[发明专利]晶锭生长控制装置及其控制方法

说明书

本发明涉及晶锭生长控制装置及其控制方法，所述晶锭生长控制装置及其控制方法能够在晶锭生长过程中快速准确地控制晶锭的直径并提高晶锭的质量。根据本发明的晶锭生长控制装置及其控制方法的特征在于，当输入单元提供通过过滤晶锭的直径测量值而获得的直径数据时，直径控制器通过反映直径数据控来制所述晶锭的提拉速度，并且同时，温度控制器通过反映直径数据来控制加热器的功率。

技术领域

本发明涉及一种晶锭生长控制装置及其控制方法，该晶锭生长控制装置能够在晶锭生长过程中快速准确地控制晶锭的直径并提高晶锭的质量。

背景技术

为了制造晶片，单晶硅应该以晶锭的形式生长，并且晶片的质量直接受硅锭质量的影响，因此，从单晶锭的生长时起就需要先进的工艺控制技术。

Czochralski(CZ)晶体生长方法主要用于生长硅单晶锭。直接影响通过使用该方法生长的单晶的质量的重要因素被称为V/G，该重要因素是固-液交界面处的晶体生长速度(V)与温度梯度(G)的比率。因此，重要的是将V/G控制到在晶体生长的整个区域上设定的目标轨迹值。

根据CZ方法的控制系统基本上被配置为：通过由当前直径监测系统读取的变化量和由PID控制器进行的计算来改变实际提拉速度，以使实际提拉速度与目标提拉速度相匹配。

通常，基本原理是在单晶锭生长过程中测量晶锭的直径(Dia)，并且当测量的直径(Dia)与目标直径(T_Dia)之间存在差异时，校正晶锭的提拉速度(P/S)以使晶锭的直径(Dia)接近参考值。

因此，晶锭生长控制系统可以根据晶锭的直径的变化通过提拉速度的控制来表示。

韩国公开专利申请No.2013-0008175公开了一种晶锭生长控制装置，在该晶锭生长控制装置中，高分辨率的温度控制器通过反映由直径控制器计算的平均提拉速度与单独输入的目标提拉速度之间的误差来实时校正加热器功率。

韩国公开专利申请No.2014-0113175公开了一种晶锭生长装置的温度控制装置，在该温度控制装置中，温度自动设计控制器定量地考虑提拉速度误差(ΔP/S₀)和先前晶锭生长过程中的实际温度曲线(Act ATC₀)以及当前晶锭生长过程中的实际温度曲线(ActATC1)，通过反映由直径控制器计算的平均提拉速度和单独输入的目标提拉速度输入之间的误差以自动设计当前晶锭生长过程的目标温度曲线(Target ATC)。

图1示出根据相关技术的晶锭生长控制装置的示例的配置图。

如图1所示，当根据相关技术的晶锭生长控制装置测量晶锭的直径(Dia)并将测量的直径(Dia)和目标直径(T_Dia)输入到自动直径控制器1时，自动直径控制器1通过输出实际提拉速度(P/S)下的测量直径(Dia)和目标直径(T_Dia)并控制晶锭的提拉速度来控制晶锭的直径。

接下来，当通过对来自自动直径控制器1的实际提拉速度求平均而获得的平均提拉速度(Avg.P/S)被输入到自动生长控制器2时，自动生长控制器2输出温度校正量。

接下来，当温度校正量从自动生长控制器2被输入到自动温度控制器3时，自动温度控制器3输出加热器功率以控制加热器的功率，从而控制晶锭的质量。

如上所述，即使测量晶锭的直径(Dia)以控制晶锭的直径和晶锭的质量，也存在控制晶锭的直径与晶锭的质量所需的响应时间实际上增加的问题，因为需要几个步骤来反映直径误差(ΔDia)并校正加热器的功率。

另外，根据相关技术，通过改变提拉速度以反映晶锭的直径误差来控制晶锭的直径需要大约1分钟至5分钟。另一方面，即使控制加热器的功率以反映晶锭的直径误差，也需要大约20分钟来影响实际的晶锭。

因此，由于在控制晶锭的直径之后温度环境进一步影响晶锭，晶锭的直径和晶锭的质量得到过度校正，因此难以获得所需的晶锭直径和晶锭质量。