[發(fā)明專利]晶錠生長控制裝置及其控制方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201780076064.1 | 申請日： | 2017-05-30 |
| 公開（公告）號： | CN110050090A | 公開（公告）日： | 2019-07-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 樸玹雨;金世勛 | 申請（專利權(quán)）人： | 愛思開矽得榮株式會社 |
| 主分類號： | C30B15/20 | 分類號： | C30B15/20;C30B15/10;H01L21/02;C30B29/06 |
| 代理公司： | 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270 | 代理人： | 徐川;姚開麗 |
| 地址： | 韓國慶*** | 國省代碼： | 韓國;KR |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 晶錠 生長控制 直徑數(shù)據(jù) 控制加熱器 溫度控制器 直徑控制器 生長過程 輸入單元 直徑測量 提拉 過濾 | ||
本發(fā)明涉及晶錠生長控制裝置及其控制方法，所述晶錠生長控制裝置及其控制方法能夠在晶錠生長過程中快速準(zhǔn)確地控制晶錠的直徑并提高晶錠的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的晶錠生長控制裝置及其控制方法的特征在于，當(dāng)輸入單元提供通過過濾晶錠的直徑測量值而獲得的直徑數(shù)據(jù)時，直徑控制器通過反映直徑數(shù)據(jù)控來制所述晶錠的提拉速度，并且同時，溫度控制器通過反映直徑數(shù)據(jù)來控制加熱器的功率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種晶錠生長控制裝置及其控制方法，該晶錠生長控制裝置能夠在晶錠生長過程中快速準(zhǔn)確地控制晶錠的直徑并提高晶錠的質(zhì)量。
背景技術(shù)
為了制造晶片，單晶硅應(yīng)該以晶錠的形式生長，并且晶片的質(zhì)量直接受硅錠質(zhì)量的影響，因此，從單晶錠的生長時起就需要先進(jìn)的工藝控制技術(shù)。
Czochralski(CZ)晶體生長方法主要用于生長硅單晶錠。直接影響通過使用該方法生長的單晶的質(zhì)量的重要因素被稱為V/G，該重要因素是固-液交界面處的晶體生長速度(V)與溫度梯度(G)的比率。因此，重要的是將V/G控制到在晶體生長的整個區(qū)域上設(shè)定的目標(biāo)軌跡值。
根據(jù)CZ方法的控制系統(tǒng)基本上被配置為：通過由當(dāng)前直徑監(jiān)測系統(tǒng)讀取的變化量和由PID控制器進(jìn)行的計算來改變實際提拉速度，以使實際提拉速度與目標(biāo)提拉速度相匹配。
通常，基本原理是在單晶錠生長過程中測量晶錠的直徑(Dia)，并且當(dāng)測量的直徑(Dia)與目標(biāo)直徑(T_Dia)之間存在差異時，校正晶錠的提拉速度(P/S)以使晶錠的直徑(Dia)接近參考值。
因此，晶錠生長控制系統(tǒng)可以根據(jù)晶錠的直徑的變化通過提拉速度的控制來表示。
韓國公開專利申請No.2013-0008175公開了一種晶錠生長控制裝置，在該晶錠生長控制裝置中，高分辨率的溫度控制器通過反映由直徑控制器計算的平均提拉速度與單獨輸入的目標(biāo)提拉速度之間的誤差來實時校正加熱器功率。
韓國公開專利申請No.2014-0113175公開了一種晶錠生長裝置的溫度控制裝置，在該溫度控制裝置中，溫度自動設(shè)計控制器定量地考慮提拉速度誤差(ΔP/S0)和先前晶錠生長過程中的實際溫度曲線(Act ATC0)以及當(dāng)前晶錠生長過程中的實際溫度曲線(ActATC1)，通過反映由直徑控制器計算的平均提拉速度和單獨輸入的目標(biāo)提拉速度輸入之間的誤差以自動設(shè)計當(dāng)前晶錠生長過程的目標(biāo)溫度曲線(Target ATC)。
圖1示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的晶錠生長控制裝置的示例的配置圖。
如圖1所示，當(dāng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)的晶錠生長控制裝置測量晶錠的直徑(Dia)并將測量的直徑(Dia)和目標(biāo)直徑(T_Dia)輸入到自動直徑控制器1時，自動直徑控制器1通過輸出實際提拉速度(P/S)下的測量直徑(Dia)和目標(biāo)直徑(T_Dia)并控制晶錠的提拉速度來控制晶錠的直徑。
接下來，當(dāng)通過對來自自動直徑控制器1的實際提拉速度求平均而獲得的平均提拉速度(Avg.P/S)被輸入到自動生長控制器2時，自動生長控制器2輸出溫度校正量。
接下來，當(dāng)溫度校正量從自動生長控制器2被輸入到自動溫度控制器3時，自動溫度控制器3輸出加熱器功率以控制加熱器的功率，從而控制晶錠的質(zhì)量。
如上所述，即使測量晶錠的直徑(Dia)以控制晶錠的直徑和晶錠的質(zhì)量，也存在控制晶錠的直徑與晶錠的質(zhì)量所需的響應(yīng)時間實際上增加的問題，因為需要幾個步驟來反映直徑誤差(ΔDia)并校正加熱器的功率。
另外，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，通過改變提拉速度以反映晶錠的直徑誤差來控制晶錠的直徑需要大約1分鐘至5分鐘。另一方面，即使控制加熱器的功率以反映晶錠的直徑誤差，也需要大約20分鐘來影響實際的晶錠。
因此，由于在控制晶錠的直徑之后溫度環(huán)境進(jìn)一步影響晶錠，晶錠的直徑和晶錠的質(zhì)量得到過度校正，因此難以獲得所需的晶錠直徑和晶錠質(zhì)量。
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