KR20210118413A

KR20210118413A - 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법

Info

Publication number: KR20210118413A
Application number: KR1020217025325A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 뮈에
Original assignee: 페파우아 테플라 아게
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-09-30
Also published as: DE102019101991A1; US20220098755A1; EP3918116A1; TW202035804A; ES2955197T3; EP3918116B1; HRP20231068T1; SG11202107900VA; KR102698437B1; JP2022518921A; US11965267B2; PL3918116T3; DE112020000539A5; WO2020156621A1; CN113302344A; EP3918116C0

Abstract

결정(5)의 직경을 제어하는 방법에 따라, 일정한 결정 풀링 속도(13)가 유지되고, 직경을 제어하기 위해, 결정(5)의 하부 외측면 상의 열 복사는 결정(5)을 둘러싸는 히트 실드(10)와 용율물의 표면 사이의 환형 갭(12)의 높이를 변경함으로써 조절된다. 이것은 결정 직경에 영향을 줄 뿐만 아니라 결정 직경에 결처 일정하게 유지되는 수직 온도 구배를 야기하며, 이로 인해 결정(5)의 균질성이 향상된다.

Description

용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법

본 발명은 결정 풀링 유닛에 의해 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법에 관한 것이다. 결정 풀링 유닛은: 용융물이 배치된 도가니, 도가니를 환형으로 둘러싸는 도가니 히터, 도가니를 들어올리는 도가니 리프팅 장치, 용융물로부터 결정을 풀링하는 결정 리프팅 장치, 및 결정을 환형으로 둘러싸고 용융물 위에서 끝나는 하부 에지를 가짐으로써 환형 갭을 형성하는 히트 실드(heat shield)를 포함한다.

초크랄스키(Czochralski) 공정에 의해 결정을 성장시키는 동안, 핫멜트로부터 결정이 풀링되는데, 이 때 용융물의 원자들이 용융물의 재료의 전형적인 격자 구조에서 결정의 하단면에 자리를 잡아, 용융물로부터 결정을 천천히 풀링하는 과정에서, 결정이 냉각되는 과정에서, 단단한 결정 격자가 만들어진다. 결정의 용융물에 가까운 층은 초기에 여전히 본질적인 점 결함(즉, 비어 있는 격자 부위를 의미하는 공극 및 격자 부위 사이의 원자인 격자간 원자(interstitial atoms))을 포함한다. 그러나, 풀링 절차가 적절한 파라미터로 수행되면 이러한 결함 쌍들이 상호 소멸되어 균질하고 결함이 거의 없는 결정 격자가 형성된다. 이러한 결정 성장 모드는, 예를 들어, 반도체 산업에 필요한 실리콘 결정을 생산하는데 사용된다.

이 목적을 위해, 웨이퍼라고 하는 얇은 슬라이스가 결정으로부터 절단되고 그것으로부터 집적 회로가 만들어진다.

일반적인 의도는 풀링된 결정이 가능한 한 일정한 직경을 갖고 고유한 점 결함의 가능한 한 완전한 소멸의 결과로서 높은 균질성을 갖도록 풀링 절차를 설계하는 것이다.

DE 10 2013 210 687 A1은 용융물 표면에서의 결정 직경을 직접 또는 간접적으로 판정하고 그것을 희망의 설정 직경과 비교함으로써 결정 직경을 조절하는 방법을 개시한다. 이것으로부터, 적절한 결정 풀링 레이트가 결정 리프팅 장치에 대한 제어 변수로서 유도되어, 희망의 결정 직경이 수립된다. 종래의 직경 조절의 다른 예는 WO 01/57294 A1 및 US 2011/0126757 A1에서 찾아볼 수 있다.

결정 풀링 레이트는 결정이 용융물 표면에 대해 이동하는 결정의 상대 속도이다. 이 속도는 일반적으로 결정 풀링 유닛과 관련하여 일정한 높이의 절대 용융물 표면 레벨에서 설정되기 때문에, 결정 풀링 레이트는 절대 결정 리프팅 레이트(즉, 결정 풀링 유닛의 고정 부분에 대한 결정의 속도)에 해당한다.

그러나, 결정 풀링 레이트는 결정의 균질성에도 영향을 미친다. 고유한 점 결함의 전술한 치유는 결정의 말단면, 결정의 하부층, 용융물에 가까운 층에 여전히 존재하는 고유한 점 결함의 상호 보상에 의해 이루어지며, 이러한 보상은 격자간 원자의 공극으로의 이동을 통해 발생한다. 격자간 원자와 공극의 확산 속도가 상이하기 때문에, 결정 풀링 레이트와 결정의 수직 온도 구배 사이에 정해진 비율이 존재할 때만 사실상 완전한 보상이 달성될 수 있다. 온도 구배가 재료 및 유닛에 따라 다르기 때문에, 수직 온도 구배에 대한 결정 풀링 레이트의 비율은, 결정 풀링 레이트를 제어 변수로 사용하는 직경 조절의 경우에, 결정 풀링 레이트와 동일한 정도(measure)로 변화하고, 따라서 이 비율은 항상 결정 균질성을 최대화하기 위해 필요한 값을 갖지는 않는다. 그러나, 이러한 종류의 균질성은 집적회로 생산자에 의해 집적회로의 생산 불량을 최소화하기 위해 요구된다.

실리콘 초크랄스키 공정의 제어에서, 다음과 같은 두 가지 특징적인 시간 척도가 존재한다.

(A) 용융 대류의 변동에 대한 시간 척도인, 수 분에서 수십 분까지의 시간 척도. 초크랄스키 배열에서 용융물의 열적으로 불안정한 성층화로 인해, 전형적인 용융 대류가 존재하는데, 이는 불안정하고 실제로 종종 난류이며 용융물을 통한 열 수송 및 물질 수송에 결정적인 영향을 미친다. 결과적으로, 결정의 성장 전면에 온도 변동이 존재하며, 이는 실제로 밀리미터 길이 규모에서 임의의 직경 변동을 야기한다.

(B) 작동 시작 시의 거의 가득 찬 도가니에서 시작하여 작동 종료 시 거의 비어 있는 도가니까지, 성장하는 결정에 의한 실리콘의 연속적인 회수로 인한 용융물 레벨 변화의 시간 척도인, 수 시간에서 수십 시간까지의 시간 척도. 용융물 레벨의 이러한 지속적인 변화로 인해, 결정 성장 설비의 거시적 기하학적 구조의 변화, 특히 메인 히터와 바닥 히터에 대한 도가니 위치의 변화가 존재할 뿐만 아니라 자유 용융 표면과 젖은 도가니 벽 영역 간의 비율의 변화가 존재한다.

첫째로 결정 직경의 제어된 설정을 수행하고 둘째로 결정 품질(여기서는 구체적으로 산소 농도 및 점 결함의 농도)의 제어된 설정을 수행할 수 있기 위해, 항상 최신 기술에서 사용되는 적어도 2개의 폐쇄 루프 제어 회로가 존재하는데, 제1 제어 회로는 시간 척도(A)에서 제1 제어기와 함께 작동하여, 주로 용융 대류의 영향을 보상하고, 제2 제어 회로는 시간 척도(B)에서 제2 제어기와 함께 작동하여, 주로 도가니 내의 용융물 레벨 변화의 영향을 보상한다.

제1 제어기는 결정 풀링 레이트를 조정하고, 제2 제어기는 도가니 히터의 파워를 설정한다.

최신 기술에 따른 결정 직경의 조절은 결정 풀링 레이트의 적응을 통해 이루어지는데, 결정 풀링 레이트는 결과적으로 지속적으로 변화하기 때문에, 풀링되는 결정의 균질성은 최적이 아닐 수 있다.

따라서, 본 발명은 매우 균일한 직경을 갖는 균질하고 거의 결함이 없는 결정을 제공하는 결정 풀링 절차를 위한 제어 알고리즘을 제시하는 목적에 기초한다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 결정 직경의 실제 값이 용융물 표면에서 측정되고 결정 직경에 대한 설정 값과 비교되는 것, 및 환형 갭의 높이가 제1 재조정 시간을 갖는 제1 제어기를 사용하여, 실제 값과 설정 값 간의 편차의 함수로서 설정된다는 것, 및 결정 풀링 레이트가 일정하게 유지된다는 것을 제공한다.

최신 기술(EP 2 659 031 B1 또는 US 6,458,203 B1)에서는, 실제로 환형 갭의 중요성에 대한 일반적인 언급이 있지만, 결정 직경이 일정한 값으로 조절되도록 결정 풀링 레이트를 유지하는 동안, 환형 갭의 높이가 영향을 받아야 한다는 명시적인 언급은 없다.

용융물 표면 바로 위의 결정의 측면에서의 결정 온도는 결정 균질성 및 발달 직경 모두에 상당한 영향을 미친다. 따라서, 적절한 조치를 통해, 측면의 이러한 하단 영역에서 임의의 열 조사(irradiation)를 배제하는 것이 가능하다면, 결정의 직경에 걸친 수직 온도 구배가 균일할 것이므로 결정의 전체 직경에 걸쳐 적절한 결정 풀링 레이트를 갖고, 온도 구배에 대한 결정 풀링 레이트의 비율에 대한 최적의 값이 존재하며, 이 값은 격자 공극과 격자간 원자의 거의 완전한 재결합을 가능하게 한다.

또한 측방향의 열 조사가 증가하는 경우 결정의 가장자리 영역이 냉각되어 넓어지거나, 또는 결정 내부로의 열의 내부 복사의 경우 결정의 가장자리 영역이 수축한다는 사실이 밝혀졌다. 환형 갭의 증가는 복사를 통해 하부 측면의 결정 표면에 충돌하는 열 출력의 증가에 의해 수반되기 때문에, 측면 결정 표면의 표면 온도가 증가하므로, 결정의 상 경계로부터 멀어지는 열 흐름/수직 온도 구배는 감소한다. 결과적으로, 상 경계로부터 더 적은 잠열이 유출될 수 있고, 이는 균일한 풀링 레이트에 대해, 결정 직경의 감소를 야기한다.

결정의 균질성에 대한 열의 내부 또는 외부 복사의 이러한 영향은 DE 10 2013 210 687 A1에도 언급되어 있다. 이에 영향을 미치기 위해, 도가니 히터는 결정에 의해 직접적으로 환형 히터에 의해 보완된다. 이 히터는 마찬가지로 결정의 직경을 조절하는데 사용될 수 있으며, 이러한 조절의 제어 변수는 이 환형 히터의 전력에 영향을 미치도록 조절된다. 그러나, 이 접근 방식의 단점은 추가적인 환형 히터가 필요로 한다는 것인데, 이 환형 히터는 더욱이 열에 노출되는 위치에 배치되므로 특히 고장 위험이 있다.

따라서, 본 발명은 추가적인 환형 히터를 사용하지 않고, 그 대신 정해진 온도로 용융물을 가열하는 역할을 하는 기존의 도가니 히터에 의한 열 조사를 사용한다. 도가니 히터에 의한 열 조사는 실제로 환형 갭을 통해 결정의 하부 측면에 충돌하므로, 결정에 대한 열의 내부 복사 및 결정에 의한 열 조사는 환형 갭 높이를 변경함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 전용 환형 히터가 필요하지 않다.

바람직하게는, 제1 재조정 시간은 결정 및 용융물의 용융물-접촉 단부면에서의 용융 대류의 영향을 보상하도록 선택된다. 따라서, 시간 척도(A)에서 환형 갭 높이의 적응이 존재한다.

이러한 조절을 통해, 실제 직경 값이 설정값보다 작은 경우 환형 갭 높이가 감소하고, 실제 값이 설정값보다 큰 경우 환형 갭 높이가 증가한다.

이 조절의 또 다른 장점은 결정이 용융물 표면에 대해 이동하는 속도인 결정 풀링 레이트가 일정하게 유지된다는 것이다. 이러한 목적을 위해, 용융물의 부피 손실을 고려한 도가니의 리프팅 속도 및 결정의 리프팅 속도는 유닛과 관련하여 동일한 정도로 각각 변경된다. 그 결과, 결정 풀링 레이트에는 변화가 없지만, 히트 실드의 하부 에지에서 용융물 표면까지의 거리(그러므로 환형 갭의 높이)에는 변화가 있다.

이러한 목적을 위해, 이 조절은 환형 갭 높이에 대한 제어 값을 생성한다. 이를 위해, 오프셋 레이트가 결정된다. 이 레이트는 용융물의 부피 소모를 보상하기 위해 필요한 도가니의 리프팅 레이트에 대한 기본 값 뿐만 아니라 일정한 레벨의 용융물 표면에 대한 희망의 결정 풀링 레이트에 해당하는 결정 리프팅 레이트에 대한 기본 값에도 추가된다. 오프셋 값은 환형 갭 높이가 증가 또는 감소되어야 하는지 여부에 따라 양수 또는 음수이다.

두 레이트가 동일한 정도로 변경되기 때문에, 결정 풀링 레이트는 영향을 받지 않는다. 그러나, 환형 갭 높이의 변화가 있으므로, 용융물 표면은 도가니 리프팅 속도의 변화로 인해 히트 실드의 하부 가장자리에 가까워지거나 더 멀어지게 이동한다.

이러한 내부 조절은 또한 도가니 히터의 히팅 파워에 대한 외부 조절에 의해 중첩된다. 따라서, 본 발명에 따라, 환형 갭 높이에 대한 제어 값이 제2 재조정 시간을 갖는 제2 제어기에 의해 도가니 히터의 히팅 파워의 조절을 위해 실제 값으로서 제공되며, 중간 환형 갭 높이가 설정값으로 지정된다.

이 경우, 제2 재조정 시간은 풀링 과정에서 발생하는 도가니의 용융물 표면 위치 변화의 영향을 보상하도록 선택된다. 따라서, 이 조절은 시간 척도(B)에서 발생한다.

이는 제1 재조정 시간이 제2 재조정 시간보다 짧음을 의미한다.

외부 조절에서, 환형 갭 높이에 대한 시간 평균 제어 값은 히팅 파워 조절기에 실제 값으로서 제공된다. 이것은 바람직하게는 이 제어 값을 수정된 제어 값으로서 PT1 필터를 통해 히팅 파워 조절기에 공급함으로써 달성된다.

본 발명은 매우 균일한 직경을 갖는 균질하고 거의 결함이 없는 결정을 제공한다.

본 발명은 실시예와 함께 아래에 더 상세히 설명된다. 이를 위해,
도 1은 초크랄스키 공정 결정 풀링 유닛의 개략도를 도시한다.
도 2는 최신 기술에 따른 폐쇄 루프 제어 스킴을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 폐쇄 루프 제어 스킴을 도시한다.
도 4는 결정 풀링 절차를 도표로 도시한다.

먼저 도 1을 참조한다. 도 1에 따르면, 결정 풀링 유닛은 용융물(2)로 채워진 도가니(3)가 배치된 유닛 하우징(1)으로 구성된다. 도가니 둘레에 도가니 히터(4)가 배치되어, 도가니(3) 내의 재료를 녹인 다음 그것의 온도를 유지하는데 사용된다.

원통형 결정(5)은 결정 리프팅 장치(6)에 의해 용융물(2)로부터 천천히 풀링되며, 용융물(2)의 원자는 결정(5)의 하단면에 위치를 잡고 결정이 용융물(2)로부터 풀링 됨에 따라 결정 격자를 형성한다. 이 과정에서, 도가니(3) 내의 재료가 소모되므로, 결정 풀링 유닛은 일반적으로 도가니 리프팅 장치(7)를 제공하며, 이를 통해 도가니(3)가 위치조절되어 용융물 표면이 유닛 하우징(1)에 대하여 항상 일정한 레벨에 위치하게 된다.

결정 직경은 용융물로의 전환에서 결정의 가장자리로 지향된 카메라(8)에 의해 포착된다. 결정 직경은 카메라(8)에 의해 획득된 이미지로부터 도출될 수 있다. 이 목적을 위해 사용되는 이미지 분석 프로세스는 당업자에게 알려져 있으므로 여기에서 더 자세히 설명할 필요는 없을 것이다.

결정 풀링 절차는 제어 장치(9)에 의해 조절된다. 이 장치는 카메라(8)로부터의 정보를 포함하고, 제어 변수들을 결정 리프팅 장치(6) 및 도가니 리프팅 장치(7)로 전송한다.

용융물로부터 풀링되는 결정이 점진적으로 냉각될 수 있도록, 결정을 둘러싸는 히트 실드(10)가 필요하며, 히트 실드는 도가니 히터(4) 및 핫멜트로부터의 복사를 결정(5)의 측면 상부 영역으로부터 차폐시킨다.

히트 실드(10)의 하부 에지는 용융물(2)의 표면 위에서 종료되고, 따라서 히트 실드(10)의 에지와 용융물 사이에 환형 갭(12)이 존재한다. 이 환형 갭(12)에 의해, 결정(5)의 측면 하부 영역으로 열이 조사된다.

풀링 절차의 제어와 관련된 파라미터는 다음과 같다. 결정적인 파라미터는 궁극적으로 용융물 표면에 대한 결정의 속도인 결정 풀링 레이트이다. 이것은 결정이 유닛에 대해 이동하는 속도인 결정의 절대 리프팅 레이트(13) 및 유닛에 대한 용융물 표면의 속도에 의해 결정된다. 이것이 0으로 설정되고 용융물 표면이 유닛에 대하여 일정한 레벨로 유지되면, 결정 풀링 레이트는 결정의 절대 리프팅 레이트(13)에 해당한다.

유닛에 대한 용융물 표면의 속도는 재료 소모로 인해 야기되는 도가니 내 용융물 표면의 하강을 고려하여 도가니의 절대 리프팅 레이트(14)에 의해 결정된다.

도가니 리프팅 레이트는, 예를 들어, 결정 풀링 레이트를 사용하여 결정(5)의 재료 증가를 확인함으로써 결정될 수 있으며, 따라서 도가니(3)에 대한 용융물 표면의 하강은 도가니(3)의 상응하는 리프팅에 의해 보상되어, 용융물 표면은 유닛에 대해 일정한 레벨로 유지된다.

도 2는 결정의 매우 일정한 직경을 달성하기 위해 최신 기술에 따른 결정 풀링 절차를 조절하는데 사용되는 폐쇄 루프 제어 스킴을 도시한다. 이 스킴은 제1 입력(21)에서 실제 직경 값을 수신하고 제2 입력(22)에서 설정 직경 값을 수신하는 직경 제어기(20)로 구성된다. 결정 리프팅 장치(6)에 대한 제어 값은 직경 제어기(20)의 출력(23)에서 출력된다.

결정 풀링 레이트의 과도한 드리프트를 방지하기 위해, 제어 값은 또한 PT1 필터(24)에 공급되고, 그 출력(25)은 중간 결정 풀링 레이트 대하여 제어기(26)에 실제 값으로서 공급된다. 이를 위해 입력(27)에서 중간 결정 풀링 레이트에 대한 설정 값이 존재한다. 실제 값과 설정 값의 비교를 통해, 도가니 히터(4)의 히팅 파워에 대한 제어 값이 생성되어 히팅 파워 조절기(28)에 공급된다.

이와 대조적으로, 도 3에 따르면, 본 발명의 폐루프 제어 스킴은 직경 제어기(30)로 구성되며, 이 직경 제어기는 제1 입력(31)에서 결정 직경에 대한 실제 값을 공급받고, 제2 입력(32)에서 결정 직경에 대한 설정 값을 공급받는다. 출력(33)에서, 직경 제어기(30)는 환형 갭 높이 조절기(34)에 이용가능하게 되는 환형 갭 높이에 대한 제어 값을 생성한다.

이 조절기는 그 출력(35)에서 오프셋 값을 생성하며, 이 값은 결정 리프팅 조절기(36) 및 도가니 리프팅 조절기(37) 모두에 공급된다. 조절기(36, 37)에서, 오프셋 값은 도가니 리프팅 레이트(14)에 대한 기본 값 및 결정 리프팅 레이트(13)에 대한 기본 값에 각각 추가되고, 따라서 결정 리프팅 레이트(13) 및 도가니 리프팅 레이트(14)는 동일한 정도로 변하지만, 결정 풀링 레이트는 변하지 않는다. 도가니 리프팅 기본 값은 소모를 고려하여 용융물 표면이 일정한 레벨로 유지되는 값이다. 결정 리프팅 기본 값은 희망의 결정 풀링 레이트 값이다.

따라서, 본 발명에서 결정적인 것은 결정 리프팅 레이트(13)에 변화가 있는 반면, 결정(5)이 용융물(2)로부터 들어올려지는 결정 풀링 레이트에는 변화가 없다는 것이다. 도가니(3)는 여기에서 용융물 표면이 히트 실드(10)의 바닥 에지에 대해 변위되어, 환형 갭(12)의 높이의 변경을 야기하는 방식으로 도가니의 위치를 변경한다. 따라서, 도가니 히터(4)로부터 결정의 하부 측면으로의 열의 내부 복사는 적어도 결정의 하부 영역에서 열의 조사가 없고 따라서 일정한 결정 풀링 레이트에 대하여 결정(5)의 직경이 일정하고 결정 풀링 레이트에 대한 온도 구배의 비율이 최적이 되는 값으로 유지될 수 있다.

여기에서도, 느린 외부 폐쇄 루프 제어 회로가 내부 폐쇄 루프 제어 회로에 중첩된다. 갭 높이 조절기에 대한 제어 값은 PT1 필터(40)를 통해 중간 환형 갭 높이에 대한 제어기(41)에 공급된다. 이 값은 중간 환형 갭 높이에 대한 입력(42)에서의 설정 값과 비교되고, 그 결과 상응하는 제어 값이 히팅 파워 조절기(28)에 대해 이용 가능하게 된다. PT1 필터(40)가 환형 갭 높이 조절기(34)에 대한 제어 값의 시간적 변화에 비례하여 히팅 파워 조절기(28)와 관련된 실제 값을 변경하기 때문에, 외부 폐쇄 루프 제어 회로에 대한 제어 절차는 느려진다.

이 다이어그램은 카메라로 측정한 실제 결정 직경 값(곡선(50)), 결정 풀링 레이트(곡선(51)), 환형 갭 높이(곡선(52)) 및 도가니 히터 온도(곡선(53))의, 수 시간에 걸친, 시간 프로파일을 보여준다.

성장 실험의 제1 단계(제1 타임라인(54)까지 표시됨)에서, 결정 직경은 내부 폐쇄 루프 제어 회로에서의 풀링 레이트 및 외부 폐쇄 루프 제어 회로에서의 메인 히터의 온도를 통해 종래의 제어기 캐스케이드(cascade)를 통해 조절된다. 시간 척도(A) 상의 풀링 레이트의 변동(지시 화살표(55))이 분명하며, 이는 결정 직경의 상당한 변화를 수반한다(지시 화살표(56)).

후속적으로(제1 타임라인(54)부터), 내부 폐쇄 루프 제어 회로에서의 제어 변수로서 환형 갭 높이를 사용하고, 여전히 외부 폐쇄 루프 제어 회로에서의 제어 변수로서 메인 히터의 온도를 사용하여, 결정 풀링 유닛의 제어는 본 발명에 따른 조절로 전환되었다. 전환 후, 풀링 레이트가 완전히 일정하게 유지되었지만(지시 화살표(57)), 이제 시간 척도(A)에서 환형 갭 높이의 변동이 존재함(지시 화살표(58))을 알 수 있다. 이러한 조절을 통해, 실질적으로 일관된 결정 직경이 달성된다(지시 화살표(59)). 이 실험은 제2 타임라인(60)에서 중단되었다.

1 유닛 하우징
2 용융물
3 도가니
4 도가니 히터
5 결정
6 결정 리프팅 장치
7 도가니 리프팅 장치
8 카메라
9 제어 장치
10 히트 실드
12 환형 갭
13 결정 리프팅 레이트
14 도가니 리프팅 레이트
20 직경 제어기
21 입력
22 입력
23 출력
24 PT1 필터
25 출력
26 제어기
27 입력
28 히팅 파워 조절기
30 직경 제어기
31 입력
32 입력
33 출력
34 환형 갭 높이 조절기
35 출력
36 결정 리프트 조절기
37 도가니 리프트 조절기
40 PT1 필터
41 제어기
42 입력
50 곡선
51 곡선
52 곡선
53 곡선
54 타임라인
55 지시 화살표
56 지시 화살표
57 지시 화살표
58 지시 화살표
59 지시 화살표
60 타임라인

Claims

결정 풀링 유닛을 사용하여 용융물(2)로부터 원통형 결정(5)을 풀링하는 방법으로서,
상기 결정 풀링 유닛은: 용융물(2)이 배치된 도가니(3), 상기 도가니(3)를 환형으로 둘러싸는 도가니 히터(4), 상기 도가니(3)를 들어올리기 위한 도가니 리프팅 장치(7), 상기 용융물(2)로부터 상기 결정(5)을 풀링하기 위한 결정 리프팅 장치(6), 및 상기 결정(5)을 환형으로 둘러싸고 상기 용융물(2) 위에서 끝나는 하부 에지를 가져, 환형 갭(12)을 형성하는 히트 실드(10)를 포함하고,
상기 결정 직경의 실제 값은 상기 용융물 표면에서 측정되고 상기 결정 직경에 대한 설정 값과 비교되고, 그리고 상기 환형 갭(12)의 높이는 제1 재조정 시간을 갖는 제1 제어기를 사용하여 상기 실제 값과 상기 설정 값 사이의 편차의 함수로 설정되는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 재조정 시간은 상기 결정과 상기 용융물의 용융물-접촉 단부면에서의 용융 대류의 영향을 보상하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
실제 값이 상기 설정 값보다 작은 경우 상기 환형 갭의 높이가 감소하고, 실제 값이 상기 설정 값보다 큰 경우 상기 환형 갭의 높이가 증가하는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환형 갭 높이를 변경하기 위해, 상기 도가니(3)의 리프팅 레이트 및 상기 결정(5)의 리프팅 레이트가 동일한 정도로 변경되어, 상기 결정 풀링 레이트는 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 도가니의 상기 리프팅 속도(14)에 대하여, 상기 용융물(2)의 부피 소모를 보상하는 기본 값이 설정되고, 결정 리프팅 레이트(13)에 대한 기본 값이 설정되고, 환형 갭 높이를 조절하기 위해, 동일한 오프셋 값이 두 기본 값 모두에 추가되는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환형 갭 높이에 대한 제어 값은 제2 재조정 시간을 갖는 제2 제어기를 통해 상기 도가니 히터(4)의 히팅 파워를 조절하기 위한 실제 값으로서 제공되며, 중간 환형 갭 높이가 설정값으로서 미리 지정되는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 제2 재조정 시간은 풀링 절차 동안 발생하는 상기 도가니 내의 용융물 표면의 위치 변화의 영향을 보상하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 재조정 시간은 상기 제2 재조정 시간보다 작은 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 환형 갭 높이에 대한 상기 제어 값은 PT1 필터(40)를 통해 실제 값으로서 히팅 파워 조절기(28)로 공급되는 것을 특징으로 하는 용융물로부터 원통형 결정을 풀링하는 방법.