KR100810565B1 - Apparatus for growing silicon single crystal ingot - Google Patents

Apparatus for growing silicon single crystal ingot Download PDF

Info

Publication number
KR100810565B1
KR100810565B1 KR1020050083316A KR20050083316A KR100810565B1 KR 100810565 B1 KR100810565 B1 KR 100810565B1 KR 1020050083316 A KR1020050083316 A KR 1020050083316A KR 20050083316 A KR20050083316 A KR 20050083316A KR 100810565 B1 KR100810565 B1 KR 100810565B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon single
single crystal
crystal ingot
cop
oisf
Prior art date
Application number
KR1020050083316A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20070028114A (en
Inventor
이상훈
오현정
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 KR1020050083316A priority Critical patent/KR100810565B1/en
Publication of KR20070028114A publication Critical patent/KR20070028114A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100810565B1 publication Critical patent/KR100810565B1/en

Links

Images

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
    • C30B15/20Controlling or regulating
    • 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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14Heating of the melt or the crystallised materials
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002Preparing wafers

Landscapes

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

Abstract

실리콘 단결정 잉곳 성장장치 및 실리콘 단결정 잉곳의 결함제어방법이 개시된다. 개시된 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는, 쵸크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에 있어서, 챔버와; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니와; 상기 도가니의 외주면에 설치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와; 상기 실리콘 단결정 잉곳을 에워싸며 상기 실리콘 단결정 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하고, 상기 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 발생되는 COP 형성구간과 OISF 형성구간을 분리되게 결정 결함 발생 영역 위치에 설치된 그래파이트 링;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. Disclosed are a silicon single crystal ingot growth apparatus and a defect control method for a silicon single crystal ingot. The disclosed silicon single crystal ingot growth apparatus comprises: a silicon single crystal ingot growth apparatus for growing a silicon single crystal ingot by a Czochralski method, comprising: a chamber; A crucible installed inside the chamber and containing a silicon melt; A heater installed on an outer circumferential surface of the crucible to heat the crucible; A graphite ring surrounding the silicon single crystal ingot and blocking heat radiated from the silicon single crystal ingot, and the graphite ring disposed at a crystal defect generation region to separate the COP formation section and OISF formation section generated during the growth of the silicon single crystal ingot; It is characterized by that.

본 발명에 따르면, 그래파이트 링을 그 하부 공간이 단열되도록 설치하여 결정성장에서 발생되는 주된 결함인 COP와 OISF 결함의 형성 온도구간을 분리하여 다른 냉각속도를 가지게 하여 원하는 결함의 크기와 밀도를 제어할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, the graphite ring is installed so that the lower space is insulated so that the temperature range of COP and OISF defects, which are the major defects generated in crystal growth, is separated to have different cooling rates to control the size and density of the desired defects. There is an advantage to this.

COP, OISF, 그래파이트 링 COP, OISF, Graphite Rings

Description

실리콘 단결정 잉곳 성장장치 및 실리콘 단결정 잉곳의 결함제어방법{APPARATUS FOR GROWING SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}Silicon single crystal ingot growth apparatus and defect control method for silicon single crystal ingot {APPARATUS FOR GROWING SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}

도 1은 일반적인 결정 내부의 결함 형성구을 설명하기 위해 개략적으로 나타내 보인 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view for explaining a defect formation hole in a general crystal.

도 2는 종래의 기술에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.Figure 2 is a schematic view showing the configuration of a silicon single crystal ingot growth apparatus according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.Figure 3 is a schematic view showing the configuration of a silicon single crystal ingot growth apparatus according to the present invention.

도 4는 도 2와 도 3의 장치에서의 결정의 온도를 비교하여 나타내 보인 그래프.4 is a graph showing a comparison of the temperatures of the crystals in the apparatus of FIGS. 2 and 3.

도 5는 도 2와 도 3의 장치에서의 결정의 냉각속도를 비교하여 나타내 보인 그래프.FIG. 5 is a graph showing a comparison of the cooling rates of the crystals in the apparatus of FIGS. 2 and 3. FIG.

도 6은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서의 결함 제어를 결정하는 인자를 설명하기 위해 개략적으로 나타내 보인 도면.FIG. 6 is a schematic view for explaining a factor for determining defect control in a silicon single crystal ingot growth apparatus according to the present invention; FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

31. 도가니31. Crucible

32. 실리콘 융액32. Silicone Melt

33. 실리콘 단결정 잉곳33. Silicon Monocrystalline Ingot

34. 도가니 지지대34. Crucible Support

35. 회전축35. Rotating shaft

36. 히터36. Heater

37. 그래파이트 링37. Graphite Ring

본 발명은 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속결정 성장에 있어서 결정특성에 크게 영향을 주는 결함형성구간에 따라 각각 다른 냉각속도를 가지게 하여 원하는 크기(Size)와 밀도(Density)를 가진 결함을 얻을 수 있게 하기 위한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon single crystal ingot growth apparatus, and more particularly, to have a different cooling rate depending on a defect formation section that greatly affects the crystal characteristics in high-speed crystal growth, and thus the desired size and density. The present invention relates to a silicon single crystal ingot growth apparatus for obtaining a defect with

반도체 등의 전자부품 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)용 단결정 잉곳(ingot)을 제조하는 대표적인 방법으로는 쵸크랄스키(Czochralski, CZ)법이 있다. 이 방법은 단결정인 종자결정(seed crystal)을 용융 실리콘에 담근 후 천천히 끌어당기면서 결정을 성장시키는 방법으로서 일반적으로 몇 가지 공정단계로 나누어진다. The Czochralski (CZ) method is a typical method for manufacturing a single crystal ingot for a silicon wafer used as an electronic component material such as a semiconductor. This method is a method of growing a crystal by soaking a single crystal seed crystal in molten silicon and slowly pulling it. It is generally divided into several process steps.

상기한 쵸크랄스키 법에 따라 단결정을 성장시킬 때 일반적으로 도가니의 외방에 설치된 히터로부터 발생되는 열이 실리콘 융액으로 전달되며, 이 때 융액의 온도는 잉곳에서 멀리 떨어질수록 높은 상태이므로, 열이 가장자리의 고온 융액으 로부터 상대적으로 저온인 잉곳에 도달할 때 받는 열충격이 결정 성장에 악영향을 미친다.When growing single crystals according to the Czochralski method described above, heat generated from a heater installed outside the crucible is transferred to the silicon melt, and the temperature of the melt is higher as it moves away from the ingot. The thermal shock received when reaching a relatively low temperature ingot from the hot melt of ethylene adversely affects crystal growth.

이와 같은 쵸크랄스키 법에 의한 고속 결정 성장 공정에서는 저결함 결정을 얻기가 어려워 결함이 발생하게 되는데 이때 발생되는 결함을 원하는 형태로 제어하는 것이 중요하다. In the high-speed crystal growth process using the Czochralski method, it is difficult to obtain low defect crystals, so that defects occur. It is important to control the defects generated at the desired shape.

그러나, 결정성장에서 발생되는 주된 결함인 COP(Crystal Originate Particle)와 OISF(Oxygen Induced Stacking Fault) 핵은 그 생성되는 온도 구간이 연속적으로 구성되어 있어 결함 형성에 있어서, 서로 비슷한 냉각속도를 가지게 된다. However, COP (Crystal Originate Particle) and Oxygen Induced Stacking Fault (OISF) nuclei, which are the major defects that occur in crystal growth, have a similar cooling rate in forming defects because their temperature ranges are continuously formed.

도 1 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에 의해 성장된 실리콘 단결정 잉곳 내부의 결함 형성구간을 나타내 보인 것이다.1 shows a defect formation section inside a silicon single crystal ingot grown by a silicon single crystal ingot growth apparatus.

도 1을 참조하면, 실리콘 융액(22)을 담는 도가니(21) 내의 중심에서 실리콘 단결정 잉곳(23)이 성장하면서 COP 형성구간 T1과, OISF 형성구간 T2를 각각 G1과 G2의 냉각속도를 가지며 지나게 된다. Referring to FIG. 1, as the silicon single crystal ingot 23 grows in the center of the crucible 21 containing the silicon melt 22, the COP formation section T1 and the OISF formation section T2 have a cooling rate of G1 and G2, respectively. do.

이때 결함 형성구간 T1과 T2를 높은 냉각속도로서 지나게 되면, 작은 크기의 높은 밀도를 가진 결함이 형성되며, 낮은 냉각속도로서 지나게 되면 큰 크기의 낮은 밀도를 가진 결함이 형성하게 된다. 이는 반도체의 특성에 크게 영향을 미치는 결함이므로 결함을 적절히 제어해야 할 필요가 있다. At this time, if the defect formation sections T1 and T2 pass at a high cooling rate, a defect having a high density of a small size is formed, and a defect having a low density of a large size is formed if a defect is passed at a low cooling rate. Since this is a defect that greatly affects the characteristics of the semiconductor, it is necessary to appropriately control the defect.

그리고 도 2는 종래의 실리콘 단결정 잉곳 성장장치로서, 그래파이트(Graphite)로 이루어진 열실드(24)를 이용해 히터(Heater)(25)의 열을 적절히 차단 함으로써, 전술한 COP 형성구간(A)과 OISF 형성구간(B)의 냉각속도를 비슷하게 제어를 한 경우를 나타내 보인 것이다. 2 is a conventional silicon single crystal ingot growth apparatus, by appropriately blocking the heat of the heater 25 using a heat shield 24 made of graphite, thereby forming the above-described COP formation section A and OISF. It shows the case where the cooling rate of the formation section (B) is similarly controlled.

그러나, 상기한 COP 형성구간(A)과 OISF 형성구간(B)이 인접하므로, 두 구간의 냉각속도를 분리하는 새로운 장치가 필요하다. However, since the COP formation section (A) and the OISF formation section (B) are adjacent to each other, a new device for separating the cooling rates of the two sections is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 그래파이트 링을 설치하여 결정의 결함 구간을 분리시킴으로써 고속 결정성장에서 결정특성에 크게 영향을 주는 결함형성구간인 COP 형성구간과 OISF 형성구간에서 각각 다른 냉각속도를 가지게 함으로써 원하는 크기와 밀도를 가진 결함을 얻을 수 있도록 한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, in the COP formation section and OISF formation section, which is a defect formation section that greatly affects the crystal characteristics in high-speed crystal growth by installing a graphite ring to separate the defect section of the crystal. It is an object of the present invention to provide a silicon single crystal ingot growth apparatus capable of obtaining defects having desired sizes and densities by having different cooling rates.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는, 쵸크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에 있어서, 챔버와; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니와; 상기 도가니의 외주면에 설치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와; 상기 실리콘 단결정 잉곳을 에워싸며 상기 실리콘 단결정 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하고, 상기 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 발생되는 COP 형성구간과 OISF 형성구간을 분리되게 결정 결함 발생 영역 위치에 설치된 그래파이트 링;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Silicon single crystal ingot growth apparatus of the present invention for achieving the above object, the silicon single crystal ingot growth apparatus for growing a silicon single crystal ingot by Czochralski method, the chamber; A crucible installed inside the chamber and containing a silicon melt; A heater installed on an outer circumferential surface of the crucible to heat the crucible; A graphite ring surrounding the silicon single crystal ingot and blocking heat radiated from the silicon single crystal ingot, and the graphite ring disposed at a crystal defect generation region to separate the COP formation section and OISF formation section generated during the growth of the silicon single crystal ingot; It is characterized by that.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설 명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3에는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of a silicon single crystal ingot growth apparatus according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는, 챔버(미도시)를 포함하며, 챔버의 내부에서 실리콘 단결정 잉곳(IG)(33)의 성장이 이루어진다.Referring to the drawings, the silicon single crystal ingot growth apparatus according to the present invention includes a chamber (not shown), and the silicon single crystal ingot (IG) 33 grows inside the chamber.

상기 챔버 내에는 실리콘 융액(SM)(32)을 담는 석영의 도가니(31)가 설치되며, 이 도가니(31)의 외부에는 흑연으로 이루어진 도가니 지지대(34)가 도가니(31)를 에워싸도록 설치된다.In the chamber, a crucible 31 of quartz containing a silicon melt (SM) 32 is installed, and a crucible support 34 made of graphite surrounds the crucible 31 outside the crucible 31. do.

그리고 상기 도가니 지지대(34)는 회전축(35) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(35)은 구동 수단(미도시)에 의해 회전되어 도가니(31)를 회전시키면서 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 한다. 또한 상기 도가니 지지대(34)는 소정 간격을 두고 원통형의 히터(36)에 의해 에워싸여지며, 이 히터(36)는 보온통(미도시)에 의해 에워싸여진다. The crucible support 34 is fixedly installed on the rotary shaft 35, and the rotary shaft 35 is rotated by a driving means (not shown) to raise the crucible 31 while rotating so that the solid-liquid interface has the same height. Keep it. The crucible support 34 is also surrounded by a cylindrical heater 36 at predetermined intervals, which is surrounded by a thermos (not shown).

상기 히터(36)는 도가니(31) 내에 적재된 고순도의 다결정실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 융액(32)으로 만들며, 상기한 보온통은 히터(36)에서 발산되는 열이 챔버의 벽 쪽으로 확산되는 것을 방지하여 열 효율을 향상시킨다.The heater 36 melts a high-purity polycrystalline silicon mass loaded in the crucible 31 into a silicon melt 32, which prevents the heat emitted from the heater 36 from spreading toward the wall of the chamber. To improve thermal efficiency.

또한 상기 챔버의 상부에는 케이블을 감아 인상(引上)하는 인상 수단(미도시)이 설치되며, 이 케이블의 하부에 도가니(31) 내의 실리콘 융액(32)에 접촉되어 인상하면서 실리콘 단결정 잉곳(33)을 성장시키는 종결정이 설치된다. In addition, an upper portion of the chamber is provided with an pulling means (not shown) for winding up and pulling the cable, and the silicon single crystal ingot 33 is brought into contact with the silicon melt 32 in the crucible 31 at the bottom of the cable. Seed crystals are grown.

상기한 인상 수단은 실리콘 단결정 잉곳(33) 성장 시 케이블을 감아 인상하면서 회전 운동하며, 이 때 실리콘 단결정 잉곳(33)은 도가니(31)의 회전축(35)과 동일한 축을 중심으로 하여 도가니(31)의 회전방향과 반대방향으로 회전시키면서 끌어올리도록 한다.The pulling means rotates while the cable is stretched while the silicon single crystal ingot 33 is grown, and the silicon single crystal ingot 33 is the crucible 31 about the same axis as the rotation axis 35 of the crucible 31. Raise it while rotating in the opposite direction of rotation.

그리고 원활한 실리콘 단결정 잉곳(33) 성장을 위해, 아르곤(Ar), 네온(Ne) 및 질소(N) 등의 불활성 가스를 챔버의 상부로 유입하고, 사용된 불활성 가스는 챔버의 하부를 통해 배출시키는 방법을 많이 이용하고 있다.In order to smoothly grow the silicon single crystal ingot 33, an inert gas such as argon (Ar), neon (Ne), and nitrogen (N) is introduced into the upper portion of the chamber, and the used inert gas is discharged through the lower portion of the chamber. I use a lot of methods.

또한 상기 실리콘 단결정 잉곳(33)과 도가니(31) 사이에는 이 실리콘 단결정 잉곳(33)을 에워싸도록 열실드로써 그래파이트 링(37)(Graphite Ring)이 설치된다. In addition, a graphite ring 37 is provided between the silicon single crystal ingot 33 and the crucible 31 as a heat shield to surround the silicon single crystal ingot 33.

상기 그래파이트 링(37)은 웨이퍼가 면내에서 특성이 균질할 것이 요구되는 추세에 따라, 결정 반경방향으로의 수직 온도 기울기의 편차를 줄이기 위해 다양한 핫존(Hot Zone)을 설계하는 과정에서 개발된 것으로서, 실리콘 단결정 잉곳(33)으로부터 방사되는 열을 차단하여 실리콘 단결정 잉곳(33) 외주부에서의 냉각속도를 늦추는 역할을 한다.The graphite ring 37 was developed in the process of designing various hot zones in order to reduce the deviation of the vertical temperature gradient in the crystal radial direction according to the trend that the wafer is required to have a homogeneous property in plane. It blocks the heat radiated from the silicon single crystal ingot 33 and serves to slow down the cooling rate at the outer periphery of the silicon single crystal ingot 33.

또한 본 발명의 특징부를 이루는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 그래파이트 링(37)은, 실리콘 단결정 잉곳(33) 성장 시 발생되는 COP 형성구간(C)과 OISF 형성구간(D)을 분리되게 결정 결함 발생 영역 위치에 설치된다.Also, as shown in FIG. 3, the graphite ring 37 separates the COP formation section (C) and the OISF formation section (D) generated when the silicon single crystal ingot 33 is grown. It is installed in the crystal defect generation area position.

상기 그래파이트 링(37)은, 이 그래파이트 링(37)의 하부 공간이 단열되도록 실리콘 단결정 잉곳(33)으로부터 일정 간격을 두고 수평을 유지하며 설치되고, 후술하는 도 6에 도시된 바와 같이, 좌우 길이 및 상하 위치가 조정되어 결정 결함 제어가 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다.The graphite ring 37 is installed horizontally at a predetermined interval from the silicon single crystal ingot 33 so that the lower space of the graphite ring 37 is insulated, as shown in FIG. 6 to be described later, left and right lengths And the vertical position is adjusted so that crystal defect control is possible.

그리고 상기 그래파이트 링(37)이 설치되는 결정 결함 발생 영역은 900∼1120℃이고, 상기 그래파이트 링(37)은 실리콘 단결정 잉곳(33)과의 간격은 약 1㎝ 이격되며 설치된다. 즉, 상기 그래파이트 링(37)의 내주면과 실리콘 단결정 잉곳(33)의 외주면 사이에는 약 1㎝ 이격되며 설치된다. 그러나 이 이격 거리는 본 발명을 한정하지 않고, 상기 그래파이트 링(37)의 하부 공간이 단열이 이루어지면, 상기한 이격 거리는 1㎝ 이상이면 한정되지 않는다.The crystal defect generation region in which the graphite ring 37 is installed is 900 to 1120 ° C., and the graphite ring 37 is provided at a distance of about 1 cm from the silicon single crystal ingot 33. That is, between the inner circumferential surface of the graphite ring 37 and the outer circumferential surface of the silicon single crystal ingot 33 are spaced about 1 cm apart. However, the separation distance does not limit the present invention, and if the lower space of the graphite ring 37 is insulated, the separation distance is not limited as long as 1 cm or more.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the silicon single crystal ingot growth apparatus according to the present invention having the configuration as described above is as follows.

쵸크랄스키 법에 의한 고속 결정 성장 공정에서는 저결함 결정을 얻기가 어려워 결함이 발생하게 되는데 이때 발생되는 결함을 원하는 형태로 제어하는 것이 중요하다. In the high-speed crystal growth process by the Czochralski method, it is difficult to obtain low defect crystals and defects are generated. It is important to control the defects generated at the desired shape.

그러나, 전술한 바와 같이 결정성장에서 발생되는 주된 결함인 COP와 OISF 핵은 그 생성되는 온도 구간이 연속적으로 구성되어 있어 결함 형성에 있어 서로 비슷한 냉각속도를 가지게 된다. However, as described above, COP and OISF nuclei, which are the major defects generated in crystal growth, are continuously formed in temperature zones, and thus have similar cooling rates in defect formation.

따라서 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는, 상기한 두 가지 결함의 형성 온도구간을 분리하여 다른 냉각속도를 가지게 함으로써 원하는 결함의 크기와 밀도를 제어할 수 있게 한 것이다.Therefore, the silicon single crystal ingot growth apparatus according to the present invention is to control the size and density of the desired defect by separating the above two formation temperature period of the defect to have a different cooling rate.

이를 보다 구체적으로 설명한다.This will be described in more detail.

도 3을 다시 참조하면, 상기 그래파이트 링(37)을 이용해 COP 형성구간(C)과 OISF 형성구간(D)을 분리하여 그래파이트 링(37) 아래쪽에서 위쪽으로의 열전달을 차단함으로써 그래파이트 링(37) 아래 공간을 단열시켜 COP 형성구간(C)은 서서히 냉각되어 큰 크기의 낮은 밀도를 가지게 제어하며, 반면에 OISF 형성구간(D)은 빨리 냉각되어 OISF가 생성되지 않거나, 아주 작은 크기를 가지게 제어한다. Referring to FIG. 3 again, by separating the COP forming section (C) and the OISF forming section (D) by using the graphite ring 37 to block heat transfer from the graphite ring 37 to the bottom upwards, the graphite ring 37 By insulating the lower space, the COP formation section (C) is gradually cooled to control a large size and low density, while the OISF formation section (D) is rapidly cooled to control OISF not to be produced or to have a very small size. .

이를 위해 상기 그래파이트 링(37)을 실리콘 단결정 잉곳(33)으로부터 일정 간격을 두고 수평을 유지하며 설치되게 하고, 상기 그래파이트 링(37)을 결정 결함 발생 영역(900∼1120℃)에 설치하도록 하고, 특히 그래파이트 링(37)과 실리콘 단결정 잉곳(33)과의 간격을 약 1㎝ 이격되게 하며 설치한다. To this end, the graphite ring 37 is horizontally installed at a predetermined interval from the silicon single crystal ingot 33, and the graphite ring 37 is installed in the crystal defect generation region (900 to 1120 ° C), In particular, the interval between the graphite ring 37 and the silicon single crystal ingot 33 is installed so as to be spaced about 1 cm apart.

이를 더욱 명료하게 설명하기 위하여 도 4에는 종래 기술에 따른 장치(도 2 참조)와 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치(도 3)에서의 결정 온도를 비교한 그래프가 도시되어 있다.In order to clarify this more clearly, FIG. 4 shows a graph comparing the crystal temperature in the apparatus according to the prior art (see FIG. 2) and the silicon single crystal ingot growth apparatus (FIG. 3) according to the present invention.

도 4를 참조하면, 종래의 기술에 따른 장치와 본 발명에 따른 장치에서의 결정의 온도가 상당한 차이를 나타내는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 장치의 결정이 결정 30cm까지는 서서히 냉각되는 것을 알 수 있다. 4, it can be seen that the temperature of the crystal in the device according to the prior art and the device according to the present invention shows a significant difference, and the crystal of the device of the present invention gradually cools to 30 cm of the crystal. .

그리고 도 5에는 상기한 두 장치에서의 각각의 두 결정의 냉각속도를 비교한 그래프가 도시되어 있다. 5 shows a graph comparing the cooling rates of each of the two crystals in the two devices described above.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치의 결정이 COP 형성구간(C)에서의 냉각속도는 낮은 반면, OISF 형성구간(D)의 냉각속도는 상당히 빠른 것을 확인 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 장치를 이용하면 고속 쵸크랄스키 단결정 성장에서 COP 형성구간(C)과 OISF 형성구간(D)을 적절히 구분하여 원하는 형태의 결정결함을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. As shown in Figure 5, it can be seen that the crystal of the apparatus according to the present invention has a low cooling rate in the COP forming section (C), while the cooling rate of the OISF forming section (D) is considerably fast. Therefore, it can be seen that by using the apparatus according to the present invention, a desired defect can be obtained by appropriately distinguishing the COP formation section (C) and the OISF formation section (D) in high-speed Czochralski single crystal growth.

또한 도 6에는 이러한 결함 제어를 결정하는 두 가지 인자를 나타내었다. 즉, 이 두 가지 인자는 상기 그래파이트 링(37)의 위치와 길이인데, 전술한 바와 같이, 상기 그래파이트 링(37)의 위치는 결정의 결함 발생 영역(900∼1120℃)에 위치해야 하며, 그래파이트 링(37)의 길이는 결정으로부터 1cm 이상부터이면 된다.6 shows two factors that determine this defect control. In other words, these two factors are the position and length of the graphite ring 37, as described above, the position of the graphite ring 37 should be located in the defect generation region (900 to 1120 ℃) of the crystal, and The length of the ring 37 should just be 1 cm or more from a crystal.

한편, 상기 그래파이트 링(37)은 흑연 재질의 링(37) 모양을 한 것으로, 이 그래파이트 링(37)의 길이가 길어질수록 결함 형성구간을 효과적으로 분리할 수 있으나, 결정의 직경을 고려하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the graphite ring 37 has a shape of a graphite ring 37. As the length of the graphite ring 37 increases, the defect formation section can be effectively separated, but it is preferable to consider the diameter of the crystal. Do.

본 발명은, 전산모사를 통해 원하는 형태의 결정결함을 얻을 수 있게 장치설계를 할 수 있으며, 나아가서는 고속 단결정 성장에서 반도체의 수율에 좋지 않은 영향을 미치는 OISF의 발생은 제어하면서, 적절한 COP 크기와 밀도를 가질 수 있도록 제어할 수 있다.The present invention can be designed to obtain the desired crystal defects through computer simulation, and furthermore, while controlling the generation of OISF, which adversely affects the yield of semiconductors in high-speed single crystal growth, It can be controlled to have a density.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the silicon single crystal ingot growth apparatus according to the present invention has the following effects.

그래파이트 링을 그 하부 공간이 단열되도록 설치하여 결정성장에서 발생되는 주된 결함인 COP와 OISF 결함의 형성 온도구간을 분리하여 다른 냉각속도를 가지게 하여 원하는 결함의 크기와 밀도를 제어할 수 있다. 따라서 원하는 형태의 결정결함을 얻을 수 있다.By installing the graphite ring so that the lower space is insulated, it is possible to control the size and density of the desired defect by separating the temperature range of the formation of COP and OISF defects, which are the major defects in crystal growth, and having different cooling rates. Thus, desired crystal defects can be obtained.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (13)

쵸크랄스키 법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에 있어서, In a silicon single crystal ingot growth apparatus for growing a silicon single crystal ingot by the Czochralski method, 챔버와;A chamber; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담고 있는 도가니와;A crucible installed inside the chamber and containing a silicon melt; 상기 도가니의 외주면에 설치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와;A heater installed on an outer circumferential surface of the crucible to heat the crucible; 상기 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 발생되는 COP 형성구간과 OISF 형성구간을 분리되게 결정 결함 발생 영역 위치에 설치된 그래파이트 링;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.And a graphite ring disposed at a crystal defect generation region so as to separate the COP formation section and the OISF formation section generated during the growth of the silicon single crystal ingot. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 그래파이트 링는,The graphite ring, 상기 그래파이트 링의 하부 공간이 단열되도록 실리콘 융액에 대해 수평하게 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.Silicon single crystal ingot growth apparatus, characterized in that disposed in the horizontal to the silicon melt so that the lower space of the graphite ring is insulated. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 그래파이트 링는 내직경과 외직경의 차이 및 상기 그래파이트 링가 배치되는 높이에 따라 결정 결함 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.The graphite ring is a silicon single crystal ingot growth apparatus, characterized in that the crystal defect control is possible according to the difference between the inner diameter and the outer diameter and the height of the graphite ring is disposed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 결정 결함 발생 영역은 900∼1120℃인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.The silicon single crystal ingot growth apparatus, wherein the crystal defect generation region is 900 to 1120 ° C. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 그래파이트 링의 내직경은 상기 실리콘 단결정 잉곳의 직경 + 1㎝인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.The internal diameter of the graphite ring is a silicon single crystal ingot growth apparatus, characterized in that the diameter of the silicon single crystal ingot + 1cm. 쵸크랄스키 법에 의해 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법에 있어서, In the COP crystal defect and OISF crystal defect control method of silicon single crystal ingot grown by Czochralski method, 챔버의 내부에 설치되는 실리콘 융액을 담고 있는 도가니로부터 성장되는 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방향을 따라 상하로 이동가능하며 상기 실리콘 융액에 대해 수평하게 배치되는 그래파이트 링를 배치하고,Arranging a graphite ring that is movable up and down along the growth direction of the silicon single crystal ingot grown from the crucible containing the silicon melt installed inside the chamber and disposed horizontally with respect to the silicon melt, 히터로 상기 도가니를 가열하여 융액이 용융된 경우에 온도분포를 전사모사하고,Transfer the crucible with a heater to transfer the temperature distribution when the melt is melted, 상기 전사모사결과에 따라 상기 그래파이트 링를 상기 잉곳의 성장방향을 따라 이동시켜 COP 사이즈 및 밀도와 OSIF 발생을 제어하는 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법.COP crystal defect and OISF crystal defect control method of the silicon single crystal ingot which moves the graphite ring along the growth direction of the ingot in accordance with the transfer simulation result to control the COP size and density and OSIF generation. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 그래파이트 링의 내직경과 외직경의 차이를 제어하여 결정결함을 제어하는 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법.COP crystal defect and OISF crystal defect control method of the silicon single crystal ingot to control the crystal defect by controlling the difference between the inner diameter and the outer diameter of the graphite ring. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 그래파이트 링를 900∼1120℃ 온도분포 영역에 배치하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법.COP crystal defect and OISF crystal defect control method of the silicon single crystal ingot, characterized in that the graphite ring is disposed in the temperature distribution region 900 ~ 1120 ℃. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 그래파이트 링의 내직경은 상기 실리콘 단결정 잉곳의 직경 + 1㎝인 것을 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법.The internal diameter of the graphite ring is the diameter of the silicon single crystal ingot + 1cm COP crystal defect and OISF crystal defect control method of the silicon single crystal ingot. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 결정이 30cm 성장하기 전의 온도구배가 30cm 성장 후의 온도구배에 비해 완만하게 제어하는 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법.A method for controlling COP crystal defects and OISF crystal defects in a silicon single crystal ingot in which the temperature gradient before the crystal growth of the silicon single crystal ingot is 30 cm is gently controlled compared to the temperature gradient after 30 cm growth. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 COP형성구간에서의 냉각속도는 낮고, OISF형성구간의 냉각속도는 상당히 빠르게 제어되는 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법.The method of controlling COP crystal defects and OISF crystal defects in a silicon single crystal ingot, wherein the cooling rate in the COP forming section is low and the cooling rate of the OISF forming section is controlled very fast. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 그래파이트 링 상부에 COP형성구간이 배치되고, 상기 그래파이트 링 하부에 OISF 형성구간이 배치되는 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법.COP crystal defects and OISF crystal defect control method of the silicon single crystal ingot is disposed on the graphite ring, the COP formation section is disposed above, the OISF formation section is disposed below the graphite ring. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 그래파이트 링 상부의 COP형성구간의 온도구배가 상기 그래파이트 링 하부의 OISF형성구간의 온도구배보다 작은 실리콘 단결정 잉곳의 COP 결정 결함과 OISF 결정 결함 제어방법. COP crystal defect and OISF crystal defect control method of the silicon single crystal ingot having a temperature gradient of the COP formation section of the graphite ring lower than the temperature gradient of the OISF formation section of the graphite ring.
KR1020050083316A 2005-09-07 2005-09-07 Apparatus for growing silicon single crystal ingot KR100810565B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050083316A KR100810565B1 (en) 2005-09-07 2005-09-07 Apparatus for growing silicon single crystal ingot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050083316A KR100810565B1 (en) 2005-09-07 2005-09-07 Apparatus for growing silicon single crystal ingot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070028114A KR20070028114A (en) 2007-03-12
KR100810565B1 true KR100810565B1 (en) 2008-03-18

Family

ID=38101023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050083316A KR100810565B1 (en) 2005-09-07 2005-09-07 Apparatus for growing silicon single crystal ingot

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100810565B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210109288A (en) 2020-02-27 2021-09-06 (주)에스테크 Crystal growth controlling apparatus and method for silicon ingot growth apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102490986B1 (en) * 2016-01-04 2023-01-26 에스케이실트론 주식회사 Ingot growth control device and control method of it

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01160894A (en) * 1987-12-16 1989-06-23 Mitsubishi Metal Corp Apparatus for pulling up single crystal
JP2000281479A (en) 1999-04-01 2000-10-10 Komatsu Electronic Metals Co Ltd Single crystal ingot production apparatus and method
KR20020045765A (en) * 2000-12-11 2002-06-20 이 창 세 Growing apparatus of a single crystal ingot
KR20030005900A (en) * 2001-07-10 2003-01-23 한보니스코 주식회사 Crossarm Punching processing apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01160894A (en) * 1987-12-16 1989-06-23 Mitsubishi Metal Corp Apparatus for pulling up single crystal
JP2000281479A (en) 1999-04-01 2000-10-10 Komatsu Electronic Metals Co Ltd Single crystal ingot production apparatus and method
KR20020045765A (en) * 2000-12-11 2002-06-20 이 창 세 Growing apparatus of a single crystal ingot
KR20030005900A (en) * 2001-07-10 2003-01-23 한보니스코 주식회사 Crossarm Punching processing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210109288A (en) 2020-02-27 2021-09-06 (주)에스테크 Crystal growth controlling apparatus and method for silicon ingot growth apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070028114A (en) 2007-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110923806B (en) Single crystal furnace and preparation method of single crystal silicon rod
KR100793950B1 (en) Silicon single crystal ingot and manufacturing method thereof
KR20010102396A (en) Heat shield assembly for crystal puller
KR100582241B1 (en) Method for producing low defect silicon single crystal doped with nitrogen
KR101048831B1 (en) Graphite heater for producing single crystal, single crystal manufacturing device and single crystal manufacturing method
KR100810565B1 (en) Apparatus for growing silicon single crystal ingot
KR101146695B1 (en) Apparatus and Method for manufacturing silicon crystal Improved cooling efficiency of remaining silicon melt
KR100331552B1 (en) Czochralski Pullers and Pulling Methods for Manufacturing Monocrystalline Silicon Ingots by Controlling Temperature Gradients at the Center and Edge of an Ingot-Melt Interface
US7582159B2 (en) Method for producing a single crystal
KR20110099481A (en) Single crystal cooling apparatus and single crystal grower including the same
KR20050120707A (en) Process for producing single crystal
KR102355248B1 (en) Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot
JPH11240790A (en) Apparatus for producing single crystal
KR20130007354A (en) Apparatus for growing silicon crystal and method for growing silicon crystal using the same
KR100906281B1 (en) Heat shield structure for growing silicon single crystal ingot and grower using the same
KR100690959B1 (en) An apparatus of growing single crystal ingot
KR101100862B1 (en) Silicon wafer and method of manufacturing silicon single crystal ingot
JP3564740B2 (en) Crystal growth equipment
KR100549259B1 (en) An apparatus of manufacturing silicon single crystal ingot
KR102443802B1 (en) Manufacturing apparatus of semiconductor ring and manufacturing method of semiconductor ring using the same
KR20070064210A (en) Single crystal ingot grower
KR100468117B1 (en) Production method for high-quality silicon single crystal
KR100544966B1 (en) An apparatus of manufacturing silicon single crystal ingot
KR100818891B1 (en) Structure of heat shield and apparatus of growing single crystal
KR100784585B1 (en) Method of growing semiconductor crystal using unbalanced magnetic field and apparatus for implementing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131223

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141223

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151223

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171222

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191219

Year of fee payment: 13