KR101193786B1 - Single Crystal Grower, Manufacturing Method for Single Crystal, and Single Crystal Ingot Manufacturied by the same - Google Patents

Single Crystal Grower, Manufacturing Method for Single Crystal, and Single Crystal Ingot Manufacturied by the same Download PDF

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Abstract

실시예는 단결정 성장장치, 단결정 성장방법 및 이에 의해 성장된 단결정 잉곳에 관한 것이다.
실시예에 따른 단결정 성장장치는 융액(melt)를 담을 수 있는 도가니 및 상기 도가니와 이격되어 상기 도가니의 둘레에 설치되는 마그넷을 포함하는 단결정 성장장치에 있어서, 단결정 잉곳의 성장에 따라 변하는 융액(Melt) 잔존부피 비(α)에 따라 마그넷의 위치가 제어될 수 있다.
Embodiments relate to a single crystal growing apparatus, a single crystal growing method, and a single crystal ingot grown thereby.
The single crystal growth apparatus according to the embodiment includes a crucible capable of containing a melt and a magnet spaced apart from the crucible and installed around the crucible, wherein the melt changes according to the growth of the single crystal ingot. The position of the magnet may be controlled according to the remaining volume ratio α.

Description

단결정 성장장치, 단결정 성장방법 및 이에 의해 성장된 단결정 잉곳{Single Crystal Grower, Manufacturing Method for Single Crystal, and Single Crystal Ingot Manufacturied by the same}Single Crystal Grower, Single Crystal Growth Method, and Single Crystal Ingot Grown by the Single Crystal Grower, Manufacturing Method for Single Crystal, and Single Crystal Ingot Manufacturied by the same

실시예는 단결정 성장장치, 단결정 성장방법 및 이에 의해 성장된 단결정 잉곳에 관한 것이다.Embodiments relate to a single crystal growing apparatus, a single crystal growing method, and a single crystal ingot grown thereby.

반도체를 제조하기 위해서는 웨이퍼를 제조하고 이러한 웨이퍼에 소정의 이온을 주입하고 회로 패턴을 형성하는 단계 등을 거쳐야 한다. 이때, 웨이퍼의 제조를 위해서는 먼저 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시켜야 하는데, 이를 위해 초크랄스키(czochralski, CZ) 법이 적용될 수 있다.In order to manufacture a semiconductor, a process of manufacturing a wafer, injecting predetermined ions into the wafer, and forming a circuit pattern is required. In this case, in order to manufacture the wafer, first, single crystal silicon needs to be grown in an ingot form, and for this, Czochralski (CZ) method may be applied.

현재 CZ법에 의한 단결정 잉곳 제조방법에 있어 용융된 실리콘 멜트를 담기 위해 석영도가니가 사용된다. 이러한 석영도가니는 실리콘 멜트와의 반응을 동반하여 멜트 내에 용해됨으로써 SiOx 형태로 전이되고 이는 잉곳 내로 혼입되어 미소 내부 결함(BMD) 등을 형성함으로써 반도체 공정 중에 금속 불순물에 대하여 게터링 사이트로 작용하거나, 다른 한편으로는 각종 결함 및 편석을 유발함으로써 결국에는 반도체 장치의 수율에 악영향을 미칠 수 있다.Currently, quartz crucibles are used to contain molten silicon melt in a single crystal ingot manufacturing method by the CZ method. These quartz crucibles are dissolved in the melt together with the reaction with the silicon melt to be transformed into SiOx form, which is incorporated into the ingot to form micro internal defects (BMD) or the like to act as gettering sites for metal impurities during the semiconductor process, On the other hand, by causing various defects and segregation, it can eventually adversely affect the yield of the semiconductor device.

이러한 단결정 잉곳 내 산소농도를 제어하기 위해 먼저 결정 성장로 내의 핫존(H/Z)을 상당 부분 변경시키는 방법이 있다. 예를 들어, 히터의 길이 조절이나, 슬릿 등을 조절하여 석영도가니의 용해 속도를 제어하는 방법은 많이 논의되어 왔다.In order to control the oxygen concentration in the single crystal ingot, there is a method of changing the hot zone (H / Z) in the crystal growth furnace substantially. For example, the method of controlling the dissolution rate of a quartz crucible by adjusting the length of a heater, a slit, etc. has been discussed a lot.

또한, 단결정 잉곳의 회전속도나 석영도가니의 회전 속도, 성장로 내 아르곤이나 압력 등을 조절하여 산소 농도를 제어하는 방법이 있다.In addition, there is a method of controlling the oxygen concentration by adjusting the rotation speed of the single crystal ingot, the rotation speed of the quartz crucible, the argon or the pressure in the growth furnace, and the like.

또 다른 방법으로 자기장을 이용하여 멜트 대류를 통한 산소농도 제어를 하는 방법이 있다.Another method is to control the oxygen concentration through melt convection using a magnetic field.

한편, 종래의 기술에도 불구하고 저산소 농도에서의 결정길이 방향의 산소농도 편차 및 웨이퍼 면내 산소농도 편차를 제어하는 기술이 미약하다.On the other hand, despite the conventional technology, there is a weak technique for controlling the oxygen concentration variation in the crystal length direction and the wafer in-plane oxygen concentration variation in the low oxygen concentration.

또한, 종래기술에서는 웨이퍼 면내 센터(Center)부와 에지(Edge)부의 산소농도를 상대적으로 제어하여 산포를 줄이는 기술은 제시하지 못하고 있다.In addition, the prior art does not propose a technique for reducing the dispersion by relatively controlling the oxygen concentration in the in-plane center portion and the edge portion of the wafer.

실시예는 저산소 구현 및 결정길이방향과 웨이퍼(Wafer) 면내 산소 편차를 효과적으로 제어할 수 있는 단결정 성장장치, 단결정 성장방법 및 이에 의해 성장된 단결정 잉곳을 제공하고자 한다.Embodiments provide a single crystal growth apparatus, a single crystal growth method, and a single crystal ingot grown thereby, which can effectively control low oxygen, crystal length direction, and in-plane oxygen variation.

실시예에 따른 단결정 성장장치는 융액(melt)를 담을 수 있는 도가니 및 상기 도가니와 이격되어 상기 도가니의 둘레에 설치되는 마그넷을 포함하는 단결정 성장장치에 있어서, 단결정 잉곳의 성장에 따라 변하는 융액(Melt) 잔존부피 비(α)에 따라 마그넷의 위치가 제어될 수 있다.The single crystal growth apparatus according to the embodiment includes a crucible capable of containing a melt and a magnet spaced apart from the crucible and installed around the crucible, wherein the melt changes according to the growth of the single crystal ingot. The position of the magnet may be controlled according to the remaining volume ratio α.

또한, 실시예에 따른 단결정 성장방법은 융액(melt)를 담을 수 있는 도가니 및 상기 도가니와 이격되어 상기 도가니의 둘레에 설치되는 마그넷을 포함하는 단결정 성장장치에 있어서, 단결정 잉곳의 성장에 따라 변하는 융액(Melt) 잔존부피 비(α)에 따라 마그넷의 위치가 제어될 수 있다.In addition, the single crystal growth method according to the embodiment of the present invention comprises a crucible capable of containing a melt and a magnet spaced apart from the crucible and installed around the crucible, wherein the melt changes according to the growth of the single crystal ingot. (Melt) The position of the magnet may be controlled according to the remaining volume ratio α.

또한, 실시예에 따른 단결정 잉곳은 상기의 단결정 성장방법으로 제조되며, 축방향에 수직한 면방향의 단면내의 ORG(Oxygen Radial Gradient)가, ORG=(Maximum Oi-Minimum Oi)/(Maximum Oi)로 표시되는 경우, ORG 값이 4% 이하로 구성될 수 있다.In addition, the single crystal ingot according to the embodiment is manufactured by the single crystal growth method described above, wherein ORG (Oxygen Radial Gradient) in the cross section of the plane direction perpendicular to the axial direction is ORG = (Maximum Oi-Minimum Oi) / (Maximum Oi) If indicated by ORG value may be configured to 4% or less.

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실시예에 따른 단결정 성장장치, 단결정 성장방법 및 이에 의해 성장된 단결정 잉곳과 웨이퍼에 의하면, 종래기술 중 다양한 수준의 산소 농도 제어를 위한 핫존(H/Z) 교체와 같은 추가적인 조치가 불필요하다. According to the single crystal growth apparatus, the single crystal growth method, and the single crystal ingot and the wafer grown by the embodiment, no additional measures such as hot zone (H / Z) replacement for various levels of oxygen concentration control in the prior art are unnecessary.

또한, 실시예에 의하면 단결정 잉곳 성장 과정 중, 융액(Melt) 잔존부피를 자기장을 이용하여 특정 비율로 분리하였을 경우 산소 산포제어가 용이해지는 방법을 이용하여 저산소 구현 및 결정길이방향과 웨이퍼(Wafer) 면내 산소 편차를 효과적으로 제어할 수 있다. In addition, according to the embodiment, when the remaining volume of the melt is separated at a specific ratio by using a magnetic field during the single crystal ingot growth process, low oxygen is realized and the crystal length direction and wafer are made using a method that facilitates oxygen distribution control. In-plane oxygen deviation can be effectively controlled.

예를 들어, 융액(Melt) 잔존부피 비를 0.3~0.6으로 설정하여 마그넷(Magnet)의 위치를 결정하는 방법으로, 단결정의 길이가 증가할수록 MGP의 위치가 초기 중심부에서부터 융액(Melt) 표면으로 점차 상승하면서 제어되는 특성이 있으며, 이를 이용하여 저산소 구현 및 결정길이방향과 웨이퍼(Wafer) 면내 산소 편차를 효과적으로 제어할 수 있다. For example, the location of the magnet is determined by setting the melt remaining volume ratio to 0.3 to 0.6. As the length of the single crystal increases, the position of the MGP gradually increases from the initial center to the surface of the melt. There is a characteristic that is controlled while rising, it can be used to effectively control the implementation of low oxygen, the crystal length direction and the oxygen deviation in the wafer (Wafer) plane.

특히, 실시예는 저산소 농도 웨이퍼의 단점인 웨이퍼 면내 산소농도 편차를 획기적으로 제어할 수 있다.In particular, the embodiment can significantly control the in-plane oxygen concentration variation, which is a disadvantage of low oxygen concentration wafers.

도 1은 실시예에 따른 단결정 성장장치의 개략도.
도 2는 실시예에 따른 단결정 성장장치를 적용하여 잔존 융액(Melt)의 전체부피인 Vt와 MGP위치의 상부에 있는 융액 부피인 Va를 특정비로 유지시키시면서 단결정을 성장시키는 방법에 대한 예시도.
도 3 내지 도 6은 실시예에 따라 실리콘 단결정 잉곳 성장 중 잔존 융액의 부피비를 이용하여 마그넷 위치를 이동시켜 실시한 산소 농도의 거동 결과.
도 7은 실시예에 따라 실리콘 단결정 잉곳이 성장함에 따라 잔존 융액의 부피비를 이용하여 마그넷 위치를 융액표면으로 이동시켜 실시한 산소 농도의 거동 결과.
도 8는 실시예에 따라 실리콘 단결정 잉곳 성장 중 잔존 융액의 부피비를 이용하여 마그넷 위치를 융액표면으로 이동시켜 실시한 면내 산소농도 편차.
도 9는 실시예에 따라 실리콘 단결정 잉곳 성장 중 Va/Vt가 0.3~0.6에서 거동할 때 Ha/Ht로 환산 시 비율도표.
1 is a schematic view of a single crystal growth apparatus according to the embodiment.
Figure 2 is an illustration of a method for growing a single crystal while maintaining a specific ratio of the total volume of the remaining melt (Melt) Vt and the melt volume Va in the upper portion of the MGP position by applying the single crystal growth apparatus according to the embodiment.
3 to 6 is a result of the behavior of the oxygen concentration carried out by moving the magnet position using the volume ratio of the remaining melt during silicon single crystal ingot growth according to the embodiment.
7 is a result of the behavior of oxygen concentration carried out by moving the magnet position to the melt surface using the volume ratio of the remaining melt as the silicon single crystal ingot grows according to the embodiment.
8 is an in-plane oxygen concentration deviation performed by moving the magnet position to the melt surface using the volume ratio of the remaining melt during silicon single crystal ingot growth according to the embodiment.
9 is a ratio diagram when converted to Ha / Ht when Va / Vt behaves at 0.3 to 0.6 during silicon single crystal ingot growth according to an embodiment.

이하, 실시예에 따른 단결정 성장장치, 단결정 성장방법 및 이에 의해 성장된 단결정 잉곳과 웨이퍼를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a single crystal growth apparatus, a single crystal growth method, and a single crystal ingot and a wafer grown by the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(실시예)(Example)

실시예는 수평형 마그넷(Horizontal type magnet)을 이용하여 석영도가니의 용해억제를 통하여 산소 농도를 제어하는 방법 중 MGP(최대자기장위치; Maximum Gauss Position) 위치를 조정하여 산소 농도를 제어하는 방법에 관한 것이다. 여기서 MGP는 융액의 자유표면(Melt Free Surface)으로부터 수평(Horizontal) 자기장의 중심까지의 거리를 의미한다.The embodiment relates to a method of controlling the oxygen concentration by adjusting the MGP (Maximum Gauss Position) position in a method of controlling oxygen concentration by inhibiting dissolution of a quartz crucible using a horizontal type magnet (Horizontal type magnet). will be. Here, MGP means the distance from the free surface of the melt to the center of the horizontal magnetic field.

잉곳 계면에 MGP가 가까이 위치하게 되면 상대적으로 히터(Heater)의 파워(Power)가 증가하게 되며, 이때 산소농도가 높아지게 되며, 멀리하면 산소농도가 낮아지는 경향을 보인다. 이는 석영도가니에서 용출되는 산소의 양을 자기장으로 제어하는 방법이다. When the MGP is located near the ingot interface, the power of the heater is relatively increased. At this time, the oxygen concentration is increased, and when it is far away, the oxygen concentration is decreased. This is a method of controlling the amount of oxygen eluted from the quartz crucible with a magnetic field.

하지만 잉곳이 성장함에 따라 마그넷(Magnet)의 상대위치가 변하고 융액(Melt)의 양이 줄어들면서 융액 대류와 열환경이 변하게 된다. 이러한 영향으로 결정길이 방향으로 산소농도편차 및 웨이퍼(wafer)면 내 산소농도편차가 악화하는 문제점이 있으며, 단순히 마그넷(Magnet)을 이동시키는 방법으로는 산소농도 제어에 한계가 있다.However, as the ingot grows, the magnet's relative position changes and the amount of melt decreases, causing the melt convection and the thermal environment to change. Due to this effect, there is a problem that the oxygen concentration deviation and the oxygen concentration deviation in the wafer surface in the crystal length direction are deteriorated, and there is a limit to the oxygen concentration control by simply moving the magnet.

특히 저산소 농도구현에 있어서 강자기장의 사용으로, 융액 대류의 원활한 섞임이 줄어들어서, 웨이퍼 면내 산소농도 산포를 증가시킨다. 웨이퍼 면내 산소 농도 편차의 경우, 아래 수학식 1인 ORG(Oxygen Radial Gradient)로 표시할 수 있으며, 웨이퍼 면내 최대 산소 농도에 대한 산소 농도 편차의 비율을 의미한다.The use of a strong magnetic field, especially in low oxygen concentration implementations, reduces the smooth mixing of the melt convection, thus increasing the in-plane oxygen concentration dispersion. In the case of in-plane oxygen concentration deviation, it can be expressed by ORG (Oxygen Radial Gradient), which is the following Equation 1, and means the ratio of the oxygen concentration deviation to the maximum oxygen concentration in the wafer plane.

Figure 112010004892749-pat00001
Figure 112010004892749-pat00001

수학식 1에서 저산소의 경우는 고산소의 경우보다, 같은 면내 산소농도 편차의 경우에도, 더 높은 ORG를 나타낸다. 즉, 면내 산소 농도 편차가 같을 경우(수학식 1에서 분자가 동일할 경우), 고산소 보다 저산소의 경우(수학식 1에서 분자의 값이 고산소는 높고, 저산소는 낮음) ORG값이 증가한다.In Equation 1, the case of low oxygen shows a higher ORG even in the case of the same in-plane oxygen concentration deviation than in the case of high oxygen. That is, when the in-plane oxygen concentration deviations are the same (when the molecules are the same in Equation 1), in case of low oxygen than high oxygen (the value of the molecule is high in oxygen and low in oxygen in Equation 1), the ORG value increases. .

이에 실시예는 저산소 구현 및 잉곳 결정길이방향과 웨이퍼(Wafer) 면내 산소 편차를 효과적으로 제어할 수 있는 단결정 성장장치, 단결정 성장방법 및 이에 의해 성장된 단결정 잉곳과 웨이퍼를 제공하고자 한다.Accordingly, an embodiment provides a single crystal growth apparatus, a single crystal growth method, and a single crystal ingot and a wafer grown thereby, which can implement low oxygen and effectively control the ingot crystal length direction and in-plane oxygen variation.

또한, 실시예는 저산소 농도 웨이퍼(Wafer)의 단점인 웨이퍼 면내 산소농도 편차를 획기적으로 제어하고자 한다.In addition, the embodiment is intended to significantly control the variation in the oxygen concentration in the wafer surface, which is a disadvantage of the low oxygen concentration wafer (Wafer).

도 1은 실시예에 따른 단결정 성장장치(100)의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a single crystal growth apparatus 100 according to an embodiment.

실시예는 상기 과제를 해결하고자 단결정 잉곳 성장 과정 중 강자기장을 사용하고 도가니(110), 예를 들어 석영도가니에 저속(Low) RPM을 적용하여 도가니(110) 벽면에 가까운 융액(Melt)의 대류는 억제시킨 상태에서, 마그넷(Magnet)(120)의 위치를 특정 부피비로 계산된 값으로 위치시켜 잉곳의 결정 길이 방향으로의 산소 농도 편차를 제어할 수 있다. 특히, 웨이퍼(wafer) 면내 산소 농도를 균일하게 제어할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.In order to solve the above problem, the convection of a melt close to the wall of the crucible 110 by applying a low magnetic flux to a crucible 110, for example, a quartz crucible, using a strong magnetic field during the single crystal ingot growth process. In the suppressed state, the position of the magnet (Magnet) 120 can be positioned at a value calculated by a specific volume ratio to control the oxygen concentration variation in the crystal length direction of the ingot. In particular, it is intended to present a method capable of uniformly controlling the in-plane oxygen concentration.

도 1에서 Ha는 융액 표면으로부터 MGP까지의 거리계산 값이며, Ht는 융액 표면으로부터 도가니 밑면까지의 거리계산 값이다. In FIG. 1, Ha is a distance calculation value from the melt surface to the MGP, and Ht is a distance calculation value from the melt surface to the bottom of the crucible.

도 2는 실시예에 따른 단결정 성장장치(100)를 적용하여 잔존 융액(Melt)의 전체부피인 Vt와 MGP위치의 상부에 있는 융액 부피인 Va를 특정비로 유지시키시면서 단결정을 성장시키는 방법에 대한 예시도이다.FIG. 2 illustrates a method of growing a single crystal while maintaining the specific volume of Vt and the volume of melt on the upper portion of the MGP position by applying the single crystal growing apparatus 100 according to the embodiment. It is an illustration.

실시예는 도가니(110) 벽면 가까운 곳의 융액(Melt)의 대류를 억제하기 위해 약 3000Gauss 이상으로 자기장을 인가하고, 도가니(110) 회전을 0.2RPM이하로 제어하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.The embodiment applies a magnetic field of about 3000 Gauss or more to suppress convection of the melt (Melt) near the wall of the crucible 110, and controls the crucible 110 rotation to 0.2 RPM or less, but is not limited thereto.

실시예는 초기 MGP는 Va/Vt의 비가 0.3 ~0.6 사이로 설정하였다. 잉곳(IG)이 성장함에 따라 마그넷(Magnet)(120)의 상대위치가 변하고 융액의 양이 줄어들면서 융액 대류가 변하게 된다. 이러한 조건에서 면내 산소농도 편차를 줄이기 위해 마그넷(120)을 이동시키면서 잉곳을 성장시킨 결과 길이별 마그넷(120) 이동 속도에 따라 웨이퍼의 센서(Center)부와 에지(Edge)부의 산소농도가 변하였다.In the embodiment, the initial MGP was set at a ratio of Va / Vt of 0.3 to 0.6. As the ingot IG grows, the relative position of the magnet 120 changes and the amount of the melt decreases, so that the melt convection changes. In this condition, the ingot was grown while moving the magnet 120 to reduce the in-plane oxygen concentration variation. As a result, the oxygen concentration of the sensor center and the edge of the wafer was changed according to the moving speed of the magnet 120 by length. .

실시예에서 마그넷(120)의 위치(Mp)는 잔존 융액(Melt)의 특정부피비(α)로 환산하여 아래 수학식 2의 위치에 위치시킬 수 있다.In an exemplary embodiment, the position Mp of the magnet 120 may be converted into a specific volume ratio α of the remaining melt Melt and positioned at the position of Equation 2 below.

Figure 112010004892749-pat00002
Figure 112010004892749-pat00002

이때, Co는 도가니의 초기위치이고, Cj는 단결정 잉곳의 길이가 j일 때의 도가니의 위치이며, V[X]는 도가니 바닥에서 융액 표면(Melt surface)까지의 거리가 x만큼 감소했을 때의 전체 융액(Melt) 잔존부피(즉, 단결정 잉곳의 길이가 j일 때의 융액의 잔존부피)이며, α는 Va와 Vt의 비율(Va/Vt)이며, Vt는 융액의 전체잔존부피이고, Va는 MGP 위치보다 상부에 있는 융액의 잔존부피이며, F(x)는 x부피일 때의 융액 표면으로부터 MGP까지의 거리계산값(Ha)이다.At this time, Co is the initial position of the crucible, Cj is the position of the crucible when the length of the single crystal ingot is j, V [X] is when the distance from the bottom of the crucible to the melt surface by x Total Melt Remaining volume (i.e. remaining volume of melt when length of single crystal ingot is j), α is the ratio of Va to Vt (Va / Vt), Vt is the total remaining volume of melt, and Va Is the remaining volume of the melt that is above the MGP position, and F (x) is the distance calculation value Ha from the melt surface at the x volume to the MGP.

도 3 내지 도 6은 실시예에 따라 실리콘 단결정 잉곳 성장 중 잔존 융액의 부피비를 이용하여 마그넷 위치를 이동시켜 실시한 산소 농도의 거동 결과이다.3 to 6 are results of behavior of oxygen concentration performed by moving a magnet position using a volume ratio of remaining melt during silicon single crystal ingot growth according to an embodiment.

예를 들어, 도 2는 수평형 마그넷(Horizontal-type Magnet)을 사용하여 면내 산포가 개선된 저산소농도의 웨이퍼 구현을 위하여 300mm 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 과정 중 마그넷(Magnet) 이동속도를 변경하여 실시한 산소 농도의 거동 결과이다.For example, FIG. 2 is performed by changing a magnet moving speed during a process of growing a 300 mm silicon single crystal ingot for a wafer having low oxygen concentration with improved in-plane scattering using a horizontal magnet. It is the result of behavior of oxygen concentration.

구체적으로, 도 3은 Va와 Vt의 비율값인 α값을 감소함수로 설정한 경우이며, 도 4는 Va와 Vt의 비율값인 α값이 0.3인 경우이며, 도 5는 Va와 Vt의 비율값인 α값이 0.6인 경우이며, 도 6는 Va와 Vt의 비율값인 α값이 증가함수인 경우이다.Specifically, FIG. 3 is a case where the α value which is a ratio value of Va and Vt is set as a decreasing function, FIG. 4 is a case where α value which is a ratio value of Va and Vt is 0.3, and FIG. 5 is a ratio of Va and Vt. The value α is 0.6, and FIG. 6 is a case where the value α is an increase function.

실시예에 의하면 Va와 Vt의 비율값인 α값을 0.3~0.6의 상수로 설정 후 실험을 한 결과, 웨이퍼 면내 산소 농도 산포가 개선되었으나, α값을 증가함수로 설정한 경우에는 에지(Edge)의 산소농도보다 센서(Center)부의 산소농도가 낮게 분포하였으며, α값을 감소함수로 설정한 경우에는 에지의 산소농도보다 센터부의 산소농도가 높게 분포하였다. According to the embodiment, the experiment after setting the α value, which is the ratio of Va and Vt to a constant of 0.3 to 0.6, improved the oxygen concentration distribution in the wafer surface, but when the α value was set as an increasing function, the edge The oxygen concentration in the center of the sensor was lower than the oxygen concentration in. When the α value was set as a decreasing function, the oxygen concentration in the center was higher than the oxygen concentration at the edge.

도 7은 실시예에 따라 실리콘 단결정 잉곳이 성장함에 따라 잔존 융액의 부피비를 이용하여 마그넷 위치를 융액표면으로 이동시켜 실시한 산소 농도의 거동 결과이다.7 is a result of the behavior of the oxygen concentration carried out by moving the magnet position to the melt surface using the volume ratio of the remaining melt as the silicon single crystal ingot grows according to the embodiment.

도 7의 결과에 의하면, 데이터는 "센터 산소농도, 에지 4 포인트 산소농도값"으로 α값이 0.3~0.6의 상수값일 때 산소농도 편차가 작으며, α값을 감소함수로 설정한 경우에는 에지의 산소농도보다 센터부의 산소농도가 높게 분포하였으며, α값을 증가함수로 설정한 경우에는 에지의 산소농도보다 센터부의 산소농도가 낮게 분포하였다.According to the results of FIG. 7, the data is " center oxygen concentration, edge 4 point oxygen concentration value " and when the α value is a constant value of 0.3 to 0.6, the oxygen concentration deviation is small, and when the α value is set as a decreasing function, the edge The oxygen concentration in the center was higher than the oxygen concentration in. When the α value was set as an increase function, the oxygen concentration in the center was lower than the oxygen concentration at the edge.

도 8는 실시예에 따라 실리콘 단결정 잉곳 성장 중 잔존 융액의 부피비를 이용하여 마그넷 위치를 융액표면으로 이동시켜 실시한 면내 산소농도 편차이다.8 is an in-plane oxygen concentration variation performed by moving a magnet position to a melt surface by using a volume ratio of remaining melt during silicon single crystal ingot growth according to an embodiment.

도 8에 의하면 Va와 Vt의 비율값인 α값이 0.3~0.6의 상수 값일 때 면내 산소농도 분포가 균일하며, 예를 들어 ORG 값이 4 이하일 수 있다.According to FIG. 8, the in-plane oxygen concentration distribution is uniform when α, which is a ratio value of Va and Vt, is a constant value of 0.3 to 0.6. For example, the ORG value may be 4 or less.

한편, Va와 Vt의 비율값이 상기 범위를 벗어난 경우나, α값이 상수가 아닌 증가함수나 감소함수 조건일 때 면내 산소농도분포가 악화하는 경향이 있다.On the other hand, the in-plane oxygen concentration distribution tends to deteriorate when the ratio value of Va and Vt is out of the above range or when the α value is an increase function or a decrease function condition which is not a constant.

도 9는 실리콘 단결정 잉곳 성장 중 Va/Vt가 0.3~0.6에서 거동할 때 Ha/Ht로 환산 시 비율도표이다.FIG. 9 is a ratio chart when converting to Ha / Ht when Va / Vt behaves at 0.3 to 0.6 during silicon single crystal ingot growth.

도 9에 의하면 Va/Vt가 0.3~0.6에서 거동할 때 Ha/Ht로 환산 시 비율이 고정되지 않고 단결정 길이가 증가할수록 비가 줄어들며, 잉곳 바디(Body) 후반으로 갈수록 비율감소가 가속되고 자기장의 위치는 초기위치에서 융액 표면으로 가속되어 이동하면서 제어될 수 있다.According to FIG. 9, when Va / Vt behaves at 0.3 to 0.6, the ratio is not fixed in terms of Ha / Ht and the ratio decreases as the length of the single crystal increases, and the rate decrease accelerates toward the latter part of the ingot body and the position of the magnetic field. Can be controlled while accelerating and moving from the initial position to the melt surface.

실시예에 의하면 단결정 잉곳 성장 과정 중, 융액(Melt) 잔존부피를 자기장을 이용하여 특정 비율로 분리하였을 경우 산소 산포제어가 쉬워지는 방법을 이용하여 저산소 구현 및 결정길이방향과 웨이퍼(Wafer) 면내 산소 편차를 효과적으로 제어할 수 있다.According to the embodiment, during the single crystal ingot growth process, when the remaining volume of the melt is separated at a specific ratio by using a magnetic field, it is easy to control the oxygen distribution, and to realize low oxygen, crystal length direction, and oxygen in the wafer surface. Deviation can be effectively controlled.

예를 들어, 융액(Melt) 잔존부피 비를 0.3~0.6으로 설정하여 마그넷(Magnet)의 위치를 결정하는 방법으로, 단결정의 길이가 증가할수록 MGP의 위치가 초기 중심부에서부터 융액(Melt) 표면으로 점차 상승하면서 제어되는 특성이 있으며, 이를 이용하여 저산소 구현 및 결정길이방향과 웨이퍼(Wafer) 면내 산소 편차를 효과적으로 제어할 수 있다. For example, the location of the magnet is determined by setting the melt remaining volume ratio to 0.3 to 0.6. As the length of the single crystal increases, the position of the MGP gradually increases from the initial center to the surface of the melt. There is a characteristic that is controlled while rising, it can be used to effectively control the implementation of low oxygen, the crystal length direction and the oxygen deviation in the wafer (Wafer) plane.

특히, 실시예는 저산소 농도 웨이퍼의 단점인 웨이퍼 면내 산소농도 편차를 획기적으로 제어할 수 있다.In particular, the embodiment can significantly control the in-plane oxygen concentration variation, which is a disadvantage of low oxygen concentration wafers.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the above description has been made with reference to the embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the embodiments, and those skilled in the art to which the embodiments belong may not be exemplified above without departing from the essential characteristics of the embodiments. It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. And differences relating to these modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the embodiments defined in the appended claims.

Claims (12)

융액(melt)를 담을 수 있는 도가니 및 상기 도가니와 이격되어 상기 도가니의 둘레에 설치되는 마그넷을 포함하는 단결정 성장장치에 있어서,
단결정 잉곳의 성장에 따라 변하는 융액(Melt) 잔존부피 비(α)에 따라 마그넷의 위치가 제어되는 단결정 성장장치.
In the single crystal growth apparatus comprising a crucible capable of containing a melt and a magnet spaced apart from the crucible and installed around the crucible,
A single crystal growth apparatus in which the position of the magnet is controlled according to the melt remaining volume ratio (α) which changes according to the growth of the single crystal ingot.
제1 항에 있어서,
상기 융액(Melt) 잔존부피 비(α)를 0.3~0.6으로 설정하여 상기 마그넷(Magnet)의 위치를 결정하되,
α=Va/Vt이고, Vt는 융액의 전체잔존부피이고, Va는 최대자기장위치(MGP: Maximum Gauss Position)보다 상부에 있는 융액의 잔존부피인 단결정 성장장치.
The method according to claim 1,
The location of the magnet is determined by setting the melt remaining volume ratio α to 0.3 to 0.6,
wherein α = Va / Vt, Vt is the total remaining volume of the melt, and Va is the remaining volume of the melt above the Maximum Gauss Position (MGP).
제1 항에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 성정과정 중 단결정의 길이가 증가할수록 MGP의 위치가 융액의 중심부에서부터 융액(Melt) 표면으로 점차 상승하면서 제어되는 단결정 성장장치.
The method according to claim 1,
The single crystal growth apparatus is controlled as the position of the MGP gradually rises from the center of the melt to the surface of the melt (Melt) as the length of the single crystal increases during the growth of the single crystal ingot.
융액(melt)를 담을 수 있는 도가니 및 상기 도가니와 이격되어 상기 도가니의 둘레에 설치되는 마그넷을 포함하는 단결정 성장장치에 있어서,
단결정 잉곳의 성장에 따라 변하는 융액(Melt) 잔존부피 비(α)에 따라 마그넷의 위치가 제어되는 단결정 성장방법.
In the single crystal growth apparatus comprising a crucible capable of containing a melt and a magnet spaced apart from the crucible and installed around the crucible,
A method of growing a single crystal in which a magnet is controlled in accordance with a melt remaining volume ratio (α), which changes according to the growth of a single crystal ingot.
제4 항에 있어서,
상기 융액(Melt) 잔존부피 비(α)를 0.3~0.6으로 설정하여 마그넷(Magnet)의 위치를 결정하되,
α=Va/Vt이고, Vt는 융액의 전체잔존부피이고, Va는 최대자기장위치(MGP: Maximum Gauss Position)보다 상부에 있는 융액의 잔존부피인 단결정 성장방법.
5. The method of claim 4,
The location of the magnet is determined by setting the melt remaining volume ratio α to 0.3 to 0.6,
wherein α = Va / Vt, Vt is the total remaining volume of the melt, and Va is the remaining volume of the melt above the Maximum Gauss Position (MGP).
제4 항에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 성정과정 중 단결정의 길이가 증가할수록 MGP의 위치가 중심부에서부터 융액(Melt) 표면으로 점차 상승하면서 제어되는 단결정 성장방법.
5. The method of claim 4,
Single crystal growth method is controlled as the position of the MGP gradually increases from the center to the surface of the melt (Melt) as the length of the single crystal increases during the growth of the single crystal ingot.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제4 항 내지 제6 항 중 어느 하나의 방법으로 제조되며,
축방향에 수직한 면방향의 단면내의 ORG(Oxygen Radial Gradient)가,
ORG=(Maximum Oi-Minimum Oi)/(Maximum Oi)로 표시되는 경우,
ORG 값이 4% 이하인 단결정 잉곳.
Prepared by the method of any one of claims 4 to 6,
ORG (Oxygen Radial Gradient) in the cross section in the plane direction perpendicular to the axial direction,
If ORG = (Maximum Oi-Minimum Oi) / (Maximum Oi) is displayed,
Monocrystalline ingot with ORG value less than 4%.
삭제delete 삭제delete
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