KR20230145076A - 결정 견인기들의 영역들의 과도 열 응답들을 캡처하는방법들 및 시스템들 - Google Patents

Abstract

실리콘 잉곳을 생산하기 위한 시스템으로서, 이러한 시스템은 결정 견인기, 고온계, IR(infrared) 카메라, 및 제어기를 포함한다. 결정 견인기는 그 안에 하나 이상의 컴포넌트를 갖고, 실리콘 잉곳이 견인될 수 있는 핫존을 포함한다. 고온계는 핫존 내의 관심 영역을 보도록 배치된다. IR 카메라는 핫존 내의 하나 이상의 추가적인 관심 영역을 보도록 배치된다. 제어기는 결정 견인기, 고온계 및 IR 카메라에 접속된다. 제어기는 실리콘 잉곳을 생산하도록 결정 견인기를 제어하도록, 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 고온계로부터 핫존 내의 관심 영역의 온도 데이터를 수신하도록, 그리고 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 IR 카메라로부터 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 IR 이미지들을 수신하도록 프로그램된다.

Description

결정 견인기들의 영역들의 과도 열 응답들을 캡처하는 방법들 및 시스템들

<관련 출원들에 대한 상호-참조>

본 출원은 2021년 2월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/200,119호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 개시내용이 전체로 본 명세서에 의해 참조로 원용된다.

<기술 분야>

본 개시내용은 일반적으로 결정 견인기들 및 단결정 잉곳들의 생산에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 결정 견인기에서의 영역들의 과도 열 응답을 캡처하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.

높은 온도들 및 진공 조건들 하에 결정 견인기에서 단결정 잉곳들이 생산된다. 결정의 온도, 결정이 견인되는 용융물, 및 결정 견인기 내의 성분들은 실리콘 잉곳의 생산에 영향을 미친다. 실리콘 잉곳의 생산 동안 이러한 온도들은 조건들 및 변수들이 변경됨에 따라 변경된다. 현재, 결정 견인기 내부의 온도 필드들의 과도 속성들을 측정하기 위한 실용적이고, 신뢰성있고, 정확한 방법은 없다. 특히, 실리콘 잉곳(본 명세서에서 결정이라고 또한 지칭됨), 잉곳이 견인되는 용융물, 또는 결정 견인기의 핫 존 내의 표면들의 온도 필드들의 과도 속성들을 측정하기 위한 이러한 방법들은 없다. 흔한 접촉 또는 비-접촉 측정 방법들은, 이러한 온도 필드들의 과도 속성들은 물론이고, 결정 용광로들 및 핫 존들에서 정적 온도 필드들을 측정함에 있어서 어려움들을 갖는다.

하나의 알려진 방법에서, 예를 들어, 하나의 선택된 포인트의 결정 표면 온도를 모니터링하기 위해 고온계가 이용된다. 이러한 측정은 시간에 따른 냉각 및 급냉 레이트들을 계산하기 위해 결정 견인 레이트와 함께 사용될 할 수 있다. 이러한 방법은 하나의 포인트의 온도를 단지 캡처할 수 있고, 온도 필드들 또는 과도 속성들에 관한 완전한 정보를 캡처할 수 없다.

이러한 배경 기술 섹션은, 아래에 설명되는 및/또는 청구되는, 본 개시내용의 다양한 양태들에 관련될 수 있는 기술의 다양한 양태들을 독자에게 소개하도록 의도된다. 이러한 논의는 독자에게 본 개시내용의 다양한 양태들의 보다 나은 이해를 용이하게 하는 배경 정보를 제공함에 있어서 도움이 될 것이라고 생각된다. 따라서, 이러한 서술들은, 종래 기술의 인정으로서가 아니라, 이러한 관점에서 읽혀져야 한다는 점이 이해될 것이다.

본 개시내용의 하나의 양태는 잉곳을 생산하기 위한 시스템이며, 이러한 시스템은 결정 견인기, 고온계, IR(infrared) 카메라, 및 제어기를 포함한다. 결정 견인기는 그 안에 하나 이상의 컴포넌트를 갖고, 실리콘 잉곳이 견인될 수 있는 핫존을 포함한다. 고온계는 핫존 내의 관심 영역을 보도록 배치된다. IR 카메라는 핫존 내의 하나 이상의 추가적인 관심 영역을 보도록 배치된다. 제어기는 결정 견인기, 고온계 및 IR 카메라에 접속된다. 제어기는 실리콘 잉곳을 생산하도록 결정 견인기를 제어하도록, 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 고온계로부터 핫존 내의 관심 영역의 온도 데이터를 수신하도록, 그리고 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 IR 카메라로부터 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 IR 이미지들을 수신하도록 프로그램된다.

다른 양태에서, 실리콘 잉곳을 생산하기 위한 시스템은 결정 견인기, 고온계, IR(infrared) 카메라, 및 제어기를 포함한다. 결정 견인기는 그 안에 복수의 컴포넌트들을 갖고, 실리콘 잉곳이 견인될 수 있는 핫존을 포함한다. 고온계는 핫존 내의 관심 영역을 보도록 배치된다. IR 카메라는 핫존 내의 하나 이상의 추가적인 관심 영역을 보도록 배치된다. 제어기는 결정 견인기, 고온계 및 IR 카메라에 접속된다. 제어기는 복수의 컴포넌트들 중 하나 이상의 컴포넌트의 특성에 대한 단계 변경을 도입하도록 결정 견인기를 제어하도록 프로그램된다. 제어기는 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, 고온계로부터 핫존 내의 관심 영역의 온도 데이터를 수신하는 것, 및 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, IR 카메라로부터 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 IR 이미지들을 수신하는 것 중 하나 또는 양자 모두를 수행하도록 프로그램된다.

본 개시내용의 다른 양태는 방법이다. 이러한 방법은 결정 견인기의 핫존 내의 관심 영역을 보도록 고온계를 배치하는 단계- 결정 견인기의 핫존은 그 안에 제1 복수의 컴포넌트들을 포함하는 제1 구성을 가짐 -를 포함한다. 핫존 내의 하나 이상의 추가적인 관심 영역을 보도록 IR(infrared) 카메라가 배치된다. 결정 견인기는 복수의 컴포넌트들 중 하나 이상의 컴포넌트의 특성에 대한 단계 변경을 도입하도록 제어된다. 이러한 방법은, 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, 고온계로부터 핫존 내의 관심 영역의 제1 온도 데이터를 수신하는 단계; 및 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, IR 카메라로부터 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 제1 IR 이미지들을 수신하는 단계 중 하나 또는 양자 모두를 포함한다. 결정 견인기의 핫존 내의 적어도 하나의 컴포넌트는 제2 복수의 컴포넌트들을 갖는 핫존의 제2 구성을 생산하도록 변경된다. 결정 견인기는 핫존의 제2 구성에서 특성에 대한 단계 변경을 재도입하도록 제어된다. 이러한 방법은, 특성에 대한 단계 변경이 핫존의 제2 구성에 재도입되기 전에, 재도입되는 동안에, 그리고 재도입된 후에, 고온계로부터 핫존 내의 관심 영역의 제2 온도 데이터를 수신하는 단계, 및 특성에 대한 단계 변경이 핫존의 제2 구성에 재도입되기 전에, 재도입되는 동안에, 그리고 재도입된 후에, IR 카메라로부터 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 제2 IR 이미지들을 수신하는 단계 중 하나 또는 양자 모두를 수행하는 것을 포함한다.

위에 언급된 양태들에 관련하여 주목되는 특징들의 다양한 개량들이 존재한다. 추가 특징들이 마찬가지로 위에 언급된 양태들에 또한 통합될 수 있다. 이러한 개량들 및 추가적인 특징들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 예시된 실시예들 중 임의의 것에 관련하여 아래에 논의되는 다양한 특징들이, 단독으로 또는 임의의 조합으로, 위에 설명된 양태 내에 통합될 수 있다.

도 1은 실리콘 용융물로부터 단결정 잉곳을 견인하기 위해 사용되는 잉곳 견인기 장치의 단면도이다.
도 2는 잉곳 견인기 장치의 단면도이다.
도 3 Czochralski 방법에 의해 성장되는 단결정 실리콘 잉곳의 부분 정면도이다.
도 4는 도 1의 잉곳 견인기 장치의 제어 시스템에서 사용하기 위한 컴퓨팅 디바이스의 블록도이다.
도 5는 도 1의 잉곳 견인기 장치에서 IR 카메라에 의해 캡처되는 예시적인 이미지이다.
도 6은 도가니 높이와 히터 전력들의 3개의 상이한 조합들에서 IR 카메라로 측정되는 도 1의 잉곳 견인기 장치에서의 제1 영역의 온도 프로파일들과, 동일한 영역 및 조합들에 대한 시뮬레이션된 온도 프로파일들의 그래프이다.
도 7은 도가니 높이와 히터 전력의 3개의 상이한 조합들에서 IR 카메라로 측정되는 도 1의 잉곳 견인기 장치에서의 제2 영역의 온도 프로파일들과, 동일한 영역 및 조합들에 대한 시뮬레이션된 온도 프로파일들의 그래프이다.
도 8은 잉곳 견인기 장치의 측면 히터 및 하단 히터의 전력에 단계 변경의 도입을 도시하는 그래프이다.
도 9는 도 8에 도시되는 단계 변경 동안 고온계에 의해 측정되는 서셉터의 온도 및 측면 히터 전력의 그래프이다.
도 10은 도 8에 도시되는 단계 변경 동안 서셉터의 온도 변경 레이트 및 고온계에 의해 측정되는 서셉터의 온도의 그래프이다.
도 11은 동일한 시간에 걸친 서셉터(및 서셉터가 부착되는 도가니)의 위치 및 서셉터의 온도에서의 단계 변경들의 그래프이다.
도 12는 도 11로부터의 데이터의 일부의 그래프이다.
도 13은 도 1의 잉곳 견인기 장치에 기초하는 잉곳 견인기 장치들에 대한 2개의 상이한 온도 설정들에서의 2개의 상이한 핫 존들에 대한 제1 과도 Δ1의 그래프이다.
도 14는 도 13에서 사용되는 2개의 상이한 전력 설정들에서의 2개의 상이한 핫 존들에 대한 제2 과도 Δ2의 그래프이다.
도 15는 도 13 및 14에서 사용되는 2개의 상이한 전력 설정들에서의 2개의 상이한 핫 존들에 대한 제2 과도 Δ2의 시간 상수의 그래프이다.
다양한 도면들에서의 비슷한 참조 부호들은 비슷한 엘리먼트들을 표시한다.

단결정 잉곳을 성장시키기 위한 잉곳 견인기 장치(또는 더 단순히 "잉곳 견인기(ingot puller)" 또는 "결정 견인기(crystal puller)")가 도 1에서 일반적으로 "100"으로 표시된다. 잉곳 견인기 장치(100)는 실리콘 또는 유사한 반도체 재료의 용융물(104)로부터 잉곳(113)을 견인하기 위한 성장 챔버(152)를 정의하는 결정 견인기 하우징(108)을 포함한다. 제어 시스템(172)("제어기(controller)"라고 또한 지칭됨)은 잉곳 견인기(100) 및 그 컴포넌트들의 동작을 제어한다. 잉곳 견인기 장치(100)는 실리콘의 용융물(104)을 보유하기 위해 성장 챔버(152) 내에 배치되는 도가니(102)를 포함한다. 도가니(102)는 서셉터(106)에 의해 지지된다.

도가니(102)는 바닥(129) 및 이러한 바닥(129)으로부터 상향으로 연장되는 측벽(131)을 포함한다. 측벽(131)은 일반적으로 수직이다. 바닥(129)은 측벽(131) 아래로 연장되는 도가니(102)의 곡선형 부분을 포함한다. 도가니(102) 내에는 용융물 표면(111)(즉, 용융물-잉곳 계면)을 갖는 실리콘 용융물(104)이 있다. 서셉터(106)는 샤프트(105)에 의해 지지된다. 서셉터(106), 도가니(102), 샤프트(105) 및 잉곳(113)은 공통 길이방향 축 A 또는 "견인 축" A를 갖는다.

용융물(104)로부터 잉곳(113)을 성장 및 견인하기 위해 잉곳 견인기 장치(100) 내에 견인 메커니즘(114)이 배치된다. 견인 메커니즘(114)은 견인 케이블(118), 견인 케이블(118)의 하나의 단부에 연결되는 시드 홀더 또는 척(120), 및 결정 성장을 착수하기 위해 시드 홀더 또는 척(120)에 연결되는 시드 결정(122)을 포함한다. 견인 케이블(118)의 하나의 단부는 풀리(도시되지 않음) 또는 드럼(도시되지 않음), 또는 임의의 다른 적합한 타입의 리프팅 메커니즘, 예를 들어, 샤프트에 접속되며, 다른 단부는 시드 결정(122)을 보유하는 척(120)에 접속된다. 동작 시에, 시드 결정(122)은 용융물(104)에 접촉하도록 하강된다. 견인 메커니즘(114)은 시드 결정(122)으로 하여금 상승하게 하도록 작동된다. 이러한 것은 단결정 잉곳(113)으로 하여금 용융물(104)로부터 견인되게 한다.

가열 및 결정 견인 동안, 도가니 구동 유닛(107)(예를 들어, 모터)은 도가니(102)와 서셉터(106)를 회전시킨다. 리프트 메커니즘(112)은 성장 프로세스 동안 견인 축 A를 따라 도가니(102)를 상승 및 하강시킨다. 잉곳이 성장함에 따라, 실리콘 용융물(104)은 소비되고 도가니(102)에서의 용융물의 높이는 감소한다. 도가니(102)와 서셉터(106)는 용융물 표면(111)을 잉곳 견인기 장치(100)에 대하여 동일한 위치에서 또는 그 근처에서 유지하도록 상승될 수 있다.

도가니 구동 유닛(107)이 도가니(102)를 회전시키는 방향에 반대인 방향으로(예를 들어, 역회전으로) 결정 구동 유닛(도시되지 않음)이 견인 케이블(118)과 잉곳(113)을 또한 회전시킬 수 있다. 등속-회전(iso-rotation)을 사용하는 실시예들에서, 결정 구동 유닛은 도가니 구동 유닛(107)이 도가니(102)를 회전시키는 동일한 방향으로 견인 케이블(118)을 회전시킬 수 있다. 또한, 결정 구동 유닛은 성장 프로세스 동안 요망되는 바와 같이 용융물 표면(111)에 대하여 잉곳(113)을 상승 및 하강시킨다.

잉곳 견인기 장치(100)는 성장 챔버(152)로부터 아르곤과 같은 불활성 가스를 도입 및 인출하기 위해 불활성 가스 시스템을 포함할 수 있다. 잉곳 견인기 장치(100)는 도펀트를 용융물(104) 내로 도입하기 위한 도펀트 피드 시스템(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다.

Czochralski 단결정 성장 프로세스에 따르면, 다량의 다결정 실리콘, 또는 폴리실리콘이 도가니(102)에 충전(예를 들어, 250 kg 이상의 충전)된다. 예를 들어, 유동화된 베드 반응기에서 실란 또는 할로실란의 열 분해에 의해 생산되는 입상 다결정 실리콘 또는 Siemens 반응기에서 생산되는 다결정 실리콘을 포함하는, 다결정 실리콘의 다양한 소스들이 사용될 수 있다. 일단 다결정 실리콘이 충전물을 형성하기 위해 도가니에 추가되면, 충전물은 충전물을 용융시키기 위해 약 실리콘의 용융 온도(예를 들어, 약 섭씨 1412도) 위의 온도로 가열된다. 일부 실시예들에서, 충전물(즉, 결과적인 용융물)은 적어도 약 섭씨 1425도, 적어도 약 섭씨 1450도 또는 심지어 적어도 약 섭씨 1500도의 온도로 가열된다. 잉곳 견인기 장치(100)는 잉곳 견인기 장치(100)에서의 열을 유지하기 위해 하단 단열재(110)와 측면 단열재(124)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 잉곳 견인기 장치(100)는 도가니 바닥(129) 아래에 배치되는 하단 히터(126)를 포함한다. 도가니(102)는 도가니(102)에 충전된 다결정을 용융시키기 위해 하단 히터(126)에 비교적 근접하도록 이동될 수 있다.

잉곳을 형성하기 위해, 시드 결정(122)은 용융물(104)의 표면(111)과 접촉한다. 견인 메커니즘(114)은 용융물(104)로부터 시드 결정(122)을 견인하도록 작동된다. 잉곳(113)은 타겟 직경에 도달하기 위해 잉곳이 시드 결정(122)으로부터 바깥쪽으로 전이되고 테이퍼되는 크라운 부분(142)을 포함한다. 잉곳(113)은 견인 레이트를 증가시키는 것에 의해 성장되는 결정의 일정한 직경 부분(145) 또는 실린더형 "메인 바디"를 포함한다. 잉곳(113)의 메인 바디(145)는 비교적 일정한 직경을 갖는다. 잉곳(113)은 메인 바디(145) 이후 잉곳이 직경이 테이퍼되는 테일 또는 엔드-콘(도시되지 않음)을 포함한다. 직경이 충분히 작아질 때, 다음으로 잉곳(113)은 용융물(104)로부터 분리된다. 잉곳(113)은 크라운 부분(142)과 잉곳(113)의 말단 단부를 통해 연장되는 중앙 길이방향 축 A를 갖는다.

잉곳 견인기 장치(100)는 결정 성장 동안 용융물(104)의 온도를 유지하기 위해 측면 히터(135)와 도가니(102)를 둘러싸는 서셉터(106)를 포함한다. 측면 히터(135)는 도가니(102)가 견인 축 A를 따라 상하로 이동함에 따라 도가니 측벽(131)에 대해 방사상 외향으로 배치된다. 측면 히터(135) 및 하단 히터(126)는 측면 히터(135) 및 하단 히터(126)가 본 명세서에 설명되는 바와 같이 동작하는 것을 허용하는 임의의 타입의 히터일 수 있다. 일부 실시예들에서, 히터들(135, 126)은 저항 히터들이다. 측면 히터(135)와 하단 히터(126)는 용융물(104)의 온도가 견인 프로세스 전체에 걸쳐 제어되도록 제어 시스템(172)(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다.

잉곳 견인기 장치(100)는 또한 성장 챔버(152) 내에 그리고 잉곳 성장 동안 잉곳(113)을 보호하는 용융물(104) 위에 배치되는 반사기(151)(또는 "열 차폐부(heat shield)")를 포함한다. 반사기(151)는 결정 성장 동안 도가니(102) 내에 부분적으로 배치될 수 있다. 열 차폐부(151)는 잉곳이 견인 메커니즘(114)에 의해 견인될 때 잉곳(113)을 수용하기 위한 중앙 통로(160)를 정의한다.

반사기(151)는, 일반적으로, 자신 아래 및 용융물(104) 위에서 열을 유지하도록 구성되는 열 차폐부이다. 이와 관련하여, 본 기술분야에서 알려진 임의의 반사기 설계 및 구성 재료(예를 들어, 흑연 또는 회색 석영)가 제한 없이 사용될 수 있다. 반사기(151)는 하단(138)(도 2)을 가지고 반사기(151)의 하단(138)은 잉곳 성장 동안 거리 HR만큼 용융물의 표면으로부터 분리된다.

실리콘 결정 잉곳의 생산 동안 핫 존(즉, 도가니(102) 및 서셉터(106)와 같은 성장 챔버(152)의 하부 부분), 결정 잉곳(113), 또는 용융물(104)의 선택된 영역들을 보도록 고온계(174) 및 IR(infrared) 카메라(176)가 배치된다. 고온계(174) 및 IR 카메라(176)는 본 명세서에서 집합적으로 온도 모니터링 시스템이라고 때때로 지칭된다.

고온계(174)는 고온계에 의해 모니터링되는 것이 요망될 온도들의 범위에 걸쳐 온도를 측정하는 그 능력을 위해 전형적으로 선택된다. 하나의 예에서, 고온계(174)는 섭씨 700도 내지 섭씨 3500도의 온도들을 측정하도록 동작가능하다. 다른 예에서, 고온계(174)는 섭씨 200도 내지 섭씨 1400도의 온도들을 측정하도록 동작가능하다. 이러한 예시적인 고온계들은 2개의 상이한 센서들을 포함할 수 있고, 하나는 온도를 측정하고, 다른 것은 방사율을 측정한다. 다른 실시예들은 더 넓은 범위의 온도들 또는 더 좁은 범위의 온도들을 포함하는 임의의 다른 적합한 범위의 온도들에 걸쳐 온도들을 측정하도록 동작가능한 고온계 카메라(174)를 포함할 수 있다.

IR 카메라(176)는 IR 카메라(176)에 의해 모니터링될 온도들의 범위 내의 온도를 측정하는 그 능력을 위해 또한 전형적으로 선택된다. 하나의 예에서, IR 카메라(176)는 섭씨 600도 내지 섭씨 1600도의 온도들을 측정할 수 있다. 다른 실시예에서, IR 카메라(176)는 섭씨 800도와 섭씨 3000도 사이의 온도를 측정하도록 동작가능하다. 다른 실시예들은 더 넓은 범위의 온도들 또는 더 좁은 범위의 온도들을 포함하는 임의의 다른 적합한 범위의 온도들에 걸쳐 온도들을 측정하도록 동작가능한 IR 카메라(176)를 포함할 수 있다.

고온계(174)는 견인기(100)의 상단에 장착되고 결정 견인기(100) 및 잉곳(113)의 중심축 A를 따라 정렬된다. 예시적인 실시예에서, 고온계(174)는 견인 메커니즘(114)의 일부에 장착된다. 이러한 위치로부터, 고온계(174)는 서셉터(106), 용융물 표면(111), 결정 잉곳(113) 및 반사기(151)의 적어도 부분들을 볼 수 있다. 결정 견인기(100)의 부분들은 동작 동안 고온계(174)의 뷰를 차단할 수 있다. 따라서, 고온계는 결정 견인 동작 동안 모니터링될 위치에 조준될 수 있고, 필요하다면, 그 위치에 재조준될 수 있다.

IR 카메라(176)는 운영자 뷰포트 또는 IR 광이 통과할 수 있는 임의의 다른 부분일 수 있는 뷰포트(178)를 통해 성장 챔버(152)의 내부를 보도록 배치된다. IR 카메라(176)는 뷰포트(178)를 통해 용융물(104), 결정 잉곳(113)의 표면, 및 반사기(151)의 적어도 일부를 볼 수 있다. 예시적인 실시예에서, IR 카메라(176)는 약 780nm 내지 1080nm의 근적외선 파장 범위에서 이미지들을 캡처한다. 다른 실시예들에서, 임의의 다른 적합한 IR 파장 또는 IR 파장들의 범위의 이미지들이 IR 카메라(176)에 의해 캡처될 수 있다. 예시적인 실시예에서, IR 카메라(176)는 3-축 기어식 카메라 헤드(도시되지 않음)에 장착되어, IR 카메라가 원하는 위치로 조정되고 그 위치에서 일정하게 유지되거나 또는 원하는 대로 반복적으로 그 원하는 위치로 일관되게 이동되는 것을 허용한다. 일부 실시예들에서, IR 카메라(176) 및 고온계(174)는 IR 카메라(176) 및 고온계(174) 양자 모두에 의해 보여지는 공통 영역들을 정렬하도록 교정될 수 있다.

본 개시내용의 실시예들과, 일반적으로, Czochralski 방법에 따라 생산되는 단결정 실리콘 잉곳(113)이 도 3에 도시된다. 잉곳(113)은 넥(116), 외향 플레어링 부분(142)(동의어로 "크라운(crown)" 또는 "콘(cone)"), 어깨부(119) 및 일정 직경 메인 바디(145)를 포함한다. 넥(116)은 잉곳(113)을 형성하기 위해 용융물과 접촉되었고 인출되었던 시드 결정(122)에 부착된다. 메인 바디(145)는 넥(116)으로부터 매달려 있다. 일단 잉곳(113)의 콘 부분(142)이 형성하기 시작하면 넥(116)은 종단된다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 잉곳(113)의 일정한 직경 부분(145)은 원주 에지(150)를 갖는다. 중심축 A는 원주 에지(150)에 평행하고, 반경 R은 중심축 A으로부터 원주 에지(145)까지 연장된다. 중심축 A는 또한 콘(142) 및 넥(116)을 통과한다. 메인 잉곳 바디(145)의 직경(즉, 반경 R의 2배)은 변할 수 있고, 일부 실시예들에서, 그 직경은 약 150 mm, 약 200 mm, 약 300 mm, 약 300 mm 초과, 약 450 mm 또는 심지어 약 450 mm 초과일 수 있다.

단결정 실리콘 잉곳(113)은 일반적으로 임의의 저항률을 가질 수 있다. 단결정 실리콘 잉곳(113)은 도핑될 수 있거나 또는 도핑되지 않을 수 있다.

도 4는 제어 시스템(172)으로서 또는 그의 일부로서 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 디바이스(400)이다. 컴퓨팅 디바이스(400)는 프로세서(402), 메모리(404), 미디어 출력 컴포넌트(406), 입력 디바이스(408), 및 통신 인터페이스(410)를 포함한다. 다른 실시예들은 상이한 컴포넌트들, 추가적인 컴포넌트들을 포함하고, 및/또는 도 4에 도시되는 모든 컴포넌트들을 포함하지는 않는다. 더욱이, 일부 실시예들은 제어 시스템(172)과 별도인(그리고 그 외에도) 컴퓨팅 디바이스(400)를 포함한다. 이러한 별도의 컴퓨팅 디바이스(400)는, 예를 들어, (예를 들어, 본 명세서에 설명되는 기술들을 사용하여 취득되는) 데이터를 수신 및 처리하고, 결정 견인 시뮬레이션을 수행하며, 수신된 데이터에 기초하여 시뮬레이션 파라미터를 조정하기 위해 사용될 수 있다.

프로세서(402)는 명령어들을 실행하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 실행가능 명령어들이 메모리(404)에 저장된다. 프로세서(402)는 하나 이상의 처리 유닛을 (예를 들어, 멀티-코어 구성에서) 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 프로세서라는 용어는 중앙 처리 유닛들, 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, RISC(reduced instruction set circuits), ASIC(application specific integrated circuits), PLC(programmable logic circuit), 및 본 명세서에 설명되는 기능들을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서를 지칭한다. 위의 것들은 단지 예들이고, 따라서 "프로세서(processor)"이라는 용어의 정의 및/또는 의미를 임의의 방식으로 제한하려고 의도되는 것은 아니다.

메모리(404)는 본 명세서에 설명되는 기술들의 수행을 위한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 명령어들을 저장한다. 이러한 명령어들은, 프로세서(402)에 의해 실행될 때, 프로세서(402)로 하여금 본 명세서에 설명되는 방법들의 적어도 일부를 수행하게 한다. 일부 실시예들에서, 메모리(404)는 미디어 출력 컴포넌트(406)를 통해 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공하고, 입력 디바이스(408)로부터 입력을 수신하고 처리하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령어들을 저장한다. 메모리(404)는 DRAM(dynamic RAM) 또는 SRAM(static RAM)과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), 및 NVRAM(non-volatile RAM)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 프로세서(402)와 별도인 것으로 예시되어 있지만, 일부 실시예들에서, 메모리(404)는, 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서에서와 같이, 프로세서(402)와 조합되지만, 여전히 별도로 지칭될 수 있다. 위 메모리 타입들은 단지 예일 뿐이고, 따라서 컴퓨터 프로그램의 저장에 사용가능한 메모리 타입들에 관한 제한은 아니다.

미디어 출력 컴포넌트(406)는 사용자(예를 들어, 시스템의 운영자)에게 정보를 제시하도록 구성된다. 미디어 출력 컴포넌트(406)는 사용자에게 정보를 운반할 수 있는 임의의 컴포넌트이다. 일부 실시예들에서, 미디어 출력 컴포넌트(406)는 비디오 어댑터 및/또는 오디오 어댑터와 같은 출력 어댑터를 포함한다. 이러한 출력 어댑터는 프로세서(402)에 동작가능하게 접속되고, 디스플레이 디바이스(예를 들어, LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic light emitting diode) 디스플레이, CRT(cathode ray tube), "전자 잉크(electronic ink)" 디스플레이, 하나 이상의 LED(light emitting diodes)) 또는 오디오 출력 디바이스(예를 들어, 스피커 또는 헤드폰)와 같은 출력 디바이스에 동작가능하게 접속가능하다.

컴퓨팅 디바이스(400)는 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 입력 디바이스(408)를 포함하거나, 또는 이에 접속된다. 입력 디바이스(408)는 컴퓨팅 디바이스(400)가 시각, 오디오, 터치, 버튼 누름들, 스타일러스 탭들 등을 포함하는 아날로그 및/또는 디지털 명령들, 명령어들, 또는 다른 입력들을 사용자로부터 수신하는 것을 허용하는 임의의 디바이스이다. 입력 디바이스(408)는, 예를 들어, 가변 저항기, 입력 다이얼, 키보드/키패드, 포인팅 디바이스, 마우스, 스타일러스, 터치 감응 패널(예를 들어, 터치 패드 또는 터치 스크린), 자이로스코프, 가속도계, 위치 검출기, 오디오 입력 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 터치 스크린과 같은 단일 컴포넌트는 미디어 출력 컴포넌트(406)의 출력 디바이스 및 입력 디바이스(408) 양자 모두로서 기능할 수 있다.

통신 인터페이스는 컴퓨팅 디바이스(400)가 원격 센서들, 원격 데이터베이스들, 원격 컴퓨팅 디바이스들 등과 같은 원격 디바이스들 및 시스템들과 통신하는 것을 가능하게 하며, 둘 이상의 원격 디바이스 또는 시스템과 상호작용하기 위한 둘 이상의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스들은 컴퓨팅 디바이스(400)가 원격 디바이스들 및 시스템들과 직접 또는 네트워크를 통해 통신할 수 있게 하는 유선 또는 무선 통신 인터페이스들일 수 있다. 무선 통신 인터페이스들은 RF(radio frequency) 송수신기, Bluetooth® 어댑터, Wi-Fi 송수신기, ZigBee® 송수신기, NFC(near field communication) 송수신기, IR(infrared) 송수신기, 및/또는 무선 통신을 위한 임의의 다른 디바이스 및 통신 프로토콜을 포함할 수 있다. (Bluetooth는 워싱턴주 커클랜드의 Bluetooth Special Interest Group의 등록 상표이고; ZigBee는 캘리포니아주 샌 라몬의 ZigBee Alliance의 등록 상표임.) 유선 통신 인터페이스들은 USB, RS232, I2C, SPI, 아날로그 및 독점 I/O 프로토콜들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 직접 통신을 위한 임의의 적합한 유선 통신 프로토콜을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유선 통신 인터페이스는, 컴퓨팅 디바이스(400)가, Internet, LAN(local area network), WAN(wide area network), 메시 네트워크, 및/또는 임의의 다른 네트워크와 같은, 네트워크에 연결되어 이러한 네트워크를 통해 원격 디바이스들 및 시스템들과 통신하는 것을 허용하는 유선 네트워크 어댑터를 포함한다.

본 명세서에 논의되는 컴퓨터 시스템들은, 본 명세서 다른 어딘가에서 논의되는 것을 포함하는, 추가적인, 더 적은, 또는 대안적인 기능성을 포함할 수 있다. 본 명세서에 논의되는 컴퓨터 시스템들은 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들 또는 매체 상에 저장된 컴퓨터-실행가능 명령어들을 포함하거나 또는 이들을 통해 구현될 수 있다.

IR 카메라(176) 및 고온계(174)는 핫 존, 결정 또는 용융물의 선택된 부분들의 표면 온도들을 연속적으로 모니터링하기 위해 사용된다. 모니터링된 온도는 실리콘 잉곳(113) 견인 프로세스 동안 관심 영역의 온도를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 모니터링된 온도들은 시뮬레이션된 온도들과 비교될 수 있고, 결정 견인 프로세스를 위한 시뮬레이션들을 교정하고 개선하기 위해 사용될 수 있다. 추가로, 일부 실시예들에서, IR 카메라(176) 및 고온계(174)를 사용하여 선택된 영역들의 온도들을 캡처하는 동안, 히터들(135 및 126)의 전력, 도가니(102)의 위치 및 반사기(151)의 위치 등과 같은 선택된 프로세스 조건들에서 단계 변경 또는 일련의 단계 변경들이 도입될 수 있다. 그렇게 함으로써, 이러한 단계 변경들에 의해 유도되는 온도 필드들의 과도 속성들이 캡처되고, 상이한 핫 존들 및 프로세스들 사이에서 비교될 수 있다. 이들은 특정한 미리 결정된 위치들에서의 복사 및 전도를 통한 핵심 핫 존 컴포넌트들로부터의 가열 또는 냉각 효과들에 의해 유도되는 표면 온도들의 변경들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 과도 속성들을 정량적으로 캡처하는 것은 효율적인 핫 존들 및 결정 프로세스들을 설계하는 것을 도울 수 있다.

도 5는 IR 카메라(176)에 의해 캡처되는 예시적인 이미지(500)이다. 이미지(500)에는, 마킹되는 3개의 관심 영역들이 있다. 제1 영역(502)은 서셉터(106)의 중심이다. 제2 영역(504)은, 반사기(151)에서의 노치와 같은, 반사기(151)의 일부이다. 제3 영역(506)은 제1 영역(502)과 서셉터(106)의 외측 에지 상을 접속하는 직선의 영역이다. 관심 영역들(예를 들어, 제1 영역(502), 제2 영역(504), 및 제3 영역(506))의 온도 프로파일들 및 기울기 프로파일들은 IR 카메라(176)에 의해 캡처되는 (예시적인 이미지(500)와 같은) 이미지들로부터 추출될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, IR 카메라(176) 및 고온계(174)로부터 수집되는 데이터는 열 시뮬레이션을 위한 교정 참조를 제공하고, 그 정확도를 개선하고 핫 존 재료들의 열 전도율들 등과 같은 입력 속성들로부터의 에러들을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 도 6은 도가니(102) 높이와 히터(135, 126) 전력들의 3개의 상이한 조합들에서 IR 카메라(176)로 측정되는 제1 영역(502)(즉, 도 5에 도시되는 서셉터(106)의 중심)의 온도 프로파일들과, 동일한 영역 및 조합에 대한 시뮬레이션된 온도 프로파일들의 그래프이다. 도 7은 도가니(102) 높이와 히터(135, 126) 전력의 3개의 상이한 조합들에서 IR 카메라(176)로 측정되는 제2 영역(504)(즉, 도 5에 도시되는 반사기(151)의 부분)의 온도 프로파일들과, 동일한 영역 및 조합들에 대한 시뮬레이션된 온도 프로파일들의 그래프이다. 도 6 및 도 7에서, IR 카메라(176)에 의해 측정되는 온도 프로파일들은 시뮬레이션된 온도 프로파일들의 추세들을 매우 잘 따르지만 일정한 바이어스를 나타낸다. 따라서, IR 카메라(176)로부터 취득되는 데이터를 사용하여, IR 카메라(176)에 의해 측정되는 온도 프로파일에 대해 교정하는 동안 입력 속성을 수정하는 것에 의해 이러한 바이어스가 제거되거나 또는 감소될 수 있다. 그 결과, 더 정확한 시뮬레이션된 온도 프로파일들이 필요에 따라 다음으로 생산될 수 있다.

위에 논의된 데이터가 IR 카메라(176)를 사용하여 캡처되었지만, 고온계(174)를 사용하여 취득되는 데이터에 동일한 기술들이 적용될 수 있다. IR 카메라(176) 및 고온계(174)는 결정 견인기(100)에서의 동일한 포인트들에 관한 온도 데이터를 캡처하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 결정 견인기에서의 상이한 포인트들에 관한 데이터를 각각 캡처할 수 있다. 일부 실시예들에서, IR 카메라(176)는 특정 시간에 또는 짧은 기간 내에 다수의 선택된 스폿들의 온도들을 캡처하기 위해 사용되고, 고온계(174)는 비교적 긴 기간 동안 하나의 특정 스폿의 온도들을 캡처하기 위해 사용된다. 고온계(174)에 의해 취득되는 온도 데이터를 참조하여 추가적인 예들이 아래에 설명되지만, 유사한 데이터가 (추가적으로 또는 대안적으로) IR 카메라(176)를 사용하여 취득되고 유사한 목적들을 위해 사용될 수 있다.

온도 모니터링 시스템은 결정 견인기(100)의 하나 이상의 작동 변수에서의 단계 변경에 응답하여 결정 견인기(100) 내의 온도 과도들을 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 즉, IR 카메라(176) 및 고온계(174) 중 하나 또는 양자 모두는 결정 견인기(100) 내의 관심 영역의 온도 데이터를 수집할 수 있고, (도가니 높이, 다양한 히터들의 전력 등과 같은) 결정 견인기(100)의 제어된 변수들은 알려진 양들만큼 의도적으로 변경된다. 아래에 설명되는 기술들은 도가니에서 실리콘과 함께 또는 실리콘 없이 수행될 수 있고, 결정 성장 동안 수행될 수 있다.

도 8, 도 9 및 도 10을 참조하면, 고온계(174)가 서셉터(106)의 온도를 측정하는 동안 히터들(135, 126)의 전력들에서의 단계 변경들이 도입된다. 도 8은 약 260분의 시간에 측면 히터(135) 및 하단 히터(126)의 전력에서의 단계 변경의 도입을 도시하는 그래프이다. 측면 히터 전력은 0 kW로부터 60 kW로 증가되고, 하단 히터 전력은 0 kW로부터 5 kW로 증가된다. 도 9는 고온계(174)에 의해 측정되는 서셉터(106)의 온도 및 측면 히터 전력의 그래프이다. 이러한 예에서 사용되는 고온계(174)는 섭씨 700도의 더 낮은 온도 검출 임계값을 가졌고, 따라서, 섭씨 700도 아래에서는 온도 데이터가 캡처되지 않는다. 다른 실시예들은 추가적인 온도 데이터가 캡처되는 것을 허용하기 위해 섭씨 700도보다 낮은 온도 검출 임계값들을 갖는 고온계(174)를 포함할 수 있다. 도 10은 고온계(174)에 의해 측정되는 서셉터(106)의 온도 및 서셉터(106)의 온도 변경 레이트의 그래프이다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 이러한 특정 결정 견인기(100)(견인기(100)의 특정 히터들(126, 135), 특정 서셉터(106), 및 다른 특정 컴포넌트들을 사용함)에서 0 kW에서 60 kW로의 측면 히터 전력 및 0 kW에서 5 kW로의 하단 히터 전력의 단계 변경에 의해 야기되는 온도 과도의 시간 상수는, 온도 변경 레이트의 감쇠에 의해 표시되는 바와 같이, 900분 또는 15시간이다. 따라서, 도 10에 도시되는 결과들로부터, (임의의 다른 변경들 없이)이러한 특정 변경은 실질적으로 정상 상태에 도달하는데 약 15시간이 걸릴 것이라는 점이 알려진다. 추가로, 해당 15시간 내의 임의의 시간에서의 특정 온도는 온도 변경 레이트의 감쇠에 기초하여 계산 및 예측될 수 있다.

온도 모니터링 시스템의 다른 예시적인 적용이 도 11 내지 도 14에 의해 예시된다. 이러한 적용에서, 서셉터(106)는, 핫 존에서의 열 차폐 및 능동 냉각 디바이스인, 냉각 재킷(도시되지 않음) 및 반사기(151)에 점진적으로 더 가까운 4시간 간격들에서 일련의 단계 변경들로 상승된다. (서셉터(106)가 부착되는 도가니(102)의 위치에 의해 결정되는) 서셉터(106)의 위치에서의 단계 변경들이 도 11에 도시된다. 도 11은 서셉터(106)의 위치에서의 단계 변경들을 포함하는 기간에 걸쳐 고온계(174)에 의해 모니터링되는 서셉터(106)의 모니터링 온도를 또한 도시한다. 도 11에서의 영역(1200)은 도 12에서 확장된다. 도 11에 도시되는 바와 같이, 단계 변경들은 각각의 단계에서 2개의 온도 과도들을 생성하며, 이는 도 12에서 상세히 설명된다. 도 12의 T1 및 T2는 각각의 과도의 끝에서의 서셉터 온도들이며, 이들은 또한 다음 과도들의 시작에서의 온도들이다. Δ1, Δ2는 각각의 과도의 시작과 끝에서의 서셉터 온도 사이의 차이들이다. 각각의 단계 변경에서, 서셉터(106)는 냉각 재킷 및 반사기(151)에 더 가깝게 이동되고, 서셉터(151)의 온도 과도는 냉각 재킷으로부터의 냉각 효과 및 반사기(151)로부터의 복사 차폐 효과에 의해 야기된다. Δ1 및 Δ1의 시간 상수를 측정하는 것에 의해, 서셉터(106)를 이러한 2개의 부분을 향해 이동시키는 것에 의해 야기되는 과도 특성들이 캡처될 수 있다.

상이한 핫 존 설계들 사이에서 이러한 과도 특성들을 비교하는 것에 의해, 원하는 효율을 달성할 수 있는 설계들이 결정될 수 있다. 예를 들어, 위에 설명되고 도시되는 측정들은 2개의 상이한 전력 설정들에서 각각 2개의 상이한 핫 존들에 대해 수행되었다. 도 13은 2개의 상이한 온도 설정들(60 kW 측면 히터 전력 및 5 kW 하단 히터 전력; 및 및 90 kW 측면 히터 전력 및 5 kW 하단 히터 전력)에서의 2개의 상이한 핫 존들(LH - 긴 히터 구성, 및 SH - 짧은 히터 구성)에 대한 Δ1의 그래프이다. 보이는 바와 같이, SH 구성은 더 높은 도가니 위치들에서 더 큰 영향들을 갖지만, 225mm 이하의 도가니 위치들에서 더 작은 영향들을 갖는다. 각각의 단계 변경에서의 다른 온도 과도는 반사기, 측면 단열재 등과 같은 근처의 핫 존 부분들에 의해 야기된다. 제1 과도, Δ1에서의 서셉터(106) 상의 온도 및 위치 변경들은, 복사 및 전도의 조합을 통해, 이러한 근처의 핫 존 부분들 상의 온도 변경들을 야기한다. 제2 과도 Δ2는 이러한 부분들이 온도 평형에 도달하고 서셉터(106)의 온도에 다시 영향을 미치는 결과이다. 즉, Δ2는 도가니(102)가 위치에서의 단계 변경을 도입한 후에 일정한 위치에 유지되는 동안 핫 존의 성분들이 안정화(예를 들어, 평형 또는 정상 상태에 도달)될 때의 온도에서의 변경들이다. 도 14는 2개의 상이한 전력 설정들에서의 2개의 상이한 핫 존들에 대한 Δ2의 그래프이다. 볼 수 있는 바와 같이, SH 구성은 도가니 및 전력 설정들 양자 모두의 모든 위치들에서 더 큰 영향들을 갖는다. 제2 과도 Δ2는 온도 안정화를 겪은 핫 존 부분들에 의해 야기되기 때문에, 그 시간 상수(예를 들어, 과도의 지속기간)는 더 길고 관련 핫 존 부분들의 열 특성들을 반영한다. 도 15는 2개의 상이한 전력 설정들에서의 2개의 상이한 핫 존들에 대한 시간 상수 Δ2의 그래프이다. 도 15에 도시되는 바와 같이, SH 구성은 도가니(102)의 모든 위치들에서 더 긴 과도들을 갖는다. 각각의 구성(SH 또는 LH)에 대해, 시간 상수들은 상이한 전력 설정들에 대해 실질적으로 동일하다. 이러한 것은 히터들(126, 135)의 전력 설정이 이러한 과도를 지배하는 재료들의 열 속성들에 크게 영향을 미치지 않는다는 점을 보여준다.

서셉터(106)(및 이것이 부착되는 도가니(102))의 위치에서의 단계 변경들을 참조하여 위에 논의되었지만, 위의 기술들은 핫 존의 임의의 성분들 또는 온도 필드들에 영향을 줄 수 있는 임의의 동작 설정들에 대한 이동들, 단계 변경들 또는 중요한 변경들에 적용될 수 있다. 이러한 프로세스는 동일한 핫 존에 영향을 주는 상이한 변경들을 비교하기 위해, 또는 상이한 핫 존들을 비교하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 위의 설명은 고온계로부터의 온도 측정들에 의존하지만, IR 카메라로부터의 온도 측정들(예를 들어, 고온계에 보이지 않는 관심 영역들 또는 더 큰 관심 영역들 및 온도 기울기들의 측정들)이 유사하게 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 기술들은 핫 존 및 결정 성장 프로세스의 능력들을 특성화하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다.

도면들에 도시되는 어떠한 논리 흐름들도 바람직한 결과들을 달성하기 위해 도시되는 특정 순서 또는 순차적인 순서를 요구하지는 않는다. 또한, 다른 단계들이 제공될 수 있거나, 또는 단계들이 설명된 흐름으로부터 제거될 수 있고, 다른 컴포넌트들이 설명된 시스템들에 추가되거나 또는 설명된 시스템들로부터 제거될 수 있다. 따라서, 다른 실시예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 든다.

특히 상세히 설명된 실시예들은 단지 예시적이거나 또는 가능한 실시예들이고, 포함될 수 있는 많은 다른 조합들, 추가들, 또는 대안들이 있다는 것을 알 것이다.

또한, 컴포넌트들, 용어들의 대문자화, 속성들, 데이터 구조들, 또는 임의의 다른 프로그래밍 또는 구조적 양태의 특정한 명명법은 의무적이거나 또는 중요한 것이 아니고, 본 개시내용 또는 그 특징들을 구현하는 메커니즘들은 상이한 명칭들, 포맷들, 또는 프로토콜들을 가질 수 있다. 추가로, 시스템은 설명된 바와 같이, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합을 통해, 또는 전적으로 하드웨어 엘리먼트들로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 다양한 시스템 컴포넌트들 사이의 기능의 특정의 분할은 단지 하나의 예에 불과하고 의무적인 것은 아니고; 단일 시스템 컴포넌트에 의해 수행되는 기능들은 대신에 다수의 컴포넌트에 의해 수행될 수 있고, 다수의 컴포넌트에 의해 수행되는 기능들은 대신에 단일 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다.

명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐 본 명세서에 사용되는 바와 같은 근사 언어는 임의의 정량적 표현을 수식하기 위해 적용될 수 있고, 이러한 표현은 그것이 관련된 기본 기능에서의 변경을 초래하지 않으면서 무방하게 변할 수 있다. 따라서, "약(about)" 및 "실질적으로(substantially)"와 같은, 용어 또는 용어들에 의해 수정되는 값은 명시되는 정밀한 값으로 제한되지 않아야 한다. 적어도 일부 예들에서, 근사 언어는 값을 측정하는 계기의 정밀도에 대응할 수 있다. 여기서 및 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐서, 범위 한정들은 조합되고 및/또는 교환될 수 있어, 이러한 범위들은 맥락 또는 언어가 달리 표시하지 않는 한 그 가운데 포함되는 모든 하위 범위들을 식별하고 포함한다.

본 개시내용의 교시들에서의 다양한 변경들, 수정들, 및 변형들이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이들의 의도된 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 고려될 수 있다. 본 개시내용은 이러한 변경들 및 수정들을 포함하는 것으로 의도된다.

이러한 기재된 설명은 최상 모드를 포함하는 예들을 사용하여 본 개시내용을 설명하고, 또한 해당 기술에서의 임의의 기술자가 임의의 장치들 또는 시스템들을 실시 및 이용하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함하여 본 개시내용을 실시하는 것을 가능하게 한다. 본 개시내용의 특허의 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 해당 기술에서의 기술자들에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 이들이 청구항들의 문자 언어와는 상이하지 않은 구조적 엘리먼트들을 가지는 경우, 또는 이들이 청구항들의 문자 언어들과는 미약한 차이들을 가지는 등가적인 구조적 엘리먼트들을 포함하는 경우, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (16)

1. 실리콘 잉곳을 생산하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
   그 안에 복수의 컴포넌트들을 갖고, 실리콘 잉곳이 견인될 수 있는 핫존을 포함하는 결정 견인기;
   상기 핫존 내의 관심 영역을 보도록 배치되는 고온계;
   상기 핫존 내의 하나 이상의 추가적인 관심 영역을 보도록 배치되는 IR(infrared) 카메라; 및
   상기 결정 견인기, 고온계, 및 상기 IR 카메라에 접속되는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
   상기 복수의 컴포넌트들 중 하나 이상의 컴포넌트의 특성에 대한 단계 변경을 도입하도록 상기 결정 견인기를 제어하도록; 그리고
   상기 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, 상기 고온계로부터 상기 핫존 내의 상기 관심 영역의 온도 데이터를 수신하는 것; 및
   상기 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, 상기 IR 카메라로부터 상기 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 IR 이미지들을 수신하는 것 중 하나 또는 양자 모두가 수행되도록 프로그램되는 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 핫존에서의 상기 하나 이상의 컴포넌트는 서셉터, 반사기, 도가니, 측면 히터, 하단 히터, 냉각 재킷, 및, 실리콘 잉곳이 생산되고 있을 때, 상기 도가니 내의 실리콘 용융물 및 상기 실리콘 용융물로부터 연장되는 실리콘 잉곳을 포함하는 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 핫존 내의 상기 관심 영역은 상기 서셉터의 일부 또는 상기 실리콘 용융물의 표면의 일부를 포함하는 시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가적인 관심 영역은 상기 반사기의 일부, 상기 실리콘 잉곳의 일부, 및 상기 실리콘 용융물의 표면의 일부로부터 선택되는 시스템.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 컴포넌트의 특성에 대한 단계 변경은 상기 도가니의 위치에서의 단계 변경, 상기 서셉터의 위치에서의 단계 변경, 상기 측면 히터의 전력 출력에서의 단계 변경, 상기 하단 히터의 전력 출력에서의 단계 변경, 상기 반사기의 위치에서의 단계 변경, 상기 냉각 재킷의 위치에서의 단계 변경, 및 상기 측면 히터 또는 상기 하단 히터의 위치에서의 변경 중 하나 이상을 포함하는 시스템.
6. 실리콘 잉곳을 생산하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
   그 안에 하나 이상의 컴포넌트를 갖고, 실리콘 잉곳이 견인될 수 있는 핫존을 포함하는 결정 견인기;
   상기 핫존 내의 관심 영역을 보도록 배치되는 고온계;
   상기 핫존 내의 하나 이상의 추가적인 관심 영역을 보도록 배치되는 IR(infrared) 카메라; 및
   상기 결정 견인기, 고온계, 및 상기 IR 카메라에 접속되는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
   실리콘 잉곳을 생산하도록 상기 결정 견인기를 제어하도록;
   상기 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 상기 고온계로부터 상기 핫존 내의 상기 관심 영역의 온도 데이터를 수신하도록; 그리고
   상기 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 상기 IR 카메라로부터 상기 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 IR 이미지들을 수신하도록 프로그램되는 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 핫존에서의 상기 하나 이상의 컴포넌트는 서셉터, 반사기, 도가니, 및, 실리콘 잉곳이 생산되고 있을 때, 상기 도가니 내의 실리콘 용융물 및 상기 실리콘 용융물로부터 연장되는 실리콘 잉곳을 포함하는 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 핫존 내의 상기 관심 영역은 상기 서셉터의 일부 또는 상기 실리콘 용융물의 표면의 일부를 포함하는 시스템.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가적인 관심 영역은 상기 반사기의 일부, 상기 실리콘 잉곳의 일부, 및 상기 실리콘 용융물의 표면의 일부로부터 선택되는 시스템.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기에 통신가능하게 연결된 컴퓨팅 디바이스를 추가로 포함하고, 상기 컴퓨팅 디바이스는,
    상기 실리콘 잉곳을 생산하기 위한 상기 결정 견인기의 동작에 관한 동작 데이터를 수신하도록;
    상기 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 캡처되는 상기 핫존 내의 상기 관심 영역의 온도 데이터를 수신하도록; 그리고
    상기 실리콘 잉곳을 생산하는 동안 캡처되는 상기 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 IR 이미지들을 수신하도록 프로그램되는 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 컴퓨팅 디바이스는 추가로,
    상기 수신된 IR 이미지들로부터 IR 온도 데이터를 추출하도록;
    상기 추출된 IR 온도 데이터, 상기 수신된 동작 데이터, 및 상기 수신된 온도 데이터를, 컴퓨팅 디바이스에 의해, 실리콘 잉곳의 생산을 시뮬레이션하기 위해 사용되는 대응하는 데이터와 비교하도록;
    상기 추출된 IR 온도 데이터, 상기 수신된 동작 데이터, 및 상기 수신된 온도 데이터와의 비교에 기초하여 상기 대응하는 데이터를 업데이트하도록 프로그램되는 시스템.
12. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기는 추가로,
    상기 수신된 IR 이미지들로부터 IR 온도 데이터를 추출하도록;
    상기 추출된 IR 온도 데이터, 상기 수신된 동작 데이터, 및 상기 수신된 온도 데이터를, 컴퓨팅 디바이스에 의해, 실리콘 잉곳의 생산을 시뮬레이션하기 위해 사용되는 대응하는 데이터와 비교하도록;
    상기 추출된 IR 온도 데이터, 상기 수신된 동작 데이터, 및 상기 수신된 온도 데이터와의 비교에 기초하여 상기 대응하는 데이터를 업데이트하도록 프로그램되는 시스템.
13. 방법으로서,
    결정 견인기의 핫존 내의 관심 영역을 보도록 고온계를 배치하는 단계- 상기 결정 견인기의 핫존은 그 안에 제1 복수의 컴포넌트들을 포함하는 제1 구성을 가짐 -;
    상기 핫존 내의 하나 이상의 추가적인 관심 영역을 보도록 IR(infrared) 카메라를 배치하는 단계;
    상기 복수의 컴포넌트들 중 하나 이상의 컴포넌트의 특성에 대한 단계 변경을 도입하도록 상기 결정 견인기를 제어하는 단계;
    다음 중 하나 또는 양자 모두를 수행하는 단계:
    상기 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, 상기 고온계로부터 상기 핫존 내의 상기 관심 영역의 제1 온도 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 특성에 대한 단계 변경이 도입되기 전에, 도입되는 동안에, 그리고 도입된 후에, 상기 IR 카메라로부터 상기 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 제1 IR 이미지들을 수신하는 단계;
    제2 복수의 컴포넌트들을 갖는 상기 핫존의 제2 구성을 생산하도록 상기 결정 견인기의 상기 핫존 내의 적어도 하나의 컴포넌트를 변경하는 단계;
    상기 핫존의 상기 제2 구성에서 상기 특성에 대한 단계 변경을 재도입하도록 상기 결정 견인기를 제어하는 단계; 및
    다음 중 하나 또는 양자 모두를 수행하는 단계:
    상기 특성에 대한 단계 변경이 상기 핫존의 상기 제2 구성에 재도입되기 전에, 재도입되는 동안에, 그리고 재도입된 후에, 상기 고온계로부터 상기 핫존 내의 상기 관심 영역의 제2 온도 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 특성에 대한 단계 변경이 상기 핫존의 상기 제2 구성에 재도입되기 전에, 재도입되는 동안에, 그리고 재도입된 후에, 상기 IR 카메라로부터 상기 하나 이상의 추가적인 관심 영역의 제2 IR 이미지들을 수신하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 컴퓨팅 디바이스를 사용하여, 상기 제1 온도 데이터 및 상기 제2 온도 데이터, 상기 제1 IR 이미지들 및 상기 제2 IR 이미지들, 또는 상기 제1 온도 데이터, 상기 제2 온도 데이터, 상기 제1 IR 이미지들 및 상기 제2 IR 이미지들을 분석하여, 상기 핫존의 상기 제1 구성과 상기 핫존의 상기 제2 구성의 열 특성들을 비교하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 핫존의 상기 제1 구성 또는 상기 핫존의 상기 제2 구성을 바람직한 열 특성들을 갖는 것으로서 선택하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
16. 제16항에 있어서, 상기 핫존의 상기 제1 구성 또는 상기 핫존의 상기 제2 구성 중 선택된 하나를 갖는 실리콘 잉곳을 생산하도록 상기 결정 견인기를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 방법.

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