KR101455922B1 - Apparatus and Method for growing single crystal ingot using CUSP magnetic field - Google Patents

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Abstract

본발명의 실리콘 단결정 성장 장치는, 쵸크랄스키(Czochralski)법을 이용한 단결정 성장장치로서,반도체 융액을 수용하는 도가니, 상기 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단, 상기 도가니 측벽 주위에 설치된 히터, 종자결정에 의해 도가니에 수용된 반도체 융액으로부터 단결정을 인상하는 인상수단 및 상기 도가니 주변에 설치된 자기장 장치를 포함하고, 상기 자기장 장치는 멜트 표면의 상부에 위치하고, 상기 자기장 장치에 의한 자기장의 방향은 위에서 아래로 향하도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, CZ법을 이용한 실리콘 단결정 잉곳 성장시 고액 계면에 강자기장을 분포시켜 고액 계면 부근의 실리콘 용융액 온도의 변동을 감소시킴으로써, 실리콘 단결정 잉곳의 품질을 제어할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.A single crystal silicon single crystal growing apparatus according to the present invention is a single crystal growing apparatus using a Czochralski method, which comprises a crucible for containing a semiconductor melt, crucible rotating means for rotating the crucible, a heater provided around the crucible side wall, And a magnetic field device provided around the crucible, wherein the magnetic field device is located on the top of the melt surface, and the direction of the magnetic field by the magnetic field device is oriented from top to bottom .
Therefore, the quality of the silicon single crystal ingot can be controlled and the productivity can be improved by distributing the ferromagnetic field at the solid-liquid interface during the growth of the silicon single crystal ingot using the CZ method to reduce the fluctuation of the silicon melt temperature near the liquid interface.

Description

커스프 자기장을 이용한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법{Apparatus and Method for growing single crystal ingot using CUSP magnetic field}[0001] The present invention relates to a silicon single crystal ingot growing apparatus and a growing method using a cusp magnetic field,

본 발명은, 자기장을 이용한 잉곳 성장 방법에 대한 것으로서, 쵸크랄스키법을 이용한 반도체 단결정 제조시 인가되는 커스프(CUSP) 자기장의 형태를 변경하여, 잉곳 성장시 고액 계면의 온도 변동을 감소시킬 수 있는 잉곳 성장 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a method of growing an ingot using a magnetic field, and it relates to a method of growing a cusp (CUSP) magnetic field applied in the production of a semiconductor single crystal using the Czochralski method to reduce the temperature fluctuation of the solid- Which is an ingot growth method.

일반적으로, 반도체 등의 전자부품을 생산하기 위한 소재로 사용되는 실리콘 단결정 잉곳은 CZ 법에 의해 제조된다. CZ법은 다결정 실리콘을 석영 도가니에 투입하여 1400℃ 이상에서 용융시킨 후 종자결정을 용융된 반도체 융액(melt)에 담갔다가 천천히 끌어당기면서 결정을 성장시키는 방법이다. Generally, a silicon single crystal ingot used as a material for producing electronic parts such as semiconductors is manufactured by the CZ method. The CZ method is a method in which polycrystalline silicon is injected into a quartz crucible and melted at a temperature of 1400 ° C. or higher. The seed crystals are then immersed in a molten semiconductor melt and slowly pulled to grow crystals.

CZ 법에서는 도가니 측면에 설치된 히터를 이용하여 반도체 융액을 가열하기 때문에 반도체 융액 내에서 자연대류가 발생한다. 또한, 베이컨시(vacancy) 또는 인터스티셜(self-interstitial)에 기인하는 결함이 없는 고품질의 반도체 단결정을 얻기 위하여 단결정 또는 도가니의 회전 속도를 조정하므로, 반도체 융액 내에는 상기 회전 속도 조절에 의한 강제 대류도 발생하게 된다. In the CZ method, natural convection occurs in the semiconductor melt because the semiconductor melt is heated using a heater provided on the side of the crucible. Further, since the rotational speed of a single crystal or a crucible is adjusted to obtain a defect-free high-quality semiconductor single crystal due to vacancy or self-interstitial, Convection also occurs.

이러한 반도체 융액의 자연대류와 강제대류는 자기장을 이용하여 제어할 수 있다고 알려져 있다. 이 때 이용되는 자기장은 자기력선의 분포에 따라 크게 수평 자기장, 수직 자기장 및 커스프(CUSP) 자기장으로 구분된다. It is known that the natural convection and the forced convection of the semiconductor melt can be controlled by using a magnetic field. The magnetic field used here is divided into a horizontal magnetic field, a vertical magnetic field, and a cusp (CUSP) magnetic field depending on the distribution of the magnetic field lines.

이 중에서, 커스프 자기장은 도가니 둘레에 환영의 상부 코일과 하부 코일을 설치하고 상부 코일과 하부 코일에 서로 반대 방향(또는 다른 극성)의 전류를 공급하여 형성한다. 커스프 자기장의 분포는 각 코일에 인가하는 전류의 세기, 상부 코일과 하부 코일의 권선 수, 상부 코일과 하부 코일의 위치 등을 조절하여 다양한 형태로 제어할 수 있다. Among them, the cusp magnetic field is formed by installing a welcoming upper coil and a lower coil around the crucible and supplying currents of opposite directions (or different polarities) to the upper coil and the lower coil. The distribution of the cusp magnetic field can be controlled in various forms by controlling the intensity of the current applied to each coil, the number of windings of the upper coil and the lower coil, and the positions of the upper coil and the lower coil.

한편, 최근 반도체 디바이스의 고집적화에 따라 제조업체에서 요구하는 웨이퍼의 품질 수준이 향상되고 있다. 주요 품질특성 인자인 산소농도는 요구 범위의 폭이 좁아지고, 산소농도 또한 과거에 비해 크게 낮아졌으며 단결정 결함 역시 존재하지 않는 웨이퍼를 요구하고 있다.
On the other hand, with recent high integration of semiconductor devices, the quality level of wafers required by manufacturers has been improved. Oxygen concentration, which is a main quality characteristic factor, requires wafers which have a narrower range of requirements, a lower oxygen concentration than the past, and no single crystal defects.

본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, CZ법에 의한 단결정 잉곳 성장시 이용되는 커스프 자기장의 형태를 변경하여 고액 계면의 온도 변동을 감소시킴으로써 단결정의 생산성을 향상시킬 수 있는 단결정 잉곳 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a monocrystalline ingot manufacturing method capable of improving the productivity of a single crystal by reducing the temperature fluctuation at the liquid interface by changing the shape of the cusp magnetic field used for single crystal ingot growing by the CZ method The purpose of the method is to provide.

본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장 장치는, 쵸크랄스키(Czochralski)법을 이용한 단결정 성장장치로서, 반도체 융액을 수용하는 도가니; 상기 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단; 상기 도가니 측벽 주위에 설치된 히터; 종자결정에 의해 도가니에 수용된 반도체 융액으로부터 단결정을 인상하는 인상수단; 및 상기 도가니 주변에 설치된 자기장 장치;를 포함하고, 상기 자기장 장치는 멜트 표면의 상부에 위치하고, 상기 자기장 장치에 의한 자기장의 방향은 위에서 아래로 향하도록 하는 것을 특징으로 한다. A single crystal ingot growing apparatus according to the present invention is a single crystal growing apparatus using a Czochralski method, comprising: a crucible for containing a semiconductor melt; Crucible rotating means for rotating the crucible; A heater disposed around the crucible side wall; A lifting means for lifting the single crystal from the semiconductor melt contained in the crucible by seed crystal; And a magnetic field device disposed around the crucible, wherein the magnetic field device is positioned above the melt surface, and the direction of the magnetic field by the magnetic field device is oriented from top to bottom.

본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장 방법은, 반도체 융액을 수용하는 도가니, 상기 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단, 상기 도가니 측벽 주위에 설치된 히터, 종자결정에 의해 도가니에 수용된 반도체 융액으로부터 단결정을 인상하는 인상수단 및 커스프 자기장을 포함하는 쵸크랄스키(Czochralski)법을 이용하고, 상기 커스프 자기장은 도가니 주변에 설치되고, 상부 자기장 인가부와 하부 자기장 인가부를 포함하는 자기장 인가수단을 이용하여 잉곳을 제조하는 방법으로서, 상기 상부 자기장 인가부 하측에 마련되는 상기 하부 자기장 인가부의 전원을 오프시킴으로써, 자기장의 수직성분이 0인 ZGP(Zero Gauss Plane)이 존재하지 않으며 하부 자기장의 세기를 상부 자기장의 세기로 나눈 비율인 R값이 0이 되는 커스프 자기장을 인가하는 것을 특징으로 한다. A single crystal ingot growing method according to the present invention is a single crystal ingot growing method comprising a crucible for accommodating a semiconductor melt, crucible rotating means for rotating the crucible, a heater provided around the crucible side wall, a lifting means for lifting the single crystal from the semiconductor melt contained in the crucible, And a cusp magnetic field, and the cusp magnetic field is provided around the crucible, and the ingot is manufactured using magnetic field applying means including an upper magnetic field applying portion and a lower magnetic field applying portion (ZGP) in which the vertical component of the magnetic field is zero does not exist and the intensity of the lower magnetic field is divided by the intensity of the upper magnetic field by turning off the power of the lower magnetic field applying unit provided below the upper magnetic field applying unit And a cusp magnetic field having a R value of 0 is applied.

본발명에 따르면, CZ법을 이용한 실리콘 단결정 잉곳 성장시 고액 계면에 강자기장을 분포시켜 고액 계면 부근의 실리콘 용융액 온도의 변동을 감소시킴으로써, 실리콘 단결정 잉곳의 품질을 제어할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.
According to the present invention, it is possible to control the quality of the silicon single crystal ingot and improve the productivity by distributing the ferromagnet length at the solid-liquid interface during the growth of the silicon single crystal ingot by the CZ method to reduce the fluctuation of the silicon melt temperature near the solid- have.

도 1은 본발명을 실시하기 위한 잉곳 성장 장치를 나타낸 개략적인 구성도
도 2는 본발명의 실시예에 따른 커스프 자기장이 형성된 도시도
도 3은 본발명의 실시예에 따른 고액 계면에 형성된 강자기장의 실측치를 나타낸 도시도
도 4는 본발명의 실시예에 따라 고액 계면 근처의 온도 변동이 감소함을 나타낸 도시도
도 5은 본발명의 실시예에 따라 자기장 분포의 변동으로 고액 계면이 변경된 것을 나타낸 그래프
도 6은 본발명의 실시예에 따른 잉곳의 전체 길이별로 산소농도를 측정한 그래프
도 7은 본발명의 실시예에 따른 잉곳의 직경 방향으로 산소농도의 변동을 나타낸 그래프1 is a schematic diagram showing an ingot growing apparatus for carrying out the present invention
FIG. 2 is a perspective view showing a cushion magnetic field formed according to an embodiment of the present invention
3 is a view showing measured values of the strength of a strong magnetic field formed on a solid-liquid interface according to an embodiment of the present invention
FIG. 4 is a schematic diagram showing that temperature fluctuations near a solid-liquid interface are decreased according to an embodiment of the present invention
5 is a graph showing a change in the solid-liquid interface due to the variation of the magnetic field distribution according to the embodiment of the present invention
FIG. 6 is a graph showing the oxygen concentration measured for the entire length of the ingot according to the embodiment of the present invention
7 is a graph showing variations in oxygen concentration in a radial direction of an ingot according to an embodiment of the present invention

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다. Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the scope of the inventive concept of the present embodiment can be determined from the matters disclosed in the present embodiment, and the spirit of the present invention possessed by the present embodiment is not limited to the embodiments in which addition, Variations.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커스프 자기장을 이용한 반도체 단결정 잉곳 제조장치의 개략적인 구성을 도시한 장치 단면도이다. 1 is a device cross-sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor single crystal ingot manufacturing apparatus using a cusp magnetic field according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 커스프 자기장을 이용한 반도체 단결정 잉곳 성장장치는, 고온으로 용융된 반도체 융액(M)이 수용되는 도가니(110), 상기 도가니(110)의 외주면을 감싸며, 도가니(110)를 일정한 형태로 지지하는 도가니 하우징(120), 상기 도가니 하우징(120) 하단에 설치되어 하우징(120)과 함께 도가니(110)를 회전시키는 도가니 회전수단(130), 상기 도가니 하우징(120)의 측벽으로부터 소정 거리 이격되어 도가니(110)를 가열하는 히터(140), 상기 히터(140)의 외곽에 설치되어 히터(140)로부터 발생되는 열이 외부로 유출되는 것을 방지하는 단열수단(150), 종자결정을 이용하여 상기 도가니(110)에 수용된 반도체 융액(M)으로부터 단결정 잉곳을 인상하는 단결정 인상수단(160) 및 단결정 인상수단(160)에 의해 인상되는 단결정 잉곳의 외주면으로부터 소정 거리 이격되어 단결정 잉곳으로부터 방출되는 열을 반사하는 열실드 수단(170)을 포함한다.1, a semiconductor single crystal ingot growing apparatus using a cusp magnetic field according to the present invention includes a crucible 110 in which a semiconductor melt M melted at a high temperature is accommodated, an outer circumferential surface of the crucible 110, A crucible rotating unit 130 installed at a lower end of the crucible housing 120 to rotate the crucible 110 together with the housing 120, a crucible rotating unit 130 installed at the bottom of the crucible housing 120, A heater 140 installed at an outer periphery of the heater 140 to prevent the heat generated from the heater 140 from flowing out to the outside, a heater 140 installed at an outer side of the heater 140 to heat the crucible 110, A single crystal pulling means 160 for pulling up a single crystal ingot from the semiconductor melt M accommodated in the crucible 110 using a seed crystal and a single crystal pulling means 160 for pulling up a single crystal ingot from the outer peripheral face of the single crystal ingot pulled up by the single crystal pulling means 160 Lee and spaced includes a heat shield means (170) for reflecting heat emitted from the single crystal ingot.

상술한 구성 요소들은 본 발명이 속한 기술 분야에서 잘 알려진 CZ 법을 이용한 반도체 단결정 잉곳 제조장치의 통상적인 구성 요소이므로 각 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the above-described components are typical components of the semiconductor single crystal ingot manufacturing apparatus using the CZ method well known in the technical field of the present invention, detailed description of each constituent element will be omitted.

본 발명에 따른 반도체 단결정 잉곳 제조장치는, 상술한 구성 요소에 더하여 도가니(10) 주변에 설치되어 커스프 자기장(Gupper, Glower)을 인가하는 자기장 인가부(181, 182)를 더 포함한다. 여기서, 커스프 자기장이란 선행기술인 등록특허 10-0991088을 참조하면, 상하 방향이 반대인 두 개의 수직 방향의 자기장으로 구성된 형태의 자기장을 말한다. 커스프 자기장의 형태는 자기장의 수직성분이 0이 되는 위치를 2차원적으로 나타낸 ZGP(Zero Gauss Plane)와 상부 자기장(Gupper)과 하부 자기장(Glower) 세기의 비율로 계산된 R(Glower/Gupper)로 설명할 수 있다. Cusp 자기장의 경우에는, 자기장의 위치에 따라 자기장의 영향이 없는 부분이 발생하는데, 이 부분을 ZGP라 한다. The semiconductor single crystal ingot manufacturing apparatus according to the present invention further includes magnetic field applying sections 181 and 182 provided around the crucible 10 and applying a cusp magnetic field G upper and G lower in addition to the above- . Here, the cusped magnetic field refers to a magnetic field in the form of two vertically oriented magnetic fields whose upside and downside are opposite to each other, as described in the prior art Patent Document 10-0991088. The form of a cusp magnetic field, an R (G calculated as the ratio of (Zero Gauss Plane) ZGP shown where the vertical component of the magnetic field becomes zero in two dimensions and the upper magnetic field (G upper) and a lower magnetic field (G lower) intensity lower / G upper ). In the case of the Cusp magnetic field, there is a part which is not influenced by the magnetic field depending on the position of the magnetic field, and this part is called ZGP.

상부 자기장(Gupper)과 하부 자기장(Glower)의 세기가 동일할 경우(R=1), 상부 자기장(Gupper)과 하부 자기장(Glower) 중간에 자극(magnetic pole)이 대립되어 상부 자기장(Gupper)과 하부 자기장(Glower)의 중심에 ZGP가 수평면 형태로 형성된다. 그리고, 하부 자기장(Glower)의 세기가 상부 자기장(Gupper)의 세기보다 큰 경우(R>1), ZGP는 대략 상부가 볼록한 포물선 형태로 형성된다. When the intensity of the upper magnetic field G upper and the intensity of the lower magnetic field G lower are equal to each other (R = 1), magnetic poles are opposed to each other between the upper magnetic field G upper and the lower magnetic field G lower , The ZGP is formed in a horizontal plane at the center of the lower magnetic field G upper and the lower magnetic field G lower . When the intensity of the lower magnetic field G lower is greater than the intensity of the upper magnetic field G upper (R> 1), the ZGP is formed in a parabolic shape having a convex upper portion.

도 2는 본발명의 실시예에 따른 커스프 자기장이 형성된 도시도이다.2 is an illustration showing a cusp magnetic field according to an embodiment of the present invention.

도 2를 도 1과 함께 참조하면, 본발명에 따른 자기장 인가수단은 커스프 자기장을 생성하기 위해 상기 도가니(110) 둘레에 설치된 상부 코일(181) 및 하부 코일(182)을 포함한다. 도 2의 (a)는 상기 자기장 인가수단 중 상부 코일(181)에 인가되는 전류를 차단시킨 경우이며, (b)는 상기 자기장 인가수단 중 하부 코일(182)에 인가되는 전류를 차단시킨 경우이다. Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, a magnetic field applying means according to the present invention includes an upper coil 181 and a lower coil 182 installed around the crucible 110 to produce a cusp magnetic field. 2 (a) shows a case in which the current applied to the upper coil 181 in the magnetic field applying means is cut off, and FIG. 2 (b) shows a case in which the current applied to the lower coil 182 in the magnetic field applying means is cut off .

상기와 같이, 상부 자기장 인가부(181) 또는 하부 자기장 인가부(182)에 흐르는 전류 중 어느 한쪽을 차단하게 되면, 단결정 잉곳 성장 장치의 중심을 기준으로 수직한 방향의 자기장이 형성된다. 이를 상부 자기장(Gupper)과 하부 자기장(Glower) 세기의 비율로 계산된 R(Glower/Gupper)로 설명하면, (a)에서는 R=(Glower/Gupper)=(2/0)=∞ 가 되며, 이는 자기장의 수직성분이 0인 ZGP(Zero Gauss Plane)의 중앙 위치가 무한대가 되는 것을 의미한다. 그리고, (b)에서는 R=(Glower/Gupper)=(0/2)=0 이 되며, 이는 자기장의 수직성분이 0인 ZGP의 중앙 위치가 0이 되는 것을 의미한다. As described above, when one of the currents flowing through the upper magnetic field applying unit 181 or the lower magnetic field applying unit 182 is blocked, a magnetic field in a direction perpendicular to the center of the single crystal ingot growing apparatus is formed. Referring to this, the upper magnetic field (G upper) and a lower magnetic field (G lower) the R (lower G / G upper) calculating a ratio of intensity, (a) the R = (G lower / G upper ) = (2/0 ) = ∞, which means that the center position of the Zero Gauss Plane (ZGP) with a vertical component of the magnetic field of zero is infinite. In (b), R = (G lower / G upper ) = (0/2) = 0, which means that the center position of the ZGP in which the vertical component of the magnetic field is zero is zero.

ZGP가 고액 계면 부근에 분포하게 되면, 실리콘 멜트 온도의 변동이 심해지며, 이는 실리콘 단결정의 품질에 영향을 미치게 된다. 따라서, 상기와 같이 상부 자기장 혹은 하부 자기장을 발생시키는 상부 자기장 인가부(181) 또는 하부 자기장 인가부(182) 중 어느 한쪽을 차단하여 ZGP가 존재하지 않도록 함으로써 실리콘 융액에 강자기장을 인가할 수 있다. 이로 인해, 실리콘 융액의 전체적인 대류 안정성을 향상시킬 수 있고, 고액 계면상의 멜트 온도가 잉곳의 센터와 에지부에서 균등해지기 때문에 잉곳의 품질을 제어하기 용이해진다. When the ZGP is distributed near the liquid interface, the fluctuation of the silicon melt temperature becomes severe, which affects the quality of the silicon single crystal. Thus, by disrupting either the upper magnetic field applying unit 181 or the lower magnetic field applying unit 182 which generates the upper magnetic field or the lower magnetic field as described above, the ZGP is not present, and a strong magnetic field can be applied to the silicon melt . As a result, the overall convective stability of the silicon melt can be improved, and the melt temperature on the solid-liquid interface becomes uniform at the center and the edge of the ingot, so that quality of the ingot can be easily controlled.

<실험예><Experimental Example>

이하에서는 실험예를 통하여 본발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이하의 실험예는 본발명에 대한 이해를 돕기 위한 목적에서 기술하는 것이며, 본 발명이 실험예에 기재된 용어나 실험 조건 등에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples. The following experimental examples are provided for the purpose of helping understanding the present invention and should not be construed as limiting the present invention to the terms described in the experimental examples and experimental conditions.

[고액 계면 부근에서 인가되는 자기장의 세기][Intensity of magnetic field applied near the solid-liquid interface]

단결정 잉곳 성장시 실리콘 융액 표면을 기준으로 +100㎜, -100㎜, -200㎜, -300㎜ 및 -400㎜ 구간에 인가되는 자기장의 세기를 측정하였다. During the growth of the single crystal ingot, the intensity of the magnetic field applied to the surface of the silicon melt was measured at intervals of +100 mm, -100 mm, -200 mm, -300 mm and -400 mm.

도 3은 본발명의 실시예에 따른 고액 계면 부근에 형성된 자기장의 세기를 측정한 실측치를 나타낸 도면이다. 고액 계면 부근에 형성된 자기장의 세기 변화 프로파일은 융액의 위치에 따라 다른 색깔로 표시하였다. 3 is a graph showing measured values of magnetic field strengths formed near a solid-liquid interface according to an embodiment of the present invention. The intensity profile of the magnetic field in the vicinity of the solid - liquid interface is shown in different colors depending on the position of the melt.

도 3을 참조하면, (a)는 종래와 같이 상부 및 하부 자기장 인가부를 모두 작동시킨 경우이며, (b)는 상부 자기장 인가부를 차단한 경우이며, (c)는 하부 자기장 인가부를 차단한 경우이다. Referring to FIG. 3, (a) shows a case where both the upper and lower magnetic field applying units are operated as in the prior art, (b) shows a case where the upper magnetic field applying unit is cut off, and .

고액 계면은 재료가 완전히 응고될 때까지 액체와 고체 부분 사이에 위치하는 것으로서, 용융 또는 응고 부분 중 어느 하나 동안의 경계를 말하며, 고액 계면을 제어하는 것은 단결정 잉곳의 품질을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 본도면에서 고액 계면은 약 -100mm 에 위치할 수 있으며, -100mm 부근에 인가되는 자기장의 세기를 살펴보면, (a)의 경우보다 (b) 및 (c)의 경우 인가되는 자기장의 세기가 더 큼을 확인할 수 있다. 또한, 상부 자기장 인가부만 작동한 경우인 (b) 보다는 하부 자기장 인가부만 작동한 (c)의 경우에 고액 계면 부근에 인가되는 자기장의 세기가 더 커짐을 확인할 수 있었다. The liquid interface is the interface between the liquid and the solid portion until the material is completely solidified and refers to the boundary during either the melting or solidifying portion and controlling the liquid interface plays an important role in determining the quality of the monocrystalline ingot . In this figure, the solid-liquid interface can be located at about -100 mm. Looking at the intensity of the magnetic field applied near -100 mm, the magnitude of the applied magnetic field is larger than that of (a) Can be confirmed. Also, it can be seen that the intensity of the magnetic field applied near the solid-liquid interface becomes larger in case of (c) in which only the lower magnetic field applying portion is operated, as compared with (b) in the case where only the upper magnetic field applying portion is operated.

[실리콘 단결정이 성장함에 따라 고액 계면 근처에 나타나는 온도 변동][Temperature fluctuation near the solid-liquid interface as the silicon single crystal grows]

도 4는 본발명의 실시예에서, 고액 계면 근처의 온도 변동이 감소함을 나타낸 도시도이다. 도 4를 참조하면, (a)는 상부 자기장 인가부에 300A, 하부 자기장 인가부에 432A의 전류를 걸어 상하부 자기장을 인가시킨 경우이며, (a)의 경우에는 실리콘 단결정 잉곳이 성장되는 동안 고액 계면 근처의 온도 변동이 계속 심한 것을 확인할 수 있다. 또한, 실리콘 단결정 잉곳의 중심과 표면사이의 온도 구배의 차이가 심한 것을 확인할 수 있었다. 4 is an illustration showing that the temperature fluctuation near the solid-liquid interface decreases in the embodiment of the present invention. 4A, the upper and lower magnetic fields are applied by applying a current of 300A to the upper magnetic field applying unit and a current of 432A to the lower magnetic field applying unit. In the case of (a), during the growth of the silicon single crystal ingot, It can be confirmed that the temperature fluctuation in the vicinity is still severe. Further, it was confirmed that the difference in temperature gradient between the center of the silicon single crystal ingot and the surface was significant.

그러나, 하부 자기장 인가부에 400A의 전류를 걸고, 상부 자기장 인가부를 차단한 (b)의 경우 및 하부 자기장 인가부를 차단하고, 상부 자기장 인가부에 400A를 흐르게한 (c)의 경우에는 실리콘 단결정 잉곳이 성장되는 동안 고액 계면 근처의 온도 변동 폭이 줄어든 것을 확인할 수 있다. 또한, (c)의 경우는 잉곳의 센터부와 에지부의 색깔의 차이가 없음을 확인할 수 있다. 색깔의 차이가 없음은 온도의 차이가 없음을 나타내며, 이는 (b)의 경우보다 실리콘 융액의 반경 방향으로의 온도 구배가 더욱 균일한 것을 나타낸다. 따라서, (c)의 경우와 같이 상부 자기장만을 발생시키는 경우, 고액 계면 가까이 수직자기장이 형성되어, 자기장이 잉곳의 센터와 에지에 균일하게 분포되어, 고액계면의 온도 제어를 통하여 산소 농도의 제어가 용이해진다.  However, in the case of (b) in which a current of 400 A is applied to the lower magnetic field applying section and the upper magnetic field applying section is cut off and in the case of (c) in which the lower magnetic field applying section is blocked and 400 A flows in the upper magnetic field applying section, It can be seen that the temperature fluctuation width near the liquid interface is reduced during the growth. In the case of (c), it can be confirmed that there is no difference in color between the center portion and the edge portion of the ingot. No difference in color indicates no difference in temperature, indicating that the temperature gradient in the radial direction of the silicon melt is more uniform than in (b). Therefore, when only the upper magnetic field is generated as in the case of (c), a perpendicular magnetic field is formed near the solid-liquid interface, and the magnetic field is uniformly distributed at the center and edge of the ingot. It becomes easy.

[성장하는 실리콘 단결정 잉곳의 길이별로 나타나는 고액 계면의 변동][Fluctuation of solid-liquid interface appearing by length of growing silicon single crystal ingot]

도 5는 본발명의 실시예에 따른, 자기장 분포의 변동으로 고액 계면이 변경된 것을 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing a change in the solid-liquid interface due to the variation of the magnetic field distribution according to the embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 성장하는 실리콘 단결정 잉곳의 길이가 300㎜, 800㎜, 1300㎜ 일 때 나타나는 고액 계면의 높이를 나타낸 것으로서, 가로축은 잉곳의 중심부터 표면까지를 나타낸 것이다. 세가지 경우를 비교해보면, 고액 계면은 상부 자기장 인가부만 작동시킨 경우(400/0) 변동폭이 가장 작게 나타났으며, 상하부 자기장 인가부를 모두 작동한 경우(300/432) 및 하부 자기장 인가부만 작동한 경우(0/400)는 비슷한 수준을 나타내었다. 상부 자기장 인가부만 작동한 경우는 잉곳의 길이가 300㎜, 800㎜, 1300㎜인 어떤 경우에도 그래프가 비교적 완만하게 나타남을 확인할 수 있었으며, 이는 상부 자기장만을 도가니에 인가한 경우 고액 계면의 온도 변화가 줄어듬을 나타낸다. 따라서, 잉곳의 센터와 에지부의 온도차이가 감소하게 되고, 센터와 에지부의 산소 농도나 저항이 균일하게 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, the height of a solid-liquid interface appears when the lengths of the growing silicon single crystal ingots are 300 mm, 800 mm, and 1300 mm, and the abscissa indicates the center to the surface of the ingot. In the case of the three cases, the variation range of the solid-liquid interface (400/0) was the smallest when only the upper magnetic field application part was operated. When both the upper and lower magnetic field application parts were operated (300/432) One case (0/400) showed similar level. In the case where only the upper magnetic field application part is operated, the graph is comparatively gentle in all cases where the ingot length is 300 mm, 800 mm, and 1300 mm, and it can be confirmed that when the upper magnetic field is applied only to the crucible, Indicates a decrease. Therefore, the temperature difference between the center and the edge of the ingot is reduced, and the oxygen concentration and resistance of the center and the edge can be uniformly formed.

따라서, 본발명에서와 같이 상부 및 하부 자기장 인가부 중 어느 하나를 오프시키는 경우, 특히 하부 자기장을 오프시켜 실리콘 고액 계면에 강자기장을 형성하여, 실리콘 잉곳의 반경방향으로의 온도 구배 편차를 감소시킬 수 있으므로, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 품질 제어에 유리함을 알 수 있다. Therefore, when either of the upper and lower magnetic field applying units is turned off as in the present invention, the lower magnetic field is turned off to form a strong magnetic field on the silicon solid-liquid interface, thereby reducing the temperature gradient deviation in the radial direction of the silicon ingot It can be seen that this is advantageous in controlling the growth quality of the silicon single crystal ingot.

도 6은 본발명의 실시예에 따른 잉곳의 전체 길이별로 산소농도를 측정한 그래프이다. 도 6을 참조하면, 상부 및 하부 자기장을 모두 인가한 종래 Cusp 자기장의 경우에 비해, 본 발명과 같이 하부 자기장을 오프한 경우, 잉곳의 전체 길이에서 약 13ppma~14mppa의 산소농도를 유지함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이 수직자기장이 형성되면 잉곳의 길이 방향으로 산소농도가 균일한 결정성장이 가능하다. FIG. 6 is a graph showing the oxygen concentration measured for the entire length of the ingot according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, it can be seen that when the lower magnetic field is turned off as in the present invention, the oxygen concentration of about 13 ppma to 14 mppa is maintained over the entire length of the ingot, compared to the case of the conventional Cusp magnetic field in which both the upper and lower magnetic fields are applied have. Therefore, when a perpendicular magnetic field is formed as in the present invention, crystal growth with uniform oxygen concentration in the longitudinal direction of the ingot is possible.

도 7은 본발명의 실시예에 따른 잉곳의 직경 방향으로 산소농도의 변동을 나타낸 그래프이다. (a)는 상부 및 하부 자기장 인가부에 300A, 432A를 인가한 것이며, (b)는 상부 자기장 인가부에 400A, 하부 자기장 인가부는 오프시킨 경우이다.7 is a graph showing variation of oxygen concentration in a radial direction of an ingot according to an embodiment of the present invention. (a) shows the case where 300A and 432A are applied to the upper and lower magnetic field applying units, (b) shows the case where 400A is applied to the upper magnetic field applying unit, and the lower magnetic field applying unit is turned off.

도 7을 참조하면, 상부 및 하부 자기장을 모두 인가한 (a)의 경우에 비해, 본 발명과 같이 하부 자기장을 오프한 (b)의 경우, 산소농도는 잉곳의 직경 방향으로 산포가 현저히 감소하였다. 즉, 단결정 잉곳의 산소 농도는 상기 단결정 잉곳의 직경 방향으로 산소 농도의 산포가 0.2mppa 이내로 제어되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, in the case of (b) in which the lower magnetic field is turned off as in the present invention, the oxygen concentration is significantly reduced in the radial direction of the ingot, compared with the case of applying both the upper and lower magnetic fields . In other words, it can be confirmed that the oxygen concentration of the single crystal ingot is controlled to be 0.2 ppm or less within the range of the oxygen concentration in the radial direction of the single crystal ingot.

본 발명에서 자장의 구체적인 형상은 실리콘 결정이 성장되는 고액계면에서 수직 자기장이 형성되며, 실리콘 멜트에서의 자장은 멜트 중심에서 멜트 에지 방향으로 자장이 방사상으로 퍼져나감으로 인해 멜트의 온도분포를 효과적으로 제어할 수 있다. 이 때, 자장은 멜트 표면 상부에 존재하며 자장의 방향은 위에서 아래로 흐르는 방향으로 전개 되어야 한다. 상기 자장의 위치는 멜트 표면에서 5㎝ 이상에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 멜트 표면 상부에서 하부로의 자장의 세기는 500~1000G 이다. In the present invention, the specific shape of the magnetic field is such that a vertical magnetic field is formed at a solid-liquid interface where silicon crystals are grown, and the magnetic field in the silicon melt effectively controls the temperature distribution of the melt due to the radial spread of the magnetic field in the melt edge direction from the melt center. can do. At this time, the magnetic field is present at the top of the melt surface and the direction of the magnetic field must be developed in the direction from top to bottom. It is preferable that the position of the magnetic field is located at 5 cm or more from the surface of the melt. The intensity of the magnetic field from the upper part of the melt surface to the lower part is 500 to 1000G.

위와 같이, 본발명은 CZ법을 이용한 실리콘 단결정 잉곳 성장시 고액 계면에 수직방향의 강자기장을 분포시켜 고액 계면 부근의 실리콘 용융액 온도의 변동을 감소시킴으로써, 실리콘 단결정 잉곳의 품질을 제어할 수 있다. As described above, the present invention can control the quality of the silicon single crystal ingot by distributing the vertical direction strong magnetic field at the solid-liquid interface during the growth of the silicon single crystal ingot by the CZ method to reduce the fluctuation of the silicon melt temperature near the solid-liquid interface.

즉, 상부 자기장 인가부 또는 하부 자기장 인가부만을 작동시켜 수직방향의 자기장을 형성함으로써, 고액 계면 하부의 융액 대류를 더욱 안정화시켜 온도 변화를 감소시킬 수 있다. 바람직하게는 상부 자기장만을 인가하는 실시예를 적용할 수 있다. 또한, 잉곳 전체에 걸쳐 면내 산소농도 산포를 제어하기 용이하며 웨이퍼 제품에서 결함이 발생되는 비율을 감소시킬 수 있다. That is, by operating only the upper magnetic field applying unit or the lower magnetic field applying unit to form a magnetic field in the vertical direction, the temperature change can be reduced by further stabilizing the melt convection below the solid-liquid interface. Preferably, an embodiment in which only the upper magnetic field is applied can be applied. In addition, it is easy to control the in-plane oxygen concentration scattering over the entire ingot and it is possible to reduce the rate of occurrence of defects in the wafer product.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (11)

쵸크랄스키(Czochralski)법을 이용한 단결정 성장장치로서,
반도체 융액을 수용하는 도가니;
상기 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단;
상기 도가니 측벽 주위에 설치된 히터;
종자결정에 의해 도가니에 수용된 반도체 융액으로부터 단결정을 인상하는 인상수단; 및
상기 도가니 주변에 설치되는 상부 및 하부 자기장 인가부;를 포함하고,
상기 상부 및 하부 자기장 인가부 중에서 어느 하나를 오프시켜, 상기 반도체 융액의 고액계면에 대해 수직한 방향의 커스프(cusp) 자기장을 발생시키며,
상기 커스프 자기장에 의해 실리콘 잉곳 직경 방향으로의 산소농도 산포는 0.2ppma 이하로 제어되는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치. As a single crystal growth apparatus using the Czochralski method,
A crucible for receiving a semiconductor melt;
Crucible rotating means for rotating the crucible;
A heater disposed around the crucible side wall;
A lifting means for lifting the single crystal from the semiconductor melt contained in the crucible by seed crystal; And
And an upper and a lower magnetic field applying unit provided around the crucible,
A cusp magnetic field in a direction perpendicular to the solid-liquid interface of the semiconductor melt is generated by turning off either the upper or lower magnetic field applying unit,
And the oxygen concentration scattering in the silicon ingot diameter direction is controlled to 0.2 ppma or less by the cusp magnetic field. 제 1항에 있어서, 상기 자기장은 실리콘 결정과 융액이 만나는 부분인 고액계면에서 수직성분을 가지며, 상기 도가니 내의 융액에서는 융액 중심에서 바닥 측면부로 자기장이 방사형태로 전개되는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치. 2. The silicon single crystal ingot growing apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field has a vertical component at a solid-liquid interface where a silicon crystal and a melt meet, and a magnetic field is radially spread from a center of the melt to a bottom side of the melt in the crucible. 제 1항에 있어서, 상기 자기장 장치는 멜트 표면에서 5㎝ 이상 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치. 2. The silicon single crystal ingot growing apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field apparatus is located at an upper side of 5 cm or more from the melt surface. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 자기장의 세기는 500~1000 가우스로 인가되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장 장치. 4. The silicon single crystal ingot growing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the intensity of the magnetic field is 500 to 1000 gauss. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 반도체 융액을 수용하는 도가니, 상기 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단, 상기 도가니 측벽 주위에 설치된 히터, 종자결정에 의해 도가니에 수용된 반도체 융액으로부터 단결정을 인상하는 인상수단 및 커스프 자기장을 포함하는 쵸크랄스키(Czochralski)법을 이용하고,
상기 커스프 자기장은 도가니 주변에 설치되고, 상부 자기장 인가부와 하부 자기장 인가부를 포함하는 자기장 인가수단을 이용하여 잉곳을 제조하는 방법으로서,
상기 상부 자기장 인가부 하측에 마련되는 상기 하부 자기장 인가부의 전원을 오프시킴으로써, 자기장의 수직성분이 0인 ZGP(Zero Gauss Plane)이 존재하지 않으며 하부 자기장의 세기를 상부 자기장의 세기로 나눈 비율인 R값이 0이 되며,
상기 반도체 융액의 고액계면에는 수직한 방향의 커스프 자기장이 인가되고,
상기 커스프 자기장을 이용한 실리콘 단결정 성장 방법에 의해 단결정 잉곳의 산소농도는 상기 단결정 잉곳의 직경 방향으로 산소 농도의 산포가 0.2ppma 이내로 제어되는 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법. A crucible rotating means for rotating the crucible; a heater provided around the crucible side wall; a lifting means for lifting the single crystal from the semiconductor melt contained in the crucible by the seed crystals; and a coke spring (Czochralski) method,
The cusp magnetic field is provided around the crucible and is a method of manufacturing an ingot using magnetic field applying means including an upper magnetic field applying portion and a lower magnetic field applying portion,
The power of the lower magnetic field applying unit provided below the upper magnetic field applying unit is turned off so that there is no ZGP (Zero Gauss Plane) having a vertical component of the magnetic field of 0 and the ratio of the intensity of the lower magnetic field divided by the intensity of the upper magnetic field The value becomes 0,
A cusp magnetic field in a perpendicular direction is applied to the solid-liquid interface of the semiconductor melt,
Wherein the oxygen concentration of the single crystal ingot is controlled so that the scattering of the oxygen concentration is within 0.2 ppma in the radial direction of the single crystal ingot by the silicon single crystal growing method using the cusp magnetic field. 반도체 융액을 수용하는 도가니, 상기 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단, 상기 도가니 측벽 주위에 설치된 히터, 종자결정에 의해 도가니에 수용된 반도체 융액으로부터 단결정을 인상하는 인상수단 및 커스프 자기장을 포함하는 쵸크랄스키(Czochralski)법을 이용하고,
상기 커스프 자기장은 도가니 주변에 설치되고, 상부 자기장 인가부와 하부 자기장 인가부를 포함하는 자기장 인가수단을 이용하여 잉곳을 제조하는 방법으로서,
상기 하부 자기장 인가부 상측에 마련되는 상기 상부 자기장 인가부의 전원을 오프시킴으로써, 자기장의 수직성분이 0인 ZGP(Zero Gauss Plane)이 존재하지 않으며 하부 자기장의 세기를 상부 자기장의 세기로 나눈 비율인 R값이 무한대가 되며, 상기 반도체 융액의 고액계면에는 수직한 방향의 커스프 자기장이 인가되고, 상기 커스프 자기장을 이용한 실리콘 단결정 성장 방법에 의해 단결정 잉곳의 산소농도는 상기 단결정 잉곳의 직경 방향으로 산소 농도의 산포가 0.2ppma 이내로 제어되는 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법.A crucible rotating means for rotating the crucible; a heater provided around the crucible side wall; a lifting means for lifting the single crystal from the semiconductor melt contained in the crucible by the seed crystals; and a coke spring (Czochralski) method,
The cusp magnetic field is provided around the crucible and is a method of manufacturing an ingot using magnetic field applying means including an upper magnetic field applying portion and a lower magnetic field applying portion,
The power of the upper magnetic field applying unit provided at the upper side of the lower magnetic field applying unit is turned off so that there is no ZGP (Zero Gauss Plane) whose vertical component of the magnetic field is 0 and R And the oxygen concentration in the monocrystalline ingot is increased by the oxygen concentration in the radial direction of the single crystal ingot by the silicon single crystal growth method using the cusp magnetic field, Concentration is controlled to be within 0.2 ppma. 제 8항 또는 9항에 있어서,
상기 잉곳 성장 방법에 의한 단결정 잉곳의 산소 농도는 상기 잉곳의 전체 길이에서 13ppma~14ppma로 제어되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법. 10. The method according to claim 8 or 9,
Wherein the oxygen concentration of the single crystal ingot by the ingot growing method is controlled at 13 ppma to 14 ppma in the entire length of the ingot. 삭제delete
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990063004A (en) * 1997-12-12 1999-07-26 가네꼬 히사시 Semiconductor Single Crystal Growth Device and Crystal Growth Method
KR100221087B1 (en) 1997-02-24 1999-09-15 이창세 Silicon single crystal and its growing method
KR20070102675A (en) * 2004-12-30 2007-10-19 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크. Controlling melt-solid interface shape of a growing silicon crystal using a variable magnetic field
KR20100015251A (en) * 2008-08-04 2010-02-12 주식회사 실트론 Apparatus and method for manufacturing semiconductor single crystal ingot using cusp magnetic field

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100221087B1 (en) 1997-02-24 1999-09-15 이창세 Silicon single crystal and its growing method
KR19990063004A (en) * 1997-12-12 1999-07-26 가네꼬 히사시 Semiconductor Single Crystal Growth Device and Crystal Growth Method
KR20070102675A (en) * 2004-12-30 2007-10-19 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크. Controlling melt-solid interface shape of a growing silicon crystal using a variable magnetic field
KR20100015251A (en) * 2008-08-04 2010-02-12 주식회사 실트론 Apparatus and method for manufacturing semiconductor single crystal ingot using cusp magnetic field

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