KR20230070530A

KR20230070530A - 단결정 실리콘 잉곳을 성장시킬 때 동적 상태 차트들의 생성 및 사용

Info

Publication number: KR20230070530A
Application number: KR1020237016196A
Authority: KR
Inventors: 마르코 자르도니; 조르지오 아고스티니; 스테판 해링거
Original assignee: 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디.
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2023-05-23
Also published as: TW202118911A; US20220333268A1; CN114341407A; EP4004261A1; JP2023123669A; US20210032769A1; KR20220042163A; JP2022542979A; US11795571B2; US11414778B2; WO2021018883A1; TW202338167A

Abstract

단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법들이 개시된다. 복수의 잉곳 성장 파라미터들을 모니터링하는 동적 상태 차트가 생성되어 단결정 실리콘 잉곳들의 생산 동안 사용될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 동적 상태 차트는 각각의 섹터가 잉곳 성장 파라미터를 모니터링하는 복수의 섹터들을 갖는 동적 원형 맵 차트이다.

Description

단결정 실리콘 잉곳을 성장시킬 때 동적 상태 차트들의 생성 및 사용{PRODUCTION AND USE OF DYNAMIC STATE CHARTS WHEN GROWING A SINGLE CRYSTAL SILICON INGOT}

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2019년 7월 29일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제62/879,829호의 이익을 주장하며, 본원에 전체적으로 참고로 포함된다.

기술분야

본 개시내용의 분야는 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법들, 특히, 복수의 잉곳 성장 파라미터들을 모니터링하는 동적 상태 차트들의 생성 및 사용에 관한 것이다.

단결정 실리콘 잉곳들은 잉곳이 잉곳 인상기 시스템 내에서 실리콘 용융물로부터 인발되는 초크랄스키 공정(Czochralski process)에서 성장될 수 있다. 단결정 잉곳 성장은 성공적인 성장을 보장하기 위해(예컨대, 잉곳에서 전위들이 형성됨이 없이 목표 잉곳 직경을 달성하기 위해) 모니터링되는 다수의 성장 파라미터들을 수반한다. 이는 특히 잉곳 성장 동안 실리콘을 용융물에 추가하여 잉곳들이 연속 성장되는 연속 초크랄스키 공정들의 경우이다. 연속 초크랄스키는 다양한 잉곳 성장 파라미터들에서의 변화들에 특히 민감하며 제어하기가 어렵다. 하나의 파라미터에서의 작은 변화들은 시스템이 그의 평형 상태를 상실하게 할 수 있는 다른 파라미터들에 연쇄적으로 작용할 수 있다.

다양한 잉곳 성장 파라미터들의 모니터링 및/또는 제어를 가능하고/하거나, 조작자에 의해 용이하게 액세스 가능하고 잉곳 성장 시스템의 간단한 비주얼 개관(visual overview)을 제공하는 파라미터들의 비주얼 출력(visual output)을 제공하는 시스템들 및 방법들이 요구되고 있다.

이 섹션은 독자에게 아래에서 설명되고/되거나 청구되는 본 개시내용의 다양한 양태들에 관련될 수 있는 기술의 다양한 양태들을 소개하려는 것이다. 이 설명은 본 개시내용의 다양한 양태들의 더 나은 이해를 용이하게 하기 위해 독자에게 배경 정보를 제공하는 데 도움이 되는 것으로 믿어진다. 따라서, 이러한 진술들은 이러한 관점에서 읽어야 하는 것으로 이해되어야 하며, 선행 기술의 인정들로서 이해되지 않아야 한다.

본 개시내용의 일 양태는 초크랄스키 공정에서 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법에 관한 것이다. 실리콘의 용융물이 도가니에서 준비된다. 단결정 실리콘 잉곳이 용융물로부터 인발된다. 단결정 실리콘 잉곳의 성장에 관련된 복수의 성장 파라미터들이 제공된다. 성장 파라미터들의 비주얼 표현을 포함하는 동적 상태 차트가 제공된다.

본 개시내용의 다른 양태는 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 잉곳 성장 시스템에 관한 것이다. 시스템은 성장 챔버 및 성장 챔버 내에 배치된 도가니를 포함한다. 도가니는 용융된 실리콘을 포함하는 용융물을 유지하도록 구성된다. 시스템은 용융물로부터 잉곳을 인발하기 위한 잉곳 인상 메커니즘을 포함한다. 시스템은 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어 유닛을 포함한다. 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금, 단결정 실리콘 잉곳의 성장에 관련된 복수의 성장 파라미터들을 결정하게 하고, 성장 파라미터들의 비주얼 표현을 포함하는 동적 상태 차트를 사용자에게 제공하게 하는 명령어를 저장한다.

위에서 언급된 본 개시내용의 양태들과 관련하여 언급된 피처들의 다양한 개선사항들이 존재한다. 추가적인 피처들이 또한 위에서 언급된 본 개시내용의 양태들에 또한 통합될 수 있다. 이들 개선사항들 및 추가적인 피처들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 예시된 실시형태들 중 임의의 실시형태와 관련하여 아래에서 설명된 다양한 피처들은 위에서 설명한 본 개시내용의 양태들 중 임의의 양태에, 단독으로 또는 임의의 조합으로 통합될 수 있다.

도 1은 예시적인 잉곳 성장 시스템의 단면도이다.
도 2는 잉곳 성장을 제어 및/또는 모니터링하는 제어 시스템의 개략도이다.
도 3은 잉곳 성장 시스템의 하나 이상의 센서들로부터 측정치들을 수신하는 시스템의 개략도이다.
도 4는 잉곳 성장 시스템을 제어하는 컴퓨팅 디바이스의 개략도이다.
도 5는 잉곳 성장을 제어 및/또는 모니터링하는 제어 시스템의 개략도이다.
도 6은 각각의 섹터가 잉곳 성장 파라미터와 연관된 4개의 섹터들을 포함하는 동적 상태 차트이다.
도 7은 각각의 섹터가 잉곳 성장 파라미터와 연관된 7개의 섹터들을 포함하는 동적 상태 차트이다.
대응하는 참조 부호들은 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 표시한다.

본 개시내용의 제공들은 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 예시적인 방법들에서, 복수의 성장 파라미터들의 비주얼 표현을 포함하는 동적 상태 차트가 제공된다. 동적 상태 차트는 폴리실리콘이 도가니에 연속적으로 또는 간헐적으로 추가되는 연속 초크랄스키 공정에서 사용되는 것으로 본원에서 설명될 수 있다. 동적 상태 차트는 또한 배치(batch) 초크랄스키 시스템에 사용될 수 있다.

연속 초크랄스키 공정에 의해 잉곳(60)을 제조하는 예시적인 잉곳 성장 시스템(5)이 도 1에 도시된다. 잉곳 성장 시스템(5)은 용융물을 상이한 용융 구역들로 분리하는 복수의 위어들(weirs)(20, 30, 40) 또는 유체 배리어들을 갖는 도가니 어셈블리(10)를 포함한다. 예시된 실시형태에서, 도가니 어셈블리(10)는 실리콘 용융물의 내부 용융 구역(22)을 정의하는 제1 위어(20)(넓게는, 유체 배리어)를 포함한다. 내부 용융 구역(22)은 단결정 실리콘 잉곳(60)이 성장되는 성장 영역이다. 제2 위어(30)는 실리콘 용융물의 중간 용융 구역(32)을 정의한다. 제3 위어(40)는 실리콘 용융물의 외부 용융 구역(42)을 정의한다.

공급 튜브(46)는 과립, 청크, 또는 과립과 청크의 조합일 수 있는 다결정 실리콘을 외부 용융 구역(42)으로 잉곳(60)의 성장 동안 실질적으로 일정한 용융물 높이 레벨 및 체적을 유지하기에 충분한 속도로 공급된다. 제1 위어(20), 제2 위어(30), 및 제3 위어(40) 각각은 일반적으로 환형 형상을 가지며, 용융된 실리콘이 내부 용융 구역(22)의 성장 영역 측으로 방사상으로 내측으로 흐르게 하도록 내부에 정의된 적어도 하나의 개구를 갖는다.

도 1에 도시된 도가니 구성은 예시적이며 본 개시내용의 공정을 실행하기에 적합하다. 연속 초크랄스키에 적합한 다른 구성들이 본 개시내용의 범위로부터 일탈함이 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도가니 어셈블리(10)는 제2 위어(30)가 없을 수 있고/있거나 제3 위어(40)가 없을 수 있다.

일반적으로, 잉곳(60)이 인발되는 용융물은 다결정 실리콘을 도가니에 적재하여 초기 실리콘 충전물을 형성함으로써 형성된다. 일반적으로, 초기 충전물은 과립, 청크, 또는 과립과 청크의 조합일 수 있는, 약 100킬로그램 내지 약 200킬로그램의 다결정 실리콘이다. 초기 충전물들의 질량은 원하는 결정 직경 및 고온 구역 설계에 의존한다. 다결정 실리콘이 결정 성장 동안 연속적으로 공급되기 때문에, 초기 충전물이 결정의 길이를 반영하지 않는다. 예를 들어, 다결정 실리콘이 연속적으로 공급되고 챔버가 충분한 높이를 가지면, 결정 길이는 2000mm, 3000mm, 또는 심지어 4000mm 길이까지 연장될 수 있다.

예를 들어, 유동층 반응기에서 실란 또는 할로실란의 열분해에 의해 제조된 과립 다결정 실리콘 또는 지멘스(Siemens) 반응기에서 제조된 다결정 실리콘을 포함한, 다결정 실리콘의 다양한 소스들이 사용될 수 있다. 일단 다결정 실리콘이 도가니에 추가되어 충전물을 형성하면, 충전물은 실리콘의 대략의 용융 온도(예컨대, 약 1412°C)보다 높은 온도로 가열되어 충전물을 용융시켜, 용융된 실리콘을 포함하는 실리콘 용융물을 형성한다. 실리콘 용융물은 용융된 실리콘의 초기 체적을 가지며, 초기 용융물 높이 레벨을 가지며, 이들 파라미터들은 초기 충전물의 사이즈에 의해 결정된다. 일부 실시형태들에서, 실리콘 용융물을 포함하는 도가니는 적어도 약 1425°C, 적어도 약 1450°C 또는 심지어 적어도 약 1500°C의 온도로 가열된다.

인상 메커니즘(114)은 내부 용융 구역(22) 내 용융물로부터 잉곳(60)을 성장시켜 인상하기 위해 시스템(5) 내에 제공된다. 인상 메커니즘(114)은 인상 케이블(118), 인상 케이블(118)의 일 단부에 커플링된 시드 홀더(seed holder) 또는 척(120), 및 결정 성장을 개시하기 위해 시드 홀더 또는 척(120)에 커플링된 시드 결정(122)을 포함한다. 인상 케이블(118)의 일 단부는 풀리(미도시) 또는 드럼(미도시), 또는 임의의 다른 적합한 유형의 리프팅 메커니즘, 예를 들어, 샤프트에 연결되며, 다른 단부는 시드 결정(122)을 유지하는 척(120)에 연결된다. 동작 시, 시드 결정(122)이 내부 용융 구역(22)에서 용융물과 접촉하도록 하강된다. 인상 메커니즘(114)은 시드 결정(122)이 인상 축(A)을 따라 상승하도록 동작된다. 이는 단결정 잉곳(60)을 용융물로부터 인상시킨다.

일단 충전물이 액화되어 용융된 실리콘을 포함하는 실리콘 용융물을 형성하면, 실리콘 시드 결정(122)이 내부 용융 구역(22) 내에서 용융물과 접촉하도록 하강된다. 실리콘 시드 결정(122)이 이후 실리콘이 부착된 용융물로부터 인발되어 넥(52)을 형성함으로써, 용융물의 표면에 또는 표면 근처에 용융물-고체 계면을 형성한다. 일반적으로, 넥(52)을 형성하기 위한 초기 인상 속도가 높다. 일부 실시형태들에서, 실리콘 시드 결정(122) 및 넥(52)은 적어도 약 1.0mm/분, 예컨대 약 1.5mm/분 내지 약 6mm/분, 예컨대 약 3mm/분 내지 약 5mm/분의 넥 부분 인상 속도로 인발된다. 넥(52)은 약 300mm 내지 약 700mm, 예컨대 약 450mm 내지 약 550mm의 길이를 가질 수 있다. 그러나, 넥(52)의 길이는 이들 범위들 외에서 변할 수 있다.

인상 메커니즘(114)은 시드 결정(122) 및 이에 연결된 잉곳(60)을 회전시킬 수 있다. 도가니 구동 유닛(44)은 도가니 어셈블리(10)를 회전시킬 수 있다. 일부 실시형태들에서, 실리콘 시드 결정(122) 및 도가니 어셈블리(10)는 반대 방향들, 즉, 반대-회전으로 회전된다. 반대-회전은 실리콘 용융물에서 대류를 달성한다. 결정(122)의 회전은 대칭 온도 프로파일을 제공하고, 불순물들의 각도 변화를 억제하고 또한 결정 용융물 계면 형상을 제어하는데 주로 사용된다. 일부 실시형태들에서, 실리콘 시드 결정(122)은 약 5 rpm 내지 약 30 rpm, 또는 약 5 rpm 내지 약 20 rpm, 또는 약 8 rpm 내지 약 20 rpm, 또는 약 10 rpm 내지 약 20 rpm의 속도로 회전된다. 일부 실시형태들에서, 도가니 어셈블리(10)는 약 0.5 rpm 내지 약 10 rpm, 또는 약 1 rpm 내지 약 10 rpm, 또는 약 4 rpm 내지 약 10 rpm, 또는 약 5 rpm 내지 약 10 rpm의 속도로 회전된다. 일부 실시형태들에서, 시드 결정(122)은 도가니 어셈블리(10)보다 더 빠른 속도로 회전된다. 일부 실시형태들에서, 시드 결정(122)은 도가니 어셈블리(10)의 회전 속도보다 적어도 1 rpm 더 높은, 예컨대 적어도 약 3 rpm 더 높은, 또는 적어도 약 5 rpm 더 높은 속도에서 회전된다.

넥(52)의 형성 후, 넥(52)에 인접한 외측 나팔모양(outwardly flaring) 시드-원뿔 부분(54)이 성장된다. 일반적으로, 인상 속도는 넥 부분 인상 속도로부터 외측 나팔모양 시드-원뿔 부분(54)을 성장시키는데 적합한 속도로 감소된다. 예를 들어, 외측 나팔모양 시드-원뿔의 성장 동안 시드-원뿔 인상 속도는 약 0.5mm/분 내지 약 2.0mm/분, 예컨대 약 1.0mm/분일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 외측 나팔모양 시드-원뿔(54)은 약 100mm 내지 약 400mm, 예컨대 약 150mm 내지 약 250mm의 길이를 갖는다. 외측 나팔모양 시드-원뿔(54)의 길이는 이들 범위들 외부에서 변할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 외측 나팔모양 시드-원뿔(54)은 약 150mm, 적어도 약 150mm, 약 200mm, 적어도 약 200mm, 약 300mm, 적어도 약 300mm, 약 450mm, 또는 심지어 적어도 약 450mm의 말단 직경까지 성장된다. 외측 나팔모양 시드-원뿔(54)의 말단 직경은 일반적으로 단결정 실리콘 잉곳(60)의 본체(56)의 일정한 직경의 직경과 동일하다.

넥(52) 및 넥(52)에 인접한 외측 나팔모양 시드-원뿔(54)의 형성 후, 일정한 직경 부분(56) 또는 "본체"가 이후 성장된다. 본체(56)의 직경은 변할 수 있으며, 일부 실시형태들에서, 직경은 약 150mm, 적어도 약 150mm, 약 200mm, 적어도 약 200mm, 약 300mm, 적어도 약 300mm, 약 450mm, 또는 심지어 적어도 약 450mm일 수 있다. 단결정 실리콘 잉곳(60)의 본체(56)가 결국 적어도 약 1000mm 길이, 예컨대 적어도 1400mm 길이, 예컨대 적어도 1500mm 길이, 또는 적어도 2000mm 길이, 또는 적어도 2200mm, 예컨대 2200mm, 또는 적어도 약 3000mm 길이, 또는 적어도 약 4000mm 길이로 성장된다.

잉곳(60)이 용융물로부터 인상되는 동안, 실리콘이 잉곳 성장 시스템(5)에서 용융물을 보충하기 위해 튜브(46) 또는 다른 채널을 통해 외부 용융 구역(42)에 추가된다. 고체 다결정 실리콘이 다결정 실리콘 공급 시스템(66)으로부터 추가될 수 있으며, 용융물 레벨을 유지하기 위해 잉곳 성장 시스템(5)에 연속적으로 또는 간헐적으로 추가될 수 있다. 일반적으로, 다결정 실리콘은 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 이용가능한 임의의 방법에 의해 잉곳 성장 시스템(5)으로 계량될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 도펀트가 또한 잉곳 성장 동안 용융물에 추가된다. 도펀트는 도펀트 공급 시스템(72)으로부터 도입될 수 있다. 도펀트는 가스 또는 고체로서 추가될 수 있으며 외부 용융 구역(42)에 추가될 수 있다.

시스템(5)은 성장하는 잉곳(60)이 용융물로부터의 그의 응고 잠열 및 열 플럭스를 방사할 수 있도록 잉곳(60) 주변에 배치된 열 차폐물(116)을 포함할 수 있다. 열 차폐물(116)은 형상이 적어도 부분적으로 원뿔형일 수 있으며 잉곳(60)이 배치되는 환형 개구를 생성하는 각도로 하방으로 경사질 수 있다. 아르곤과 같은, 불활성 가스(64)의 흐름이 성장하는 결정의 길이를 따라 전형적으로 제공된다. 잉곳(60)이 주변 분위기로부터 밀봉된 성장 챔버(78)를 통해서 인상된다.

복수의 독립적으로 제어된 환형 하단 히터들(70)이 도가니 어셈블리(10) 아래에 방사상 패턴으로 배치될 수 있다. 환형 하단 히터들(70)은 도가니 어셈블리(10)의 전체 베이스 표면적에 걸쳐 상대적으로 제어된 분포로 열을 인가한다. 환형 베이스 히터들(70)은 모든 관련된 및 일관된 목적들을 위해 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제7,635,414호에서 설명된 바와 같이 개별적으로 제어되는 평면 저항성 가열 엘리먼트들일 수 있다. 시스템(5)은 용융물을 통한 온도 분포를 제어하도록 도가니 어셈블리(10)에 대해 방사상으로 외측에 배치된 하나 이상의 측면 히터들(74)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시되고 본원에서 설명된 잉곳 성장 시스템(5)은 예시적이며, 일반적으로 결정 잉곳이 연속 초크랄스키 방법에 의해 준비되는 임의의 시스템이 달리 언급되지 않는 한, 사용될 수 있다.

실리콘 잉곳(60)을 제조하는 시스템(5)은 잉곳 성장을 제어 및/또는 모니터링하는 제어 시스템(80)(도 2)을 포함할 수 있다. 시스템(80)은 사용자 입력들 및 결정 성장에 관련된 하나 이상의 파라미터들을 검출하는 센서들에 기초하여 잉곳 성장 시스템(5)을 제어하는 제어 유닛(82)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광전지(또는, 고온계)와 같은 온도 센서(84)가 용융물의 온도를 그의 표면에서 측정한다. 직경 트랜스듀서(86)는 잉곳(60)의 직경을 측정한다. 레벨 센서는 잉곳 성장 시스템(5)에서 용융물의 레벨을 측정한다. 중량 센서(96)는 도가니 중량 또는 잉곳 중량을 측정하는데 사용될 수 있다. 제어 유닛(82)은 또한 조작자가 잉곳 성장의 제어를 위한 하나 이상의 지령들(예컨대, 설정 지점들)을 입력할 수 있는 사용자 인터페이스(88)에 통신 가능하게 접속될 수 있다. 시스템(5)은 시스템 전력, 전류, 진공, 길이, 이동, 위치, 속도, 거리, 회전, 흐름, 압력, 체적 및/또는 중량을 포함하는 다른 입력들 및/또는 센서들(92)을 포함할 수 있다.

제어 유닛(82)이 결정 회전 속도, 도가니 회전 속도, 잉곳 직경, 및 용융 온도 중 적어도 하나를 포함하지만 이에 제한되지 않는 복수의 공정 파라미터들을 조절하는데 사용된다. 제어 유닛(82)은 히터 전원 공급부(123)를 제어하여 하단 히터들(70)(또한 독립적으로 제어될 수 있음) 및/또는 측면 히터들(74)의 열 출력을 제어할 수 있다. 제어 유닛(82)은 잉곳(60)의 인상 속도 및/또는 회전 속도를 제어하기 위해 인상 메커니즘(114)에 통신 가능하게 접속되며, 도가니 어셈블리(10)의 회전 속도를 조절하기 위해 도가니 구동 유닛(44)에 접속된다. 제어 유닛(82)은 또한 다결정 실리콘 공급 시스템(66)을 제어하여, 다결정 실리콘이 용융물에 추가되는 속도를 조절할 수 있다. 제어 유닛(82)은 또한 용융물로의 도펀트의 추가를 조절하기 위해 도펀트 공급 시스템(72)에 접속될 수 있다. 제어 유닛(82)은 또한 하나 이상의 펌프들 및 밸브들을 제어하여, 성장 챔버 압력 및/또는 필터 세정을 제어할 수 있다. 제어 유닛(82)은 하나 이상의 알고리즘들(예컨대, 제어 유닛(82)에 의해 저장되고/되거나 실행되는 알고리즘들)의 사용에 의해 시스템(5)을 제어할 수 있다. 하나의 제어 유닛(82)이 도시되지만, 시스템(80)은 하나 이상의 잉곳 성장 파라미터들의 제어를 위한 2개 이상의 제어 유닛들(82)을 포함할 수 있다.

다양한 실시형태들에서, 제어 유닛(82)은 온도 센서(84), 직경 트랜스듀서(86), 및 레벨 센서(90)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 시스템(5)의 다양한 센서들로부터 수신된 신호들을 프로세싱할 뿐만 아니라, 도가니 구동 유닛(44), 인상 메커니즘(114), 히터 전원 공급부(123), 진공 펌프(131), 가스 유동 조절기(129), 다결정 공급 시스템(66), 도펀트 공급 시스템(72) 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 시스템(5)의 하나 이상의 디바이스들을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

제어 유닛(82)은 컴퓨터 시스템일 수 있다. 컴퓨터 시스템들은, 본원에서 설명된 바와 같이, 임의의 기지의 컴퓨팅 디바이스 및 컴퓨터 시스템을 지칭한다. 본원에서 설명된 바와 같이, 모든 이러한 컴퓨터 시스템들은 프로세서 및 메모리를 포함한다. 그러나, 본원에서 언급된 컴퓨터 시스템에서의 임의의 프로세서는 또한 하나 이상의 프로세서들을 지칭할 수 있으며, 여기서, 프로세서는 하나의 컴퓨팅 디바이스 또는 병렬로 동작하는 복수의 컴퓨팅 디바이스들에 있을 수 있다. 추가적으로, 본원에서 언급된 컴퓨터 디바이스에서의 임의의 메모리는 또한 하나 이상의 메모리들을 지칭할 수 있으며, 여기서, 메모리들은 하나의 컴퓨팅 디바이스 또는 병렬로 동작하는 복수의 컴퓨팅 디바이스들에 있을 수 있다.

용어 프로세서는, 본원에서 사용할 때, 중앙 처리 유닛들, 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 축소 명령어 세트 회로들(RISC), 주문형 집적회로들(ASIC), 로직 회로들, 및 본원에서 설명되는 기능들을 실행 가능한 임의의 다른 회로 또는 프로세서를 지칭한다. 상술한 것은 단지 예들이며, 따라서 용어 "프로세서"의 정의 및/또는 의미를 어떤 방법으로든 제한하려는 것이 아니다.

본원에서 사용될 때, 용어 "데이터베이스"는 데이터의 본문, 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS), 또는 둘 모두를 지칭할 수 있다. 본원에서 사용될 때, 데이터베이스는 계층형 데이터베이스들, 관계형 데이터베이스들, 플랫 파일 데이터베이스들, 객체-관계형 데이터베이스들, 객체 지향 데이터베이스들, 및 컴퓨터 시스템에 저장되는 레코드들 또는 데이터의 임의의 다른 구조화된 컬렉션을 포함하는 데이터의 임의의 컬렉션을 포함할 수 있다. 상기 예들은 단지 예이며, 따라서 용어 데이터베이스의 정의 및/또는 의미를 어떤 방법으로든 제한하려는 것이 아니다. RDBMS들의 예들은 Oracle® 데이터베이스, MySQL, IBM® DB2, Microsoft® SQL 서버, Sybase®, 및 PostgreSQL을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 그러나, 본원에서 설명하는 시스템들 및 방법들을 가능하게 하는 임의의 데이터베이스가 사용될 수 있다. (Oracle은 California, Redwood Shores 소재의, Oracle Corporation의 등록 상표이고; IBM은 New York, Armonk 소재의, International Business Machines Corporation의 등록 상표이고; Microsoft는 Washington, Redmond소재의, Microsoft Corporation의 등록 상표이고; Sybase는 California, Dublin소재의, Sybase의 등록 상표이다.)

일 실시형태에서, 컴퓨터 프로그램이 제어 유닛(82)을 가능하게 하기 위해 제공되며, 이 프로그램은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 구현된다. 예시적인 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 서버 컴퓨터에의 접속을 요함이 없이, 단일 컴퓨터 시스템 상에서 실행된다. 추가적인 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 Windows® 환경에서 실행된다(Windows는 Washington, Redmond소재의, Microsoft Corporation의 등록 상표이다). 또한, 다른 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 메인프레임 환경 및 UNIX® 서버 환경 상에서 실행된다(UNIX는 United Kingdom, Berkshire, Reading에 소재하는 X/Open Company Limited의 등록 상표이다). 대안적으로, 컴퓨터 시스템은 임의의 적합한 운영 시스템 환경에서 실행된다. 컴퓨터 프로그램은 유연하며, 임의의 주요 기능성을 손상시킴이 없이, 다양한 상이한 환경들에서 실행하도록 설계된다. 일부 실시형태들에서, 컴퓨터 시스템은 복수의 컴퓨팅 디바이스들 간에 분산된 다수의 컴포넌트들을 포함한다. 하나 이상의 컴포넌트들은 컴퓨터-판독가능 매체에 구현된 컴퓨터-실행가능한 명령어들의 형태일 수 있다.

컴퓨터 시스템들 및 공정들은 본원에서 설명하는 특정의 실시형태들에 제한되지 않는다. 게다가, 각각의 컴퓨터 시스템의 컴포넌트들 및 각각의 공정은 본원에서 설명되는 다른 컴포넌트들 및 공정들과 독립적으로 그리고 분리하여 실행될 수 있다. 각각의 컴포넌트 및 공정은 또한 다른 어셈블리 패키지들 및 공정들과 조합하여 사용될 수 있다.

일 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 서버 시스템으로서 구성될 수 있다. 도 3은 온도 센서(84), 직경 트랜스듀서(86), 및 레벨 센서(90), 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 센서들로부터 측정치들을 수신할 뿐만 아니라, 본원에서 설명되고 도 1 내지 도 2의 실시형태에서 예시된 바와 같은, 도가니 구동 유닛(44), 인상 메커니즘(114), 히터 전원 공급부(123), 공급 시스템(66), 진공 펌프(131), 가스 유동 조절기(129), 도펀트 공급 시스템(72) 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 시스템(5)의 하나 이상의 디바이스들을 제어하는데 사용되는 서버 시스템(301)의 예시적인 구성을 예시한다. 다시 도 3을 참조하면, 서버 시스템(301)은 또한 데이터베이스 서버를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이 예시적인 실시형태에서, 서버 시스템(301)은 본원에서 설명하는 바와 같은 시스템(80)의 하나 이상의 디바이스들을 제어하는데 사용되는 단계들 모두를 수행한다.

서버 시스템(301)은 명령어들을 실행하는 프로세서(305)를 포함한다. 명령어들은 예를 들어, 메모리(310)에 저장될 수 있다. 프로세서(305)는 명령어들을 실행하는 하나 이상의 프로세싱 유닛들을 (예컨대, 멀티-코어 구성으로) 포함할 수 있다. 명령어들은 UNIX, LINUX, Microsoft Windows®, 등과 같은, 서버 시스템(301) 상의 다양한 상이한 운영 시스템들 내에서 실행될 수 있다. 또한, 컴퓨터-기반 방법의 시작 시, 다양한 명령어들이 초기화 동안 실행될 수 있는 것으로 인식되어야 한다. 일부 동작들은 본원에서 설명되는 하나 이상의 공정들을 수행하기 위해 요구될 수 있지만, 다른 동작들은 특정의 프로그래밍 언어(예컨대, C, C#, C++, 자바, 또는 임의의 다른 적합한 프로그래밍 언어들)에 대해 좀더 일반적이고/이거나 특정적일 수 있다.

프로세서(305)는 서버 시스템(301)이 사용자 시스템 또는 다른 서버 시스템(301)과 같은 원격 디바이스와 통신 가능하도록 통신 인터페이스(315)와 동작가능하게 커플링된다. 예를 들어, 통신 인터페이스(315)는 인터넷을 통해 클라이언트 시스템으로부터 요청들(예컨대, 센서 입력들을 수신하고 시스템(80)의 하나 이상의 디바이스들을 제어하기 위한 대화형 사용자 인터페이스를 제공해달라는 요청들)을 수신할 수 있다.

프로세서(305)는 또한 저장 디바이스(134)에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 저장 디바이스(134)는 데이터를 저장 및/또는 취출하는데 적합한 임의의 컴퓨터-동작 하드웨어이다. 일부 실시형태들에서, 저장 디바이스(134)는 서버 시스템(301)에 통합된다. 예를 들어, 서버 시스템(301)은 하나 이상의 하드 디스크 드라이브들을 저장 디바이스(134)로서 포함할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 저장 디바이스(134)는 서버 시스템(301)의 외부에 있으며, 복수의 서버 시스템들(301)에 의해 액세스될 수 있다. 예를 들어, 저장 디바이스(134)는 하드 디스크들 또는 솔리드 스테이트 디스크들과 같은 다수의 저장 유닛들을 RAID(redundant array of inexpensive disks) 구성으로 포함할 수 있다. 저장 디바이스(134)는 저장 영역 네트워크(SAN) 및/또는 NAS(network attached storage) 시스템을 포함할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 프로세서(305)는 저장 인터페이스(320)를 통해서 저장 디바이스(134)에 동작가능하게 커플링된다. 저장 인터페이스(320)는 저장 디바이스(134)에 대한 액세스를 프로세서(305)에게 제공 가능한 임의의 컴포넌트이다. 저장 인터페이스(320)는 예를 들어, ATA(Advanced Technology Attachment) 어댑터, 직렬 ATA(SATA) 어댑터, SCSI(Small Computer System Interface) 어댑터, RAID 제어기, SAN 어댑터, 네트워크 어댑터, 및/또는 저장 디바이스(134)에 대한 액세스를 프로세서(305)에게 제공하는 임의의 컴포넌트를 포함할 수 있다.

메모리(310)는 동적 RAM(DRAM) 또는 정적 RAM(SRAM)과 같은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 소거가능한 프로그래밍가능 판독-전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그래밍가능 판독-전용 메모리(EEPROM), 및 비휘발성 RAM(NVRAM)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 상기 메모리 유형들은 단지 예시적이며, 따라서 컴퓨터 프로그램의 저장에 사용가능한 메모리의 유형들에 대해 제한되지 않는다.

다른 실시형태에서, 컴퓨터 시스템은 컴퓨팅 디바이스(402)(도 4에 도시)와 같은 컴퓨팅 디바이스의 형태로 제공될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(402)는 명령어들을 실행하는 프로세서(404)를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 실행가능한 명령어들은 메모리(406)에 저장된다. 프로세서(404)는 하나 이상의 프로세싱 유닛들을 (예컨대, 멀티-코어 구성으로) 포함할 수 있다. 메모리(406)는 실행가능한 명령어들 및/또는 다른 데이터와 같은 정보를 저장 및 취출 가능하게 하는 임의의 디바이스이다. 메모리(406)는 하나 이상의 컴퓨터-판독가능 매체들을 포함할 수 있다.

다른 실시형태에서, 제어 유닛(143)의 컴퓨팅 디바이스에 포함된 메모리는 복수의 모듈들을 포함할 수 있다. 각각의 모듈은 적어도 하나의 프로세서를 이용하여 실행하도록 구성된 명령어들을 포함할 수 있다. 복수의 모듈들에 포함된 명령어들은 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때 본원에서 설명된 바와 같은 복수의 공정 파라미터들을 동시에 조절하는 방법의 적어도 일부분을 구현할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스의 메모리에 저장된 모듈들의 비제한적인 예들은 하나 이상의 센서들로부터 측정치들을 수신하는 제1 모듈 및 시스템(80)의 하나 이상의 디바이스들을 제어하는 제2 모듈을 포함한다.

컴퓨팅 디바이스(402)는 또한 사용자(400)에게 정보를 제시하는 하나의 미디어 출력 컴포넌트(408)를 포함한다. 미디어 출력 컴포넌트(408)는 정보를 사용자(400)에게 운반 가능한 임의의 컴포넌트이다. 일부 실시형태들에서, 미디어 출력 컴포넌트(408)는 비디오 어댑터 및/또는 오디오 어댑터와 같은 출력 어댑터를 포함한다. 출력 어댑터는 프로세서(404)에 동작가능하게 커플링되며, 디스플레이 디바이스(예컨대, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 음극선관(CRT), 또는 "전자 잉크" 디스플레이) 또는 오디오 출력 디바이스(예컨대, 스피커 또는 헤드폰들)와 같은, 출력 디바이스에 동작가능하게 커플링되도록 추가로 구성된다.

일부 실시형태들에서, 클라이언트 컴퓨팅 디바이스(402)는 사용자(400)로부터 입력을 수신하는 입력 디바이스(410)를 포함한다. 입력 디바이스(410)는 예를 들어, 키보드, 포인팅 디바이스, 마우스, 스타일러스, 터치 감지 패널(예컨대, 터치 패드 또는 터치 스크린), 카메라, 자이로스코프, 가속도계, 위치 검출기, 및/또는 오디오 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 터치 스크린과 같은, 단일 컴포넌트는 미디어 출력 컴포넌트(408)의 출력 디바이스 및 입력 디바이스(410) 둘 모두로서 기능할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(402)는 또한 원격 디바이스, 예컨대 서버 시스템(301) 또는 웹 서버에 통신 가능하게 커플링하도록 구성된 통신 인터페이스(412)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(412)는 예를 들어, 모바일 폰 네트워크(예컨대, GSM(Global System for Mobile communications), 3G, 4G, 5G 또는 블루투스) 또는 다른 모바일 데이터 네트워크(예컨대, WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access))와의 사용을 위한 유선 또는 무선 네트워크 어댑터 또는 무선 데이터 트랜시버를 포함할 수 있다.

예를 들어, 미디어 출력 컴포넌트(408)를 통해 사용자(400)에게 사용자 인터페이스를 제공하고, 선택적으로, 입력 디바이스(410)로부터의 입력을 수신 및 프로세싱하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령어들이 메모리(406)에 저장된다. 사용자 인터페이스는 다른 가능성들 중, 웹 브라우저 및 애플리케이션을 포함할 수 있다. 웹 브라우저들은 사용자들(400)이 웹 서버로부터의 웹사이트 또는 웹 페이지 상에 일반적으로 포함된 미디어 및 다른 정보를 디스플레이하고 이와 상호작용 가능하게 한다. 애플리케이션은 사용자들(400)로 하여금, 서버 애플리케이션과 상호작용 가능하게 한다. 사용자 인터페이스는, 웹 브라우저 및 애플리케이션 중 하나 또는 둘 모두를 통해서, 낮은 산소 함량을 가진 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 공정에 관련된 정보의 디스플레이를 용이하게 한다.

일부 실시형태들에서, 그리고 도 5에 나타낸 바와 같이, 제어 유닛(82)은 프로세서(404) 및 메모리(406)를 포함한다. 메모리(406)는 프로세서(404)에 의해 실행될 때, 프로세서(404)로 하여금, 단결정 실리콘 잉곳(60)의 성장에 관련된 복수의 성장 파라미터들을 결정하게 하는 명령어를 저장한다. 프로세서(404)는 또한 아래에서 설명되는 바와 같이 성장 파라미터들의 비주얼 표현을 포함하는 동적 상태 차트(504)(도 6)를 사용자에게 제공할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 제어 시스템(80)(도 2)은 단결정 실리콘 잉곳(60)의 성장에 관련된 복수의 성장 파라미터들을 사용자에게 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제어 시스템(80)은 도 2에 도시된 센서들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 센서 시스템(94)으로부터 입력을 취할 수 있다. 입력 디바이스(410)는 또한 제어 유닛(82)으로 통신될 수 있다. 제어 유닛(82)은 도 5에 나타낸 바와 같이 예컨대, 미디어 출력(408)을 통해 사용자 인터페이스(88)에 통신 가능하게 접속된다. 사용자 인터페이스(88)는 단결정 실리콘 잉곳의 성장에 관련된 복수의 성장 파라미터들을 포함한다. 사용자 인터페이스(88)는 비주얼 미디어(예컨대, 정보를 나타내고/내거나 사용자로부터의 정보를 수락 가능한 스크린)을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는 프로그램, 애플리케이션, 및/또는 웹 브라우저 또는 기타 등등을 포함할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 잉곳 성장 시스템(5)을 수정, 변경, 또는 제어하는 제어 시스템(80)은 아래에서 설명되는 동적 상태 차트(504)를 생성하는데 사용되는 제어 유닛과는 상이한 제어 유닛(82)을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 잉곳 성장 시스템(5)을 수정, 변경, 또는 제어하는 제어 시스템(80)은 동적 상태 차트를 포함하는 사용자 인터페이스(88)를 발생시키는 동일한 시스템의 부분이다(즉, 동일한 제어 유닛(82)이 사용된다). 사용자 인터페이스(88)는 Microsoft Visual Studio, Oracle Java, Siemens Wincc, Wonderware Intouch 또는 기타 등등과 같은, 개발 환경을 포함할 수 있다. 개발 환경은 인터페이스의 피처들(features)을 생성하는데 사용된다. 프로그램(예컨대, 런타임 애플리케이션)은 사용자 인터페이스(88)를 제공하기 위해 머신(예컨대, 컴퓨터 또는 서버) 상에서 실행된다.

일부 실시형태들에서, 사용자 인터페이스(88)는 사용자가 볼 수 있는 동적 상태 차트를 포함하거나 또는 아니면 디스플레이한다. 예를 들어, 동적 상태 차트는 성장 파라미터들에서의 변화들에 응답하여 변하는 복수의 성장 파라미터들의 비주얼(예컨대, 그래픽) 표현을 제공할 수 있다. 예시적인 동적 상태 차트(504)가 도 6에 도시된다. 예시적인 동적 상태 차트(504)는 섹터들(518, 528, 538, 548)로 분할되는 원형 상태 차트이다. 각각의 섹터는 상이한 성장 파라미터와 연관된다. 4개의 섹터들이 도 6에 도시되지만, 상태 차트(504)는 잉곳 성장 파라미터와 연관된 더 많거나 또는 더 적은 섹터들(예컨대, 2개 이상의 섹터들, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 8개 이상, 또는 10개 이상의 섹터들)을 포함할 수 있다. 동적 상태 차트(504)의 섹터들과 연관될 수 있는 적합한 잉곳 성장 파라미터들은 예를 들어, 그리고 제한 없이, 잉곳 목표 길이, 잉곳 직경, 시드 리프트 속도, 열 차폐물과 용융물 표면 사이의 거리(즉, 열 차폐물 위치), 도가니에 대한 폴리실리콘 공급 속도(연속 초크랄스키 시스템에서와 같이), 도가니에 대한 도펀트 공급 속도, 잉곳 인상기 압력, 잉곳 성장 속도(예컨대, 크라운에서의 방사상 성장 속도) 또는 기타 등등을 포함한다.

일부 실시형태들에서, 원형 상태 차트는 하나 이상의 동적 피처들을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 섹터들(518, 528, 538, 548)은 대응하는 잉곳 성장 파라미터의 값에서의 변화들에 응답하여 사이즈가 변할 수 있다. 각각의 섹터(518, 528, 538, 548)는 원형 상태 맵 중심(C₅₀₄)으로부터 섹터(518, 528, 538, 548)의 개별 외부 에지(E₅₁₈, E₅₂₈, E₅₃₈, E₅₄₈)로 연장되는 반경(R₅₁₈, R₅₂₈, R₅₃₈, R₅₄₈)을 가질 수 있다. 반경(R₅₁₈, R₅₂₈, R₅₃₈, R₅₄₈)은 성장 파라미터의 값에서의 변화들에 응답하여 변한다.

원형 상태 차트(504)의 섹터들(518, 528, 538, 548) 중 하나 이상은 최소 성장 파라미터 비주얼(520) 및/또는 최대 성장 파라미터 비주얼(525)을 포함할 수 있다. 예시된 실시형태에서, 최소 성장 파라미터 비주얼(520)은 제1 아크이고, 최대 성장 파라미터 비주얼(525)은 제1 아크로부터 방사상으로 외측에 배치된 제2 아크이다. 제1 및 제2 아크들(520, 525)은 환형 섹터(530)를 정의한다. 환형 섹터(530)는 개별 성장 파라미터의 허용가능한 범위를 나타낼 수 있다.

예시된 실시형태에서, 동적 상태 차트(504)는 또한 목표 성장 파라미터 비주얼(540)을 포함한다. 목표 성장 파라미터 비주얼(540)은 각각의 섹터와 연관될 수 있으며 개별 성장 파라미터에 대한 목표 값을 나타낼 수 있다. 목표 성장 파라미터 비주얼(540)은 도 6에 나타낸 바와 같이 제3 아크일 수 있다.

잉곳 성장 파라미터들은 원형 상태 차트(504)의 반경에 걸쳐 정규화될 수 있다. 예를 들어, 각각의 섹터(518, 528, 538, 548)의 최소, 최대 및 목표 성장 파라미터 아크들은, 최소 아크들(520)이 원형을 형성하고 목표 성장 파라미터 아크들(540)이 원형을 형성하고 최대 아크들(525)이 원형을 형성하도록, 동일한 개별 방사상 위치들(즉, 원형 상태 차트 중심(C₅₀₄)으로부터 동일한 거리)에 있을 수 있다. 다른 실시형태들에서, 섹터들(518, 528, 538, 548)의 아크들은 상이한 방사상 위치들에 있다.

일부 실시형태들에서, 각각의 섹터(518, 528, 538, 548)는 개별 잉곳 성장 파라미터의 값의 변화들에 응답하여 컬러 및/또는 어둠(darkness)이 변한다. 예를 들어, (목표 아크(540)에 의해 나타낸) 목표 값 아래인 섹터들은 제1 컬러일 수 있으며 (제1, 제2 및 제3 섹터들(518, 528, 538)에서 제1 스티플링(stippling) 패턴으로 표시됨), 목표 값 초과인 섹터들은 제2 컬러일 수 있다(제4 섹터(548)에서 제2 스티플링 패턴으로 표시됨). 일부 실시형태들에서, 컬러 또는 컬러의 강도는 섹터 내에서 변할 수 있다. 예를 들어, 섹터 내 컬러는 중심(C₅₀₄)으로부터 외부 에지(E₅₁₈, E₅₂₈, E₅₃₈, E₅₄₈)측으로 점진적으로 더 어두워질 수 있다(예컨대, 섹터가 최대 목표 성장 파라미터 비주얼(525)에서 가장 어둡게 됨).

원형 상태 차트(504)는 하나 이상의 잉곳 성장 파라미터들을 모니터링하기 위해 하나 이상의 로브들(lobes)(522, 524, 526, 532)을 포함할 수 있다. 로브들(522, 524, 526, 532)은 잉곳 성장 파라미터에서의 변화들에 기초하여 원형 차트 중심(C₅₀₄)으로부터의 거리가 변할 수 있다. 대안적으로, 로브들(522, 524, 526, 532)은 잉곳 성장 파라미터들에서의 변화들에 응답하여 컬러 또는 사이즈가 변할 수 있다.

상태 차트(504)는 예시적인 상태 차트이며, 2개 이상의 잉곳 성장 파라미터들에 관련된 정보를 사용자에게 제공하는 다른 상태 차트들이 달리 언급되지 않는 한, 사용될 수 있다.

상태 차트(504)에서 모니터링되는 성장 파라미터들 중 하나 이상은 잉곳 성장 시스템(5)(도 1)에서 직접 측정될 수 있다. 예를 들어, 파라미터는 센서 시스템(94)(도 5)의 센서에 의해 측정될 수 있다. 예시적인 센서들은 온도 센서(84), 직경 트랜스듀서(86), 및 레벨 센서(90), 및 중량 센서(96)를 포함한다. 직접 측정되는 대신, 성장 파라미터들 중 하나 이상은 제어 유닛(82)에 저장된 알고리즘과 같은 알고리즘에 의해 생성될 수 있다.

연속 초크랄스키 공정에서 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 종래의 방법들 및 시스템들에 비해, 본 개시내용의 실시형태들의 방법들은 여러 이점들을 갖는다. 동적 상태 차트를 제공함으로써, 파라미터들이 다수의 위치들(예컨대, 다수의 페이지들)에서 액세스되는 시스템들에 비해 잉곳 성장 시스템에 대한 변화들이 더 빠르게 이루어질 수 있도록 하는 조작자에 의해 여러 잉곳 성장 파라미터들이 빨리 액세스될 수 있다. 동적 상태 차트가 섹터들로 분할된 동적 원형 맵인 실시형태들에서, 각각의 섹터는 조작자가 시스템의 성능의 빠른 개관을 얻을 수 있도록 하는 잉곳 성장 파라미터와 연관될 수 있다. 잉곳 성장 파라미터들은 파라미터들이 공통 성장 비주얼(예컨대, 동적 상태 차트에서 아크에 의해 각각 표현될 수 있는, 최소 성장 비주얼, 최대 성장 비주얼 및/또는 목표 성장 비주얼)을 가질 수 있도록 하는 동적 상태 차트에서 정규화될 수 있다. 동적 상태 차트는 조작자에게 정보를 제공함이 없이 조작자에게 시스템 파라미터들에 대한 빠른 액세스를 제공한다.

실시예들

본 개시내용의 공정들을 다음 실시예들에 의해 추가로 예시한다. 이들 실시예들은 제한적인 의미로 보아서는 안된다.

실시예 1: 4개의 잉곳 성장 파라미터들을 포함하는 동적 상태 차트

연속 초크랄스키 잉곳 성장 시스템에서 잉곳 성장의 제어를 위해 개발된 동적 상태 차트가 도 6에 도시된다. 동적 상태 차트는 (파선들에 의해 분리되는 것으로 도시된) 4개의 섹터들(518, 528, 538, 548)을 갖는 동적 원형 차트이다. 제1 섹터(518) 및 제3 섹터(538)는 다른 잉곳 성장 파라미터들(예컨대, 중량, 온도, 직경, 레벨, 시스템 압력 또는 기타 등등)을 나타내는 "값(D)"을 모니터링한다. 제2 섹터(528)는 시드 리프트(즉, 시드 결정(122)이 잉곳 인상기에서 상승되는 속도)를 모니터링한다. 제4 섹터(548)는 잉곳의 성장 속도를 모니터링한다. 도 6의 동적 상태 차트에 나타낸 바와 같이, "값 D"는 중간의 아크(540)에 의해 표시된 목표 성장 값 또는 그 근처에 있다. 시드 리프트는 목표 값보다 낮고, 성장 속도는 목표 값보다 높다. 동적 상태 차트는 복수의 성장 파라미터들을 단일 비주얼에서 모니터링 및 제어 가능하게 한다.

실시예 2: 7개의 잉곳 성장 파라미터들을 포함하는 동적 상태 차트

7개의 잉곳 성장 파라미터들을 나타내는 동적 상태 차트(604)가 도 7에 도시된다. 동적 상태 차트는 열 차폐물 위치를 모니터링하는 제1 섹터(618), 시드 리프트 속도를 모니터링하는 제2 섹터(628), 잉곳의 직경을 모니터링하는 제3 섹터(638), 잉곳의 목표 길이를 모니터링하는 제4 섹터(648), 잉곳 성장 시스템 압력을 모니터링하는 제5 섹터(658), 용융물로의 도펀트 공급 속도를 모니터링하는 제6 섹터(668), 및 실리콘이 용융물에 추가되는 속도를 모니터링하는 제7 섹터(678)를 포함하는 동적 원형 상태 차트이다. 모니터링된 파라미터들은 직접 측정될 수 있거나 또는 하나 이상의 알고리즘들의 출력일 수 있다. 성장 파라미터들은 각각의 섹터의 목표 성장 비주얼(즉, 아크)이 원형 맵 중심(C₆₀₄)로부터 동일한 거리에 있도록 정규화되었다.

본원에서 사용될 때, 용어들 "약", "실질적으로", "본질적으로" 및 "대략"은, 치수들, 농도들, 온도들 또는 다른 물리적 또는 화학적 속성들 또는 특성들의 범위들과 함께 사용될 때, 예를 들어, 반올림, 측정 방법 또는 다른 통계적 변동으로 인한 변동들을 포함하여, 속성들 또는 특성들의 범위들의 상한 및/또는 하한들에서 존재할 수 있는 변동들을 포함하는 것을 의미한다.

본 개시내용의 엘리먼트들 또는 이의 실시형태(들)을 도입할 때, 관사들 "한", "하나", "그" 및 "상기"는 엘리먼트들 중 하나 이상이 있음을 의미하도록 하려는 것이다. 용어들 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "포함하는(containing)" 및 "갖는(having)"은 포괄적인 것으로 의도되며, 열거된 엘리먼트들 이외에 추가적인 엘리먼트들이 있을 수 있음을 의미한다. 특정의 방위를 표시하는 용어들(예컨대, "상단", "하단", "측면", 등)의 사용은 설명의 편의를 위한 것이며, 설명된 아이템의 임의의 특정의 방위를 요구하지 않는다.

본 개시내용의 범위로부터 일탈함이 없이 상기 구성들 및 방법들에서 다양한 변화들이 이루어질 수 있으므로, 상기 설명에 포함되고 첨부 도면[들]에 나타낸 모든 사항이 제한적인 의미가 아닌, 예시적인 것으로 해석되게 하려는 것이다.

Claims

초크랄스키 공정(Czochralski process)에서 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 방법으로서,
도가니에서 실리콘의 용융물을 준비하는 단계;
상기 용융물로부터 단결정 실리콘 잉곳을 인발(withdrawing)하는 단계;
상기 단결정 실리콘 잉곳의 성장에 관련된 복수의 성장 파라미터들을 제공하는 단계; 및
상기 성장 파라미터들의 비주얼 표현(visual representation)을 포함하는 동적 상태 차트를 제공하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 도가니에 실리콘을 보충하기 위해 상기 용융물로부터 상기 실리콘 잉곳을 인발하는 동안 다결정 실리콘을 상기 용융물에 추가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 동적 상태 차트는 각각의 성장 파라미터와 연관된 최소 및 최대 성장 파라미터 비주얼(visual)을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 성장 파라미터들은, 잉곳 목표 길이, 잉곳 직경, 시드 리프트 속도(seed lift velocity), 열 차폐물 위치, 폴리실리콘 공급 속도, 도펀트 공급 속도(dopant feed rate), 잉곳 인상기 압력 및 잉곳 성장 속도로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
제1항에 있어서,
하나 이상의 성장 파라미터 값들에서의 변화들에 기초하여 상기 비주얼 표현의 컬러를 변경하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 성장 파라미터들은,
잉곳 성장 시스템에서 상기 성장 파라미터를 측정함으로써 - 상기 도가니는 상기 잉곳 성장 시스템의 성장 챔버에 배치됨 -; 또는
알고리즘으로부터 상기 성장 파라미터를 생성함으로써
제공되는, 방법.
단결정 실리콘 잉곳을 제조하기 위한 잉곳 성장 시스템으로서,
성장 챔버;
용융된 실리콘을 포함하는 용융물을 유지하도록 구성된, 상기 성장 챔버 내에 배치된 도가니;
상기 용융물로부터 잉곳을 인발하기 위한 잉곳 인상 메커니즘;
프로세서와 메모리를 포함하는 제어 유닛
을 포함하고,
상기 메모리는 명령어를 저장하고, 상기 명령어는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
상기 단결정 실리콘 잉곳의 성장에 관련된 복수의 성장 파라미터들을 결정하게 하고;
상기 성장 파라미터들의 비주얼 표현을 포함하는 동적 상태 차트를 사용자에게 제공하게 하는, 잉곳 성장 시스템.
제7항에 있어서,
상기 도가니에 실리콘을 보충하기 위해 상기 용융물로부터 실리콘 잉곳을 인발하는 동안 다결정 실리콘을 상기 용융물에 추가하기 위한 다결정 실리콘 공급 시스템을 더 포함하는, 잉곳 성장 시스템.
제7항에 있어서,
상기 성장 파라미터들은, 잉곳 목표 길이, 잉곳 직경, 시드 리프트 속도, 열 차폐물 위치, 폴리실리콘 공급 속도, 도펀트 공급 속도, 잉곳 인상기 압력 및 잉곳 성장 속도로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 잉곳 성장 시스템.
제7항에 있어서,
상기 메모리는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금, 성장 파라미터 값에서의 변화들에 기초하여 상기 비주얼 표현의 컬러를 변경하게 하는 명령어를 저장하는, 잉곳 성장 시스템.
제7항에 있어서,
상기 시스템은 하나 이상의 잉곳 성장 파라미터들을 측정하는 센서 시스템을 포함하고, 상기 센서 시스템은 상기 제어 유닛에 통신가능하게 접속되는, 잉곳 성장 시스템.