KR101402840B1 - 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법 - Google Patents

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101402840B1
KR101402840B1 KR1020120001517A KR20120001517A KR101402840B1 KR 101402840 B1 KR101402840 B1 KR 101402840B1 KR 1020120001517 A KR1020120001517 A KR 1020120001517A KR 20120001517 A KR20120001517 A KR 20120001517A KR 101402840 B1 KR101402840 B1 KR 101402840B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
crystal ingot
magnetic field
silicon single
silicon
Prior art date
Application number
KR1020120001517A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130080623A (ko
Inventor
정용호
김상희
조화진
김남석
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
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 엘지실트론 filed Critical 주식회사 엘지실트론
Priority to KR1020120001517A priority Critical patent/KR101402840B1/ko
Publication of KR20130080623A publication Critical patent/KR20130080623A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101402840B1 publication Critical patent/KR101402840B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B30/00—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions
    • C30B30/04—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions using magnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing 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

실시예는 수평 자기장을 인가하여 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에 있어서, 실리콘 멜트(melt)에 인가되는 자기장을 이동시키며 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 제공한다.

Description

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GROWING SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}
실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 재료로서 사용되는 실리콘 웨이퍼는, 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼 단위로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정(slicing), 원하는 웨이퍼의 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼의 손상(damage) 제거를 위한 에칭 공정(etching), 표면 경면화 및 평탄도를 향상시키기 위한 연마 공정(polishing), 웨이퍼 표면의 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정(cleaning) 등의 단계를 거쳐 생산된다.
쵸크랄스키법(Czochralski)법은 석영 도가니 내에 폴리 실리콘(Poly Silicon)을 충진하여 용융액을 단결정으로 성장시키는데, 폴리 실리콘이 용융된 도가니에 수평 자기장을 인가하여 용융액을 단결정으로 성장시키는 방법을 HMCZ(Horizontal Magnetic Czochralski)법이라 한다.
HMCZ법으로 단결정을 성장시키면 용융액 내의 열대류를 제어하기 쉽고, 따라서 전위나 결함의 제어가 편리하고 산소농도를 제어하기에 용이하다.
HMCZ법에 있어서 최대 자장이 인가되는 위치를 MGP(Maxium Gauss Position)이라 하며, 실리콘 단결정 잉곳의 성장시에 MGP의 세기는 중요한 제어인자이다. 그러나, 실리콘 단결정 잉곳의 성장시에 MGP의 위치가 변화하면 용융액 내의 MGP의 세기도 변하게 되므로 공정 중에는 MGP를 변화시키지 않고 있다.
도 1은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방향과 마그네틱 포지션을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 실리콘 단결정 잉곳의 성장 공정에서, 도가니에 수평 자기장을 인가하는 자기장 발생 유닛(200)이 배치되어, 자기장이 인가되는 안정화 공정부터 바디(Body)를 성장시키는 공정과 용융액을 잉곳으로부터 분리시키는 테일(Tail) 공정까지 동일한 MGP를 적용하고 있다.
그러나, 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법은 바디의 성장에만 초점이 맞추어져서, 마그네틱 포지션(Magnet Position)이 바디 성장 공정에서는 구현하고자 결정 품질의 최적의 포지션이나, 다른 공정세서는 최적의 포지션이 아니다.
따라서, 일정한 마그네틱 포지션 하에서 성장되는 실리콘 단결정 잉곳은 직경의 산포가 커지는 등의 문제점이 있다.
실시예는, 종래에 실리콘 단결정 잉곳의 성장 공정에서 마그네틱 포지션이 각 공정에 따라 다르게 설정되지 않아 특히 바디 공정에서 직경 제어에 어려움이 있는 문제점을 개선하여, 각 공정 별로 최적의 위치에 마그네틱 포지션을 위치시키고자 한다.
실시예는 수평 자기장을 인가하여 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에 있어서, 실리콘 멜트(melt)에 인가되는 자기장을 이동시키며 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 제공한다.
실리콘 단결정 잉곳의 숄더(shoulder)의 성장 공정에서 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 이동시킬 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율이 5%/밀리미터 이상일 때, 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 이동시킬 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 직경이 3 밀리미터에 도달할 때, 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 이동시킬 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 넥(neck)와 바디(body)의 성장 공정에서 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 고정시킬 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율이 5%/밀리미터 미만일 때, 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 고정시킬 수 있다.
자기장을 1 밀리미터/분 내지 3 밀리미터/분의 속도로 이동시킬 수 있다.
다른 실시예는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되고, 실리콘 멜트가 수용되는 도가니; 상기 챔버의 내부에 구비되고, 상기 실리콘 멜트를 가열하는 가열부; 상기 실리콘 멜트로부터 성장되는 단결정 잉곳을 향하는 상기 가열부의 열을 차폐하는 상방 단열부; 및 상기 도가니에 수평 자기장을 인가하는 자기장 발생 유닛을 포함하고, 상기 자기장 발생 유닛은 상기 실리콘 단결정 잉곳의 숄더(shoulder)의 성장 공정에서 이동하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공한다.
자기장 발생 유닛은 상기 실리콘 단결정 잉곳의 넥과 바디 성장 공정에서 고정될 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율이 5%/밀리미터 미만일 때, 상기 자기장 발생 유닛이 이동할 수 있다.
자기장 발생 유닛은 1 밀리미터/분 내지 3 밀리미터/분의 속도로 이동할 수 있다.
실시예에서 마그네틱 포지션을 실리콘 단결정 잉곳의 숄더 성장 공정에서 소정 속도로 이동시켜서, 마그네틱 포지션이 인가되는 실리콘 멜트의 온도 산포가 작고 잉곳의 직경 산포가 줄일 수 있다.
도 1은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방향과 마그네틱 포지션을 나타낸 도면이고,
도 2는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 3은 실리콘 단결정 잉곳의 넥 성장을 나타낸 도면이고,
도 4는 실리콘 단결정 잉곳의 숄더 성장을 나타낸 도면이고,
도 5는 실리콘 단결정 잉곳의 바디 성장을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 효과를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 방법으로 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 직경 산포와 비교예를 나타낸 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치(100)는, 내부에 실리콘(Si) 용융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳이 성장하기 위한 공간이 형성되는 챔버(10)와, 상기 실리콘 용융액(Si melt)이 수용되기 위한 도가니(60, 65)와, 상기 도가니(60, 65)를 가열하기 위한 가열부(20)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 향한 상기 가열부(20)의 열을 차단하기 위하여 상기 도가니(60, 65)의 상방에 위치되는 상방 단열부(200)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 시드(미도시)를 고정하기 위한 시드척(미도시)과 상기 실리콘 단결정 잉곳을 상방으로 이동시키는 이동 수단(미도시)을 포함한다.
그리고, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치(100)는, 상기 도가니(60, 65)를 지지하고 회전 및 상승시키기 위한 지지 수단(50)과, 상기 챔버(10)의 내벽을 향한 상기 가열부(20)의 열을 차단하기 위한 측방 단열부(31)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 상태를 감지하기 위한 감지부(미도시)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각하기 위한 냉각관(70)을 더 포함한다.
상기 챔버(10)는 내부에 캐비티(cavity)가 형성된 원통 형상일 수 있고, 상기 챔버(10)의 중앙 영역에 상기 도가니가 위치된다. 상기 도가니는, 상기 실리콘 용융액이 수용될 수 있도록 전체적으로 오목한 그릇의 형상이다. 그리고, 상기 도가니는, 상기 실리콘 용융액(Si)과 직접 접촉되는 석영 도가니(60)와, 상기 석영 도가니(60)의 외면을 둘러싸면서 상기 석영 도가니(60)를 지지하는 흑연 도가니(65)로 이루어질 수 있다.
상기 도가니의 측면에는 상기 도가니를 향하여 열을 방출하기 위한 가열부(20)가 배치되하고, 상기 측방 단열부(31)는 상기 가열부(20)와 상기 챔버(10)의 내벽 사이에 구비된다.
그리고, 상기 상방 단열부(200)는, 상기 챔버(10)의 내벽으로부터 상기 실리콘 용융액과 상기 실리콘 용융액으로부터 성장된 단결정 잉곳의 경계면을 향하여 연장된다. 다만, 상기 상방 단열부(200)의 단부와 상기 경계면 사이를 통하여 아르곤 가스가 유동할 수 있도록, 상기 상방 단열부(200)의 단부가 상기 경계면과 이격되는 범위 내에서 연장된다.
또한, 상기 상방 단열부(200)의 단부는 성장 중인 잉곳을 둘러싸며 배치될 수 있다. 즉, 상방 단열부(200)는 상기 챔버(10)의 내부 공간을, 상기 실리콘 용융액이 가열되고 상기 실리콘 용융액으로부터 단결정 잉곳이 성장되는 가열 챔버(13)와, 상기 단결정 잉곳이 냉각되는 냉각 챔버(14)로 구획한다.
그리고, 실리콘 단결정 잉콧의 이동 수단은 단열 부재(60)를 이동시킬 수도 있다. 도시된 바와 같이 이동 수단은 시드 케이블(42)과, 상기 단결정 잉곳을 상승시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(미도시)를 포함한다. 상기 구동모터에 의하여 상기 시드 케이블(42)을 당겨짐으로써, 상기 시드척(미도시)과 상기 시드척에 성장 중인 단결정 잉곳이 함께 당겨질 수 있다. 단결정 잉곳은 도시된 바와 같이 넥(neck)으로부터 성장을 시작하여 숄더(shoulder)를 거쳐 바디(body)의 성장이 이루어진다.
또한, 상기 지지수단(50)은, 상기 도가니를 지지하는 지지부와, 상기 도가니를 회전 및 승강시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(미도시)를 포함한다. 상기 지지부는 상기 도가니의 하방에서 상기 도가니의 저면을 지지하고, 상기 구동모터는 상기 지지부를 회전 및 승강시킴으로써 상기 도가니가 회전 및 승강되도록 한다.
그리고, 상기 냉각관(70)은 전체적으로 상하 방향으로 긴 중공형의 원통 형상이다. 그리고, 상기 냉각관(70)은 상기 단결정 잉곳의 상방에 해당하는 상기 챔버(10)의 상면에 고정된다.
그리고, 상기 냉각관(70)의 내부에는, 상기 단결정 잉곳의 냉각을 위한 물이 유동하기 위한 유로가 형성된다. 상기 단결정 잉곳의 쿨링(cooling) 과정이 수행되는 동안, 상기 단결정 잉곳은 상기 냉각관(70)의 내측에 위치되고 상기 냉각관(70)을 통하여 물이 유동하는 방식으로 상기 단결정 잉곳이 냉각될 수 있다.
그리고, 챔버(10)의 외곽에는 도가니에 수평 자기장을 인가하는 자기장 발생 유닛(200)이 배치되는데, 자기장 발생 유닛(200)은 챔버(10)의 가장 자리를 둘러싸고 폐곡면을 이루며 형성될 수 있다.
이하에서, 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치를 이용한 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도가니 내에 실리콘 멜트를 주입하고 가열부(20)를 작동시키고, 가열부(20)로부터 방출된 열이 도가니(60)에 집중되어 도가니(60)에 수용되는 실리콘을 가열한다. 그리고, 실리콘 단결정 잉곳이 성장되는데, 도가니 내부에 수평 자기장이 인가되고 있으며, 수평 자기장의 방향은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방향(도 3의 상하)에 대하여 수직일 수 있다.
도 3은 실리콘 단결정 잉곳의 넥 성장을 나타낸 도면이다. 실리콘 단결정 잉곳의 직경(R1)이 3 밀리미터 미만이고, 자기장 발생 유닛(200)은 고정되어 있으므로 실리콘 단결정 잉곳에 인가되는 자기장도 일정하다.
도 3의 넥 성장 공정에서 실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율은 5%(퍼센트)/mm(밀리미터)미만이다. 즉, 넥 성장 공정에서는 실리콘 단결정 잉곳이 도 3에서 상하로 1밀리미터 성장할 때 직경이 5% 미만으로 증가할 수 있다.
도 4는 실리콘 단결정 잉곳의 숄더 성장을 나타낸 도면이다. 실리콘 단결정 잉곳의 직경(R2)이 점차 커지고 있으며, 직경이 3 밀리미터 이상부터 예를 들면 300 밀리미터까지이다. 이때, 자기장 발생 유닛(200)은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방향으로 이동할 수 있다.
도 4에서 도가니(60)에 인가되는 수평 자기장이 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방향을 따라 이동하고 있다. 숄더 성장 공정에서 실리콘 단결정 잉곳의 직경은 상술한 바와 같으며, 직경의 성장율은 5%(퍼센트)/mm(밀리미터) 이상이다. 즉, 숄더 성장 공정에서는 실리콘 단결정 잉곳이 도 4에서 상하로 1밀리미터 성장할 때 직경이 5%이상 증가할 수 있다.
자기장 발생 유닛(200)은 1 밀리미터/분 내지 3 밀리미터/분의 속도로 이동시할 수 있다. 즉, 자기장 발생 유닛(200)은 넥과 바디 성장 공정에서는 정지하고, 숄더의 성장 공정에서만 이동할 수 있다. 자기장 발생 유닛(200)이 이동함에 따라 MGP(Magnetic Gauss Position)도 동일한 방향과 속도로 이동할 수 있는데, MGP가 너무 빠르게 이동하면 MGP의 분포가 흔들려서 도가니(60)에 수용된 실리콘 멜트의 유동이 흔들려서 실리콘 단결정 잉곳의 직경 제어가 어렵고, 너무 느리게 이동하면 MGP의 이동이 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 따라가지 못할 수 있다.
도 5는 실리콘 단결정 잉곳의 바디 성장을 나타낸 도면이다. 실리콘 단결정 잉곳의 직경(R3)이 거의 일정하게 유지되고 있고, 자기장 발생 유닛(200)은 고정되어 있으며, 직경 300 밀리미터의 웨이퍼 제조용 실리콘 단결정 잉곳의 경우 직경(R3)은 300 밀리미터 내외일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 효과를 나타낸 도면이다.
비교예는 표 1에 기재된 바와 같이 동일한 마그네틱 포지션에서 실리콘 단결정 잉곳을 성장시켰고, 실시예는 마그네틱 포지션을 표 1에 기재된 바와 같이 이동하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장하였다.
도 6에서 마그네틱 포지션의 이동이 없을 때는 실리콘 단결정 잉곳이 성장되는 실리콘 멜트의 온도 산포가 컸으나, 마그네틱 포지션을 이동시켰을 때는 실리콘 멜트의 온도 산포가 적음을 알 수 있다. 실리콘 멜트의 온도 산포가 작으면 실리콘 단결정 잉곳의 성장 공정의 반복성을 유지할 수 있다.
마그네틱 가우스 마그네틱 포지션 마그네틱 무빙 무빙 속도
실시예 1500G +117 × 0
비교예 1500G +117 ○ 1mm/min
도 7은 본 발명에 따른 방법으로 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 직경 산포와 비교예를 나타낸 도면이다.
비교예는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 시에 마그네틱 포지션의 이동이 없는데 잉곳의 직경 산포가 초반에 크고 후반에도 해소되지 못하고 있으며, 실시예는 잉곳의 직경 산포가 초반부터 안정적임을 알 수 있다.
표 2는 마그네틱 이동속도와 적용시점을 달리하였을 때의 실리콘 용융액의 온도 편차와 직경 편차를 나타낸 표이다.
적용시점 마그네틱 이동 속도 온도 편차 직경 편차
실시예 1 3mm 1mm/min 5℃ 0.5mm
실시예 2 3mm 10mm/min 3℃ 2mm
실시예 3 30mm 5mm/min 10℃ 1.3mm
실시예 4 300mm 1mm/min 20℃ 1.8mm
마그네틱 표지션의 이동을 3 밀리미터, 즉 잉곳의 숄더의 성장시에 적용하였을 때 직경 편차가 가장 작으며, 마그네틱 포지션의 이동 속도가 너무 크면 잉곳의 직경 편차가 커짐을 알 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 챔버 60, 65: 도가니
13 : 가열 챔버 14 : 냉각 챔버
20 : 가열부 31 : 측방 단열부
32 : 상방 단열부
42 : 케이블 50 : 지지 수단
60 : 단열 부재 61 : 단열재
62a : 단열부 62b : 단열 몸체
62c : 결합부 63 : 결합홈
64 : 열 반사층 70 : 냉각관
100 : 실리콘 단결정 잉곳 제조장치
200: 자기장 인가 유닛

Claims (11)

  1. 수평 자기장을 인가하여 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에 있어서,
    실리콘 멜트(melt)에 인가되는 자기장을 이동시키며 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키되, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 넥(neck)와 바디(body)의 성장 공정에서 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 고정시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정 잉곳의 숄더(shoulder)의 성장 공정에서 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 이동시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율이 5%/밀리미터 이상일 때, 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 이동시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정 잉곳의 직경이 3 밀리미터에 도달할 때, 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 이동시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  5. 수평 자기장을 인가하여 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에 있어서,
    실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 이동시키며 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키되, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율이 5%/밀리미터 미만일 때 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 고정시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율이 5%/밀리미터 미만일 때, 상기 실리콘 멜트에 인가되는 자기장을 고정시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 자기장을 1 밀리미터/분 내지 3 밀리미터/분의 속도로 이동시키는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  8. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 구비되고, 실리콘 멜트가 수용되는 도가니;
    상기 챔버의 내부에 구비되고, 상기 실리콘 멜트를 가열하는 가열부;
    상기 실리콘 멜트로부터 성장되는 단결정 잉곳을 향하는 상기 가열부의 열을 차폐하는 상방 단열부; 및
    상기 도가니에 수평 자기장을 인가하는 자기장 발생 유닛을 포함하고,
    상기 자기장 발생 유닛은 상기 실리콘 단결정 잉곳의 숄더의 성장 공정에서 이동하되, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 넥과 바디 성장 공정에서 고정되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 자기장 발생 유닛이 이동할, MGP(Magnetic Gauss Position)도 동일한 방향과 속도로 이동하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 실리콘 단결정 잉곳의 직경 성장율이 5%/밀리미터 미만일 때, 상기 자기장 발생 유닛이 이동하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  11. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 자기장 발생 유닛은 1 밀리미터/분 내지 3 밀리미터/분의 속도로 이동하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
KR1020120001517A 2012-01-05 2012-01-05 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법 KR101402840B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120001517A KR101402840B1 (ko) 2012-01-05 2012-01-05 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120001517A KR101402840B1 (ko) 2012-01-05 2012-01-05 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130080623A KR20130080623A (ko) 2013-07-15
KR101402840B1 true KR101402840B1 (ko) 2014-06-03

Family

ID=48992678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120001517A KR101402840B1 (ko) 2012-01-05 2012-01-05 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101402840B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101741101B1 (ko) * 2015-04-06 2017-05-29 주식회사 엘지실트론 실리콘 단결정 잉곳 및 그 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101674822B1 (ko) 2015-08-19 2016-11-09 주식회사 엘지실트론 단결정 잉곳 성장장치 및 그 성장방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100364555B1 (ko) 1999-11-30 2002-12-12 미츠비시 스미토모 실리콘 주식회사 고품질 실리콘 단결정의 제조방법
KR20050062128A (ko) * 2003-12-19 2005-06-23 주식회사 실트론 인가 자기장의 위치를 변화시키는 실리콘 단결정 잉곳의제조 방법
KR20090072046A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 주식회사 실트론 실리콘 단결정 잉곳 생산용 마그네트 유닛 및 이를 구비한실리콘 단결정 잉곳 생산장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100364555B1 (ko) 1999-11-30 2002-12-12 미츠비시 스미토모 실리콘 주식회사 고품질 실리콘 단결정의 제조방법
KR20050062128A (ko) * 2003-12-19 2005-06-23 주식회사 실트론 인가 자기장의 위치를 변화시키는 실리콘 단결정 잉곳의제조 방법
KR20090072046A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 주식회사 실트론 실리콘 단결정 잉곳 생산용 마그네트 유닛 및 이를 구비한실리콘 단결정 잉곳 생산장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101741101B1 (ko) * 2015-04-06 2017-05-29 주식회사 엘지실트론 실리콘 단결정 잉곳 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130080623A (ko) 2013-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101574749B1 (ko) 단결정 제조용 상부히터, 단결정 제조장치 및 단결정 제조방법
KR20180101586A (ko) 실리콘 단결정의 제조 방법
KR20160075498A (ko) 실리콘 단결정 인상장치
KR101402840B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법
KR20110134827A (ko) 실리콘으로 구성된 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법
KR101105475B1 (ko) 공정 변동이 최소화된 단결정 제조방법
KR20130059491A (ko) 잉곳 성장 장치 및 잉곳 성장 방법
JP2011079693A (ja) 半導体単結晶の製造装置
KR101331559B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치
KR20210089395A (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법
KR101020429B1 (ko) 비저항 특성이 균일한 단결정 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 단결정
KR101464563B1 (ko) 단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법
KR100835293B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법
KR20140024140A (ko) 사파이어 단결정 성장장치
KR101293706B1 (ko) 사파이어 단결정의 제조장치
KR101472354B1 (ko) 실리콘 단결정의 성장 방법 및 실리콘 단결정 잉곳
KR101582022B1 (ko) 열차폐장치 및 이를 포함하는 잉곳성장장치
KR101741101B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 및 그 제조방법
KR101506876B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치
KR101446717B1 (ko) 단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법
KR20240123649A (ko) 실리콘 단결정 잉곳 및 그 성장 방법
KR20210097966A (ko) 도가니 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치
KR101625431B1 (ko) 쵸크랄스키법을 이용한 실리콘 단결정의 성장 방법 및 실리콘 단결정 잉곳
KR101800272B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 성장 방법
KR100784585B1 (ko) 비대칭 자기장을 이용한 반도체 단결정 제조 방법 및 그장치

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: 20170328

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180319

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 6