KR100488903B1 - 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 - Google Patents

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100488903B1
KR100488903B1 KR10-2002-0082734A KR20020082734A KR100488903B1 KR 100488903 B1 KR100488903 B1 KR 100488903B1 KR 20020082734 A KR20020082734 A KR 20020082734A KR 100488903 B1 KR100488903 B1 KR 100488903B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
silicon single
silicon
center
quartz crucible
Prior art date
Application number
KR10-2002-0082734A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040056178A (ko
Inventor
최일수
이철우
왕종회
Original Assignee
주식회사 실트론
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 실트론 filed Critical 주식회사 실트론
Priority to KR10-2002-0082734A priority Critical patent/KR100488903B1/ko
Publication of KR20040056178A publication Critical patent/KR20040056178A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100488903B1 publication Critical patent/KR100488903B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10Crucibles or containers for supporting the melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은 쵸크랄스키 법에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치에 관한 것이다.
본 발명인 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치는 다결정 실리콘을 적재하여 용융시키는 석영 도가니를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치에 있어서, 상기 석영 도가니 내부의 실리콘 융액의 표면 중심부로부터 하부 쪽으로 일정 거리 이격된 위치에 설치되어, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액 중심 부분으로 열을 가하는 발열체를 포함하는 것이 특징이다.
여기에서, 상기 발열체는 몸체부와, 상기 몸체부의 일단에 형성된 결합부와, 상기 결합부의 타단에 형성된 발열부로 이루어지며, 상기 결합부는 상기 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치의 챔버 내벽에 결합 설치되고, 상기 몸체부는 상기 결합부로부터 상기 석영 도가니의 바닥부 중심까지, 상기 석영 도가니의 측벽부 및 바닥부의 내부면으로부터 일정 거리 이격되도록 상기 석영 도가니의 내부 공간에 형성되고, 상기 발열부는 상기 석영 도가니 바닥부 중심까지 형성된 상기 몸체부로부터 상부로 돌출 되어, 상기 실리콘 융액의 표면 중심부로부터 일정 거리 이격된 위치에 형성된 것이 바람직하다.

Description

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치{An apparatus for growing silicon single crystals}
본 발명은 쵸크랄스키 법에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘 단결정 성장 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(10), 석영 도가니(20), 흑연 도가니(30), 흑연 받침대(40), 히터(50), 복사 단열재(60)와 실리콘 단결정 잉곳을 인상ㆍ성장시키는 리프터(71), 및 성장 챔버(70)를 포함하여 이루어진다.
즉, 석영 도가니(20) 내부의 실리콘 융액(SM)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 성장시켜 리프터(71)를 이용하여 상부 챔버(70) 쪽으로 인상ㆍ성장시키는 것이다.
이 때, 석영 도가니(20) 내부의 실리콘 융액(SM)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 성장시키는 응고 구동력(결정 성장 구동력)에 대한 메커니즘을 개략적으로 살펴보면 도 2 및 실리콘 단결정 성장에 대한 열평형 방정식인 하기 수학식 1과 같이 정의된다. 즉, 결정 성장 계면에서의 실리콘 융액(SM)이 실리콘 단결정으로 응고되면서 발산하는 잠열량(QL : Latent heat of crystallization per unit time)과 실리콘 융액(SM)으로부터 단위 시간당 결정 성장 계면으로 전달되는 열량(QM : Heat transferred from the molten silicon liquid to the silicon crystal per unit time)의 합(QL + QM)은, 단위 시간당 결정 성장 계면으로부터 실리콘 단결정 상부로 전도되는 열량(QC : Heat conducted through the silicon crystal per unit time)과 평형을 이루고, 이는 또한 단위 시간당 실리콘 단결정의 표면에서 방사되는 열량(QR : Heat radiated away from the silicon crystal surface per unit time)과 평형을 이루게 된다(QR = QC = QL + QM).
따라서 결정 성장 계면에서 실리콘 단결정으로 성장ㆍ인상되는 실리콘 단결정 인상 속도(V : Pulling rate of the crystal)는 하기 방정식과 같이 유도된다.
QR(Heat radiated away from the silicon crystal surface per unit time)은 단위 시간당 실리콘 단결정 표면에서 방사되는 열량, V(Pulling rate of the silicon crystal)는 실리콘 단결정의 인상 속도, KS(Thermal conductivity of the silicon crystal)는 실리콘 단결정의 열전도도, GS(Temperature gradient in the silicon crystal near the freezing interface)는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 온도 기울기, KL(Thermal conductivity of the molten silicon liquid)는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM)의 열전도도, GL(Temperature gradient in the molten silicon liquid near the freezing interface)은 결정 성장 계면 근처의 실리콘 융액의 온도 기울기, ρ(density of the silicon crystal)는 실리콘 단결정의 밀도, Lf(Latent heat of crystallization)는 실리콘 융액의 응고 시 발산하는 잠열, A(Area of freezing interface)는 결정 성장 계면의 넓이를 나타낸다.
그리고, 실리콘 단결정의 인상 속도(V)는 안정된 결정 성장을 위해 결정화 결정 성장 계면의 전체 면적에 대하여 동일한 성장 속도를 가지게 된다. 따라서, 결정 성장 계면 근방에서 실리콘 단결정 잉곳의 중심 부분과 가장 자리 부분 사이에 하기 수학식 2와 같은 열평형 방정식이 성립한다.
GSe는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 가장 자리에서의 온도 기울기, GSc는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 중심 부분에서의 온도 기울기, GLe는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액의 가장 자리에서의 온도 기울기, GLc는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액의 중심 부분에서의 온도 기울기를 나타낸다.
그리고, 실리콘 단결정 잉곳의 내부에 존재하는 결함의 종류와 밀도는'결정 성장 속도와 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 온도 기울기의 비(V/G 값)'에 의해 결정된다[V. V. Voronkov et al.The ECS Proceedings Series, PV 97-22, p.3 (1997)].
종래의 결정성장 방법으로 성장된 실리콘 단결정은 도3a에서 보이듯이 결정 성장 계면의 반경 방향으로 불균일한 결함 분포를 가지게 된다. 결정 결함의 종류나 밀도가 반경 반향으로의 불균일한 분포를 나타내는 원인은 결정 성장 계면에서의 실리콘 단결정의 성장 속도 V는 반경 방향으로 일정한 값을 가지게 되는 반면 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 온도 기울기(GS)가 반경 방향으로 불균일한 분포를 가지게 되기 때문이다.
즉 실리콘 단결정 결정 결함의 불균일한 분포는 실리콘 단결정 중심 부분의 온도 기울기(GSc)와 가장 자리 부분의 온도 기울기(GSe)의 차(ΔGs = GSc-GSe )에 의해 결정되는 것이다.
이에 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정 응고ㆍ성장 메카니즘에 대해 자세히 분석해 보면 다음과 같다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 결정 성장 계면 근방에서 실리콘 단결정의 가장 자리 부분은 실리콘 단결정의 표면에서 방사되는 열량에 의하여 그 온도가 낮아지게 되며, 이에 반하여 그 중심부는 상대적으로 온도가 높게 형성된다. 따라서 도 3c에 도시된 그래프와 같이, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 중심 부분의 온도 기울기(GSc)는 그 가장 자리 부분의 온도 기울기(GSe)보다 낮게 된다. 즉 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 온도 기울기는 실리콘 결정 반경 방향으로 불균일한 분포(ΔGs = GSe - GSc)를 가지게 되는 것이다.
또한, 결정 성장 계면 근방에서 실리콘 융액(SM)의 가장 자리 부분은, 도 3b에 도시된 바와 같이, 실리콘 융액(SM)으로 열을 직접 전달시키는 석영 도가니(20)의 내벽과 거리가 가까우므로, 석영 도가니(20)의 내벽과 멀리 떨어진 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액 중심 부분보다 상대적으로 온도가 높게 형성되게 된다. 따라서, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액의 온도 기울기(GL) 분포는 도 3c에 도시된 그래프와 같이 실리콘 결정 반경 방향으로 불균일한 분포(ΔGL = GLe - GLc)를 가지게 되는 것이다.
따라서, 상기에서 살펴본 바와 같이 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 중심 부분의 온도 기울기(GSc)와 가장 자리 부분의 온도 기울기(GSe)의 차(GSc-G Se) 즉, ΔGS에 의하여 실리콘 단결정 내 존재하는 결정 결함의 반경 방향으로의 불균일한 분포가 결정되므로, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 온도 기울기 차(ΔGS)를 줄이려는 시도가 활발히 진행되고 있다.
종래의 일반적인 개선 방법은 도 4a에 도시된 바와 같이, 일반적인 실리콘 단결정 성장 장치에 열쉴드(80)와 냉각 장치(90)를 추가적으로 설치하여 결정 성장 계면 근방에서의 실리콘 단결정의 반경 방향에 따른 온도 기울기 차(ΔGS)를 개선하는 것이다.
이 경우 상기 수학식 2와 같이, 실리콘 단결정의 인상 속도(V)는 결정 성장 계면에서 반경 반향으로 균일한 성장 속도(Vconstant)를 가져야 하며, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 온도 기울기(GS)와 실리콘 융액(SM)의 온도 기울기(GL)의 차는 실리콘 융액이 결정화되기 위한 응고 구동력으로 상기 수학식 2와 같이 결정 성장 계면 전 면적에 대해 일정한 값을 가져야만 된다.
따라서 종래의 개선 방법으로 결정 성장 계면 근방의 단결정의 온도 기울기(GS) 분포만을 개선하게 되면 결정 성장 반경 방향으로 응고 구동력의 불균형 현상이 일어나게 되어 상기 수학식 2를 만족시키기 위해 기존의 결정 성장 계면과 비교하여, 도 4b에 도시된 바와 같이, 실리콘 융액 방향으로 볼록한 새로운 결정 성장 계면을 형성하게 되고, 결과적으로 기존의 결정 성장 계면과 비교하여 아래로 오목한 새로운 결정 성장 계면의 형성으로 인하여, 열쉴드(80) 및 냉각 장치(90)의 추가적인 설치를 통한 종래의 개선 방법이 목적하는 결정 성장 계면 근방의 반경 방향으로의 실리콘 단결정의 온도 기울기(GS) 분포 개선의 온전한 구현에 한계점이 존재하였다.
따라서, 궁극적으로 실리콘 단결정의 반경 방향으로의 품질 균일도 향상을 위한 결정 성장 계면 근방에서 반경 방향으로의 실리콘 단결정의 온도 기울기 차(ΔGS)를 개선하기 위하여서는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM)의 온도 분포를 함께 개선하는 기술이 요구되는 것이다.
본 발명은 쵸크랄스키 법에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치에서 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액의 온도 분포를 개선한 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공하려는 것이다.
이를 위한 본 발명인 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치는 다결정 실리콘을 적재하여 용융시키는 석영 도가니를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치에 있어서, 상기 석영 도가니 내부의 실리콘 융액의 내부에 표면 중심부로부터 이격되도록 침지되게 설치되어 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액 중심 부분으로 열을 방사하는 발열체를 포함한다.
상기에서 발열체는 상기 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치의 챔버 내벽에 결합되어 설치되는 결합부와, 상기 결합부에 일단이 연결되어 상기 석영 도가니의 측벽부 및 바닥부와 이격되게 내부 공간으로 연장되는 몸체부와, 상기 몸체부의 타단에 연결되어 상기 석영 도가니 바닥부 중심까지 형성된 상기 몸체부로부터 상부로 돌출되게 상기 실리콘 융액의 내부에 표면 중심부로부터 이격되도록 설치되는 발열부를 포함하고, 발열부는 상기 실리콘 융액의 내부에 상기 표면 중심부로부터 10 내지 50㎜ 이격되도록 설치된다.
또, 상기 발열체의 몸체부 및 발열부는 고순도 석영 유리로 형성된 피복부와, 상기 피복부의 내부에 설치된 발열 필라멘트로 형성되고, 상기 결합부에는 상기 발열 필라멘트로 전류를 공급하는 전류 공급 장치가 설치된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 도 5a에 도시된 바와 같이, 종래의 실리콘 단결정 성장 장치에 있어서, 석영 도가니(20) 내부의 실리콘 융액(SM)의 표면(ML) 중심부로부터 하부 쪽으로 일정 거리 이격된 위치에 설치되어, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM) 중심 부분으로 열을 가하는 발열체(100)를 추가로 포함하는 것이 특징이다.
따라서, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM) 중심 부분에서 일정한 거리로 이격된 위치에 발열체(100)를 설치함으로서, 상대적으로 낮은 값을 나타내는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM) 중심 부분의 온도 기울기를 상승시킬 수 있다. 즉, 결정 성장 계면에서 일정 거리 이격된 실리콘 융액(SM)의 중심 부분과 가장 자리 부분의 온도차를 줄임으로서, 결정 성장 계면 근처의 실리콘 융액(SM) 중심 부분의 온도 기울기(GLc)와 가장 자리 부분의 온도 기울기(GLe)의 차이(ΔGL)를 줄일 수 있는 것이다.
이 때, 발열체(100)는 몸체부(120)와, 몸체부(120)의 일단에 형성된 결합부(110)와, 결합부(110)의 타단에 형성된 발열부(130)로 이루어지며, 결합부(110)는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치의 챔버(10) 내벽에 결합 설치되고, 몸체부(120)는 결합부(110)로부터 석영 도가니(20)의 바닥부 중심까지, 석영 도가니(20)의 측벽부 및 바닥부의 내부면으로부터 일정 거리 이격되도록 석영 도가니(20)의 내부 공간에 형성되고, 발열부(130)는 석영 도가니(20)의 바닥부 중심까지 형성된 몸체부(120)로부터 상부로 돌출 되어, 실리콘 융액(SM)의 표면(ML) 중심부로부터 일정 거리 이격된 위치에 형성된 것이 바람직하다. 특히, 발열체(100)의 발열부(130)는 실리콘 융액(SM)의 표면(ML) 중심부로부터 10 내지 50㎜ 이격되도록 설치된 것이 더욱 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성으로 발열체(100)가 석영 도가니(20)의 내부 공간에 설치됨으로써, 발열체(100)의 몸체부(120)에 의한 실리콘 융액(SM)의 대류 등에 영향을 미치는 것을 최소화하면서, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액의 온도 기울기 분포만을 직접적으로 제어할 수 있는 것이다.
그리고, 실리콘 융액(SM)이 발열체(100)에 의하여 오염되는 것을 방지하기 위하여, 도 5b에 도시된 바와 같이, 발열체(100)의 몸체부(120) 및 발열부(130)는 고순도 석영 유리로 형성된 피복부(100-1)와, 피복부(100-1)의 내부에 설치된 발열 필라멘트(100-2)로 형성되고, 결합부(110)에는 발열 필라멘트(100-2)로 전류를 공급하는 전류 공급 장치(200)가 설치되는 것이 바람직하다.
따라서, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명인 실리콘 단결정 성장 장치에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 때, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM)과 실리콘 단결정의 개선된 열전달 평형 상태를 살펴보면 도 6a 내지 6d와 같다.
즉, 본 발명인 실리콘 단결정 성장 장치에서는 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM) 중심 부분에 발열체(100)를 설치하여 실리콘 융액(SM) 중심 부분의 낮은 온도를 보상함으로서, 도 6a에 도시된 그래프와 같이, 기존의 온도 기울기 GL의 분포를 개선시켜 중심 부분이 상승된 GL'와 같은 분포를 구현하였다. 따라서 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM)에서 그 중심 부분과 가장 자리 부분의 온도 기울기 차인 ΔGL을 개선시켜 ΔGL'가 되도록 한 것이다.
이처럼, 실리콘 융액(SM)의 중심 부분의 온도 기울기(GLc)만을 증가시키고, 실리콘 단결정의 중심 부분의 온도 기울기(GSc)는 개선시키지 않은 상태에서는, 실리콘 단결정의 온도 기울기(GS)와 실리콘 융액의 온도 기울기(GL)의 차이(Gs-G L)가 그 가장 자리 부분은 기존의 크기와 동일한데 반하여, 그 중심 부분은 작아져, 결정 성장 계면 전체면에 대하여 실리콘 단결정의 성장 속도가 불균형을 이루게 된다.
따라서, 결정 성장 계면의 전체면에서 실리콘 단결정의 성장 속도(V)를 동일하게 만들기 위하여, 도 6d에 도시된 그림과 같이 결정 방향으로 볼록한 새로운 계면을 형성하여, 도 6b에 도시된 그래프와 같이 실리콘 단결정의 중심 부분의 온도 기울기(GSc)가 상승하는 쪽으로 개선되어, GS'와 같은 온도 기울기 분포가 되고, ΔGS 는 ΔGS'와 같이 작아 지도록 개선된다.
이에 따라, 실리콘 단결정의 온도 기울기(GS')와 실리콘 융액의 온도 기울기(GL')의 차이(GS'-GL')는 그 가장 자리와 그 중심 부분이 동일하게 되어 그 차이(GS'-G L')만큼 실리콘 단결정 성장에 기여하게 되는 것이다.
결국 이러한 메커니즘을 통하여 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액(SM)의 온도 기울기를 GL에서 GL'로 개선시킴으로서, 결과적으로 실리콘 단결정의 가장 자리와 중심 부분의 온도 기울기 차이(ΔGS')를 작아 지도록 개선할 수 있는 것이다. 그리고 종래의 기술에서 상술한 바와 같이 ΔGS'를 작아 지도록 개선함으로서 실리콘 단결정 잉곳의 내부에 존재하는 결함 분포의 불균일성을 개선할 수 있는 것이다.
이러한 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정과 실리콘 융액에서 개선 전과 개선 후의 온도 기울기 그래프를 동시에 나타낸 그래프는 도 6c와 같다.
그리고, 발열체(100)를 통한 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액의 온도 기울기를 개선하는 것과 동시에, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 온도 기울기를 직접적으로 함께 개선시킴으로써 ΔGS를 더욱 효과적으로 개선할 수 있다.
따라서 본 발명인 실리콘 단결정 성장 장치는 상술한 바와 같이, 발열체(100)를 설치함과 동시에, 결정 성장 계면 근방의 실리콘 단결정의 반경 방향으로의 온도 기울기 차(ΔGS)를 더욱 개선하도록, 상기 석영 도가니 내부의 실리콘 융액(SM)으로부터 성장하는 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 둘러싸면서 상기 석영 도가니의 상부 공간에 설치된 열쉴드(80)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 특히, 상기 실리콘 단결정 잉곳이 성장하여 인상(pulling)되는 상기 실리콘 단결정 성장 장치의 성장 챔버(70)의 내벽에 설치되고, 내부에 냉각수가 순환하는 냉각 장치(90)를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
본 발명은 쵸크랄스키 법에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치에서 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액의 온도 분포를 개선한 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공하였다.
도 1은 일반적인 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치의 개략적인 단면도.
도 2는 일반적인 실리콘 단결정 잉곳의 성장 구동력에 대한 개념도.
도 3a는 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 속도에 따른 결정 내 결함의 종류 및 분포에 대한 개념도.
도 3b는 종래의 실리콘 단결정 성장 계면 근방의 온도 분포에 대한 개념도.
도 3c는 종래의 결정 성장 계면 근처의 열전달 평형 상태 그래프.
도 4a는 종래의 개선된 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치의 개략적인 단면도.
도 4b는 도 4a의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에 의한 개선 전과 후의 결정 성장 계면 형상 개념도.
도 5a는 본 발명인 실리콘 단결정 성장 장치의 개략적인 단면도.
도 5b는 본 발명의 발열체의 몸체부와 발열부의 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 의하여 개선된 결정 성장 계면 근방의 열전달 평형 상태 그래프.
도 6d는 본 발명에 의한 열전달 평형 상태의 개선 전과 후의 결정 성장 계면 형상 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
10 : 챔버 20 : 석영 도가니
30 : 흑연 도가니 40 : 흑연 받침대
50 : 히터 60 : 복사 단열재
70 : 상부 챔버 71 : 리프터(Lifter)
80 : 열쉴드
90 : 냉각 장치
100 : 발열체 110 : 결합부
120 : 몸체부 130 : 발열부
200 : 전원 공급 장치
100-1 : 피복부 100-2 : 발열 필라멘트
KsGs : 종래의 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 단위 면적 및 단위 시간당 결정 성장 계면에서 상부 단결정 부위로 전달되는 열량.
KLGL : 종래의 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 단위 면적 및 단위 시간당 실리콘 융액으로부터 결정 성장 계면으로 전달되는 열량
KsGs' : 본 발명으로 개선된 단위 면적 및 단위 시간당 결정 성장 계면에서 상부 단결정 부위로 전달되는 열량.
KLGL' : 본 발명으로 개선된 단위 면적 및 단위 시간당 실리콘 융액으로부터 결정 성장 계면으로 전달되는 열량

Claims (4)

  1. 다결정 실리콘을 적재하여 용융시키는 석영 도가니를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치에 있어서,
    상기 석영 도가니 내부의 실리콘 융액의 내부에 표면 중심부로부터 이격되도록 침지되게 설치되어 결정 성장 계면 근방의 실리콘 융액 중심 부분으로 열을 방사하는 발열체를 포함하는 것이 특징인 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  2. 제 1항에 있어서 상기 발열체는,
    상기 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치의 챔버 내벽에 결합되어 설치되는 결합부와,
    상기 결합부에 일단이 연결되어 상기 석영 도가니의 측벽부 및 바닥부와 이격되게 내부 공간으로 연장되는 몸체부와,
    상기 몸체부의 타단에 연결되어 상기 석영 도가니 바닥부 중심까지 형성된 상기 몸체부로부터 상부로 돌출되게 상기 실리콘 융액의 내부에 표면 중심부로부터 이격되도록 설치되는 발열부를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 발열부는 상기 실리콘 융액의 내부에 상기 표면 중심부로부터 10 내지 50㎜ 이격되도록 설치된 것이 특징인 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 발열체의 몸체부 및 발열부는 고순도 석영 유리로 형성된 피복부와,
    상기 피복부의 내부에 설치된 발열 필라멘트로 형성되고,
    상기 결합부에는 상기 발열 필라멘트로 전류를 공급하는 전류 공급 장치가 설치된 것이 특징인 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
KR10-2002-0082734A 2002-12-23 2002-12-23 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 KR100488903B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0082734A KR100488903B1 (ko) 2002-12-23 2002-12-23 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0082734A KR100488903B1 (ko) 2002-12-23 2002-12-23 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040056178A KR20040056178A (ko) 2004-06-30
KR100488903B1 true KR100488903B1 (ko) 2005-05-11

Family

ID=37348580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0082734A KR100488903B1 (ko) 2002-12-23 2002-12-23 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100488903B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7371283B2 (en) * 2004-11-23 2008-05-13 Siltron Inc. Method and apparatus of growing silicon single crystal and silicon wafer fabricated thereby

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040056178A (ko) 2004-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101263082B1 (ko) 사파이어 잉곳 성장장치
US9068277B2 (en) Apparatus for manufacturing single-crystal silicon carbide
CN110983429A (zh) 单晶炉及单晶硅制备方法
US3759671A (en) Horizontal growth of crystal ribbons
US20060090695A1 (en) Heat shield and crystal growth equipment
US8597756B2 (en) Resistance heated sapphire single crystal ingot grower, method of manufacturing resistance heated sapphire single crystal ingot, sapphire single crystal ingot, and sapphire wafer
EP0140509A1 (en) An lec method and apparatus for growing single crystal
KR20210127182A (ko) 반도체 결정 성장 장치
KR20100013854A (ko) 단결정 잉곳 제조장치
CN107849728B (zh) 使用双层连续Czochralsk法低氧晶体生长的系统和方法
CN115537929B (zh) 一种用于气相升华法生长氮化铝的晶体生长装置
US5047113A (en) Method for directional solidification of single crystals
KR930005408B1 (ko) 실리콘 단결정의 제조장치
EP0798404B1 (en) Apparatus for manufacturing single crystal of silicon
US6361597B1 (en) Single crystal material auxiliary melting apparatus and single crystal material melting method
US20240076798A1 (en) Ingot growth apparatus
KR100488903B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치
KR100297575B1 (ko) 단결정제조방법및그인발장치
KR100467836B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치
KR20020045765A (ko) 단결정 잉곳의 제조장치
JPH05294783A (ja) シリコン単結晶の製造装置
KR100843019B1 (ko) 쵸크랄스키법에 의한 반도체 단결정 잉곳 제조 장치에사용되는 열 환경 제공 모듈 및 이를 이용한 장치
JP3642174B2 (ja) シリコン単結晶の引上げ装置及びその引上げ方法
KR100869218B1 (ko) 열실드 거리결정 방법 및 이를 이용한 실리콘 단결정잉곳의 제조장치
KR102167633B1 (ko) 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기

Legal Events

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

Payment date: 20130327

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140325

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee