KR101415370B1 - Apparatus of ingot growing and method of the same - Google Patents

Apparatus of ingot growing and method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR101415370B1
KR101415370B1 KR1020110087622A KR20110087622A KR101415370B1 KR 101415370 B1 KR101415370 B1 KR 101415370B1 KR 1020110087622 A KR1020110087622 A KR 1020110087622A KR 20110087622 A KR20110087622 A KR 20110087622A KR 101415370 B1 KR101415370 B1 KR 101415370B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ingot
infrared
measuring
node
infrared ray
Prior art date
Application number
KR1020110087622A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130024278A (en
Inventor
하세근
용문석
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 KR1020110087622A priority Critical patent/KR101415370B1/en
Publication of KR20130024278A publication Critical patent/KR20130024278A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101415370B1 publication Critical patent/KR101415370B1/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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

실시예에 따른 잉곳 성장 장치는, 실리콘 융액을 담는 도가니; 상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 잉곳을 인상하는 인상 기구; 상기 실리콘 융액과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선을 측정하는 적외선 측정부; 및상기 적외선의 피크(peak)를 산출하는 제어부를 포함한다. An ingot growing apparatus according to an embodiment includes: a crucible for containing a silicon melt; A pulling mechanism for pulling up the ingot grown from the silicon melt; An infrared ray measuring unit for measuring an infrared ray generated at an interface between the silicon melt and the ingot; And a control unit for calculating a peak of the infrared ray.

Description

잉곳 성장 장치 및 잉곳 제조 방법{APPARATUS OF INGOT GROWING AND METHOD OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an ingot growing apparatus and an ingot manufacturing method.

본 기재는 잉곳 성장 장치 및 잉곳 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ingot growing apparatus and an ingot manufacturing method.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼를 제조하는 공정은 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이싱(slicing)하는 절단 공정, 슬라이싱된 웨이퍼의 에지를 라운딩 처리하는 에지 연삭 공정, 절단 공정으로 인한 웨이퍼의 거친 표면을 평탄화 하는 래핑 공정, 에지 연삭 또는 래핑 공정 중에 웨이퍼 표면에 부착된 파티클을 비롯한 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정, 후공정에 적합한 형상 및 표면을 확보하기 위한 표면 연삭 공정 및 웨이퍼 에지에 대한 에지 연마 공정을 포함할 수 있다.Generally, a process for producing a wafer for manufacturing a semiconductor device includes a cutting process for slicing the silicon single crystal ingot, an edge grinding process for rounding the edge of the sliced wafer, a process for planarizing the rough surface of the wafer due to the cutting process A cleaning process to remove various contaminants such as particles attached to the wafer surface during the lapping process, the edge grinding or the lapping process, the surface grinding process for ensuring the shape and surface suitable for the post process, and the edge grinding process for the wafer edge can do.

실리콘 단결정 잉곳은 쵸크랄스키(czochralski, CZ)법 또는 플로팅 존(floating zone, FZ)법 등을 통해 성장할 수 있다. 일반적으로는 대구경의 실리콘 단결정 잉곳을 제조할 수 있고 공정비용이 저렴한 쵸크랄스키법을 사용하여 성장된다.The silicon monocrystalline ingot may grow through a czochralski (CZ) method or a floating zone (FZ) method. Generally, a silicon single crystal ingot with a large diameter can be produced and grown using a Czochralski method with low cost.

이러한 쵸크랄스키법은, 실리콘 융액에 종자정(seed crystal)을 담그고 이를 저속으로 인상하면서 이루어질 수 있다.Such a Czochralski method can be achieved by immersing a seed crystal in a silicon melt and raising it at a low speed.

이러한 잉곳에 전위(dislocation)이 발생할 경우, 결정 격자가 불규칙하여 제품으로 이용할 수 없다. 따라서, 잉곳 성장 시, 전위 발생 여부를 관찰하는 것이 중요하다. 이러한 전위 발생 여부는 잉곳의 외주면에 있는 노드를 관찰함으로써, 알 수 있다. When a dislocation occurs in such an ingot, the crystal lattice is irregular and can not be used as a product. Therefore, it is important to observe whether dislocations occur during ingot growth. Whether such dislocation is generated can be determined by observing a node on the outer circumferential surface of the ingot.

종래에는, 작업자의 육안으로 직접 노드를 관찰하였기 때문에 불명확하였고, 효율성도 떨어졌다. 또한, 챔버 내에 위치하는 수냉관(도시하지 않음, 이하 동일)이 점점 길어지는 추세로 인해, 뷰 포트만으로는 노드의 관찰이 어렵다. 또한, CCD 카메라로 관찰한다 하여도, 잉곳의 크기가 커짐에 따라, 상대적으로 노드의 크기가 작아, 노드를 확인하기가 어렵고, 정확한 관찰방법이 될 수 없다.Conventionally, it was unclear because the operator directly observed the node with the naked eye, and the efficiency was also lowered. Further, due to the tendency that the water-cooled tube (not shown, hereinafter the same) located in the chamber becomes longer, observation of the node is difficult with only the view port. Also, even when observed with a CCD camera, as the size of the ingot increases, the size of the node is relatively small, so it is difficult to identify the node and it can not be an accurate observation method.

실시예는 고품질의 실리콘 잉곳을 성장할 수 있다.The embodiment can grow high-quality silicon ingots.

실시예에 따른 잉곳 성장 장치는, 실리콘 융액을 담는 도가니; 상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 잉곳을 인상하는 인상 기구; 상기 실리콘 융액과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선을 측정하는 적외선 측정부; 및상기 적외선의 피크(peak)를 산출하는 제어부를 포함한다. An ingot growing apparatus according to an embodiment includes: a crucible for containing a silicon melt; A pulling mechanism for pulling up the ingot grown from the silicon melt; An infrared ray measuring unit for measuring an infrared ray generated at an interface between the silicon melt and the ingot; And a control unit for calculating a peak of the infrared ray.

실시예에 따른 잉곳 제조 방법은, 도가니에 실리콘 융액을 준비하는 단계; 상기 실리콘 융액으로부터 잉곳을 성장시키는 단계; 및 상기 실리콘 융액 표면과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선을 측정하는 단계를 포함한다.A method for producing an ingot according to an embodiment includes the steps of preparing a silicon melt in a crucible; Growing an ingot from the silicon melt; And measuring infrared rays generated at the interface between the silicon melt surface and the ingot.

본 실시예에 따른 잉곳 성장 장치는, 상기 실리콘 융액과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선을 측정하는 적외선 측정부를 포함한다. 적외선 측정을 통해, 잉곳의 외주면에 위치하는 노드의 소멸 여부를 쉽게 알 수 있다. 즉, 성장하는 잉곳의 전위 발생 유무를 쉽고 정확하게 알 수 있다. 따라서, 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전위가 발생한 잉곳의 성장으로 인한 공정의 손실도 방지할 수 있다. 따라서, 제조 비용을 절감할 수 있고, 결정 결함이 없는 고품질의 단결정을 제조할 수 있다. 또한, 작업자의 육안으로 직접 노드를 관찰하는 것이 아니고, 자동화된 시스템으로 노드를 관찰할 수 있기 때문에, 작업의 정밀성 및 작업 효율을 개선하고, 생산성을 향상할 수 있다.The ingot growing apparatus according to this embodiment includes an infrared ray measuring unit for measuring infrared rays generated at the interface between the silicon melt and the ingot. It is easy to see whether the node located on the outer circumferential surface of the ingot disappears by infrared ray measurement. That is, it is possible to easily and accurately determine whether or not the potential of the ingot to be grown is generated. Therefore, the process efficiency can be improved. It is also possible to prevent the loss of the process due to the growth of the ingot where dislocations are generated. Therefore, the manufacturing cost can be reduced, and a single crystal of high quality free from crystal defects can be produced. In addition, since it is possible to observe a node with an automated system rather than directly observe the node with the naked eye of the operator, it is possible to improve the precision of the operation, the working efficiency, and the productivity.

이어서, 본 실시예는 대구경의 잉곳 성장에 있어서도 적용 가능하여, 웨이퍼의 대구경화에도 대비할 수 있다. The present embodiment is also applicable to the growth of an ingot of a large diameter, and it is possible to cope with the enlargement of the wafer.

또한, 본 실시예에서는 종래에 가로 약 100 mm, 세로 약 300 mm의 뷰 포트 대신 반경 약 5 mm 내지 약 30 mm의 뷰 포트만으로도 노드를 측정할 수 있다. 뷰 포트가 작아짐으로 인해, 잉곳 성장 장치의 내, 외부의 다양한 변화에도 적극적으로 대체가 가능하다. Also, in the present embodiment, nodes can be measured by only a view port having a radius of about 5 mm to about 30 mm instead of a view port having a width of about 100 mm and a length of about 300 mm. Due to the smaller view port, it is pos- sible to positively substitute for various changes in the inside and outside of the ingot growing apparatus.

실시예에 따른 잉곳 제조 방법은, 노드를 보다 정확하고 정밀하게 관찰함으로써, 전위가 없는 고품질의 단결정을 제조할 수 있다. 또한, 공정 진행 중, 노드가 소멸하여 단결정의 손실이 발생할 경우, 공정을 멈추는 것에 그치는 것이 아니라, 그동안 성장시킨 잉곳을 다시 녹여 재성장하고, 상기 잉곳이 성장하는 과정에서 끊임없이 노드를 관찰함으로써, 공정의 정지 없이 지속적인 제어가 가능하다. The ingot manufacturing method according to the embodiment can produce a high-quality single crystal having no dislocation by observing the node more accurately and precisely. In addition, when the node disappears and the loss of the single crystal is lost during the process, it is not limited to stopping the process, but the ingot that has been grown in the meantime is melted again to grow again, and the node is constantly observed in the process of growing the ingot. Continuous control is possible without stopping.

또한, 본 실시예에 따른 잉곳 제조 방법에 포함되는 전 공정이 자동으로 이루어짐으로써, 인력이 투입되지 않고도 성장이 가능하여, 공정의 효율을 향상할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 잉곳 제조 방법을 통해, 상기 노드를 실시간으로 관측하고 관리할 수 있는 시스템을 갖추어, 종래에 작업자의 지속적인 관찰이 요구되었던 점에 비해 작업자의 수고가 덜어질 수 있다. 따라서, 작업자는 다른 업무에 매진할 수 있고, 그간 작업자의 관측에 의존하였던 부분에서 자동화시스템의 전환으로 노드 소멸이 확인된 경우 즉시 조치가 가능하다.In addition, since the entire process included in the ingot manufacturing method according to the present embodiment is performed automatically, the ingot can be grown without input of man power, thereby improving the efficiency of the process and reducing the manufacturing cost. That is, a system capable of observing and managing the node in real time through the ingot manufacturing method according to the embodiment is provided, so that the labor of the operator can be reduced compared to the point where the operator is required to continuously observe the node. Therefore, the worker can be sold out to other jobs, and if the node disappearance is confirmed by the switching of the automation system in the portion where the operator has been dependent on the observation, the immediate action is possible.

도 1은 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 2는 잉곳의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 적외선 측정 그래프이다.
도 5는 실시예에 따른 잉곳 제조 방법의 공정 흐름도이다.1 is a cross-sectional view of an ingot manufacturing apparatus according to an embodiment.
2 is a perspective view of the ingot.
3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in Fig.
4 is an infrared ray measurement graph.
5 is a process flow chart of the ingot manufacturing method according to the embodiment.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under / under" Quot; includes all that is formed directly or through another layer. The criteria for top / bottom or bottom / bottom of each layer are described with reference to the drawings.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4를 참조하여 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치의 단면도이다. 도 2는 잉곳의 사시도이다. 도 3은 도 2의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 적외선 측정 그래프이다.A silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a cross-sectional view of a silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to an embodiment. 2 is a perspective view of the ingot. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in Fig. 4 is an infrared ray measurement graph.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는, 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법 중에서 쵸크랄스키(czochralski, CZ)법에 사용되는 제조 장치일 수 있다. Referring to FIG. 1, the silicon single crystal ingot manufacturing apparatus according to the embodiment may be a manufacturing apparatus used in a czochralski (CZ) method among the methods of manufacturing a silicon wafer.

실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는 챔버(10), 실리콘 융액(SM)(silicon melt, SM)을 담을 수 있는 석영 도가니(20), 도가니 지지대(22), 도가니 회전축(24), 실리콘 융액(SM)으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳(I)을 인상하는 인상 기구(30), 직경 측정부(40), 적외선 측정부(50), 속도 측정부(55), 제어부(60), 저항 히터(70), 단열재(80) 및 자기장 발생 장치(90)를 포함한다.The apparatus for producing a silicon single crystal ingot according to the embodiment includes a chamber 10, a quartz crucible 20 capable of containing a silicon melt SM, a crucible support 22, a crucible rotation shaft 24, A diameter measuring unit 40, an infrared measuring unit 50, a speed measuring unit 55, a control unit 60, and a resistance heater (not shown) for pulling up the silicon single crystal ingot I grown from the silicon single crystal 70, a heat insulating material 80, and a magnetic field generating device 90.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10) 내부에 상기 석영 도가니(20)가 설치되고, 상기 석영 도가니(20)를 지지하는 도가니 지지대(22)가 설치될 수 있다. 상기 석영 도가니(20)내에는 실리콘 융액(SM)이 담긴다. 상기 석영 도가니(20)는 석영을 포함할 수 있고, 상기 도가니 지지대(22)는 흑연을 포함할 수 있다. 1, a quartz crucible 20 is installed in the chamber 10, and a crucible support 22 supporting the quartz crucible 20 may be installed. A silicon melt (SM) is contained in the quartz crucible (20). The quartz crucible 20 may include quartz, and the crucible support 22 may include graphite.

상기 석영 도가니(20)는 상기 도가니 회전축(24)에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 상기 석영 도가니(20) 상부에는 종자정(seed crystal)이 부착되어 이를 인상하는 인상 기구(30)가 위치하며, 상기 인상 기구(30)는 상기 도가니 회전축(24)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있다. The quartz crucible 20 can be rotated clockwise or counterclockwise by the crucible rotating shaft 24. A pulling mechanism 30 is attached to the upper portion of the quartz crucible 20 to attract and attract a seed crystal. The pulling mechanism 30 rotates in a direction opposite to the rotation direction of the crucible rotation shaft 24, can do.

상기 인상 기구(30)에 부착된 종자정을 실리콘 융액(SM)에 담근 후, 상기 인상 기구(30)를 회전하면서 인상시킴으로써 실리콘 단결정을 성장시켜 잉곳(I)을 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 잉곳(I)의 성장공정은 종자정으로부터 가늘고 긴 형상의 단결정 즉, 네크(neck)부를 성장시키는 네킹(necking) 단계, 네크부로부터 타겟 직경까지 직경을 확장시키는 숄더링(shouldering) 단계, 타겟 직경을 유지하면서 실리콘 단결정 잉곳을 축방향으로 성장시키는 바디 성장 단계 및 실리콘 단결정 잉곳을 실리콘 융액(SM)과 분리하는 테일링 단계를 포함할 수 있다. 이러한 성장 과정을 거친 실리콘 단결정 잉곳(I)을 슬라이싱하여 웨이퍼로 제조할 수 있다.The seed crystal adhered to the lifting mechanism 30 is immersed in the silicon melt SM and then pulled up while rotating the pulling mechanism 30 to grow the silicon single crystal to produce the ingot I. Specifically, the process of growing the ingot I includes a necking step for growing a thin single crystal, that is, a neck, from a seed crystal, a shouldering process for expanding the diameter from the neck to the target diameter, A body growth step of growing the silicon single crystal ingot in the axial direction while maintaining the target diameter, and a tailing step of separating the silicon single crystal ingot from the silicon melt (SM). The silicon single crystal ingot (I) having undergone such a growth process can be sliced into a wafer.

이어서, 상기 도가니 지지대(22)에 인접하여 상기 석영 도가니(20)에 열을 가하는 저항 히터(70)가 위치할 수 있다. 상기 저항 히터(70)의 바깥쪽에 단열재(80)가 위치할 수 있다. 상기 저항 히터(30)는 폴리 실리콘을 녹여 실리콘 융액(SM)을 만드는데 필요한 열을 공급하고, 제조 공정 중에서도 실리콘 융액(SM)에 계속적으로 열을 공급한다.Next, a resistance heater 70 for heating the quartz crucible 20 adjacent to the crucible supporter 22 may be positioned. The heat insulating material 80 may be located outside the resistance heater 70. The resistance heater 30 melts polysilicon to supply the heat required to make the silicon melt SM, and continuously supplies the silicon melt SM in the manufacturing process.

한편, 상기 석영 도가니(20)에 담긴 실리콘 융액(SM)은 고온으로, 실리콘 융액(SM)의 계면에서 열을 방출하게 된다. 이때 많은 열이 방출되면 실리콘 단결정 잉곳(I)을 성장하는데 필요한 실리콘 융액(SM)의 적정 온도를 유지하기가 어렵다. 따라서, 계면에서 방출되는 열을 최소화하고, 방출된 열이 실리콘 단결정 잉곳(I)의 상부에 전달되지 않도록 해야 한다. 이를 위해, 실리콘 융액(SM) 및 실리콘 융액(SM)의 계면이 고온의 온도환경을 유지할 수 있도록 열실드(도시하지 않음, 이하 동일)가 설치될 수 있다.Meanwhile, the silicon melt (SM) contained in the quartz crucible (20) emits heat at a high temperature and at the interface of the silicon melt (SM). At this time, if a large amount of heat is released, it is difficult to maintain the proper temperature of the silicon melt (SM) necessary for growing the silicon single crystal ingot (I). Therefore, it is necessary to minimize the heat emitted from the interface and prevent the released heat from being transmitted to the upper portion of the silicon single crystal ingot (I). For this purpose, a heat shield (not shown, hereinafter the same) may be provided so that the interface between the silicon melt (SM) and the silicon melt (SM) can maintain a high temperature environment.

상기 열실드는 열적 환경을 원하는 상태로 유지시켜 안정된 결정 성장이 이루어지도록 하기 위해 다양한 형상을 가질 수 있다. 일례로, 상기 열실드는 실리콘 단결정 잉곳(I)의 주위를 감싸도록 내부가 빈 원통형의 형상일 수 있다. 상기 열실드는 일례로, 흑연, 흑연펠트 또는 몰리브덴 등을 포함할 수 있다.The heat shield may have various shapes to maintain stable thermal growth by maintaining a desired thermal environment. For example, the heat shield may have a hollow cylindrical shape to surround the periphery of the silicon single crystal ingot I. The heat shield may include, for example, graphite, graphite felt, or molybdenum.

이어서, 상기 직경 측정부(40)는 상기 잉곳(I)의 직경을 측정할 수 있다. 상기 직경 측정부(40)는 상기 석영 도가니(20) 외부에 위치할 수 있다. 상기 잉곳(I)이 성장함에 따라 직경이 변화하는데, 상기 직경 측정부(40)는 이러한 직경의 변화를 감지할 수 있다. Then, the diameter measuring unit 40 can measure the diameter of the ingot I. The diameter measuring unit 40 may be located outside the quartz crucible 20. [ As the ingot (I) grows in diameter, the diameter measuring unit (40) can detect such a change in diameter.

구체적으로, 상기 직경 측정부(40)는 측정된 수치에 따라 직경의 크기를 연산하는 연산부(42)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 연산부(42)의 결과에 따라, 직경의 변화를 상기 적외선 측정부(50)에 전달하는 통지부(44)를 구비할 수 있다. Specifically, the diameter measuring unit 40 may include an arithmetic unit 42 for calculating the diameter of the diameter according to the measured value. The controller may further include a notifying unit 44 for transmitting a change in diameter to the infrared ray measuring unit 50 according to a result of the calculating unit 42. [

상기 직경 측정부(40)는 정확한 잉곳(I)의 직경을 측정할 목적이 아니라, 단지 노드(N)가 발생될 위치를 파악하기 위한 것이므로, 촬상범위가 일반 직경 감지용 센서만큼 넓을 필요는 없다. Since the diameter measuring unit 40 is not for measuring the diameter of the precise ingot I but for detecting the position where the node N is to be generated, the imaging range does not have to be as wide as the general diameter detecting sensor .

상기 적외선 측정부(50)는 적외선을 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 적외선 측정부(50)는 상기 실리콘 융액(SM)과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선 분광세기를 측정할 수 있다. 상기 실리콘 융액(SM)과 상기 잉곳의 계면은 통상, 메니스커스(meniscus)라 지칭된다. 상기 메니스커스는 실리콘이 고화가 되는 경계점으로써, 상기 석영 도가니(20) 내벽에서 빛이 반사되어 분광 세기(spectral intensity)가 높게 나타난다. The infrared ray measuring unit 50 can measure infrared rays. Specifically, the infrared measuring unit 50 may measure infrared spectroscopic intensity occurring at the interface between the silicon melt (SM) and the ingot. The interface between the silicon melt (SM) and the ingot is usually referred to as a meniscus. The meniscus is a boundary point at which silicon is solidified, and light is reflected at the inner wall of the quartz crucible 20, resulting in a high spectral intensity.

잉곳의 회전 수가 고회전일 경우를 대비하여, 상기 적외선 측정부(50)의 응답 속도는 0.1 초 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 적외선 측정부(50)의 적외선 분광세기 신호는 0.1 초 이내의 빠른 응답 성능을 가질 수 있다. The response speed of the infrared ray measuring part 50 may be 0.1 second or less in contrast to the case where the number of rotations of the ingot is high. Specifically, the infrared spectroscopic intensity signal of the infrared measuring unit 50 may have a quick response performance within 0.1 second.

이어서, 상기 적외선 측정부(50)는 상기 직경 측정부(40)로부터 전달받은 직경의 변화에 따라 좌우로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 상기 적외선 측정부(50)는 이동을 담당하는 구동부(52)를 구비할 수 있다. 상기 구동부(52)는 일례로, 스테핑 모터(stepping motor)일 수 있다. The infrared measuring unit 50 may be provided so as to be movable left and right according to a change in diameter transmitted from the diameter measuring unit 40. Therefore, the infrared ray measuring unit 50 may include a driving unit 52 for performing the movement. The driving unit 52 may be, for example, a stepping motor.

즉, 상기 적외선 측정부(50)는 잉곳(I)의 직경 변화에 따라 이동할 수 있다. 구체적으로, 도 1을 참조하면, 잉곳(I)의 직경이 감소할 경우, 상기 적외선 측정부(50)는 좌측으로 이동할 수 있고, 잉곳(I)의 직경이 증가할 경우, 우측으로 이동할 수 있다. 또한, 상기 적외선 측정부(50)는 노드(N)를 최적으로 감지하기 위해 각도 조절부(54)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 적외선 측정부(50)는 상기 실리콘 융액(SM)과 상기 잉곳(I)의 계면에 해당하는 정확한 위치에서 적외선을 측정할 수 있다. 즉, 노드(N)의 관측이 보다 정밀하게 이루어질 수 있다. That is, the infrared ray measuring unit 50 can move according to the diameter change of the ingot I. 1, when the diameter of the ingot I decreases, the infrared measuring unit 50 can move to the left side, and when the diameter of the ingot I increases, it can move to the right side . The infrared ray measuring unit 50 may further include an angle adjusting unit 54 for sensing the node N optimally. Therefore, the infrared ray measuring unit 50 can measure the infrared ray at a precise position corresponding to the interface between the silicon melt SM and the ingot I. That is, the observation of the node N can be performed more precisely.

한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 잉곳(I)은 외주면에 돌출된 형태의 노드(N)를 포함한다. 상기 노드(N)는 4개일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 잉곳(I)의 결정 방향에 따라 상기 노드(N)는 3개일 수 있다. 2 and 3, the ingot I includes a node N protruding from the outer circumferential surface. The number of nodes N may be four. However, the embodiment is not limited thereto, and the number of the nodes N may be three according to the crystal direction of the ingot (I).

상기 노드(N)는 잉곳 잉곳(I)이 성장하면서 함께 성장하게 되는데, 상기 노드(N)로부터 상기 잉곳 잉곳(I)의 전위(dislocation) 발생 여부를 알 수 있다. 구체적으로, 상기 잉곳 잉곳(I) 성장 중, 상기 노드(N)가 소멸했다면, 전위가 발생했다고 판단할 수 있다. 이는, 전위가 없는 잉곳의 경우 결정 격자가 규칙적으로 배열되지만, 전위가 있는 잉곳의 경우 결정 격자가 불규칙하기 때문이다. 이렇게 전위가 발생한 잉곳은 단결정이 아니기 때문에 제품으로 이용하기 어렵다. The node N grows together with the ingot ingot I growing, and it can be determined from the node N whether a dislocation of the ingot ingot I has occurred. Specifically, if the node N has disappeared during the growth of the ingot ingot I, it can be determined that a potential has occurred. This is because crystal lattices are regularly arranged in the case of an ingot having no dislocation but the crystal lattice is irregular in the case of an ingot having a dislocation. The ingot in which the dislocation is generated is not a single crystal, so it is difficult to use it as a product.

상기 노드(N)는 상기 실리콘 융액(SM)과 상기 잉곳(I)의 계면에서 발생하는 적외선을 측정하여 감지할 수 있다. 상기 노드(N)에서 발생하는 적외선의 세기와 상기 노드(N)에 인접하는 곳에서 발생하는 적외선의 세기가 서로 다르기 때문이다. 구체적으로, 도 4를 참조하면, 적외선 측정시, 노드(N)에서는 피크(peak)가 나타나는데, 상기 피크를 통해, 노드(N)가 소멸하지 않았다는 것을 알 수 있다. 상기 피크는 최대 적외선 신호 세기와 최소 적외선 신호 세기의 차이가 상기 최소 적외선 신호 세기의 1.6% 이상인 부분을 말한다. 즉, 상기 노드(N)에서 발생하는 적외선 신호 세기와 상기 노드(N)와 인접하는 곳에서 발생하는 적외선 신호 세기의 차이가 상기 노드(N)와 인접하는 곳에서 발생하는 적외선 신호 세기의 1.6 % 이상일 수 있다.The node N may measure and sense infrared rays generated at the interface between the silicon melt SM and the ingot I. Since the intensity of infrared rays generated at the node N is different from the intensity of infrared rays generated at a position adjacent to the node N. [ 4, when infrared rays are measured, a peak appears at the node N, and it can be seen through the peak that the node N has not disappeared. The peak refers to a portion where the difference between the maximum infrared signal intensity and the minimum infrared signal intensity is 1.6% or more of the minimum infrared signal intensity. That is, the difference between the intensity of the infrared signal generated at the node N and the intensity of the infrared signal generated adjacent to the node N is 1.6% of the intensity of the infrared signal generated at a position adjacent to the node N, Or more.

일례로, 도 4를 참조하면, 첫번째로 측정된 최대 적외선 신호 세기(IRmax)가 약 1265 이고, 최소 적외선 신호 세기(IRmin)가 약 1229로써, 이둘의 차이는 36이다. 즉, 최대 적외선 신호 세기와 최소 적외선 신호 세기의 차이인 36은, 최소 적외선 신호 세기인 1229의 약 2.9% 에 해당하고, 1.6% 이상 차이가 나므로 이를 피크라고 볼 수 있다. 즉, 상기 피크를 통해 상기 노드(N)의 존재를 확인할 수 있다. 상기 노드(N)가 4개 일 때, 상기 잉곳이 1회전 시, 4개의 피크가 발생한다. 전위가 발생하지 않을 경우, 상기 피크의 주기가 상기 회전 주기의 1/4 에 대응될 수 있다. 만약, 전위가 발생하여, 노드(N) 1개가 소멸했다면, 상기 잉곳이 1회전 시, 3개의 피크만이 발생할 것이다. 따라서, 상기 적외선 측정부(50)를 통해, 상기 피크를 실시간으로 측정하여, 노드(N)의 소멸 여부를 알 수 있고, 전위의 발생 여부를 감지할 수 있다. For example, referring to FIG. 4, the first measured maximum IR signal intensity (IR max ) is about 1265 and the minimum infrared signal intensity (IR min ) is about 1229, the difference between the two is 36. That is, 36, which is the difference between the maximum infrared signal intensity and the minimum infrared signal intensity, corresponds to about 2.9% of the minimum infrared signal intensity 1229, which is 1.6% or more, which can be regarded as a peak. That is, the presence of the node N can be confirmed through the peak. When the number of the nodes N is four, four peaks are generated at one revolution of the ingot. When no electric potential is generated, the period of the peak may correspond to 1/4 of the rotation period. If a dislocation occurs and one node N disappears, only three peaks will occur at one revolution of the ingot. Therefore, the infrared measurement unit 50 can measure the peak in real time to know whether the node N is extinct or not, and to detect whether or not the potential is generated.

본 실시예에서 상기 적외선 측정부(50)는 4개의 노드(N)를 측정할 수 있는 것으로 설명하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 적외선 측정부(50)는 연산 방식을 바꾸어 1개 이상의 노드를 측정 가능하다. In the present embodiment, the infrared ray measuring unit 50 is described as capable of measuring four nodes N, but the embodiment is not limited thereto. Therefore, the infrared ray measuring unit 50 can measure one or more nodes by changing the calculation method.

이어서, 상기 속도 측정부(55)는 상기 잉곳(I)의 회전 속도를 측정할 수 있다. 상기 속도 측정부(55)는 상기 석영 도가니(20) 외부에 위치할 수 있다. Then, the velocity measuring unit 55 can measure the rotational speed of the ingot I. The velocity measuring unit 55 may be located outside the quartz crucible 20. [

상기 제어부(60)는, 상기 적외선의 피크(peak)를 산출할 수 있다. 상기 피크의 산출은 다음 수식1에 의해 이루어질 수 있다.The control unit 60 may calculate a peak of the infrared ray. The calculation of the peak can be made by the following equation (1).

수식1Equation 1

IRn-IRn-1 ≥ 설정치IRn-IRn-1? Set value

여기서, IRn은 현재 측정된 적외선 세기이고, IRn-1 은 직전에 측정된 적외선 세기를 말한다. 즉, 상기 수식1을 통해, 현재 측정된 적외선 세기와 직전에 측정된 적외선 세기의 차이가 설정치 이상일 경우, 피크라고 인식할 수 있다. 상기 설정치는 일례로, 20 um 일 수 있다. 이를 통해, 피크 수를 산출할 수 있다. Here, IRn is the currently measured infrared intensity, and IRn-1 is the infrared intensity measured immediately before. That is, when the difference between the currently measured infrared intensity and the infrared intensity measured immediately before is greater than the set value, it can be recognized as a peak through Equation (1). The set value may be, for example, 20 mu m. Thus, the number of peaks can be calculated.

또한, 상기 제어부(60)는 상기 피크 수와 상기 회전 속도를 비교하여, 노드(N)의 소멸 여부를 도출할 수 있다. 구체적으로, 이하, 수식2를 만족할 경우, 노드(N)가 소멸하였고, 전위가 발생함을 알 수 있다. Also, the control unit 60 may compare the number of peaks with the rotation speed to determine whether the node N should be destroyed. More specifically, when the expression (2) is satisfied, it can be seen that the node N has disappeared and a potential is generated.

수식2Equation 2

회전 속도X3 ≥ 피크 수Rotation speed X3 ≥ Number of peaks

즉, 측정된 피크 수가 상기 회전 속도의 3배 이하일 경우, 노드(N)가 소멸하였다고 판단할 수 있다. That is, when the number of measured peaks is not more than three times the rotational speed, it can be determined that the node N has disappeared.

일례로, 1 분당 피크 수가 30개 발생하였고, 회전 속도가 10 rpm 일 경우, 상기 수식2에 해당하게 되고, 노드(N)가 소멸하였다고 판단할 수 있다. For example, if the number of peaks per minute is 30, and the rotational speed is 10 rpm, it corresponds to Equation 2, and it can be determined that the node N has vanished.

회전 속도가 10 rpm 일 경우, 노드(N)가 소멸하지 않았다면, 잉곳 1회전 시 4개의 피크가 발생하므로, 1 분당 피크 수가 40개 일 것이다. 이 경우, 도 4를 참조하면, 6 초 동안 4개의 피크가 발생한다. When the rotation speed is 10 rpm, if the node N has not decayed, four peaks are generated at the time of one rotation of the ingot, so that the number of peaks per minute will be 40. In this case, referring to FIG. 4, four peaks occur for 6 seconds.

이와 같이 상기 적외선 측정부(50)로부터 측정된 피크 수가 상기 회전 속도의 3배 이하일 경우, 상기 제어부(60)는 알람을 발생시킬 수 있다. 이러한 알람이 발생한 후, 상기 제어부(60)는 상기 인상 기구(30)를 다시 하강시킬 수 있다. 즉, 잉곳의 성장을 멈추고, 전위가 발생한 잉곳을 다시 실리콘 융액(SM)에 용융시킬 수 있다. 이후, 다시 잉곳을 성장시키면서, 상술한 방법으로 노드(N)의 유무를 확인할 수 있다.When the number of peaks measured by the infrared ray measuring unit 50 is less than three times the rotational speed, the controller 60 can generate an alarm. After the occurrence of such an alarm, the controller 60 may lower the lifting mechanism 30 again. That is, it is possible to stop the growth of the ingot and melt the ingot in which the dislocations are generated, into the silicon melt SM again. Thereafter, the ingot is grown again, and the presence or absence of the node N can be confirmed by the above-described method.

본 실시예에서는, 잉곳의 전위 발생 유무를 쉽고 정확하게 알 수 있기 때문에 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전위가 발생한 잉곳의 성장으로 인한 공정의 손실도 방지할 수 있다. 따라서, 제조 비용을 절감할 수 있고, 결정 결함이 없는 고품질의 단결정을 제조할 수 있다. 또한, 사람이 직접 노드(N)를 관찰하는 것이 아니고, 자동화된 시스템으로 노드(N)를 관찰할 수 있기 때문에, 작업의 정밀성 및 작업 효율을 개선하고, 생산성을 향상할 수 있다. In this embodiment, since the presence or absence of the potential of the ingot can be easily and accurately known, the process efficiency can be improved. It is also possible to prevent the loss of the process due to the growth of the ingot where dislocations are generated. Therefore, the manufacturing cost can be reduced, and a single crystal of high quality free from crystal defects can be produced. In addition, since the node N can be observed by an automated system rather than the person directly observing the node N, the accuracy of the operation and the working efficiency can be improved and the productivity can be improved.

이어서, 본 실시예는 대구경의 잉곳 성장에 있어서도 적용 가능하여, 웨이퍼의 대구경화에도 대비할 수 있다. The present embodiment is also applicable to the growth of an ingot of a large diameter, and it is possible to cope with the enlargement of the wafer.

종래에는, 뷰 포트(view port)라는 창을 통해, 작업자의 육안으로 직접 노드(N)를 관찰하였기 때문에 불명확하였고, 효율성도 떨어졌다. 또한, 챔버 내에 위치하는 수냉관(도시하지 않음, 이하 동일)이 점점 길어지는 추세로 인해, 챔버 외부에서 내부의 잉곳을 관측하기가 어렵다. 그러나 본 실시예에서는 종래에 반경 약 300 mm 의 뷰 포트 대신 반경 약 30 mm의 뷰 포트만으로도 노드(N)를 측정할 수 있다. 뷰 포트가 작아짐으로 인해, 잉곳 성장 장치의 내, 외부의 다양한 변화에도 적극적으로 대체가 가능하다. Conventionally, it was unclear because the user directly observed the node N with the naked eye of the operator through a window called a view port, and the efficiency dropped. Further, it is difficult to observe the ingot inside the chamber from the outside due to the tendency that the water-cooled pipe (not shown, hereinafter the same) located in the chamber becomes longer and longer. However, in the present embodiment, the node N can be measured by only a view port having a radius of about 30 mm instead of a view port having a radius of about 300 mm. Due to the smaller view port, it is pos- sible to positively substitute for various changes in the inside and outside of the ingot growing apparatus.

상기 챔버(10)의 외부에는 실리콘 융액(SM)에 자기장을 인가하여 실리콘 융액(SM)의 대류를 제어할 수 있는 자기장 발생 장치(90)가 위치할 수 있다. 이러한 자기장 발생 장치(90)은 실리콘 단결정 잉곳(I)의 결정 성장축에 수직인 방향 즉, 수평 자기장(magnet field, MF)을 발생시키는 장치일 수 있다.A magnetic field generating device 90 capable of controlling the convection of the silicon melt SM by applying a magnetic field to the silicon melt SM may be located outside the chamber 10. The magnetic field generator 90 may be a device for generating a magnet field (MF) in a direction perpendicular to the crystal growth axis of the silicon single crystal ingot I.

이하, 도 5를 참조하여, 실시예에 따른 잉곳 제조 방법을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해, 앞서 설명한 내용과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, an ingot manufacturing method according to the embodiment will be described with reference to FIG. For the sake of brevity and clarity, the same or similar parts as those described above will not be described in detail.

도 5는 실시예에 따른 잉곳 제조 방법의 공정 흐름도이다. 5 is a process flow chart of the ingot manufacturing method according to the embodiment.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 잉곳 제조 방법은, 융액을 준비하는 단계(ST100), 성장시키는 단계(ST200), 직경 측정 단계(ST210), 적외선 측정부의 각도 조절 및 위치 조절 단계(ST220), 적외선을 측정하는 단계(ST301), 피크 수를 측정하는 단계(ST302), 회전 속도를 측정하는 단계(ST303), 피크 수 및 회전 속도를 분석하는 단계(ST400), 알람 발생 단계(ST502), 재멜팅(melting) 단계(ST503), 재성장하는 단계(ST504) 및 성장 유지 단계(ST602)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, an ingot manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes preparing a melt (ST100), growing ST200, measuring a diameter (ST210), adjusting an angle of an infrared ray measuring unit (ST220) A step ST301 of measuring infrared rays, a step ST302 of measuring the number of peaks, a step ST303 of measuring a rotation speed, a step ST400 of analyzing the number of peaks and a rotation speed, an alarm generating step ST502, A melting step ST503, a re-growing step ST504, and a growth maintaining step ST602.

융액을 준비하는 단계(ST100)에서는 챔버 내부에 설치되는 석영 도가니에 실리콘 융액을 준비할 수 있다.In the step of preparing the melt (ST100), a silicon melt can be prepared in the quartz crucible provided inside the chamber.

이어서, 상기 성장시키는 단계(ST200)에서는 상기 실리콘 융액으로부터 잉곳을 성장시킬 수 있다. Then, in the growing step ST200, an ingot may be grown from the silicon melt.

이어서, 직경 측정 단계(ST210) 및 적외선 측정부의 각도 조절 및 위치 조절 단계(ST220)를 거칠 수 있다. 상기 직경 측정 단계(ST210)에서는 직경 측정부(도 1의 참조부호 40, 이하 동일)를 통해 잉곳(I)의 직경을 측정할 수 있다. 즉, 상기 직경 측정 단계(ST210)를 통해, 잉곳(I)의 외곽에 위치하는 노드(N)의 위치를 정확히 파악할 수 있다.Then, the diameter measurement step ST210 and the angle adjustment and position adjustment step ST220 of the infrared ray measurement part can be performed. In the diameter measuring step (ST210), the diameter of the ingot (I) can be measured through a diameter measuring unit (reference numeral 40 in FIG. 1, hereinafter the same). That is, the position of the node N located at the outer periphery of the ingot I can be accurately grasped through the diameter measuring step ST210.

상기 적외선 측정부의 각도 조절 및 위치 조절 단계(ST220)에서는, 상기 직경 측정 단계(ST210)에서 측정된 직경의 변화에 따라, 적외선 측정부(도 1의 참조부호 50, 이하 동일)가 이동할 수 있다. 즉, 정확한 노드(N)의 위치에 따라 적외선을 측정하기 위해, 적외선 측정부(50)의 각도 조절 및 위치 조절이 이루어질 수 있다. In the step of adjusting the angle and position of the infrared ray measuring part (ST220), the infrared ray measuring part (reference numeral 50 in Fig. 1, hereinafter the same) may move according to the change of the diameter measured in the diameter measuring step (ST210). That is, the angle adjustment and the position adjustment of the infrared ray measuring unit 50 can be performed in order to measure the infrared ray according to the position of the accurate node N. [

상기 적외선을 측정하는 단계(ST301)에서는, 상기 실리콘 융액 표면과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선을 측정할 수 있다. 상기 적외선을 측정하는 단계(ST301)는 피크 수를 측정하는 단계(ST302)를 포함할 수 있다. 상기 피크 수를 측정하는 단계(ST302)는 다음 수식 1에 의해 측정할 수 있다. In the step of measuring infrared rays (ST301), infrared rays generated at the interface between the silicon melt surface and the ingot can be measured. The step of measuring the infrared rays (ST301) may include a step ST302 of measuring the number of peaks. The step of measuring the number of peaks (ST302) can be measured by the following equation (1).

수식1Equation 1

IRn-IRn-1 ≥ 설정치IRn-IRn-1? Set value

상기 회전 속도를 측정하는 단계(ST303)에서는, 상기 잉곳의 회전 속도를 측정할 수 있다. In the step of measuring the rotation speed (ST303), the rotation speed of the ingot can be measured.

상기 피크 수 및 회전 속도를 분석하는 단계(ST400)에서는, 상기 수식1을 통해 측정된 피크 수 및 상기 회전 속도를 분석할 수 있다. In the step ST400 of analyzing the number of peaks and the rotational speed, the number of peaks and the rotational speed measured through the equation (1) may be analyzed.

여기서, 회전 속도X3 ≥ 피크 수(ST501) 에 해당할 경우, 알람이 발생하는 알람 발생 단계(ST502)를 거칠 수 있다. 상기 알람 발생 단계(ST502) 이후, 재멜팅 단계(ST503) 및 재성장하는 단계(ST504)를 거칠 수 있다. 즉, 상기 재멜팅 단계(ST503)에서는 지금까지 성장시킨 잉곳을 녹이는 공정이 이루어질 수 있다. 또한, 상기 재성장하는 단계(ST503)에서는 상기 재맬팅하는 단계(ST503)이후, 다시 잉곳을 성장하는 단계이다. 이후, 다시 적외선을 측정하면서, 노드의 소멸 여부를 관찰할 수 있다.Here, if the rotation speed X3 corresponds to the number of peaks (ST501), it may go through an alarm generating step ST502 in which an alarm occurs. After the alarm generation step ST502, a remelting step ST503 and a re-growth step ST504 may be performed. That is, in the remelting step (ST503), a step of melting the ingot grown until now can be performed. In the re-growth step (ST503), the ingot is grown again after the remarking step (ST503). Thereafter, it is possible to observe the disappearance of the node while measuring the infrared ray again.

한편, 회전 속도X3 < 피크 수(ST601) 에 해당할 경우, 노드가 소멸하지 않은 것이므로, 계속하여 성장을 유지하는 성장 유지 단계(ST602)를 거칠 수 있다. 이후, 지속적으로 적외선 측정 및 분석을 통해 노드의 소멸 여부를 관찰할 수 있다. On the other hand, when the rotational speed X3 is smaller than the peak number (ST601), since the node has not disappeared, it can go through the growth maintaining step ST602 in which the growth continues. Thereafter, it is possible to continuously observe the disappearance of the node through infrared measurement and analysis.

본 실시예에서는, 노드를 보다 정확하고 정밀하게 관찰함으로써, 전위가 없는 고품질의 단결정을 제조할 수 있다. 또한, 공정 진행 중, 노드가 소멸하여 단결정의 손실이 발생할 경우, 공정을 멈추는 것에 그치는 것이 아니라, 그동안 성장시킨 잉곳을 다시 녹여 재성장하고, 상기 잉곳이 성장하는 과정에서 끊임없이 노드를 관찰함으로써, 공정의 정지 없이 지속적인 제어가 가능하다. In this embodiment, by observing the node more accurately and precisely, it is possible to manufacture a high-quality single crystal having no dislocation. In addition, when the node disappears and the loss of the single crystal is lost during the process, it is not limited to stopping the process, but the ingot that has been grown in the meantime is melted again to grow again, and the node is constantly observed in the process of growing the ingot. Continuous control is possible without stopping.

또한, 상기 단계들이 자동으로 이루어짐으로써, 인력이 투입되지 않고도 성장이 가능하여, 공정의 효율을 향상할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 잉곳 제조 방법을 통해, 상기 노드를 실시간으로 관측하고 관리할 수 있는 시스템을 갖추어, 종래에 작업자의 지속적인 관찰이 요구되었던 점에 비해 작업자의 수고가 덜어질 수 있다. 따라서, 작업자는 다른 업무에 매진할 수 있고, 그간 작업자의 관측에 의존하였던 부분에서 자동화시스템의 전환으로 노드 소멸이 확인된 경우 즉시 조치가 가능하다.In addition, since the above steps are performed automatically, the growth can be performed without input of manpower, and the efficiency of the process can be improved and the manufacturing cost can be reduced. That is, a system capable of observing and managing the node in real time through the ingot manufacturing method according to the embodiment is provided, so that the labor of the operator can be reduced compared to the point where the operator is required to continuously observe the node. Therefore, the worker can be sold out to other jobs, and if the node disappearance is confirmed by the switching of the automation system in the portion where the operator has been dependent on the observation, the immediate action is possible.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

또한, 이상에서 실시예들을 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 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 clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

Claims (21)

실리콘 융액을 담는 도가니;
상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 잉곳을 인상하는 인상 기구;
상기 실리콘 융액과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선을 측정하는 적외선 측정부; 및
상기 적외선의 피크(peak)를 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 피크는 측정된 최대 적외선 신호 세기와 최소 적외선 신호 세기의 차이가 설정치 이상인 부분인 것을 특징으로 하는 잉곳 성장 장치.A crucible for holding a silicon melt;
A pulling mechanism for pulling up the ingot grown from the silicon melt;
An infrared ray measuring unit for measuring an infrared ray generated at an interface between the silicon melt and the ingot; And
And a control unit for calculating a peak of the infrared ray,
Wherein the peak is a portion where a difference between a measured maximum infrared signal intensity and a minimum infrared signal intensity is equal to or greater than a set value. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부가 산출하는 피크는, 상기 최대 적외선 신호 세기와 최소 적외선 신호 세기의 차이가 상기 최소 적외선 신호 세기의 1.6% 이상인 잉곳 성장 장치.The method according to claim 1,
Wherein the peak calculated by the controller is such that the difference between the maximum infrared signal intensity and the minimum infrared signal intensity is 1.6% or more of the minimum infrared signal intensity. 제1항에 있어서,
상기 잉곳은 외주면에 돌출되는 노드를 포함하는 잉곳 성장 장치.The method according to claim 1,
And the ingot includes a node protruding from the outer circumferential surface. 제3항에 있어서,
상기 노드가 1개 이상인 잉곳 성장 장치.The method of claim 3,
Wherein the number of the nodes is one or more. 제3항에 있어서,
상기 노드에서 발생하는 적외선의 세기와 상기 노드와 인접하는 곳에서 발생하는 적외선의 세기가 서로 다른 잉곳 성장 장치.The method of claim 3,
Wherein an intensity of an infrared ray generated at the node and an intensity of an infrared ray generated adjacent to the node are different from each other. 제5항에 있어서,
상기 노드에서 발생하는 적외선 신호 세기와 상기 노드와 인접하는 곳에서 발생하는 적외선 신호 세기의 차이가 상기 노드와 인접하는 곳에서 발생하는 적외선 신호 세기의 1.6 % 이상인 잉곳 성장 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the difference between the intensity of the infrared signal generated at the node and the intensity of the infrared signal generated adjacent to the node is 1.6% or more of the intensity of the infrared signal generated at a position adjacent to the node. 제1항에 있어서,
상기 잉곳의 직경을 측정하는 직경 측정부를 더 포함하는 잉곳 성장 장치.The method according to claim 1,
And a diameter measuring section for measuring the diameter of the ingot. 제7항에 있어서,
상기 직경 측정부는 측정된 수치에 따라 상기 직경의 크기를 연산하는 연산부 및 상기 직경의 변화를 상기 적외선 측정부로 전달하는 통지부를 더 포함하는 잉곳 성장 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the diameter measuring unit further comprises an operating unit for calculating the size of the diameter according to the measured value and a notifying unit for transmitting a change in the diameter to the infrared measuring unit. 제7항에 있어서,
상기 적외선 측정부는 상기 직경 측정부로부터 측정된 직경에 따라 좌우로 이동 가능한 잉곳 성장 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the infrared measuring unit is movable left and right according to a diameter measured from the diameter measuring unit. 제1항에 있어서,
상기 적외선 측정부의 응답 속도는 0.1 초 이하인 잉곳 성장 장치.The method according to claim 1,
And the response speed of the infrared ray measuring unit is 0.1 second or less. 제1항에 있어서,
상기 적외선 측정부는 상기 적외선 측정부를 이동시키는 구동부를 더 포함하는 잉곳 성장 장치.The method according to claim 1,
Wherein the infrared ray measuring unit further comprises a driving unit for moving the infrared ray measuring unit. 제3항에 있어서,
상기 적외선 측정부는 상기 노드에 따른 상기 적외선 측정부의 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하는 잉곳 성장 장치.The method of claim 3,
Wherein the infrared measuring unit further comprises an angle adjusting unit for adjusting an angle of the infrared measuring unit along the node. 제4항에 있어서,
상기 잉곳의 회전 속도를 측정하는 속도 측정부를 더 포함하는 잉곳 성장 장치.5. The method of claim 4,
And a speed measuring section for measuring a rotation speed of the ingot. 제13항에 있어서,
상기 제어부는 상기 적외선 측정부로부터 측정된 피크 수가 상기 회전 속도와 상기 노드 수의 곱 이하일 경우, 알람을 발생하는 잉곳 성장 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the control unit generates an alarm when the number of peaks measured from the infrared measurement unit is equal to or less than a product of the rotation speed and the number of nodes. 제14항에 있어서,
상기 제어부는 상기 알람이 발생한 이후, 상기 인상 기구를 하강시키는 잉곳 성장 장치. 15. The method of claim 14,
Wherein the control unit lowers the lifting mechanism after the alarm occurs. 실리콘 융액을 준비하는 단계;
상기 실리콘 융액으로부터 잉곳을 성장시키는 단계;
상기 실리콘 융액 표면과 상기 잉곳의 계면에서 발생하는 적외선을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 최대 적외선 신호 세기와 최소 적외선 신호 세기의 차이가 설정치 이상인 부분을 상기 적외선의 피크(peak)로 산출하는 단계; 를 포함하는 잉곳 제조 방법. Preparing a silicon melt;
Growing an ingot from the silicon melt;
Measuring infrared rays generated at an interface between the silicon melt surface and the ingot; And
Calculating a peak of the infrared ray at a portion where a difference between the measured maximum infrared ray signal intensity and the minimum infrared ray signal intensity is equal to or greater than a set value; &Lt; / RTI &gt; 제16항에 있어서,
상기 적외선을 측정하는 단계 이전에 직경 측정 단계 및 적외선 측정부의 각도 조절 및 위치 조절 단계를 포함하는 잉곳 제조 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the step of measuring the diameter and the step of adjusting the position of the infrared measuring unit are performed before the step of measuring the infrared rays. 제16항에 있어서,
상기 적외선의 피크를 산출하는 단계는 상기 피크 수를 측정하는 단계를 포함하는 잉곳 제조 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the step of calculating the peak of infrared comprises the step of measuring the number of peaks. 제16항에 있어서,
상기 잉곳의 회전 속도(rpm)를 측정하는 단계를 더 포함하고,
상기 피크 수 및 상기 회전 속도를 분석하는 단계를 더 포함하는 잉곳 제조 방법.17. The method of claim 16,
Further comprising measuring a rotational speed (rpm) of the ingot,
And analyzing the number of peaks and the rotational speed. 제19항에 있어서,
상기 분석하는 단계 이후, 상기 피크 수가 상기 회전 속도의 3배 이하일 경우, 알람이 발생하는 알람 발생 단계를 포함하는 잉곳 제조 방법.20. The method of claim 19,
And an alarm generating step of generating an alarm when the number of peaks is not more than three times the rotational speed after the analyzing step. 제20항에 있어서,
상기 알람 발생 단계 이후, 잉곳을 녹이는 재멜팅(melting) 단계 및 상기 잉곳을 성장시키는 단계로 다시 돌아가는 재성장하는 단계를 포함하는 잉곳 제조 방법.21. The method of claim 20,
After the alarm generating step, melting the ingot to melt, and regrowing back to the step of growing the ingot.
KR1020110087622A 2011-08-31 2011-08-31 Apparatus of ingot growing and method of the same KR101415370B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110087622A KR101415370B1 (en) 2011-08-31 2011-08-31 Apparatus of ingot growing and method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110087622A KR101415370B1 (en) 2011-08-31 2011-08-31 Apparatus of ingot growing and method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130024278A KR20130024278A (en) 2013-03-08
KR101415370B1 true KR101415370B1 (en) 2014-07-07

Family

ID=48176375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110087622A KR101415370B1 (en) 2011-08-31 2011-08-31 Apparatus of ingot growing and method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101415370B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102064670B1 (en) * 2018-05-15 2020-01-09 에스케이실트론 주식회사 Single crystal growth apparatus

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494518B1 (en) * 2013-04-26 2015-02-23 웅진에너지 주식회사 Apparatus and method for alarming melt-gap abnormality of silicon single crystal growth equipment
KR101528060B1 (en) * 2013-12-03 2015-06-10 주식회사 엘지실트론 Anti-deposition View port and ingot growing apparatus having the same
KR101528063B1 (en) * 2013-12-09 2015-06-10 주식회사 엘지실트론 Apparatus for measuring the diameter of ingot, ingot growing apparatus having the same and method for ingot growing
KR101956455B1 (en) * 2017-07-12 2019-06-24 에스케이실트론 주식회사 Device of controlling a semiconductor single crystal and method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565598A (en) * 1982-01-04 1986-01-21 The Commonwealth Of Australia Method and apparatus for controlling diameter in Czochralski crystal growth by measuring crystal weight and crystal-melt interface temperature
JPH08239293A (en) * 1995-03-03 1996-09-17 Tokai Carbon Co Ltd Control of diameter of single crystal
KR100237848B1 (en) * 1991-04-26 2000-01-15 후루노 토모스케 Single crystal growth method
KR20110087431A (en) * 2010-01-26 2011-08-03 주식회사 엘지실트론 System for sensing cross section of meniscus and apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot comprising the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565598A (en) * 1982-01-04 1986-01-21 The Commonwealth Of Australia Method and apparatus for controlling diameter in Czochralski crystal growth by measuring crystal weight and crystal-melt interface temperature
KR100237848B1 (en) * 1991-04-26 2000-01-15 후루노 토모스케 Single crystal growth method
JPH08239293A (en) * 1995-03-03 1996-09-17 Tokai Carbon Co Ltd Control of diameter of single crystal
KR20110087431A (en) * 2010-01-26 2011-08-03 주식회사 엘지실트론 System for sensing cross section of meniscus and apparatus for manufacturing silicon single crystal ingot comprising the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102064670B1 (en) * 2018-05-15 2020-01-09 에스케이실트론 주식회사 Single crystal growth apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130024278A (en) 2013-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101415370B1 (en) Apparatus of ingot growing and method of the same
KR101028684B1 (en) Silicon single crystal pulling method
TWI588304B (en) Single crystal manufacturing method
KR101579780B1 (en) Method of determining diameter of single crystal, process for producing single crystal using same, and device for producing single crystal
TW200930847A (en) Method for determining single crystal diameter and single crystal pulling apparatus
CN107109687A (en) The crystal growth system and method for ingot interface shape can be controlled
JP6465008B2 (en) Method for producing silicon single crystal
EP2799598A1 (en) Device for assisting with setting of manufacturing conditions for silica glass crucible, device for assisting with setting of manufacturing conditions for mold for manufacturing silica glass crucible, device for assisting with condition setting for raising monocrystalline silicon using silica glass crucible
KR102399125B1 (en) Manufacturing method of ingot block, manufacturing method of semiconductor wafer, and manufacturing apparatus of ingot block
KR101841550B1 (en) Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot
KR20180063124A (en) Single crystal manufacturing equipment and control method of melt surface position
JP2019214486A (en) Method of measuring interval between melt level and seed crystal, method of preheating seed crystal, and method of manufacturing single crystal
JP6256284B2 (en) Method for measuring distance between bottom surface of heat shield member and raw material melt surface and method for producing silicon single crystal
CN105765114A (en) Method for growing silicon single crystal
KR20180051827A (en) Method and apparatus for manufacturing silicon monocrystalline ingot
KR102241310B1 (en) Single crystal production method
JP5287591B2 (en) Single crystal manufacturing apparatus and single crystal manufacturing method
TWI785889B (en) Method for estimating oxygen concentration of silicon single crystal, method for manufacturing silicon single crystal, and device for manufacturing silicon single crystal
JP4246561B2 (en) Single crystal diameter control method
KR20130087122A (en) Apparatus of ingot growing and method of meitgap measurement
JP2010100453A (en) Method for detecting single crystal diameter, and method for producing single crystal and device for producing single crystal by using the same
JP3147069B2 (en) Single crystal growing method, single crystal grown using the method, and single crystal wafer
KR101942321B1 (en) A method of growing a crystal ingot
CN114761626B (en) Single crystal production system and single crystal production method
JP4407539B2 (en) Method for simulating pulling speed of single crystal ingot

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180319

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 6