는 온도 보정량(ΔT)과 타겟 온도(T0)와 측정 온도(T)를 비교하고, 상기 제2온도 제어부(335)는 온도 비교를 통하여 제어 온도(T2)를 산출한 다음, 제어 온도(T2)를 펄스폭 변조(PWM) 방법에 의해 히터 전력(P)으로 세분화하도록 구현하고, 세분화된 히터 전력(P)이 상기 히터 제어기(340)로 전달된다.
이와 같은 저해상도 제어기(320)는 PLC 형태로 구현됨에 따라 온도 보정량(ΔT)이 정수 형태로 제공하기 때문에 해상도가 다소 떨어지지만, 고해상도 제어기(330)는 PC형태로 구현됨에 따라 온도 보정량(ΔT)을 비롯하여 다른 제어값을 실수 형태로 제공하기 때문에 해상도를 높일 수 있으며, 실수 형태로 온도 보정량(ΔT)이 제공되더라도 히터 파워(P)를 펄스폭 변조(PWM) 방법에 의해 세분화하도록 구현이 가능하다.
상기 히터 제어기(340)는 상기 히터(120)로 제공되는 파워(P)를 제어하는데, 상기 저해상도 제어기(320)로부터 전달된 제어 온도(T2)에 맞추어 히터 출력을 제어하거나, 상기 고해상도 제어기(330)로부터 전달된 히터 파워(P)를 그대로 출력할 수 있다.
그런데, 상기 히터 제어기(340)의 해상도가 떨어지는 경우, 상기 저해상도 제어기(320)만 적용되면, 제어 온도(T2)를 정밀하게 세분화하여 제공하더라도 히터 출력을 세분화하여 온도 환경을 정밀하게 제어하기 어렵지만, 상기 고해상도 제어기(330)가 적용되면, 히터 파워(P)를 정밀하게 세분화하여 제공함에 따라 히터 출력을 세분화할 수 있어 온도 환경을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 6은 종래와 본 발명의 실시예에서 잉곳의 직경 산포가 도시된 그래프이다.
종래 기술은 인상속도가 가변되더라도 온도 환경을 제어하지 않았지만, 본 발명은 인상속도가 가변됨에 따라 온도 환경도 최적의 온도로 제어하게 된다.
본 발명의 PLC 모드 실시예에서는 세분화된 제어 온도가 제공됨에 따라 히터 출력을 제어한 것이고, PC 모드 실시예에서는 세분화된 히터 파워가 제공됨에 따라 히터 출력을 제어한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이 종래에 비해 PC 모드에서 잉곳의 직경 산포가 개선된 것을 볼 수 있으며, 이와 같이 잉곳 직경의 산포가 개선된 것은 잉곳 품질이 향상된 것으로 볼 수 있다.
또한, 종래에 비해 PLC 모드 및 PC 모드에서 특정 미소 구간에 대해 인상속도 진폭이 줄어들며, 이와 같이 인상속도 진폭의 감소는 필요 이상의 출력이 줄어든 결과로써, 공정의 안정화시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 히터가 도가니에 담긴 원료를 융액 상태로 가열하고, 상기 도가니에 담긴 융액으로부터 잉곳을 타겟 직경으로 성장시키는 잉곳 성장 제어장치에 있어서,
    상기 잉곳의 타겟 직경과 상기 잉곳의 실제 직경의 오차에 따라 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 직경 제어기(Auto diameter controller);
    상기 잉곳의 인상속도에 따라 히터 파워를 산출하고, 상기 히터 파워를 펄스 신호로 상기 히터에 전송하는 고해상도 제어기;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고해상도 제어기는,
    설정시간 동안 상기 잉곳의 인상속도를 평균값과 편차로 산출하고, 상기 잉곳의 인상속도 편차를 온도 보정량으로 산출하는 인상속도 제어부(Auto growing controller)와,
    상기 인상속도 제어부에서 산출된 상기 온도 보정량을 히터 파워로 산출하고, 상기 히터 파워를 펄스폭 변조(Pulse width modulation : PWM) 제어방법에 의해 세분화하여 상기 히터에 전송하는 온도 제어부(Auto temperature controller)를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고해상도 제어기는,
    상기 온도 보정량과 히터 파워를 실수로 산출하여 적용하는 잉곳 성장 제어장치.
  4. 히터가 도가니에 담긴 원료를 융액 상태로 가열하고, 상기 도가니에 담긴 융액으로부터 잉곳을 타겟 직경으로 성장시키는 잉곳 성장 제어장치에 있어서,
    상기 잉곳의 타겟 직경과 상기 잉곳의 실제 직경의 오차에 따라 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 직경 제어기(Auto diameter controller);
    상기 잉곳의 인상속도에 따라 온도 보정량을 산출하고, 상기 온도 보정량에 따른 제어 온도를 상기 히터에 전송하는 저해상도 제어기;
    상기 잉곳의 인상속도에 따라 히터 파워를 산출하고, 상기 히터 파워를 펄스 신호로 상기 히터에 전송하는 고해상도 제어기; 및
    상기 직경 제어기와 저해상도 제어기 및 고해상도 제어기 사이에 구비되고, 상기 잉곳의 인상속도를 선택적으로 상기 저해상도 제어기와 고해상도 제어기 중 하나로 전송하는 스위치;를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 저해상도 제어기는,
    상기 직경 제어기와 히터 사이에 상기 고해상도 제어기와 병렬 연결된 PLC 모듈(Programable logic controll module)로 구성된 잉곳 성장 제어장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고해상도 제어기는,
    상기 직경 제어기와 히터 사이에 상기 저해상도 제어기와 병렬 연결된 PC 모듈(Personal computer module)로 구성된 잉곳 성장 제어장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 저해상도 제어기와 고해상도 제어기 사이의 통신 여부에 따라 신호를 선택적으로 전송하는 잉곳 성장 제어장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 저해상도 제어기는,
    설정시간 동안 상기 잉곳의 성장속도를 평균값과 편차로 산출하고, 상기 잉곳의 성장속도 편차를 온도 보정량으로 산출하는 제1인상속도 제어부(1st auto growing controller)와,
    상기 제1인상속도 제어부에서 산출된 상기 온도 보정량을 타겟 온도와 측정 온도와 비교하여 제어 온도를 산출하는 제1온도 제어부(1st auto temperature controller)를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저해상도 제어기는,
    상기 온도 보정량을 정수로 산출하여 적용하는 잉곳 성장 제어장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 고해상도 제어기는,
    설정시간 동안 상기 잉곳의 인상속도를 평균값과 편차로 산출하고, 상기 잉곳의 인상속도 편차를 온도 보정량으로 산출하는 제2인상속도 제어부(2nd auto growing controller)와,
    상기 제2인상속도 제어부에서 산출된 상기 온도 보정량을 히터 파워로 산출하고, 상기 히터 파워를 펄스폭 변조(Pulse width modulation : PWM) 제어방법에 의해 세분화하여 상기 히터에 전송하는 제2온도 제어부(2nd auto temperature controller)를 포함하는 잉곳 성장 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고해상도 제어기는,
    상기 온도 보정량과 히터 파워를 실수로 산출하여 적용하는 잉곳 성장 제어장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 잉곳 성장 제어장치를 포함하는 잉곳 성장장치.
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