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KR101895131B1 - Method of measuring a diameter of ingot in crystal growth furnace - Google Patents

Method of measuring a diameter of ingot in crystal growth furnace Download PDF

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KR101895131B1
KR101895131B1 KR1020160180847A KR20160180847A KR101895131B1 KR 101895131 B1 KR101895131 B1 KR 101895131B1 KR 1020160180847 A KR1020160180847 A KR 1020160180847A KR 20160180847 A KR20160180847 A KR 20160180847A KR 101895131 B1 KR101895131 B1 KR 101895131B1
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South Korea
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ingot
diameter
rotation period
image
crystal growth
Prior art date
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성수환
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경북대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은 초크랄스키 공정에서의 단결정 성장로의 잉곳의 회전 주기(

Figure 112016128431910-pat00096
)의 배수(
Figure 112016128431910-pat00097
)를 셔터속도로 정하거나 또는 회전 주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하여 잉곳의 영상을 얻는 단계; 상기 잉곳의 영상으로부터 잉곳의 시간에 따른 직경(
Figure 112016128431910-pat00098
) 값을 구하는 단계; 및 아래의 다항 모델 식 및 최소자승법을 이용하여,
Figure 112016128431910-pat00099
의 값을 구하고 이를 잉곳의 직경으로 함을 포함하는, 단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 방법에 관한 것이다:
Figure 112016128431910-pat00100
,
Figure 112016128431910-pat00101
,
Figure 112016128431910-pat00102
,
Figure 112016128431910-pat00103

여기서,
Figure 112016128431910-pat00104
는 현재 시간,
Figure 112016128431910-pat00105
은 모델링을 위해 사용되는 데이터 범위,
Figure 112016128431910-pat00106
는 회전주기,
Figure 112016128431910-pat00107
는 다항 모델 식에 의해 계산된 출력 직경(output diameter)을 나타낸다.The present invention relates to a method for fabricating a single crystal ingot,
Figure 112016128431910-pat00096
)
Figure 112016128431910-pat00097
) At a shutter speed or averaging the image frame by a multiple of the rotation period to obtain an image of the ingot; From the image of the ingot, the diameter
Figure 112016128431910-pat00098
); And using the polynomial model equation and the least square method below,
Figure 112016128431910-pat00099
And determining the value of the diameter of the ingot as the diameter of the ingot.
Figure 112016128431910-pat00100
,
Figure 112016128431910-pat00101
,
Figure 112016128431910-pat00102
,
Figure 112016128431910-pat00103

here,
Figure 112016128431910-pat00104
The current time,
Figure 112016128431910-pat00105
The data range used for modeling,
Figure 112016128431910-pat00106
A rotation period,
Figure 112016128431910-pat00107
Represents the output diameter calculated by the polynomial model equation.

Description

단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 방법{Method of measuring a diameter of ingot in crystal growth furnace}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of measuring a ingot diameter by a single crystal growth,

본 발명은 초크랄스키 단결정 성장로에서, 잉곳의 직경을 영상분석에 의해 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the diameter of an ingot by image analysis in a Czochralski single crystal growth furnace.

초크랄스키 단결정 성장로에는 직경제어기와 인장속도 제어기가 있다. 직경제어기는 인장속도를 조절하여 잉곳(5)의 직경을 제어하고, 인장속도 제어기는 온도를 조절하여 원하는 범위 내에서 인장속도를 관리하도록 제어한다. 두 제어 성능이 우수할수록 버려지는 원료를 최소화할 수 있고 잉곳(5)의 품질을 개선할 수 있으며 결정이 죽을 확률을 낮출 수 있다. 우수한 직경제어와 인장속도 제어를 위해 가장 중요한 것 중에 하나가 직경을 정확하게 측정하는 것이다. 직경이 정확하지 않으면 아무리 우수한 제어기라도 오판을 하게 되고 이는 곧 제어성능의 저하를 초래한다.The Czochralski single crystal growth furnace has a diameter controller and a tensile speed controller. The diameter controller controls the diameter of the ingot (5) by adjusting the tensile speed, and the tensile speed controller controls the temperature to control the tensile speed within a desired range. The better the two control performances, the more the discarded raw material can be minimized, the quality of the ingot (5) can be improved, and the probability of crystal dying can be lowered. One of the most important for good diameter control and tensile speed control is to measure the diameter accurately. If the diameter is not correct, no matter how good the controller is, it makes a mistake, which leads to the deterioration of the control performance.

초크랄스키 공정의 경우, 직경을 측정하는데 영상처리를 사용하는 경우가 많다. 영상처리는 1포인터 방법과 2포인터 방법이 있는데 카메라 시야1(1)이 1포인터 방법에 의한 카메라 시야 예시이고 카메라 시야2(2)는 2포인터 방법에 의한 카메라 시야 예시이다. 영상처리로직은 카메라 시야에 들어온 잉곳에 해당하는 픽셀의 수(

Figure 112016128431910-pat00001
,
Figure 112016128431910-pat00002
)를 직경으로 매핑하여 잉곳(5)의 직경을 추론한다. In the case of the Czochralski process, image processing is often used to measure the diameter. In the image processing, there are 1 pointer method and 2 pointer method. Camera view 1 (1) is an example of a camera view by a 1-pointer method and camera view 2 (2) is an example of a camera view by a 2-pointer method. The image processing logic determines the number of pixels corresponding to the ingot entering the camera field (
Figure 112016128431910-pat00001
,
Figure 112016128431910-pat00002
) Is diametrically mapped to deduce the diameter of the ingot (5).

그런데, 초크랄스키 공정에서는 잉곳이 도 1와 같이 세차운동(3)을 한다. 그리고, 직경 방향으로 볼 때 잉곳의 모양이 완전한 대칭이 아니며 주기적으로 자전(4)을 한다. 또한, 잉곳이 단결정일 경우에 나타나는 전형적인 특징으로 잉곳(5)은 반드시 상대적으로 밝은 4개의 노드(6)를 가진다. 종래 영상처리시스템을 사용하면, 도 2과 같이 노드(5)에 의한 스파이크성 측정 노이즈로 실제보다 직경이 큰 것으로 착각하게 된다. 또한, 자전(4)과 세차운동(3)에 의한 주기성 측정 노이즈로 인해 실제와 다르게 마치 잉곳(5)의 직경이 주기적으로 심하게 흔들리는 것처럼 측정이 된다. 이와 같은 직경 측정노이즈로 직경제어기는 오판을 하게 되고 이로 인해 직경 제어와 인장 속도 제어가 나빠지게 된다.Incidentally, in the Czochralski process, the ingot carries out a carburizing motion (3) as shown in Fig. And, when viewed in the radial direction, the shape of the ingot is not perfectly symmetrical and it rotates periodically (4). Further, the ingot 5 necessarily has four relatively bright nodes 6, which is a typical characteristic when the ingot is a single crystal. If the conventional image processing system is used, it is mistakenly assumed that the diameter is larger than the actual one due to the spike measurement noise by the node 5 as shown in Fig. In addition, due to the periodicity measurement noise caused by the rotation 4 and the car wash 3, the diameter of the ingot 5 is measured as if it is shaken periodically. With such a diameter measurement noise, the diameter controller becomes misleading, which results in poor diameter control and tension speed control.

한국등록특허공보 제10-1044108호Korean Patent Registration No. 10-1044108

본 발명은 앞선 종래 기술의 문제점을 해결하는 초크랄스키 공정의 잉곳 영상 이미지로부터 최적의 직경을 도출하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for deriving an optimal diameter from an ingot image of a Czochralski process that solves the problems of the prior art.

일 측면으로서, 본 발명은, 초크랄스키 공정에서의 단결정 성장로의 잉곳의 회전 주기의 배수를 셔터속도로 또는 회전 주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하여 잉곳의 영상을 얻는 단계; 상기 잉곳의 영상으로부터 잉곳의 시간에 따른 직경(

Figure 112016128431910-pat00003
) 값을 구하는 단계; 및 상기 직경(
Figure 112016128431910-pat00004
)값을 아래의 다항 모델 식의 최적화 문제를 최소자승법을 이용하여,
Figure 112016128431910-pat00005
의 값을 구하고 이를 잉곳의 직경으로 함을 포함하는, 단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 방법을 제공한다.In one aspect, the present invention provides a method of fabricating an ingot, comprising: obtaining an image of an ingot by averaging an image frame at a shutter speed or a multiple of a rotation period by a multiple of the revolution period of the ingot into the single crystal growth in the Czochralski process; From the image of the ingot, the diameter
Figure 112016128431910-pat00003
); And the diameter (
Figure 112016128431910-pat00004
) Using the least squares method to solve the optimization problem of the polynomial equation below,
Figure 112016128431910-pat00005
And determining the value of the diameter of the ingot as the diameter of the ingot.

Figure 112016128431910-pat00006
,
Figure 112016128431910-pat00007
,
Figure 112016128431910-pat00008
,
Figure 112016128431910-pat00009
Figure 112016128431910-pat00006
,
Figure 112016128431910-pat00007
,
Figure 112016128431910-pat00008
,
Figure 112016128431910-pat00009

여기서,

Figure 112016128431910-pat00010
는 현재 시간,
Figure 112016128431910-pat00011
은 모델링을 위해 사용되는 데이터 범위,
Figure 112016128431910-pat00012
는 회전주기,
Figure 112016128431910-pat00013
는 다항 모델 식에 의해 계산된 출력 직경(output diameter)을 나타낸다. here,
Figure 112016128431910-pat00010
The current time,
Figure 112016128431910-pat00011
The data range used for modeling,
Figure 112016128431910-pat00012
A rotation period,
Figure 112016128431910-pat00013
Represents the output diameter calculated by the polynomial model equation.

상기 잉곳의 영상을 얻는 단계는, 잉곳의 회전 주기를 측정하고, 측정된 회전주기의 배수로 셔터속도를 설정하거나 또는 회전주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균함을 포함한다.Obtaining the image of the ingot comprises measuring the rotation period of the ingot, setting the shutter speed at a multiple of the measured rotation period, or averaging the image frame by a multiple of the rotation period.

다른 측면으로서, 초크랄스키 공정에서의 단결정 성장로의 잉곳의 회전 주기의 배수를 셔터속도로 하거나 혹은 회전주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하여 잉곳의 영상을 얻는 영상촬영부; 상기 잉곳의 영상으로부터 잉곳의 시간에 따른 직경(

Figure 112016128431910-pat00014
) 값을 구하고, 상기 직경(
Figure 112016128431910-pat00015
)값을 아래의 다항 모델 식의 최적화 문제를 최소자승법을 이용하여,
Figure 112016128431910-pat00016
의 값을 구하고 이를 잉곳의 직경으로 하는 연산부를 포함하는, 단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 장치를 제공한다.As another aspect, there is provided an image forming apparatus comprising: an image capturing unit that obtains an image of an ingot by averaging image frames by a shutter speed or by a multiple of a rotation period, the multiples of the rotation period of the ingot by the single crystal growth in the Czochralski process; From the image of the ingot, the diameter
Figure 112016128431910-pat00014
), And the diameter (
Figure 112016128431910-pat00015
) Using the least squares method to solve the optimization problem of the polynomial equation below,
Figure 112016128431910-pat00016
Of the ingot diameter is obtained, and the calculated value is used as the diameter of the ingot.

Figure 112016128431910-pat00017
,
Figure 112016128431910-pat00018
,
Figure 112016128431910-pat00019
,
Figure 112016128431910-pat00020
Figure 112016128431910-pat00017
,
Figure 112016128431910-pat00018
,
Figure 112016128431910-pat00019
,
Figure 112016128431910-pat00020

여기서,

Figure 112016128431910-pat00021
는 현재 시간,
Figure 112016128431910-pat00022
은 모델링을 위해 사용되는 데이터 범위,
Figure 112016128431910-pat00023
는 회전주기,
Figure 112016128431910-pat00024
는 다항 모델 식에 의해 계산된 출력 직경(output diameter)을 나타낸다. here,
Figure 112016128431910-pat00021
The current time,
Figure 112016128431910-pat00022
The data range used for modeling,
Figure 112016128431910-pat00023
A rotation period,
Figure 112016128431910-pat00024
Represents the output diameter calculated by the polynomial model equation.

상기 영상촬영부는 잉곳의 회전 주기를 측정하는 주기 측정수단과, 측정된 회전주기의 배수로 셔터속도를 설정하거나 또는 회전주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하여 잉곳을 촬영하는 영상촬영수단을 포함하는, 단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 장치를 제공한다.
Wherein the image capturing section comprises periodic measuring means for measuring the rotation period of the ingot, and image photographing means for photographing the ingot by setting a shutter speed at a multiple of the measured rotation period or averaging the image frames by a multiple of the rotation period. A ingot diameter measuring device for a growth furnace is provided.

본 발명의 방법 및 장치를 통하여 잉곳의 직경이 보다 정확하게 측정되면 직경제어기의 성능이 개선될 수 있고 이는 곧 직경제어기의 출력과 연결되어 있는 인장속도 제어성능도 개선되게 만든다. 결과적으로 잉곳의 품질 개선과 버려지는 원료양을 최소화하는데 기여를 할 수 있다.Through more accurate measurement of the diameter of the ingot through the method and apparatus of the present invention, the performance of the diameter controller can be improved, which also improves the tension control performance coupled with the output of the diameter controller. As a result, it can contribute to improving the quality of the ingot and minimizing the amount of raw material that is discarded.

도 1은, 초크랄스키 공정에서의 단결정 성장로에서 잉곳의 촬영시 모습을 예시한다.
도 2는, 초크랄스키 공정에서의 단결정 성장로에서 잉곳의 촬영시 시간 당 직경의 변화 모습을 예시한다.
도 3은, 본 발명의 단결정 성장로의 직경측정 프로세스 및 이에 따른 시간에 따른 개선된 직경 변화 모습을 예시한다.Fig. 1 illustrates a state of an ingot at the time of a single crystal growth in a Czochralski process.
Fig. 2 illustrates a change in the diameter per hour when the ingot is photographed in a single crystal growth furnace in the Czochralski process.
Figure 3 illustrates the diameter measurement process of the single crystal growth of the present invention and thus the improved diameter variation profile over time.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify that there is a feature, step, operation, element, part or combination thereof described in the specification, , &Quot; an ", " an ", " an "

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

본 발명은 앞에서 설명한 초크랄스키 공정에서의 직경 측정 노이즈 제거를 위해 카메라의 셔터 노출 시간을 잉곳 회전 주기의 배수로 설정하거나 혹은 회전주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하는 것과 회전 주기와 연동을 하는 다항식 필터를 적용함을 포함한다.In order to remove the diameter measurement noise in the Czochralski process described above, the shutter exposure time of the camera is set to a multiple of the ingot rotation period, or the image frame is averaged by a multiple of the rotation period, and a polynomial filter .

도 3과 같이 카메라 셔터 노출 시간을 잉곳 회전 주기의 배수로 정하거나 또는 회전주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하면 노드(6)에 의한 스파이크성 노이즈가 노출 시간 동안 평균화되기 때문에 스파이크성 노이즈가 없어진다. As shown in FIG. 3, if the camera shutter exposure time is set to a multiple of the ingot rotation period or the image frame is averaged by a multiple of the rotation period, the spike noise caused by the node 6 is averaged over the exposure time.

또한, 세차운동(3)과 자전(4)에 의한 주기성 노이즈는 다항식 필터를 사용하여 제거할 수 있고 직경의 변화 추세선을 도출할 수 있다. 다항식 필터는 직경 추세선을 추적하기 위해 다음과 같이 동작한다. 먼저, 아래 다항 모델 식을 다음의 최적화 문제를 최소자승법을 이용하여 풀어 구해낸다.In addition, the periodic noise due to the oscillation motion (3) and the rotation (4) can be removed by using a polynomial filter, and a change trend line of the diameter can be derived. The polynomial filter operates as follows to track the diameter trend line. First, the polynomial model equation below is solved by solving the following optimization problem using the least squares method.

Figure 112016128431910-pat00025
,
Figure 112016128431910-pat00026
,
Figure 112016128431910-pat00027
,
Figure 112016128431910-pat00028
Figure 112016128431910-pat00025
,
Figure 112016128431910-pat00026
,
Figure 112016128431910-pat00027
,
Figure 112016128431910-pat00028

여기서,

Figure 112016128431910-pat00029
는 현재 시간,
Figure 112016128431910-pat00030
은 모델링을 위해 사용되는 데이터 범위,
Figure 112016128431910-pat00031
는 회전주기,
Figure 112016128431910-pat00032
와
Figure 112016128431910-pat00033
는 각각 입력 직경(input diameter)와 다항 모델 식에 의해 계산된 출력 직경(output diameter)을 나타낸다. 본 발명의 핵심은
Figure 112016128431910-pat00034
을 회전 주기의 배수로 즉,
Figure 112016128431910-pat00035
을 정수로 설정하여 주기성 노이즈를 효과적으로 제거하는 것이다.
Figure 112016128431910-pat00036
을 크게 잡으면 전기적/기계적 노이즈의 제거율은 높아지지만 추세선 추적이 다소 느려질 수 있다. here,
Figure 112016128431910-pat00029
The current time,
Figure 112016128431910-pat00030
The data range used for modeling,
Figure 112016128431910-pat00031
A rotation period,
Figure 112016128431910-pat00032
Wow
Figure 112016128431910-pat00033
Represents the input diameter and the output diameter calculated by the polynomial model equation, respectively. The core of the present invention is
Figure 112016128431910-pat00034
I.e., a multiple of the rotation period,
Figure 112016128431910-pat00035
Is set to an integer to effectively remove the periodic noise.
Figure 112016128431910-pat00036
, The removal rate of the electrical / mechanical noise increases, but the trend line trace may be somewhat slowed down.

최적화 문제를 매번 풀어서 다항식 계수

Figure 112016128431910-pat00037
를 계산해내면
Figure 112016128431910-pat00038
또는
Figure 112016128431910-pat00039
을 사용하여 필터링된 직경
Figure 112016128431910-pat00040
를 계산하여 보다 정확한 직경데이터를 얻을 수 있다.Solve the optimization problem each time and add polynomial coefficients
Figure 112016128431910-pat00037
To calculate
Figure 112016128431910-pat00038
or
Figure 112016128431910-pat00039
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112016128431910-pat00040
To obtain more accurate diameter data.

상기 수학식은 주어진 시간

Figure 112016128431910-pat00041
동안 측정된
Figure 112016128431910-pat00042
와
Figure 112016128431910-pat00043
의 차이의 자승의 총합을 최소화하는, 다항식 필터의 계수
Figure 112016128431910-pat00044
또는
Figure 112016128431910-pat00045
를 구하면, 시간에 따른
Figure 112016128431910-pat00046
를 구할 수 있다.≪ RTI ID = 0.0 >
Figure 112016128431910-pat00041
Measured during
Figure 112016128431910-pat00042
Wow
Figure 112016128431910-pat00043
The coefficients of the polynomial filter, which minimize the sum of the squares of the differences of
Figure 112016128431910-pat00044
or
Figure 112016128431910-pat00045
, The time-dependent
Figure 112016128431910-pat00046
Can be obtained.

예를 들어, 현재 시간이 10초이고,

Figure 112016128431910-pat00047
이 9초이면, 1초부터 9초까지의 각각의
Figure 112016128431910-pat00048
와
Figure 112016128431910-pat00049
데이터에 근거하여 최소 자승법으로
Figure 112016128431910-pat00050
의 최적화 문제를 풀어 최적의
Figure 112016128431910-pat00051
또는
Figure 112016128431910-pat00052
를 구구해서,
Figure 112016128431910-pat00053
의 값을 결정한다.
For example, if the current time is 10 seconds,
Figure 112016128431910-pat00047
If this is 9 seconds, each of 1 to 9 seconds
Figure 112016128431910-pat00048
Wow
Figure 112016128431910-pat00049
Based on the data, the least squares method
Figure 112016128431910-pat00050
Optimization problem solving optimization
Figure 112016128431910-pat00051
or
Figure 112016128431910-pat00052
However,
Figure 112016128431910-pat00053
Is determined.

그리고 11초 때는 다시 2초부터 10초까지의

Figure 112016128431910-pat00054
와
Figure 112016128431910-pat00055
데이터에 근거하여 최소 자승법으로
Figure 112016128431910-pat00056
의 최적화 문제를 풀어 최적의
Figure 112016128431910-pat00057
또는
Figure 112016128431910-pat00058
를 구구해서,
Figure 112016128431910-pat00059
의 값을 결정한다.And in 11 seconds again from 2 seconds to 10 seconds
Figure 112016128431910-pat00054
Wow
Figure 112016128431910-pat00055
Based on the data, the least squares method
Figure 112016128431910-pat00056
Optimization problem solving optimization
Figure 112016128431910-pat00057
or
Figure 112016128431910-pat00058
However,
Figure 112016128431910-pat00059
Is determined.

본 발명의 실시예를 단계별로 설명하면 다음과 같다. An embodiment of the present invention will be described step by step as follows.

단계1로서, 일 측면으로서, 미리 정해진 잉곳의 회전 주기 값의 배수로 카메라 셔터 노출 시간을 설정하거나 혹은 회전 주기 값이 배수만큼 이미지 프레임을 평균하여 잉곳을 촬영할 수 있다. 다른 측면으로서, 잉곳의 회전 주기를 실시간으로 측정하고, 측정된 회전 주기의 배수로 카메라의 셔터 노출 시간을 자동으로 설정하거나 자동으로 회전 주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하도록 구성하여 잉곳을 촬영하도록 할 수 있다.As step 1, as an aspect, the ingot can be photographed by setting the camera shutter exposure time at a multiple of the rotation period value of the predetermined ingot or by averaging the image frame by the rotation period value. In another aspect, the ingot may be photographed by measuring the rotation period of the ingot in real time, automatically setting the shutter exposure time of the camera at a multiple of the measured rotation period, or automatically averaging the image frame by a multiple of the rotation period have.

단계2로서, 촬영된 이미지로부터 영상처리로직을 사용하여 잉곳의 테두리 부분을 추출하고 잉곳의 직경을 대변하는 펙셀수(

Figure 112016128431910-pat00060
또는
Figure 112016128431910-pat00061
)를 계산한 다음 직경(
Figure 112016128431910-pat00062
)을 계산해낸다. In step 2, the edge portion of the ingot is extracted using the image processing logic from the photographed image, and the number of pecks that represents the diameter of the ingot
Figure 112016128431910-pat00060
or
Figure 112016128431910-pat00061
) And then calculate the diameter (
Figure 112016128431910-pat00062
).

테두리 부분의 추출은 일 예로서, 도 2의 1 또는 2와 같은 잉곳 및 배경을 포함하는 영상으로부터 영상의 x 축 방향의 각 픽셀마다의 픽셀의 빛의 세기를 기록하여 x 축에 대한 픽셀 세기 데이터로부터 픽셀 세기의 임계값 지점을 테두리 부분으로 정의할 수 있고, 그 테두리 부분 간의 픽셀 개수로 직경(

Figure 112016128431910-pat00063
)을 계산할 수 있다. 이외의, 다양한 영상처리로직에 의해 영상으로부터 직경을 구할 수 있음은 당업자에 자명할 것이다.As an example of the extraction of the rim portion, the light intensity of a pixel for each pixel in the x-axis direction of an image from an image including an ingot and a background such as 1 or 2 in Fig. 2 is recorded and pixel intensity data The threshold value point of the pixel intensity can be defined as the edge portion, and the number of pixels between the edge portions can be defined as the diameter (
Figure 112016128431910-pat00063
) Can be calculated. It will be apparent to those skilled in the art that other than this, the diameter can be determined from the image by various image processing logic.

이렇게 얻은 데이터를 도 3에서와 같은 시간에 따른 직경의 값으로 제공할 수 있다. 도 3에서 시간에 따른 직경의 변화값

Figure 112016128431910-pat00064
는 셔터의 시간을 회전 주기의 배수로 설정하기 전의 데이터이며, 도 3에서 시간에 따른 직경의 변화값
Figure 112016128431910-pat00065
는 셔터의 시간을 회전 주기의 배수로 설정한 후의 데이터이다. 확인되는 바와 같이, 스파이스성 노이즈가 제거된 모습을 확인할 수 있다. The thus obtained data can be provided as the value of the diameter according to the time as shown in FIG. In Fig. 3, the change in diameter
Figure 112016128431910-pat00064
Is data before the shutter time is set to a multiple of the rotation period, and in FIG. 3, the change value of the diameter
Figure 112016128431910-pat00065
Is data after setting the shutter time to a multiple of the rotation period. As you can see, you can see how spice-like noise is removed.

단계3으로서, 단계2에서 구한, 잉곳의 회전 주기의 배수에 해당하는 직경(

Figure 112016128431910-pat00066
) 데이터로부터 최소자승법을 사용하여 다항식(
Figure 112016128431910-pat00067
또는
Figure 112016128431910-pat00068
)을 구해낸다. As Step 3, the diameter corresponding to a multiple of the revolution period of the ingot, which is obtained in Step 2 (
Figure 112016128431910-pat00066
) ≪ / RTI > data using the least squares method
Figure 112016128431910-pat00067
or
Figure 112016128431910-pat00068
).

단계4로서, 구해진 다항식 계수를 기반으로 측정 노이즈가 제거된 최종 직경(

Figure 112016128431910-pat00069
또는
Figure 112016128431910-pat00070
)을 계산해 낸다. 도 3에서 시간에 따른 직경의 변화값
Figure 112016128431910-pat00071
는 앞서 구해진
Figure 112016128431910-pat00072
의 시간에 따른 데이터이며, 확인되는 바와 같이, 일관된 직경값을 제공함을 확인할 수 있다. As step 4, based on the obtained polynomial coefficients, the final diameter from which the measurement noise is removed (
Figure 112016128431910-pat00069
or
Figure 112016128431910-pat00070
). In Fig. 3, the change in diameter
Figure 112016128431910-pat00071
The previously obtained
Figure 112016128431910-pat00072
, And it can be seen that it provides a consistent diameter value, as can be seen.

단계5로서, 단계2에서부터 단계4까지를 일정 시간마다 반복하여 직경 측정 노이즈가 제거된 보다 정확한 직경데이터를 일정 시간마다 구하고 이를 활용한다.
As step 5, steps 2 to 4 are repeated at regular intervals to obtain more accurate diameter data from which the diameter measurement noise has been removed, and to utilize the same at predetermined time intervals.

Claims (4)

초크랄스키 공정에서의 단결정 성장로의 잉곳의 회전 주기(
Figure 112018501805002-pat00073
)의 배수(
Figure 112018501805002-pat00074
)를 셔터속도로 정하여 잉곳의 영상을 얻는 단계로서, 상기 영상을 얻는 단계를 통해 상기 잉곳의 노드에 의한 스파이크성 노이즈를 없애는 단계;
상기 잉곳의 영상으로부터 잉곳의 시간에 따른 직경(
Figure 112018501805002-pat00075
) 값을 구하는 단계; 및
아래의 다항 모델 식 및 최소자승법을 이용하여,
Figure 112018501805002-pat00076
의 값을 구하고 이를 잉곳의 직경으로 함을 포함하는,
단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 방법:
Figure 112018501805002-pat00077
,
Figure 112018501805002-pat00078
,
Figure 112018501805002-pat00079
,
Figure 112018501805002-pat00080

여기서,
Figure 112018501805002-pat00081
는 현재 시간,
Figure 112018501805002-pat00082
은 모델링을 위해 사용되는 데이터 범위로서 상기 회전 주기의 배수,
Figure 112018501805002-pat00083
는 회전주기,
Figure 112018501805002-pat00084
는 다항 모델 식에 의해 계산된 출력 직경(output diameter)을 나타낸다. Ingot rotation period by single crystal growth in Czochralski process (
Figure 112018501805002-pat00073
)
Figure 112018501805002-pat00074
) With a shutter speed to obtain an image of an ingot, the method comprising the steps of: removing the spike noise caused by the node of the ingot through the step of obtaining the image;
From the image of the ingot, the diameter
Figure 112018501805002-pat00075
); And
Using the polynomial model and the least squares method,
Figure 112018501805002-pat00076
And the diameter of the ingot is taken as the diameter of the ingot.
Method of measuring ingot diameter by single crystal growth:
Figure 112018501805002-pat00077
,
Figure 112018501805002-pat00078
,
Figure 112018501805002-pat00079
,
Figure 112018501805002-pat00080

here,
Figure 112018501805002-pat00081
The current time,
Figure 112018501805002-pat00082
Is a data range used for modeling, which is a multiple of the rotation period,
Figure 112018501805002-pat00083
A rotation period,
Figure 112018501805002-pat00084
Represents the output diameter calculated by the polynomial model equation. 제1항에 있어서,
잉곳의 영상을 얻는 단계는,
잉곳의 회전 주기를 측정하고, 측정된 회전주기의 배수로 셔터속도를 설정하거나, 측정된 회전주기의 배수로 상기 영상의 이미지 프레임을 평균함을 포함하는,
단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 방법.The method according to claim 1,
The step of obtaining the image of the ingot includes:
Measuring the rotation period of the ingot, setting the shutter speed at a multiple of the measured rotation period, or averaging the image frame of the image at a multiple of the measured rotation period.
Method of measuring ingot diameter by single crystal growth. 초크랄스키 공정에서의 단결정 성장로의 잉곳의 회전 주기의 배수를 셔터속도로 하여, 상기 잉곳의 노드에 의한 스파이크성 노이즈를 없애도록 구성된, 잉곳의 영상을 얻는 영상촬영부;
상기 잉곳의 영상으로부터 잉곳의 시간에 따른 직경(
Figure 112018501805002-pat00085
) 값을 구하고, 상기 직경(
Figure 112018501805002-pat00086
)값을 아래의 다항 모델 식의 최적화 문제를 최소자승법을 이용하여,
Figure 112018501805002-pat00087
의 값을 구하고 이를 잉곳의 직경으로 함는 연산부를 포함하는,
단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 장치:
Figure 112018501805002-pat00088
,
Figure 112018501805002-pat00089
,
Figure 112018501805002-pat00090
,
Figure 112018501805002-pat00091

여기서,
Figure 112018501805002-pat00092
는 현재 시간,
Figure 112018501805002-pat00093
은 모델링을 위해 사용되는 데이터 범위로서 상기 회전 주기의 배수,
Figure 112018501805002-pat00094
는 회전주기,
Figure 112018501805002-pat00095
는 다항 모델 식에 의해 계산된 출력 직경(output diameter)을 나타낸다. An image capturing unit configured to obtain an image of an ingot, configured to eliminate a spike noise caused by a node of the ingot by using a multiple of a revolution period of the ingot rotation period as a single crystal growth in a Czochralski process;
From the image of the ingot, the diameter
Figure 112018501805002-pat00085
), And the diameter (
Figure 112018501805002-pat00086
) Using the least squares method to solve the optimization problem of the polynomial equation below,
Figure 112018501805002-pat00087
And calculating the diameter of the ingot as the diameter of the ingot.
Measuring device of ingot diameter by single crystal growth:
Figure 112018501805002-pat00088
,
Figure 112018501805002-pat00089
,
Figure 112018501805002-pat00090
,
Figure 112018501805002-pat00091

here,
Figure 112018501805002-pat00092
The current time,
Figure 112018501805002-pat00093
Is a data range used for modeling, which is a multiple of the rotation period,
Figure 112018501805002-pat00094
A rotation period,
Figure 112018501805002-pat00095
Represents the output diameter calculated by the polynomial model equation. 제3항에 있어서,
상기 영상촬영부는:
잉곳의 회전 주기를 측정하는 주기 측정수단과,
측정된 회전주기의 배수로 셔터속도를 설정하거나 회전주기의 배수만큼 이미지 프레임을 평균하여 잉곳을 촬영하는 영상촬영수단을 포함하는,
단결정 성장로의 잉곳 직경 측정 장치.






The method of claim 3,
The image capturing unit includes:
A period measuring means for measuring a rotation period of the ingot,
And imaging means for photographing the ingot by setting the shutter speed at a multiple of the measured rotation period or averaging the image frame by a multiple of the rotation period.
An ingot diameter measuring device for single crystal growth.






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