KR20160089629A - System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus - Google Patents

System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20160089629A
KR20160089629A KR1020150009048A KR20150009048A KR20160089629A KR 20160089629 A KR20160089629 A KR 20160089629A KR 1020150009048 A KR1020150009048 A KR 1020150009048A KR 20150009048 A KR20150009048 A KR 20150009048A KR 20160089629 A KR20160089629 A KR 20160089629A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
target
crystal ingot
pulling
temperature
Prior art date
Application number
KR1020150009048A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
안윤하
나광하
김윤구
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지실트론 filed Critical 주식회사 엘지실트론
Priority to KR1020150009048A priority Critical patent/KR20160089629A/en
Publication of KR20160089629A publication Critical patent/KR20160089629A/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

An embodiment relates to a control system for a single crystal ingot growth apparatus, which is capable of minimizing a difference between a target pulling speed and an actual pulling speed in a process of growing a single crystal ingot. The control system for a single crystal ingot growth apparatus comprises: an ingot length setting unit which sets a length of a single crystal ingot; a target value setting unit which sets a target diameter, a target pulling speed, and a target temperature based on the length of the single crystal ingot; a pulling speed control unit which generates a calibration pulling speed by comparing the target diameter with an actual diameter of the single crystal ingot being grown in the single crystal ingot growth apparatus, and controls a pulling speed of the single crystal ingot growth apparatus based on the calibration pulling speed; a pulling speed calibration unit which calibrates an average pulling speed, which generates an average of actual pulling speeds for each unit time for a predetermined period before and after a reference time during a process of growing the single crystal ingot, to the target pulling speed; a compensation signal generation unit which generates a compensation signal by comparing the average pulling speed with the target pulling speed; and a temperature control unit which generates a compensation temperature by comparing the compensation signal with the target temperature and an actual temperature, and controls a temperature of the single crystal ingot growth apparatus based on the compensation temperature.

Description

단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템 및 방법{System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control system and method for a single crystal ingot growing apparatus,

실시예는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉곳을 성장시키는 인상 속도(Pulling Speed : P/S)를 제어하여 단결정 잉곳의 품질을 개선할 수 있는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control system and method for a single crystal ingot growing apparatus and, more particularly, to a single crystal ingot growing apparatus capable of improving the quality of a single crystal ingot by controlling a pulling rate (P / S) And more particularly,

일반적으로, 쵸크랄스키(Czochalski)법에 의한 제어 시스템은 단결정의 현재 직경을 모니터링하는 시스템, 단결정의 직경 변화량에 따른 제어 인상 속도를 연산하는 연산 시스템 및 제어 인상 속도를 통해, 실제 인상 속도를 타겟 인상 속도로 맞추도록 변화시키는 모터 구동 시스템으로 이루어질 수 있다.Generally, the control system by the Czochalski method is a system for monitoring the current diameter of a single crystal, a calculation system for calculating a control pull-up speed according to a change in diameter of a single crystal, and a control pull- And a motor drive system that changes the speed to match the pulling speed.

즉, CCD 카메라 또는 ADC(Auto Diameter Controller) 센서를 이용하여, 단결정의 직경을 측정한 후, 현재 직경값(Present Value : PV)과 목표 설정값 (Set Value : SV)을 비교하여 차이(error)가 있을 경우, 그 차이에 해당하는 변경값(Manipulated Value : MV)에 따라, 직경 및 인상 속도를 기준값에 접근하게 하는 것이 기본원리이다.That is, after measuring the diameter of a single crystal using a CCD camera or an ADC (Auto Diameter Controller) sensor, the present value (PV) is compared with a target set value (SV) , The basic principle is to make the diameter and the pulling rate approach the reference value according to the changed value (MV) corresponding to the difference.

이때, 목표 인상 속도는 동일 장비에서 기 성장된 단결정의 품질을 분석하여 단결정 종축 방향으로 목표값이 결정되지만, 보통 목표 인상 속도는 단결정 종축 방향으로 일정하지 않으며, 그로우어(grower)나 핫 존(hot zone)의 종류나 형태에 따라 특정한 고유의 값을 가질 수 있다.At this time, the target pulling rate is determined by the quality of the single crystal grown in the same equipment, and the target value is determined in the direction of the single crystal vertical axis. However, the target pulling rate is not constant in the direction of the single crystal vertical axis, hot zones), depending on the type and form of the hot zone.

그리고, 무결함 또는 극저결함과 같은 고품질의 실리콘 단결정 성장을 위해서는, 인상 속도(V)와 단결정 종축 방향 온도 구배(G)의 비인 V/G에 의해 선정된 목표 인상 속도에 대하여, 실제(actual) 인상 속도의 정밀 제어가 필수적이다.For the growth of a high-quality silicon single crystal such as a defect or an extremely low defect, actual growth is carried out with respect to a target pulling speed selected by V / G, which is the ratio of the pulling speed (V) to the temperature gradient (G) Precise control of the pulling speed is essential.

만일, 인상 속도가 정확하게 제어되지 않을 경우, 즉, 인상 속도가 목표 인상 속도보다 높은 경우, FPD(Flow Pattern Defect)와 같은 베이컨시(vacancy)성 결함이 나타나고, 반대로 인상 속도가 목표 인상 속도보다 더 낮을 경우, LDP(Large Dislocation Pit)와 같은 인터스티셜(interstitial)성 결함이 나타날 수 있다.If the pulling rate is not precisely controlled, that is, if the pulling rate is higher than the target pulling rate, a vacancy defect such as FPD (Flow Pattern Defect) appears and conversely, the pulling rate is higher than the target pulling rate When it is low, interstitial defects such as LDP (Large Dislocation Pit) may appear.

근래에 디자인 룰(design rule)의 축소에 따른 디램(DRAM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory) 제조를 위해 사용되는 고품질의 웨이퍼 제조 시, OISF(Oxidation Induced Stacking Fault)와 같은 결함은 치명적인 디바이스 페일(device fail)을 유발할 수 있기 때문에 고품질의 단결정 성장을 위해서는 목표 인상 속도의 정밀 제어가 반드시 필요하다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] In the manufacture of high-quality wafers used for manufacturing DRAMs and flash memories due to the reduction of design rules in recent years, defects such as OISF (Oxidation Induced Stacking Fault) fail, it is necessary to precisely control the target pulling rate for high-quality single crystal growth.

하지만, 단결정 성장 중, 단결정의 직경을 감지할 때, 잉곳(Ingot)의 회전과 노이즈 등에 의해, 짧은 시간 동안의 데이터로만 직경을 정확히 알아내기에는 어려움이 있다.However, when detecting the diameter of the single crystal during the growth of the single crystal, it is difficult to accurately determine the diameter only by the data for a short time due to the rotation of the ingot and the noise.

따라서, 단결정 성장 제어 시에는 평균 제어 인상 속도를 기준으로 단결정을 성장시키기도 하지만, 평균 제어인상 속도에 따른 오차가 발생하고, 목표 인상 속도의 기울기가 커질수록, 그 오차도 커지는 문제가 발생할 수 있다.Therefore, in the single crystal growth control, although a single crystal is grown based on the average control pull-up speed, an error is caused according to the average control pull-up speed, and the larger the slope of the target pull-up speed, the greater the error may occur.

이러한 오차들은 단결정의 품질을 변화시키는 주요한 원인이 될 수 있다.These errors can be a major cause of changing the quality of single crystals.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 제10-1339149호에서 개시하고 있는 '잉곳 성장 장치의 제어 시스템 및 방법'은 목표 인상 속도와 평균 제어 인상 속도의 오차를 제거함으로써, 복잡하고 비싼 하드웨어(hardware)의 추가 없이도 정확하고 효율적으로 잉곳 성장 장치를 제어할 수 있다.In order to solve the above problems, the 'control system and method of the ingot growing apparatus' disclosed in Korean Patent No. 10-1339149 eliminates the error between the target pulling-up speed and the average control pulling-up speed, it is possible to accurately and efficiently control the ingot growing apparatus without adding hardware.

하지만, 종래의 잉곳 성장 장치의 제어 시스템 및 방법은 잉곳의 내부가 식으면서 결정이 이루어질 때 영향을 주는 시간 동안의 평균 인상 속도에 대한 정보가 누락되어 단결정 잉곳의 품질을 개선시키는데 한계가 있다.However, the control system and method of the conventional ingot growing apparatus are limited in improving the quality of the single crystal ingot by missing information on the average pulling-up rate during the time when the inside of the ingot cools while crystals are formed.

실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 단결정 잉곳 성장을 위한 공정 중에 목표 인상 속도와 실제 인상 속도의 오차를 최소화할 수 있는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An embodiment of the present invention provides a control system and method for a single crystal ingot growing apparatus capable of minimizing an error between a target pulling rate and an actual pulling rate during a process for growing a single crystal ingot.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실시예는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 있어서, 단결정 잉곳의 길이를 설정하는 잉곳 길이 설정부; 상기 단결정 잉곳의 길이에 따라 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 목표치 설정부; 상기 목표 직경과 상기 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 단결정 잉곳의 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성하고, 상기 보정 인상 속도에 따라 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어하는 인상 속도 제어부; 상기 단결정 잉곳을 성장시키는 공정 중 기준 시간 전후의 일정 시간 동안 단위 시간 별로 실제 인상 속도의 평균을 생성한 평균 인상 속도를 상기 목표 인상 속도로 보정해 주는 인상 속도 보정부; 상기 평균 인상 속도와 상기 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성부; 및 상기 보상 신호와 상기 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고, 상기 보상 온도에 따라 단결정 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control system for a single crystal ingot growing apparatus, comprising: an ingot length setting unit for setting a length of a single crystal ingot; A target value setting unit for setting a target diameter, a target pulling-up speed and a target temperature in accordance with the length of the single crystal ingot; A pulling rate control unit for controlling the pulling rate of the single crystal ingot growing apparatus in accordance with the correction pulling up speed by comparing the target diameter and the actual diameter of the single crystal ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus to generate a correction pulling up rate; A pulling rate correcting unit for correcting an average pulling up rate in which an average of actual pulling rates is generated for each unit time for a predetermined time before and after a reference time in the process of growing the single crystal ingot at the target pulling rate; A compensation signal generator for generating a compensation signal by comparing the average lifting speed with the target lifting speed; And a temperature control unit for controlling the temperature of the single crystal ingot growing apparatus according to the compensation temperature by generating a compensation temperature by comparing the compensation signal with the target temperature and the actual temperature to provide a control system of the single crystal ingot growing apparatus .

실시예에서, 상기 인상 속도 제어부는 상기 목표 직경과 상기 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 잉곳의 실제 직경과 비교 연산하는 직경 비교기와, 상기 직경 비교기에 의해 연산된 오차에 따라 상기 보정 인상 속도를 생성하여 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어하는 직경 제어기를 포함할 수 있다.In the embodiment, the pulling rate control unit may further include: a diameter comparator that compares the target diameter and the actual diameter of the ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus; and a controller that generates the correction pulling rate in accordance with the error calculated by the diameter comparator And a diameter controller for controlling the pulling rate of the single crystal ingot growing apparatus.

그리고, 상기 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간은 상기 단결정 잉곳 성장 공정 중 기준 시간 전후로 50분 내지 100분일 수 있다.The time for calculating the average of the actual pulling rate may be about 50 minutes to 100 minutes before and after the reference time in the single crystal ingot growing process.

또한, 상기 인상 속도 보정부는 상기 목표 인상 속도와 상기 평균 인상 속도를 비교하여 단위 시간별로 인상 속도 보정량이 다르게 설정될 수 있다.Further, the pulling-up speed correction unit may compare the target pulling-up speed and the average pulling-up speed so that the pulling-up speed correction amount may be set differently for each unit time.

아울러, 상기 온도 제어부는 상기 보상 신호와 상기 목표 온도를 비교 연산하는 제1 비교기; 상기 제1 비교기에 의해 연산된 오차와 상기 잉곳 성장 장치의 실제 온도를 비교 연산하는 제2 비교기; 및 상기 제2 비교기에 의해 연산된 오차에 따라 상기 보상 온도를 생성하여 상기 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 온도 제어기를 포함할 수 있다.The temperature controller may further include: a first comparator for comparing the compensation signal and the target temperature; A second comparator for comparing an actual temperature of the ingot growing apparatus with an error calculated by the first comparator; And a temperature controller for controlling the temperature of the ingot growing apparatus by generating the compensation temperature according to the error calculated by the second comparator.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 다른 실시예는 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 단결정 잉곳의 길이를 설정하는 단계; 상기 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계; 상기 목표 직경과 상기 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 단결정 잉곳의 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성하고, 상기 보정 인상 속도에 따라 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어하는 단계; 상기 단결정 잉곳을 성장시키는 공정 중 기준 시간 전후의 일정 시간 동안 단위 시간 별로 실제 인상 속도의 평균을 생성한 평균 인상 속도를 상기 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계; 상기 평균 인상 속도와 상기 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성하는 단계; 및 상기 보상 신호와 상기 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고, 상기 보상 온도에 따라 단결정 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 단계를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a single crystal ingot growing apparatus, comprising: setting a length of the single crystal ingot; Setting a target diameter, a target lifting speed and a target temperature according to the length of the single crystal ingot; Comparing the target diameter and an actual diameter of a single crystal ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus to generate a correction pulling rate and controlling a pulling rate of the single crystal ingot growing apparatus according to the correction pulling rate; A step of correcting an average pulling up speed in which an average of actual pulling up speeds is generated for each unit time for a predetermined time before and after a reference time in the process of growing the single crystal ingot to the target pulling up speed; Comparing the average lifting speed with the target lifting speed to generate a compensation signal; And comparing the compensation signal with the target temperature and the actual temperature to generate a compensation temperature, and controlling the temperature of the single crystal ingot growing apparatus according to the compensation temperature.

실시예에서, 상기 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계에서, 상기 목표 인상 속도의 상한치와 하한치를 더 설정해 줄 수 있다.In the embodiment, it is possible to further set the upper limit value and the lower limit value of the target pulling-up speed in the step of setting the target diameter, the target pulling-up speed and the target temperature according to the length of the single crystal ingot.

또한, 상기 평균 인상 속도를 상기 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계에서,Further, in the step of correcting the average lifting speed to the target lifting speed,

상기 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간은 상기 단결정 잉곳의 직경에 따라 다르게 설정될 수 있다.The time for calculating the average of the actual pulling rate may be set differently according to the diameter of the single crystal ingot.

상술한 바와 같은 실시예에 의하면, 단결정 잉곳 성장을 위한 공정 중에 목표 인상 속도와 실제 인상 속도의 오차를 최소화할 수 있도록 인상 속도를 제어하여 단결정 잉곳의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.According to the above-described embodiment, the pulling rate can be controlled so as to minimize the error between the target pulling-up speed and the actual pulling-up speed during the process for growing a single crystal ingot, thereby greatly improving the quality of the single crystal ingot.

도 1은 종래의 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템을 도시한 블럭 구성도이다.
도 2a는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템을 도시한 블럭 구성도이다.
도 2b는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의한 보정 인상 속도를 나타내는 표이다.
도 3은 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에서 평균 인상 속도가 계산되는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에서 계산된 평균 인상 속도에 대한 데이터와 목표 인상 속도의 상한치와 하한치를 나타내는 개념도이다.
도 5는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의해 잉곳 성장시 잉곳의 길이와 인상 속도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 종래의 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의해 계산된 평균 인상 속도와 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의해 계산된 평균 인상 속도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram showing a control system of a conventional single crystal ingot growing apparatus.
2A is a block diagram showing a control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.
2B is a table showing the correction pull-up speed by the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process in which the average pulling rate is calculated in the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an upper limit value and a lower limit value of the target pulling-up rate and data on the average pulling-up rate calculated in the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.
5 is a graph showing the length of the ingot and the pulling rate at the time of ingot growth by the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.
6 is a graph showing the average pulling rate calculated by the control system of the conventional single crystal ingot growing apparatus and the average pulling rate calculated by the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.
7 is a flowchart showing a control method of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템을 도시한 블럭 구성도이고, 도 2a는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템을 도시한 블럭 구성도이고, 도 2b는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의한 보정 인상 속도를 나타내는 표이다.FIG. 1 is a block diagram showing a control system of a conventional single crystal ingot growing apparatus, FIG. 2 (a) is a block diagram showing a control system of a single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment, FIG. 2 This is a table showing the correction pull-up speed by the control system of the ingot growing apparatus.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템은 단결정 잉곳의 길이를 설정해 주는 잉곳 길이 설정부(10), 목표치 설정부(20), 인상 속도 제어부(30)를 포함한다.1, the control system of the conventional single crystal ingot growing apparatus includes an ingot length setting unit 10, a target value setting unit 20, and a pulling rate control unit 30 for setting the length of the single crystal ingot.

그리고, 단결정 잉곳 성장 공정이 시작되면 잉곳 길이 설정부(10)에서 잉곳의 길이가 설정된다. 또한, 목표치 설정부(20)는 목표 직경 설정부(22), 목표 인상 속도 설정부(24), 목표 온도 설정부(26)를 포함하고, 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 각각 설정해 준다.Then, when the single crystal ingot growing step is started, the ingot length is set in the ingot length setting part 10. The target value setting unit 20 includes a target diameter setting unit 22, a target pulling rate setting unit 24, and a target temperature setting unit 26, and sets a target diameter, a target pulling rate, and a target temperature, respectively .

그리고, 목표 직경에 잉곳의 직경을 맞추기 위해 인상 속도와 온도를 보정하여 목표 인상 속도와 목표 온도에 근접하도록 제어한다. 이때, 목표 인상 속도로 맞추기 위해 실제 인상 속도의 평균값을 이용하는데, 상기 평균값을 구하는 제어 주기가 10초 내지 20초로 매우 단시간의 데이터를 이용하기 때문에 목표 인상 속도와 평균 인상 속도 간에 오차가 크다.Then, in order to adjust the diameter of the ingot to the target diameter, the pulling speed and the temperature are corrected so as to approach the target pulling-up speed and the target temperature. At this time, an average value of the actual pulling-up speed is used in order to match the target pulling-up speed. Since the control period for obtaining the average value is 10 to 20 seconds, data of a very short time is used, so there is a large error between the target pulling-up speed and the average pulling-

본 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템은 잉곳 길이 설정부(100), 목표치 설정부(200), 인상 속도 제어부(300), 인상 속도 보정부(400), 보상 신호 생성부(미도시), 온도 제어부(600)를 포함하여 이루어진다.The control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the present embodiment includes an ingot length setting unit 100, a target value setting unit 200, a pulling rate control unit 300, a pulling rate correction unit 400, And a temperature control unit 600.

단결정 잉곳을 성장시키는 공정을 시작하면 잉곳 길이 설정부(100)에서 단결정 잉곳의 길이를 설정해 준다. 그리고, 목표치 설정부(200)는 단결정 잉곳을 제조하는 공정 중에 단결정 잉곳의 품질을 좌우하는 요인들의 목표치를 설정해 주는데, 목표 직경 설정부(220), 목표 인상 속도 설정부(240), 목표 온도 설정부(260)를 포함할 수 있다.When starting the step of growing the single crystal ingot, the ingot length setting unit 100 sets the length of the single crystal ingot. The target value setting unit 200 sets a target value of the factors that determine the quality of the single crystal ingot during the process of manufacturing the single crystal ingot. The target value setting unit 220 includes a target diameter setting unit 220, a target pulling rate setting unit 240, (260).

그리고, 목표치 설정부(200)는 잉곳 길이 설정부(100)에 의해 성장하고자 하는 잉곳의 길이가 설정되면, 단결정 잉곳의 길이에 따라 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정해 준다.Then, the target value setting unit 200 sets the target diameter, the target lifting speed, and the target temperature according to the length of the single crystal ingot, when the ingot length setting unit 100 sets the length of the ingot to be grown.

또한, 인상 속도 제어부(300)는 목표치 설정부(200)에 의해 설정된 목표 직경과 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 단결정 잉곳의 실제 직경을 비교하고, 목표 직경과 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성한다. 그리고, 상기 보정 인상 속도에 따라 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어할 수 있다.In addition, the pulling rate control unit 300 compares the target diameter set by the target value setting unit 200 with the actual diameter of the single crystal ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus, compares the target diameter and the actual diameter, . The pulling speed of the single crystal ingot growing apparatus can be controlled according to the correction pulling up speed.

여기서, 인상 속도 제어부(300)는 직경 비교기(미도시)와 직경 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. Here, the pulling rate control unit 300 may include a diameter comparator (not shown) and a diameter controller (not shown).

그리고, 직경 비교기(미도시)는 목표치 설정부(200)의 목표 직경 설정부(220)로부터 목표 직경을 입력 받고, 단결정 잉곳 성장 장치에 설치되는 카메라(미도시)로부터 단결정 잉곳의 실제 직경을 입력 받을 수 있다.The diameter comparator (not shown) receives the target diameter from the target diameter setting unit 220 of the target value setting unit 200 and receives the actual diameter of the single crystal ingot from a camera (not shown) installed in the single crystal ingot growing apparatus Can receive.

이때, 카메라(미도시)는 단결정 잉곳 성장 장치의 핫 존(hot zone)을 촬영하여 인상되는 잉곳의 실제 직경을 검출할 수 있다.At this time, the camera (not shown) can photograph the hot zone of the single crystal ingot growing apparatus and detect the actual diameter of the ingot to be pulled up.

그리고, 직경 비교기(미도시)는 입력 받은 목표 직경과 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 잉곳의 실제 직경을 비교 연산하여 오차값을 구할 수 있다.The diameter comparator (not shown) can calculate the error value by comparing the input target diameter and the actual diameter of the ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus.

상술한 바와 같이 오차값을 도출한 뒤, 직경 제어기(미도시)는 직경 비교기(미도시)에 의해 연산된 오차값에 따라, 보정 인상 속도를 생성하여 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어할 수 있다.After deriving the error value as described above, the diameter controller (not shown) can generate the correction pull-up speed in accordance with the error value calculated by the diameter comparator (not shown) to control the pull-up speed of the ingot growing apparatus .

여기서, 직경 제어기(미도시)는 PID(Proportional Integral Derivative controller)일 수 있다.Here, the diameter controller (not shown) may be a PID (Proportional Integral Derivative controller).

또한, 인상 속도 보정부(400)에서는 단결정 잉곳을 성장시키는 공정 중 기준 시간 전후의 일정 시간 동안 단위 시간 별로 실제 인상 속도의 평균을 생성한 평균 인상 속도를 이용하여 목표 인상 속도로 인상 속도를 보정해 줄 수 있다.The pulling rate correction unit 400 corrects the pulling rate at the target pulling rate by using an average pulling rate obtained by generating an average of the actual pulling rate by unit time for a predetermined time before and after the reference time in the process of growing the single crystal ingot You can give.

도 3은 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에서 평균 인상 속도가 계산되는 과정을 나타낸 개념도이고, 도 4는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에서 계산된 평균 인상 속도에 대한 데이터와 목표 인상 속도의 상한치와 하한치를 나타내는 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process in which the average pulling rate is calculated in the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment. FIG. 4 is a graph showing the data on the average pulling rate calculated in the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment And the upper limit value and the lower limit value of the target pulling-up speed.

도 3과 도 4를 참조하면, 단결정 잉곳 성장 공정 중에 1분 단위로 실제 인상속도(Actual P/S)를 측정하고, 단위 1분에 해당하는 실제 인상 속도(Actual P/S)를 200분 동안 측정하여 이에 대한 실제 인상 속도의 평균 인상 속도(Ave P/S)를 산출한다.3 and 4, the actual pulling rate (Actual P / S) is measured in units of one minute during the single crystal ingot growing process, and the actual pulling rate (Actual P / S) corresponding to one minute is measured for 200 minutes And the average pulling speed (Ave P / S) of the actual pulling speed is calculated.

실시예에서, 평균 인상 속도(Ave. P/S)는 1분 단위로 측정된 인상 속도를 기준 시간 전후로 100분씩 측정하여 도출한 값으로 단위 시간별로 총 101개의 평균 인상 속도(Ave. P/S)를 산출할 수 있다.In the embodiment, the average lifting speed (Ave.P / S) is a value obtained by measuring the lifting speed measured in units of one minute every 100 minutes before and after the reference time, and a total of 101 average lifting speeds (Ave.P / S ) Can be calculated.

여기서, 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간은 단결정 잉곳의 직경에 따라 달라질 수 있다. 다시 말해서, 실시예에서는 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간은 상기 단결정 잉곳 성장 공정 중 기준 시간 전후로 50분 내지 100분일 수 있는데, 단결정 잉곳의 직경이 300㎜일 때 기준시간 전후로 100분 동안 실제 인상 속도를 측정하였지만, 단결정 잉곳의 직경이 200㎜일 때에는 기준시간 전후로 50분 동안 실제 인상 속도를 측정할 수 있다.Here, the time for calculating the average of the actual pulling rate may vary depending on the diameter of the single crystal ingot. In other words, in the embodiment, the time for calculating the average of the actual pulling rate may be 50 minutes to 100 minutes before and after the reference time in the single crystal ingot growing process. When the diameter of the single crystal ingot is 300 mm, When the diameter of the single crystal ingot is 200 mm, the actual pulling speed can be measured for about 50 minutes before and after the reference time.

도 5는 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의해 잉곳 성장시 잉곳의 길이와 인상 속도를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the length of the ingot and the pulling rate at the time of ingot growth by the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.

도 5를 참조하면, 단결정 잉곳이 성장되는 길이과 인상 속도의 관계를 나타낸 것으로 단시간에 측정된 실제 인상 속도(Actual P/S)보다 평균 인상 속도(Ave. P/S)가 인상 속도의 목표 한계치(P/S Target Limit) 범위 내에서 목표 인상 속도(Target P/S)에 안정적으로 근접하는 것을 알 수 있다.5, the relation between the growth length of a single crystal ingot and the pulling rate is shown. The average pulling rate (Ave.P / S) is larger than the actual pulling rate (Actual P / S) (Target P / S) within the range of P / S Target Limit (P / S Target Limit).

상술한 바와 같이 200분 동안, 평균 인상 속도(Ave P/S)를 산출하게 되면 기준 시간 전후로 100분의 공정 시간동안의 실제 인상 속도에 대한 평균 인상 속도를 구할 수 있게 된다.When the average lifting speed (Ave P / S) is calculated for 200 minutes as described above, the average lifting speed for the actual lifting speed during the process time of 100 minutes before and after the reference time can be obtained.

그리고, 도 2b에 도시한 바와 같이, 인상 속도 보정부는 목표 인상 속도와 평균 인상 속도를 비교하여 단위 시간별로 인상 속도 보정량이 다르게 설정될 수 있는데, 평균 인상 속도가 목표 인상 속도가 빠르면 보정 인상 속도만큼 늦춰 주고, 평균 인상 속도가 목표 인상 속도보다 늦으면 보정 인상 속도만큼 빠르게 보정해 줄 수 있다.As shown in FIG. 2B, the pulling-up speed correction unit may compare the target pulling-up speed and the average pulling-up speed to set the pulling-up speed correction amount differently for each unit time. If the average pulling- If the average pulling rate is slower than the target pulling rate, it can be corrected as fast as the correction pulling rate.

한편, 보상 신호 생성부(미도시)는 평균 인상 속도와 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성해 줄 수 있다. 그리고, 보상 신호와 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고, 보상 온도에 따라 단결정 잉곳 성장 장치의 온도를 제어해 줄 수 있다.On the other hand, the compensation signal generator (not shown) can generate the compensation signal by comparing the average lifting speed with the target lifting speed. Then, the compensation signal is compared with the target temperature and the actual temperature to generate the compensation temperature, and the temperature of the single crystal ingot growing apparatus can be controlled according to the compensation temperature.

아울러, 도 2a를 참조하면, 온도 제어부(600)는 보상 신호와 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고, 보상 온도에 따라 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 2A, the temperature controller 600 may compute a compensation temperature by comparing a compensation signal with a target temperature and an actual temperature, and may control the temperature of the ingot growing apparatus according to the compensation temperature .

여기서, 온도 제어부(600)는 제1 비교기(미도시), 제2 비교기(미도시), 온도 제어기(미도시)를 포함한다. 또한, 제1 비교기(미도시)는 보상 신호와 목표 온도를 비교 연산하고, 제2 비교기(미도시)는 제1 비교기(미도시)에 의해 연산된 연산값과 잉곳 성장 장치의 실제 온도를 비교 연산하게 된다. 아울러, 온도 제어기(미도시)는 제2 비교기에 의해 연산된 오차에 따라 보상 온도를 생성하여 잉곳 성장 장치의 온도를 제어해 줄 수 있다.Here, the temperature controller 600 includes a first comparator (not shown), a second comparator (not shown), and a temperature controller (not shown). The first comparator (not shown) compares the compensation signal with the target temperature, and the second comparator (not shown) compares the calculated value calculated by the first comparator (not shown) with the actual temperature of the ingot growing apparatus . In addition, the temperature controller (not shown) may generate the compensation temperature according to the error calculated by the second comparator to control the temperature of the ingot growing apparatus.

도 6은 종래의 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의해 계산된 평균 인상 속도와 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의해 계산된 평균 인상 속도를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the average pulling rate calculated by the control system of the conventional single crystal ingot growing apparatus and the average pulling rate calculated by the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.

종래 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에서는 평균 인상 속도를 계산하는 시간 주기가 10초 내지 20초로, 단결정 잉곳의 품질을 결정하는데 중요한 50분 내지 100분 동안의 인상 속도의 평균 인상 속도에 대한 정보가 단결정 잉곳 성장 공정에 반영되지 않았다.In the conventional single crystal ingot growing apparatus control system, the time period for calculating the average pulling rate is 10 seconds to 20 seconds, and information on the average pulling rate of the pulling rate for 50 minutes to 100 minutes, which is important for determining the quality of the single crystal ingot, It was not reflected in the ingot growth process.

도 6을 참조하면, 단결정 잉곳을 성장 시키는 공정 중에 평균 인상 속도를 계산하는 구간이 짧아 직경에 대한 정보만으로 인상 속도를 결정하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의해 기준 시간 전후의 100분의 평균 인상 속도를 반영한 평균 인상 속도는 0.51㎜/mim와 0.52㎜/min 범위 내에서 안정적인데 반해, 종래 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 의한 평균 인상 속도는 0.50㎜/mim와 0.53㎜/min 범위 내에서 변화량이 큰 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, during the step of growing the single crystal ingot, the interval for calculating the average pulling rate is short, and the pulling rate is determined only by the information about the diameter. Therefore, by the control system of the single crystal ingot growing apparatus according to the present embodiment, the average pulling up speed reflecting the average pulling up speed of 100 minutes before and after the reference time is stable within the range of 0.51 mm / min and 0.52 mm / min, It can be seen that the average pulling rate by the control system of the ingot growing apparatus is large in the range of 0.50 mm / min and 0.53 mm / min.

도 7은 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.7 is a flowchart showing a control method of the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법은 단결정 잉곳의 길이를 설정하는 단계(S10), 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계(S20), 목표 직경과 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성하고 인상 속도를 제어하는 단계(S30), 평균 인상 속도를 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계(S40), 평균 인상 속도와 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성하는 단계(S50), 보상 신호와 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고 제어하는 단계(S60)를 포함한다.7, the method for controlling a single crystal ingot growing apparatus according to the present embodiment includes setting a length of a single crystal ingot (S10), setting a target diameter, a target pulling speed and a target temperature according to the length of the single crystal ingot A step S30 of adjusting the average pulling speed to a target pulling speed S40, a step of adjusting the average pulling up speed S30, And a step S60 of generating and controlling a compensation temperature by comparing the compensation signal with a target temperature and an actual temperature by comparing the compensation signal with a target lifting speed in step S50.

단결정 잉곳을 성장시키는 공정을 시작하면, 단결정 잉곳의 길이를 설정하는 단계(S10)에서는 잉곳 길이 설정부에 의해 단결정 잉곳의 길이를 설정해 준다.When the step of growing the single crystal ingot is started, in the step (S10) of setting the length of the single crystal ingot, the length of the single crystal ingot is set by the ingot length setting part.

그리고, 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계(S20)에서는 목표치 설정부가 단결정 잉곳을 제조하는 공정 중에 단결정 잉곳의 품질을 좌우하는 요인들의 목표치를 설정해 준다. 여기서, 목표치 설정부는 목표 직경 설정부, 목표 인상 속도 설정부, 목표 온도 설정부를 포함하며, 잉곳 길이 설정부에 의해 성장하고자 하는 잉곳의 길이가 설정되면, 단결정 잉곳의 길이에 따라 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정해 줄 수 있다.In the step S20 of setting the target diameter, the target pulling-up speed and the target temperature according to the length of the single crystal ingot, the target value setting unit sets the target value of the factors that influence the quality of the single crystal ingot during the step of manufacturing the single crystal ingot. The target value setting unit includes a target diameter setting unit, a target pulling rate setting unit, and a target temperature setting unit. When the length of the ingot to be grown is set by the ingot length setting unit, Speed, and target temperature can be set.

또한, 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계(S20)에서는 목표 인상 속도의 상한치와 하한치를 더 설정해 줄 수 있다.Further, in the step S20 of setting the target diameter, the target pulling-up speed and the target temperature according to the length of the single crystal ingot, the upper limit value and the lower limit value of the target pulling-up speed can be further set.

한편, 실시예에서 목표치 설정부는 인상 속도 제어나 온도 제어를 위한 목표치 뿐만 아니라, 단결정 잉곳을 제조하는 공정 중에 단결정 잉곳의 품질을 좌우하는 요인들 중 아르곤(Ar)의 유량 제어, 단결정 잉곳 성장을 위한 회전 구동 속도 제어에 대한 목표치 설정 등도 가능할 수 있다.Meanwhile, in the embodiment, the target value setting unit sets not only the target values for the pull-up speed control and the temperature control but also the flow rate control of argon (Ar) among the factors that influence the quality of the single crystal ingot during the process of manufacturing the single crystal ingot, Setting of a target value for rotation drive speed control, and the like may be possible.

또한, 목표 직경과 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성하고 인상 속도를 제어하는 단계(S30)에서는 인상 속도 제어부에 의해 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어할 수 있다.In addition, in the step S30 in which the correction pulling-up speed is generated by comparing the target diameter and the actual diameter and the pulling-up speed is controlled, the pulling-up speed of the single crystal ingot growing apparatus can be controlled by the pulling-

여기서, 인상 속도 제어부는 직경 비교기와 직경 제어기를 포함할 수 있다. 그리고, 직경 비교기는 목표치 설정부의 목표 직경 설정부로부터 목표 직경을 입력 받고, 단결정 잉곳 성장 장치에 설치되는 카메라로부터 단결정 잉곳의 실제 직경을 입력 받을 수 있다.Here, the pulling rate control section may include a diameter comparator and a diameter controller. The diameter comparator receives the target diameter from the target diameter setting unit of the target value setting unit and receives the actual diameter of the single crystal ingot from the camera installed in the single crystal ingot growing apparatus.

이때, 카메라는 단결정 잉곳 성장 장치의 핫 존(hot zone)을 촬영하여 인상되는 잉곳의 실제 직경을 검출할 수 있다.At this time, the camera can photograph the hot zone of the single crystal ingot growing apparatus and detect the actual diameter of the ingot to be pulled up.

그리고, 직경 비교기는 입력 받은 목표 직경과 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 잉곳의 실제 직경을 비교 연산하여 오차값을 구할 수 있다.The diameter comparator can calculate an error value by comparing the input target diameter and the actual diameter of the ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus.

상술한 바와 같이 오차값을 도출한 뒤, 직경 제어기는 직경 비교기에 의해 연산된 오차값에 따라, 보정 인상 속도를 생성하여 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어할 수 있다.After deriving the error value as described above, the diameter controller can control the pulling speed of the ingot growing apparatus by generating a correction pulling-up speed in accordance with the error value calculated by the diameter comparator.

여기서, 직경 제어기는 PID(Proportional Integral Derivative controller)일 수 있다.Here, the diameter controller may be a PID (Proportional Integral Derivative controller).

이와 같이, 목표치 설정부에 의해 설정된 목표 직경과 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 단결정 잉곳의 실제 직경을 비교하고, 목표 직경과 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성한 뒤, 보정 인상 속도에 따라 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어할 수 있다.As described above, the target diameter set by the target value setting unit is compared with the actual diameter of the single crystal ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus, and the target diameter and the actual diameter are compared with each other to generate the correction pulling up speed. The pulling speed of the single crystal ingot growing apparatus can be controlled.

그리고, 평균 인상 속도를 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계(S40)에서는 인상 속도 보정부에 의해서 단결정 잉곳을 성장시키는 공정 중 기준 시간 전후의 일정 시간 동안 단위 시간 별로 실제 인상 속도의 평균을 생성한 평균 인상 속도를 이용하여 목표 인상 속도로 인상 속도를 보정해 줄 수 있다.In step S40 of correcting the average pulling-up speed to the target pulling-up speed, the average of the actual pulling-up speeds per unit time during a predetermined time before and after the reference time in the process of growing the single crystal ingot by the pulling- It is possible to correct the pulling-up speed at the target pulling-up speed by using the pulling-up speed.

단결정 잉곳을 성장시키는 공정 수행 시, 단결정 잉곳의 품질에 가장 많은 영향을 줄 수 있는 시간 간격(time interval)이 고온에서 성장된 단결정 잉곳이 서서히 식는 과정 중 50분 내지 100분 동안이다. 따라서, 단결정 잉곳의 품질이 결정되는 요인으로 단결정 잉곳이 식는 온도에 맞춰 단결정 잉곳을 인상시키는 속도가 매우 중요하다.During the process of growing a monocrystalline ingot, the time interval at which the quality of the monocrystalline ingot is most influenced is from 50 to 100 minutes during the gradual cooling of the monocrystalline ingot grown at a high temperature. Therefore, the rate at which the monocrystalline ingot is pulled up in accordance with the temperature at which the monocrystalline ingot is cooled is very important factor for determining the quality of the monocrystalline ingot.

여기서, 단결정 잉곳의 직경에 따라 시간 간격(time interval)은 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간으로 단결정 잉곳의 직경에 따라 달라질 수 있다. 다시 말해서, 실시예에서는 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간은 상기 단결정 잉곳 성장 공정 중 기준 시간 전후로 50분 내지 100분일 수 있는데, 단결정 잉곳의 직경이 300㎜일 때 기준시간 전후로 100분 동안 실제 인상 속도를 측정하였지만, 단결정 잉곳의 직경이 200㎜일 때에는 기준시간 전후로 50분 동안 실제 인상 속도를 측정할 수 있다.Here, the time interval according to the diameter of the single crystal ingot is a time for calculating the average of the actual pulling rate, which may vary depending on the diameter of the single crystal ingot. In other words, in the embodiment, the time for calculating the average of the actual pulling rate may be 50 minutes to 100 minutes before and after the reference time in the single crystal ingot growing process. When the diameter of the single crystal ingot is 300 mm, When the diameter of the single crystal ingot is 200 mm, the actual pulling speed can be measured for about 50 minutes before and after the reference time.

실시예에서는, 직경이 300㎜인 단결정 잉곳을 성장시킬 때, 1분 단위로 실제 인상속도(Actual P/S)를 측정하고, 단위 1분에 해당하는 실제 인상 속도(Actual P/S)를 200분 동안 측정하여 이에 대한 실제 인상 속도의 평균 인상 속도(Ave P/S)를 산출한다.In the embodiment, when the single crystal ingot having a diameter of 300 mm is grown, the actual pulling rate (Actual P / S) is measured in units of 1 minute, and the actual pulling rate (Actual P / S) Min and the average pulling speed (Ave P / S) of the actual pulling speed is calculated.

그리고, 평균 인상 속도(Ave. P/S)는 1분 단위로 측정된 인상 속도를 기준 시간 전후로 100분씩 측정하여 도출한 값으로 단위 시간별로 총 101개의 평균 인상 속도(Ave. P/S)를 산출할 수 있다.The average lifting speed (Ave.P / S) is a value obtained by measuring the lifting speed measured in 1 minute increments about 100 minutes before and after the reference time, and a total of 101 average lifting speeds (Ave.P / S) Can be calculated.

또한, 평균 인상 속도를 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계(S40)에서는 인상 속도 보정부에 의해 목표 인상 속도와 평균 인상 속도를 비교하여 단위 시간별로 인상 속도 보정량이 다르게 설정될 수 있는데, 평균 인상 속도가 목표 인상 속도가 빠르면 보정 인상 속도만큼 늦춰 주고, 평균 인상 속도가 목표 인상 속도보다 늦으면 보정 인상 속도만큼 빠르게 보정해 줄 수 있다.In addition, in step S40 of correcting the average pulling-up speed to the target pulling-up speed, the pulling-up speed correcting part compares the target pulling-up speed with the average pulling-up speed, If the target pulling-up speed is faster than the target pulling-up speed, then it is delayed by the correction pulling-up speed. If the average pulling-up speed is later than the target pulling-up speed,

평균 인상 속도를 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계(S40)를 거쳐, 평균 인상 속도와 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성하는 단계(S50)에서는 보상 신호 생성부가 평균 인상 속도와 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성해 줄 수 있다.In step S50, in which the compensation signal generating unit compares the average increase rate with the target increase rate through a step S40 of correcting the average increase rate to the target increase rate, It is possible to generate a compensation signal by comparison.

상술한 바와 같이, 보상 신호가 생성되면, 보상 신호와 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고 제어하는 단계(S60)에서는 온도 제어부가 보상 신호와 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도 생성하고, 보상 온도에 따라 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.As described above, in the step S60 of generating and controlling the compensation temperature by comparing the compensation signal with the target temperature and the actual temperature when the compensation signal is generated, the temperature control unit compares the compensation signal with the target temperature and the actual temperature Compensating temperature, and controlling the temperature of the ingot growing apparatus according to the compensating temperature.

여기서, 온도 제어부는 제1 비교기, 제2 비교기, 온도 제어기를 포함하며, 제1 비교기는 보상 신호와 목표 온도를 비교 연산하고, 제2 비교기는 제1 비교기에 의해 연산된 연산값과 잉곳 성장 장치의 실제 온도를 비교 연산하게 된다. 아울러, 온도 제어기는 제2 비교기에 의해 연산된 오차에 따라 보상 온도를 생성하여 잉곳 성장 장치의 온도를 제어해 줄 수 있다.Here, the temperature controller includes a first comparator, a second comparator, and a temperature controller. The first comparator compares the compensation signal with the target temperature. The second comparator compares the calculated value calculated by the first comparator and the calculated value, And compares the actual temperature of the gas. In addition, the temperature controller can generate the compensation temperature according to the error calculated by the second comparator to control the temperature of the ingot growing apparatus.

이와 같이 보상 신호와 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고 제어하는 단계(S60)에서는 단결정 잉곳의 품질이 결정되는 요인으로 단결정 잉곳이 식는 온도에 맞춰 단결정 잉곳을 인상시키는 속도와 함께 온도 제어가 가능하다.In the step S60 of generating and controlling the compensation temperature by comparing the compensation signal with the target temperature and the actual temperature as described above, the quality of the single crystal ingot is determined by the rate at which the single crystal ingot is lifted in accordance with the temperature at which the single crystal ingot is cooled Temperature control is possible.

아울러, 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계에서 목표치 설정부는 인상 속도 제어나 온도 제어를 위한 목표치 뿐만 아니라, 단결정 잉곳을 제조하는 공정 중에 단결정 잉곳의 품질을 좌우하는 요인들 중 아르곤(Ar)의 유량 제어, 단결정 잉곳 성장을 위한 회전 구동 속도 제어에 대한 목표치 설정 등도 가능할 수 있으므로 아르곤(Ar)의 유량 제어, 단결정 잉곳 성장을 위한 회전 구동 속도 제어 등에도 실시예에 의한 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템이 적용될 수 있다.In addition, in the step of setting the target diameter, the target lifting speed, and the target temperature according to the length of the single crystal ingot, the target value setting unit sets not only the target value for the pulling rate control and the temperature control but also the target value for determining the quality of the single crystal ingot during the step of manufacturing the single crystal ingot The flow rate control of argon (Ar), the setting of the target value for the rotation drive speed control for growing a single crystal ingot, and the like. Therefore, the flow rate control of argon (Ar) A control system of a single crystal ingot growing apparatus can be applied.

상술한 바와 같이, 단결정 잉곳을 성장시키는 공정 중에 설정된 단결정 잉곳의 직경에 맞게 단결정 잉곳을 성장시키기 위해 인상 속도를 제어하는데 있어서, 단결정 잉곳 성장 공정 중의 실제 인상 속도에 대한 평균 인상 속도를 이용하여, 목표 인상 속도와 실제 인상 속도의 오차를 최소화할 수 있는 인상 속도로 보정 제어하고, 다음 단결정 잉곳 성장 공정의 목표 인상 속도를 설정하는 근거로 활용함으로써, 단결정 잉곳의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, in controlling the pulling rate in order to grow the single crystal ingot in accordance with the diameter of the single crystal ingot set during the step of growing the single crystal ingot, the average pulling rate with respect to the actual pulling rate during the single crystal ingot growing step is used, The quality of the monocrystalline ingot can be greatly improved by correcting and controlling the pulling rate at which the error between the pulling rate and the actual pulling rate can be minimized and using the basis for setting the target pulling rate of the next single crystal ingot growing process.

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 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.

10, 100 : 잉곳 길이 설정부 20, 200 : 목표치 설정부
22, 220 : 목표 직경 설정부 24, 240 : 목표 인상 속도 설정부
26, 260 : 목표 온도 설정부 30, 300 : 인상 속도 제어부
400 : 인상 속도 보정부 600 : 온도 제어부10, 100: ingot length setting unit 20, 200: target value setting unit
22, 220: target diameter setting section 24, 240: target pulling-up speed setting section
26, 260: target temperature setting unit 30, 300: pull-up speed control unit
400: pull-up speed correction unit 600: temperature control unit

Claims (8)

단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템에 있어서,
단결정 잉곳의 길이를 설정하는 잉곳 길이 설정부;
상기 단결정 잉곳의 길이에 따라 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 목표치 설정부;
상기 목표 직경과 상기 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 단결정 잉곳의 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성하고, 상기 보정 인상 속도에 따라 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어하는 인상 속도 제어부;
상기 단결정 잉곳을 성장시키는 공정 중 기준 시간 전후의 일정 시간 동안 단위 시간 별로 실제 인상 속도의 평균을 생성한 평균 인상 속도를 상기 목표 인상 속도로 보정해 주는 인상 속도 보정부;
상기 평균 인상 속도와 상기 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성부; 및
상기 보상 신호와 상기 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고, 상기 보상 온도에 따라 단결정 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템.A control system for a single crystal ingot growing apparatus,
An ingot length setting unit for setting the length of the single crystal ingot;
A target value setting unit for setting a target diameter, a target pulling-up speed and a target temperature in accordance with the length of the single crystal ingot;
A pulling rate control unit for controlling the pulling rate of the single crystal ingot growing apparatus in accordance with the correction pulling up speed by comparing the target diameter and the actual diameter of the single crystal ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus to generate a correction pulling up rate;
A pulling rate correcting unit for correcting an average pulling up rate in which an average of actual pulling rates is generated for each unit time for a predetermined time before and after a reference time in the process of growing the single crystal ingot at the target pulling rate;
A compensation signal generator for generating a compensation signal by comparing the average lifting speed with the target lifting speed; And
And a temperature control unit for controlling the temperature of the single crystal ingot growing apparatus in accordance with the compensation temperature by generating a compensation temperature by comparing the compensation signal with the target temperature and the actual temperature to control the temperature of the single crystal ingot growing apparatus. 제1 항에 있어서,
상기 인상 속도 제어부는
상기 목표 직경과 상기 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 잉곳의 실제 직경과 비교 연산하는 직경 비교기와,
상기 직경 비교기에 의해 연산된 오차에 따라 상기 보정 인상 속도를 생성하여 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어하는 직경 제어기를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템.The method according to claim 1,
The pulling-
A diameter comparator for comparing the target diameter with the actual diameter of the ingot to be grown in the single crystal ingot growing apparatus,
And a diameter controller that controls the pulling speed of the single crystal ingot growing apparatus by generating the correction pulling up speed in accordance with the error calculated by the diameter comparator. 제1 항에 있어서,
상기 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간은 상기 단결정 잉곳 성장 공정 중 기준 시간 전후로 50분 내지 100분인 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the time for calculating the average of the actual pulling rate is 50 minutes to 100 minutes before and after the reference time in the single crystal ingot growing process. 제1 항에 있어서,
상기 인상 속도 보정부는 상기 목표 인상 속도와 상기 평균 인상 속도를 비교하여 단위 시간별로 인상 속도 보정량이 다르게 설정되는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the pulling rate correction unit compares the target pulling-up speed with the average pulling-up speed and sets the pulling-up speed correction amount differently for each unit time. 제1 항에 있어서,
상기 온도 제어부는
상기 보상 신호와 상기 목표 온도를 비교 연산하는 제1 비교기;
상기 제1 비교기에 의해 연산된 오차와 상기 잉곳 성장 장치의 실제 온도를 비교 연산하는 제2 비교기; 및
상기 제2 비교기에 의해 연산된 오차에 따라 상기 보상 온도를 생성하여 상기 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 온도 제어기를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 시스템.The method according to claim 1,
The temperature controller
A first comparator for comparing the compensation signal with the target temperature;
A second comparator for comparing an actual temperature of the ingot growing apparatus with an error calculated by the first comparator; And
And a temperature controller for controlling the temperature of the ingot growing apparatus by generating the compensation temperature in accordance with the error calculated by the second comparator. 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 길이를 설정하는 단계;
상기 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계;
상기 목표 직경과 상기 단결정 잉곳 성장 장치에서 성장되는 단결정 잉곳의 실제 직경을 비교 연산하여 보정 인상 속도를 생성하고, 상기 보정 인상 속도에 따라 상기 단결정 잉곳 성장 장치의 인상 속도를 제어하는 단계;
상기 단결정 잉곳을 성장시키는 공정 중 기준 시간 전후의 일정 시간 동안 단위 시간 별로 실제 인상 속도의 평균을 생성한 평균 인상 속도를 상기 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계;
상기 평균 인상 속도와 상기 목표 인상 속도를 비교하여 보상 신호를 생성하는 단계; 및
상기 보상 신호와 상기 목표 온도 및 실제 온도를 비교 연산하여 보상 온도를 생성하고, 상기 보상 온도에 따라 단결정 잉곳 성장 장치의 온도를 제어하는 단계를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법.A method of controlling a single crystal ingot growing apparatus,
Setting a length of the single crystal ingot;
Setting a target diameter, a target lifting speed and a target temperature according to the length of the single crystal ingot;
Comparing the target diameter and an actual diameter of a single crystal ingot grown in the single crystal ingot growing apparatus to generate a correction pulling rate and controlling a pulling rate of the single crystal ingot growing apparatus according to the correction pulling rate;
A step of correcting an average pulling up speed in which an average of actual pulling up speeds is generated for each unit time for a predetermined time before and after a reference time in the process of growing the single crystal ingot to the target pulling up speed;
Comparing the average lifting speed with the target lifting speed to generate a compensation signal; And
And comparing the compensation signal with the target temperature and the actual temperature to generate a compensation temperature, and controlling the temperature of the single crystal ingot growing apparatus according to the compensation temperature. 제6 항에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 길이에 따른 목표 직경, 목표 인상 속도, 목표 온도를 설정하는 단계에서,
상기 목표 인상 속도의 상한치와 하한치를 더 설정해 주는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법.The method according to claim 6,
In setting the target diameter, the target pulling-up speed and the target temperature according to the length of the single crystal ingot,
Wherein the upper limit value and the lower limit value of the target pulling-up rate are further set. 제6 항에 있어서,
상기 평균 인상 속도를 상기 목표 인상 속도로 보정해 주는 단계에서,
상기 실제 인상 속도의 평균을 산출하는 시간은 상기 단결정 잉곳의 직경에 따라 다르게 설정되는 단결정 잉곳 성장 장치의 제어 방법.The method according to claim 6,
In the step of correcting the average lifting speed to the target lifting speed,
Wherein the time for calculating the average of the actual pulling rate is set differently according to the diameter of the single crystal ingot.
KR1020150009048A 2015-01-20 2015-01-20 System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus KR20160089629A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150009048A KR20160089629A (en) 2015-01-20 2015-01-20 System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150009048A KR20160089629A (en) 2015-01-20 2015-01-20 System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160089629A true KR20160089629A (en) 2016-07-28

Family

ID=56681585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150009048A KR20160089629A (en) 2015-01-20 2015-01-20 System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160089629A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180076570A (en) * 2016-12-28 2018-07-06 경북대학교 산학협력단 Method for designing temperature in crystal growth furnace process
CN113293433A (en) * 2020-02-21 2021-08-24 上海新昇半导体科技有限公司 Crystal bar growth control method and control system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180076570A (en) * 2016-12-28 2018-07-06 경북대학교 산학협력단 Method for designing temperature in crystal growth furnace process
CN113293433A (en) * 2020-02-21 2021-08-24 上海新昇半导体科技有限公司 Crystal bar growth control method and control system
CN113293433B (en) * 2020-02-21 2022-08-16 上海新昇半导体科技有限公司 Crystal bar growth control method and control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5657219B2 (en) Single crystal silicon ingot growth method and growth apparatus
KR101623644B1 (en) Temperature control module of the ingot growth apparatus and a control method for it
KR101218847B1 (en) Diameter controlling system of Single Crystal Ingot and Manufacturing Apparatus of Single Crystal Ingot including the same
US10214834B2 (en) Monocrystal growth system and method capable of controlling shape of ingot interface
CN110528069B (en) Automatic temperature regulating method for czochralski silicon single crystal
KR101105588B1 (en) Method and Apparatus for manufacturing high quality silicon single crystal
KR20160089629A (en) System and Method for Controlling Crystal Ingot Growth Apparatus
KR101339149B1 (en) System and method for contrlling ingot growth apparatus
JP5353295B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP5623837B2 (en) Method for correcting the speed deviation between the actual pulling speed and the nominal pulling speed during crystal growth
KR101443492B1 (en) Ingot growing controller and ingot growing apparatus with it
KR101277396B1 (en) A Ingot Growing Controller
KR102241310B1 (en) Single crystal production method
KR20190058630A (en) A method of pulling up a single crystal of a semiconductor material from a melt contained in a crucible
US20220127749A1 (en) Single crystal ingot growth control device
JP5817239B2 (en) Method and apparatus for pulling semiconductor single crystal
JP5353294B2 (en) Single crystal manufacturing method
JP2012250866A (en) Semiconductor single crystal pulling process and pulling apparatus therefor
KR101304717B1 (en) A Ingot Growing Controlling System, and Ingot Grower including the same
KR101208285B1 (en) A Ingot Growing Controlling System, A Controlling Method of the same, and Ingot Grower including the same
KR20150082866A (en) Method for Silicon Single Crystal Ingot
KR20230045433A (en) Apparatus for controlling ingot growth and method thereof
CN117888182A (en) Method for equal-diameter automatic diameter calibration of 10 inch single crystals in CZ single crystal furnace
JP2011207642A (en) Method for producing single crystal and single crystal
KR20100102841A (en) Method and apparatus for manufacturing high quality silicon single crystal

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application