KR101331759B1 - 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는, 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담는 석영 도가니; 상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상하는 인상 기구; 및 상기 실리콘 단결정 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드를 포함하고, 상기 열실드에 미량원소 공급부가 장착된다.

Description

실리콘 단결정 잉곳 제조 장치 및 그 제조 방법{APPARATUS FOR FABRICATING SILICON SYNGLE CRYSTAL INGOT AND METHOD FOR FABRICATING SILICON SYNGLE INGOT}
본 기재는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼를 제조하는 공정은 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이싱(slicing)하는 절단 공정, 슬라이싱된 웨이퍼의 에지를 라운딩 처리하는 에지 연삭 공정, 절단 공정으로 인한 웨이퍼의 거친 표면을 평탄화 하는 래핑 공정, 에지 연삭 또는 래핑 공정 중에 웨이퍼 표면에 부착된 파티클을 비롯한 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정, 후공정에 적합한 형상 및 표면을 확보하기 위한 표면 연삭 공정 및 웨이퍼 에지에 대한 에지 연마 공정을 포함할 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳은 쵸크랄스키(czochralski, CZ)법 또는 플로팅 존(floating zone, FZ)법 등을 통해 성장할 수 있다. 일반적으로는 대구경의 실리콘 단결정 잉곳을 제조할 수 있고 공정비용이 저렴한 쵸크랄스키법을 사용하여 성장된다.
이러한 쵸크랄스키법은, 실리콘 융액에 종자 결정(seed crystal)을 담그고 이를 저속으로 인상하면서 이루어질 수 있다.
한편, 실리콘 융액이 담긴 석영 도가니와 실리콘 융액의 접촉으로 실리콘 융액 내로 산소가 용출된다. 용출된 산소는 실리콘 융액 내에서 대류를 따라 이동하다가 대부분 실리콘 융액에서 휘발하지만, 그 일부는 실리콘 단결정 잉곳내로 유입되어 실리콘 격자 사이에 위치하게 된다. 이러한 실리콘 단결정 잉곳이 성장함에 따라, 실리콘 융액의 양이 감소하게 되고, 실리콘 융액과 석영 도가니의 접촉면적도 감소하게 된다. 이로 인해 실리콘 융액과 석영 도가니의 접촉으로 발생된 산소 원자의 농도가 감소하게 된다. 이는 실리콘 단결정에 포함되는 격자간 산소 원자(oxygen interstitial, Oi) 농도의 불균일을 초래할 수 있고, 실리콘 단결정의 결정 결함을 가져올 수 있다. 따라서, 고품질의 실리콘 단결정을 제조하기 위해서는 격자간 산소 원자 농도를 균일하게 제어하는 것이 중요하다.
실시예는 균일한 산소 농도를 갖는 고품질의 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는, 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담는 석영 도가니; 상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상하는 인상 기구; 및 상기 실리콘 단결정 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드를 포함하고, 상기 열실드에 미량원소 공급부가 장착된다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법은, 챔버 내부에 설치되는 석영 도가니에 실리콘 융액을 준비하는 단계; 상기 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키면서 인상하는 단계; 및 상기 실리콘 단결정 잉곳에 산소 원자를 공급하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는, 실리콘 단결정 잉곳 성장과정의 후반부에 미량원소 공급부를 실리콘 융액과 닿게 할 수 있고, 이에 따라 실리콘 단결정 잉곳에 산소 원자를 공급할 수 있다. 이로써, 실리콘 단결정 잉곳의 격자간 산소 농도를 균일하게 제어할 수 있고, 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 제공할 수 있다.
또한, 미량원소 공급부를 통하여 산소 원자뿐만 아니라, 실리콘 단결정 잉곳에 도핑하고자 하는 다른 미량원소를 공급 할 수 있다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법은, 균일한 격자간 산소 농도를 가지는 실리콘 단결정 잉곳을 제조할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에서 열실드의 개략적인 저면도이다.
도 3은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에서 미량원소 공급부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에서 실리콘 융액에 수평 자기장이 인가된 경우 실리콘 융액 표면 산소 분포를 나타낸 그림이다.
도 5는은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법의 공정 흐름도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하여 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는, 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법 중에서 쵸크랄스키(czochralski, CZ)법에 사용되는 제조 장치일 수 있다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는 챔버(10), 실리콘 융액(silicon melt, SM)(62)을 담을 수 있는 석영 도가니(20), 실리콘 융액(62)으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳(60)을 인상하는 인상 기구(30) 및 실리콘 단결정 잉곳(60)으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드(40)를 포함하고, 이러한 열실드(40)에 미량원소 공급부(50)가 장착된다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내부에 석영 도가니(20)가 설치되고, 이러한 석영 도가니(20)를 지지하는 도가니 지지대(22)가 설치될 수 있다. 석영 도가니(20)내에는 실리콘 융액(62)이 담긴다. 이러한 석영 도가니(20)는 석영을 포함할 수 있고, 도가니 지지대(22)는 흑연을 포함할 수 있다.
석영 도가니(20)는 도가니 회전축(24)에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 석영 도가니(20) 상부에는 종자 결정(seed crystal)이 부착되어 이를 인상하는 인상 기구(30)가 위치하며, 이러한 인상 기구(30)는 도가니 회전축(24)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있다.
인상 기구(30)에 부착된 종자 결정을 실리콘 융액(62)에 담근 후, 인상 기구(30)를 회전하면서 인상시킴으로써 실리콘 단결정을 성장시켜 실리콘 단결정 잉곳(60)을 제조할 수 있다. 구체적으로, 실리콘 단결정 잉곳(60)의 성장공정은 종자 결정으로부터 가늘고 긴 형상의 단결정 즉, 네크(neck)부를 성장시키는 네킹(necking) 단계, 네크부로부터 타겟 직경까지 직경을 확장시키는 숄더링(shouldering) 단계, 타겟 직경을 유지하면서 실리콘 단결정 잉곳을 축방향으로 성장시키는 바디 성장 단계 및 실리콘 단결정 잉곳을 실리콘 융액(62)과 분리하는 테일링 단계를 포함할 수 있다. 이러한 성장 과정을 거친 실리콘 단결정 잉곳(60)을 슬라이싱하여 웨이퍼로 제조할 수 있다.
이어서, 도가니 지지대(22)에 인접하여 석영 도가니(20)에 열을 가하는 저항 히터(70)가 위치할 수 있다. 이러한 저항 히터(70)의 바깥쪽에 단열재(80)가 위치할 수 있다. 저항 히터(30)는 폴리 실리콘을 녹여 실리콘 융액(62)을 만드는데 필요한 열을 공급하고, 제조 공정 중에서도 실리콘 융액(62)에 계속적으로 열을 공급한다.
한편, 석영 도가니(20)에 담긴 실리콘 융액(62)은 고온으로, 실리콘 융액(62)의 계면에서 열을 방출하게 된다. 이때 많은 열이 방출되면 실리콘 단결정 잉곳(60)을 성장하는데 필요한 실리콘 융액(62)의 적정 온도를 유지하기가 어렵다. 따라서, 계면에서 방출되는 열을 최소화하고, 방출된 열이 실리콘 단결정 잉곳(60)의 상부에 전달되지 않도록 해야 한다. 이를 위해, 실리콘 융액(62) 및 실리콘 융액(62)의 계면이 고온의 온도환경을 유지할 수 있도록 열실드(40)가 설치된다.
열실드(40)는 열적 환경을 원하는 상태로 유지시켜 안정된 결정 성장이 이루어지도록 하기 위해 다양한 형상을 가질 수 있다. 일례로, 열실드(40)는 실리콘 단결정 잉곳(60)의 주위를 감싸도록 내부가 빈 원통형의 형상일 수 있다. 이러한 열실드(40)는 일례로, 흑연, 흑연펠트 또는 몰리브덴 등을 포함할 수 있다.
이러한 열실드(40)에 미량원소 공급부(50)가 설치된다.
미량원소 공급부(50)는 실리콘 단결정 잉곳(60)에 산소 원자를 공급하는 역할을 할 수 있다. 즉, 미량원소 공급부(50)를 통해 실리콘 단결정 잉곳(60)에 포함되는 격자간 산소 원자(oxygen interstitial, Oi)의 농도를 균일하게 할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
실리콘 융액(62)이 담긴 석영 도가니(20)와 실리콘 융액(62)의 접촉으로 실리콘 융액(62) 내로 산소가 용출된다. 용출된 산소는 실리콘 융액(62) 내에서 대류를 따라 이동하다가 대부분 실리콘 융액(62)에서 휘발하지만, 그 일부는 실리콘 단결정 잉곳(60)내로 유입되어 실리콘 격자 사이에 위치하게 된다. 이러한 실리콘 단결정 잉곳(60)이 성장함에 따라, 실리콘 융액(62)의 양이 감소하게 되고, 실리콘 융액(62)과 석영 도가니(20)의 접촉면적도 감소하게 된다. 이로 인해 실리콘 융액(62)과 석영 도가니(20)의 접촉으로 발생된 산소 원자의 농도가 감소하게 된다. 이는 실리콘 단결정 잉곳(60)에 포함되는 격자간 산소 원자 농도의 불균일을 초래할 수 있고, 실리콘 단결정 잉곳(60)의 결정 결함을 가져올 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 미량원소 공급부(50)를 통해 격자간 산소 원자 농도를 균일하게 제어할 수 있고, 고품질의 실리콘 단결정 잉곳(60)을 제조할 수 있다.
이러한 미량원소 공급부(50)는 산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 미량원소 공급부(50)는 석영을 포함할 수 있다. 즉, 실리콘 융액(62)과 석영 도가니(20)의 접촉면적이 줄어들어 용출된 산소의 양이 감소할 때, 석영이 포함된 미량원소 공급부(50)를 실리콘 융액(62)과 접촉시켜 산소 원자를 공급할 수 있다. 따라서, 이러한 미량원소 공급부(50)는 실리콘 단결정 잉곳(60) 내에 포함되는 격자간 산소 원자 농도가 감소하는 시점인, 실리콘 단결정 잉곳(60)이 80 % 이상 성장한 시점에 실리콘 융액(62)과 접촉하도록 할 수 있다.
본 실시예에서는, 미량원소 공급부(50)가 석영을 포함하여 실리콘 단결정 잉곳(60) 내에 산소 원자를 공급하는 역할을 할 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 실리콘 단결정 잉곳(60) 내에 산소뿐만 아니라 다양한 원소를 소량 공급하기 위해 미량원소 공급부(50)가 활용될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에서 미량원소 공급부를 좀더 상세하게 설명한다. 도 2는 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에서 열실드의 개략적인 저면도이고, 도 3은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에서 미량원소 공급부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 4는 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에서 실리콘 융액에 수평 자기장이 인가된 경우 실리콘 융액 표면 산소 분포를 나타낸 그림이다.
도 2를 참조하면, 미량원소 공급부(50)는 열실드(40)의 하부에 적어도 하나 이상 장착될 수 있다. 바람직하게는, 6개 내지 8개가 장착될 수 있다.
이러한 미량원소 공급부(50)는 4 내지 9 mm의 간격으로 배치될 수 있다. 미량원소 공급부(50)는 일정한 간격을 두고 위치할 수 있고, 이러한 미량원소 공급부(50)의 개수에 따라 그 간격이 달라질 수 있다.
이어서, 미량원소 공급부(50)는 도 3에 도시한 바와 같이 원기둥 형상을 가질 수 있다. 원기둥 형상을 가짐으로써, 실리콘 융액(62)의 유체 흐름에 영향을 미치지 않을 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로 미량원소를 공급하기 위한 목적을 가진 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 미량원소 공급부(50)는 열실드(40)에 장착되기 위한 체결 장치(52)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 이러한 체결 장치(52)의 일례로 스크류를 도시하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 열실드(40)에 장착될 수 있는 다양한 형상의 체결 장치를 포함할 수 있다.
미량원소 공급부(50)는 열실드(40)의 하부로부터 27 내지 46 mm의 길이(도 1의 참조부호 L, 이하 동일)를 가질 수 있다. 또한, 미량원소 공급부(50)는 실리콘 융액(도 1의 참조부호 62, 이하 동일)으로부터 1 내지 20 mm 의 높이(도 1의 참조부호 H, 이하 동일)를 유지하다가 실리콘 단결정 잉곳(도 1의 참조부호 60, 이하 동일)이 80 % 이상 성장 시 실리콘 융액(62)과 닿을 수 있다. 이는 미량원소 공급부(50)가 실리콘 단결정 잉곳 제조 공정의 후반부에만 영향을 미치도록 하기 위해서다. 즉, 미량원소 공급부(50)의 길이(L)가 27 mm 보다 짧을 경우, 실리콘 단결정 잉곳 제조 공정의 후반부에도 실리콘 융액(62)과 닿기 힘들고, 이에 따라 실리콘 단결정 잉곳(60)에 산소 원자를 공급하기 힘들다. 또한, 미량원소 공급부(50)의 길이(L)가 46 mm 보다 길 경우, 실리콘 단결정 잉곳 제조 공정의 초, 중반부에 실리콘 융액(62)과 닿아 실리콘 단결정 잉곳(60)이 균일한 격자간 산소 원자 농도를 유지하기 힘들다.
이러한 미량원소 공급부(50)의 길이(L) 및 실리콘 융액(62)으로부터의 높이(H)는 무빙 갭(moving gap) 적용에 따라 달라질 수 있다. 무빙 갭이란, 실리콘 단결정 잉곳 제조 공정의 후반에 열실드(40)와 실리콘 융액(62) 사이의 거리인 맬트 갭(melt gap)을 좁히는 것을 말한다. 이는 실리콘 융액(62)의 감소에 따른 매우 작은 크기의 결함인 DSOD(Direct Surface Oxide Defect)발생을 막기 위함이다. 즉, 이러한 무빙 갭 적용에 따라 멜트 갭이 달라지기 때문에 이를 고려하여 미량원소 공급부(50)의 길이(L) 및 실리콘 융액(62)으로부터의 높이(H)를 조절할 수 있다.
이어서, 도 1 및 도 4를 참조하면, 이러한 미량원소 공급부(50)는 실리콘 융액(62)의 유동이 상대적으로 적은 비유동부(P)에 위치할 수 있다.
실리콘 융액(62)에는 자기장이 인가될 수 있는데, 상세하게 설명하면 다음과 같다.
챔버(10)의 외부에는 실리콘 융액(62)에 자기장을 인가하여 실리콘 융액(62)의 대류를 제어할 수 있는 자기장 발생 장치(90)가 위치할 수 있다. 이러한 자기장 발생 장치(90)은 실리콘 단결정 잉곳(60)의 결정 성장축에 수직인 방향 즉, 수평 자기장(magnet field, MF)을 발생시키는 장치일 수 있다.
도 4를 참조하면, 수평 자기장(MF)에 의해 실리콘 융액(62)의 유동이 대칭적으로 나타나지 않고 한 방향으로 진행되어, 실리콘 융액(62)에 접하는 실리콘 단결정 잉곳(60)의 모양(C)에 의해 두 부분으로 나뉘어짐을 알 수 있다. 이로 인하여 융액 표면이 산소 농도가 높은 부분과 산소 농도가 낮은 부분으로 나뉘어진다.
이와 같이 수평 자기장(MF)을 사용하는 경우에, 실리콘 융액(62)의 대류를 제어하여 산소 농도를 제어할 수 있다. 그러나, 실리콘 융액(62)의 대류에 변동이 생기는 경우 실리콘 단결정 잉곳(60) 내 격자간 산소 원자 농도의 미소 변동이 생기고, 이 경우 격자간 산소 원자 농도 분포가 불균일할 수 있다.
따라서, 실리콘 융액(62) 표면의 산소 농도가 낮은 부분인 비유동부(P)에 미량원소 공급부(50)를 위치시킴으로써 격자간 산소 농도 분포를 균일하게 할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 앞서 설명한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 5는은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법의 공정 흐름도이다.
먼저, 실리콘 융액을 준비하는 단계(S601)에서는 석영 도가니 내에 실리콘 융액을 준비할 수 있다.
이어서, 이러한 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키면서 인상하는 단계(S602)를 거친다.
이어서, 성장하는 실리콘 단결정 잉곳에 산소 원자를 공급하는 단계(S603)을 포함한다. 이러한 산소 원자를 공급하는 단계(S603)는 실리콘 단결정 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드에 장착된 미량원소 공급부를 통해 수행될 수 있다. 산소 원자를 공급하는 단계(S603)는, 실리콘 단결정 잉곳이 80 % 이상 성장 시 미량원소 공급부가 실리콘 융액과 닿으면서 수행될 수 있다. 이는 실리콘 단결정 잉곳이 80 % 이상 성장되었을 때 실리콘 단결정 잉곳 내의 격자간 산소 원자 농도가 감소하기 때문이다. 즉, 실리콘 단결정 잉곳 제조 공정의 후반부에 이러한 미량원소 공급부를 통해 산소 원자를 공급할 수 있고, 실리콘 단결정 잉곳 내 격자간 산소 농도를 보충함으로써 전체적으로 균일한 격자간 산소 농도를 유지할 수 있다. 이로써 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 제공할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 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 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 설치되고, 실리콘 융액을 담는 석영 도가니;
    상기 실리콘 융액으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상하는 인상 기구; 및
    상기 실리콘 단결정 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드를 포함하고,
    상기 열실드에 미량원소 공급부가 장착되며,
    상기 미량원소 공급부는 상기 실리콘 융액과 소정의 거리를 유지하다가 접촉하여, 상기 실리콘 단결정 잉곳에 산소 원자를 공급하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 산화물을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 석영을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 실리콘 융액에 자기장이 인가되고,
    상기 미량원소 공급부는 상기 실리콘 융액의 유동이 적은 비유동부에 위치하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 상기 열실드에 적어도 하나 이상 장착되는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부의 개수는 6 내지 8 개인 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 4 내지 9 mm 의 간격으로 배치되는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 원기둥 형상인 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 상기 실리콘 단결정 잉곳이 80 % 이상 성장 시 상기 실리콘 융액과 닿는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 상기 열실드 하부에 위치하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 상기 열실드 하부에 장착되기 위한 체결 장치를 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 상기 열실드의 하부로부터 27 내지 46 mm 의 길이를 갖는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부의 하단은 상기 실리콘 융액으로부터 1 내지 20 mm 의 높이를 유지하다가 상기 실리콘 단결정 잉곳이 80 % 이상 성장 시 상기 실리콘 융액과 닿는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.
  14. 챔버 내부에 설치되는 석영 도가니에 실리콘 융액을 준비하는 단계;
    상기 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키면서 인상하는 단계; 및
    상기 실리콘 단결정 잉곳으로부터 방사되는 열을 차단하는 열실드에 장착된 미량원소 공급부를 통해, 상기 실리콘 단결정 잉곳에 산소 원자를 공급하는 단계를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 석영을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 미량원소 공급부는 상기 열실드 하부에 위치하는 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 산소 원자를 공급하는 단계는, 상기 실리콘 단결정 잉곳이 80 % 이상 성장 시 상기 미량원소 공급부가 상기 실리콘 융액과 닿으면서 수행되는 실리콘 단결정 잉곳 제조 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020019000A (ko) * 2000-02-28 2002-03-09 와다 다다시 실리콘 단결정의 제조방법 및 실리콘 단결정
KR100571573B1 (ko) * 2003-12-02 2006-04-14 주식회사 실트론 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치, 그 장치를 이용한 제조방법, 그로부터 제조된 실리콘 단결정 잉곳 및 실리콘웨이퍼
KR100777336B1 (ko) * 2006-05-24 2007-11-28 요업기술원 실리콘 단결정 잉고트의 제조장치
KR100818677B1 (ko) * 1999-03-17 2008-04-01 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 실리콘 단결정의 제조방법 및 그 제조장치, 그리고 그방법으로 제조된 실리콘 단결정 및 웨이퍼

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100818677B1 (ko) * 1999-03-17 2008-04-01 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 실리콘 단결정의 제조방법 및 그 제조장치, 그리고 그방법으로 제조된 실리콘 단결정 및 웨이퍼
KR20020019000A (ko) * 2000-02-28 2002-03-09 와다 다다시 실리콘 단결정의 제조방법 및 실리콘 단결정
KR100571573B1 (ko) * 2003-12-02 2006-04-14 주식회사 실트론 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치, 그 장치를 이용한 제조방법, 그로부터 제조된 실리콘 단결정 잉곳 및 실리콘웨이퍼
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