KR101881380B1 - Method for growing a single crystal ingot - Google Patents

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KR101881380B1
KR101881380B1 KR1020170016168A KR20170016168A KR101881380B1 KR 101881380 B1 KR101881380 B1 KR 101881380B1 KR 1020170016168 A KR1020170016168 A KR 1020170016168A KR 20170016168 A KR20170016168 A KR 20170016168A KR 101881380 B1 KR101881380 B1 KR 101881380B1
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single crystal
crystal ingot
angular momentum
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rotation speed
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KR1020170016168A
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김우태
최영규
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에스케이실트론 주식회사
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20Controlling or regulating

Abstract

An embodiment includes: a step of setting the radius of a single-crystal ingot; a step of setting a rotation speed range including a plurality of rotation speed values based on the set radius; a step of growing the body of the single-crystal ingot having the set radius in accordance with the plurality of set rotation speed values; a step of measuring oxygen concentration deviations on parts of the grown single-crystal ingot in response to the plurality of rotation speed values; a step of setting a final rotation speed according to the set radius based on the measured oxygen concentration deviations; and a step of growing the single-crystal ingot including the body having the set radius based on the set final rotation speed. As such, the present invention is capable of securing uniformity of an in-plane oxygen concentration of a wafer.

Description

단결정 잉곳 성장 방법{METHOD FOR GROWING A SINGLE CRYSTAL INGOT}{METHOD FOR GROWING A SINGLE CRYSTAL INGOT}

실시 예는 단결정 잉곳 성장 방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a method for growing a single crystal ingot.

실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 방법으로 초크랄스키(CZochralski, 이하 “CZ법”이라 한다) 방법을 많이 이용하고 있다. CZ법에 따른 단결정 잉곳 성장 방법은 다음과 같다.A CZochralski (hereinafter referred to as " CZ method ") method is widely used as a method of growing a silicon single crystal ingot. The single crystal ingot growth method according to the CZ method is as follows.

먼저, 석영 도가니에 다결정 실리콘을 투입하고, 발열체에 의하여 석영 도가니를 가열하여 다결정 실리콘을 용융시켜 용융액을 만든다, 다음으로 융융액에 씨드 결정(seed crystal)을 담그고, 용융액과 씨드 결정 간의 계면에서 결정화가 일어나도록 씨드 결정을 회전하면서 인상시킴으로써 단결정의 실리콘 잉곳을 성장시킨다. 예컨대, 이러한 단결정 잉곳 성장 공정은 넥킹(necking) 공정, 숄더링(shouldering) 공정, 바디(body) 공정, 및 테일(tail) 공정을 포함할 수 있다.First, a polycrystalline silicon is injected into a quartz crucible, and the quartz crucible is heated by a heating element to melt the polycrystalline silicon to form a molten liquid. Next, a seed crystal is immersed in the molten liquid, and crystallization A single crystal silicon ingot is grown by rotating the seed crystal while rotating it. For example, such a single crystal ingot growing process may include a necking process, a shouldering process, a body process, and a tail process.

성장된 실리콘 단결정 잉곳은 슬라이싱(slcing), 에칭(etching), 및 폴리싱 공정을 거쳐 웨이퍼 형태로 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도의 분포는 웨이퍼를 이용하여 제조된 반도체 소자의 특성을 좌우하는 중요한 요인이 되고, 웨이퍼의 면내 균일한 산소 농도를 유지하는 것은 높은 수율을 이루기 위한 요인이 될 수 있다.The grown silicon single crystal ingot can be manufactured in the form of a wafer through slicing, etching, and polishing processes. The distribution of the in-plane oxygen concentration of the thus produced wafer is an important factor that determines the characteristics of the semiconductor device manufactured using the wafer, and maintaining a uniform oxygen concentration in the plane of the wafer can be a factor for achieving a high yield .

실시 예는 2% 이하의 웨이퍼의 면내 산소 농도의 균일성을 확보할 수 있는 단결정 잉곳 성장 방법을 제공한다.The embodiment provides a single crystal ingot growing method capable of ensuring uniformity of in-plane oxygen concentration of a wafer of 2% or less.

실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법은 성장시키고자 하는 단결정 잉곳의 몸체의 반지름을 설정하는 단계; 설정된 반지름에 기초하여, 복수의 회전 속도 값들을 포함하는 회전 속도 범위를 설정하는 단계; 설정된 상기 복수의 회전 속도 값들에 따라 상기 설정된 반지름을 갖는 단결정 잉곳의 몸체를 성장시키는 단계; 상기 복수의 회전 속도 값들에 대응하여 성장된 단결정 잉곳의 부분들에 대한 산소 농도 편차들을 측정하는 단계; 측정된 산소 농도 편차들에 기초하여 상기 설정된 반지름에 따른 최종 회전 속도를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 최종 회전 속도에 기초하여, 상기 설정된 반지름을 갖는 몸체를 포함하는 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함한다.A method of growing a single crystal ingot according to an embodiment includes: setting a radius of a body of a single crystal ingot to be grown; Setting a rotation speed range including a plurality of rotation speed values, based on the set radius; Growing a single crystal ingot body having the predetermined radius according to the set plurality of rotation speed values; Measuring oxygen concentration deviations for portions of the single crystal ingot grown corresponding to the plurality of rotational speed values; Setting a final rotational speed according to the set radius based on measured oxygen concentration deviations; And growing a single crystal ingot including a body having the predetermined radius based on the set final rotation speed.

상기 단결정 잉곳의 몸체를 형성하기 위한 도가니 내의 용융액의 대류는 중심셀과 외주셀로 구분되고, 상기 회전 속도의 범위는 상기 중심셀의 반지름이 상기 설정된 반지름과 동일하게 되도록 하는 회전 속도에 기초하여 설정될 수 있다.Wherein the convection of the melt in the crucible for forming the body of the single crystal ingot is divided into a center cell and an outer cell, and the range of the rotation speed is set based on a rotation speed such that a radius of the center cell is equal to the set radius .

상기 산소 농도 편차들을 측정하는 단계는 상기 복수의 회전 속도 값들에 기초하여 성장된 상기 단결정 잉곳의 몸체의 부분들을 슬라이싱하여 복수의 웨이퍼들을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein measuring the oxygen concentration deviations comprises: slicing portions of the body of the single crystal ingot grown based on the plurality of rotational speed values to form a plurality of wafers; And measuring in-plane oxygen concentration deviations of the plurality of wafers.

상기 단결정 잉곳의 회전 속도 범위를 설정하는 단계는 상기 중심셀의 반지름이 상기 몸체의 설정된 반지름과 동일하게 되는 최초 회전 속도를 설정하는 단계; 및 상기 최초 회전 속도에 기초하여 상기 복수의 회전 속도 값들을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of setting the rotational speed range of the single crystal ingot includes the steps of: setting an initial rotational speed at which the radius of the center cell becomes equal to a predetermined radius of the body; And setting the plurality of rotation speed values based on the initial rotation speed.

상기 복수의 회전 속도 값들은 상기 최초 회전 속도에 기설정된 값만큼 반복적으로 증가시킨 값들일 수 있다.The plurality of rotational speed values may be values repeatedly increased by a predetermined value to the initial rotational speed.

상기 최종 회전 속도를 설정하는 단계는 상기 복수의 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들 중에서 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳의 회전 속도들 중 어느 하나를 상기 최종 회전 속도로 설정할 수 있다.The step of setting the final rotational speed may set any one of the rotational speeds of the single crystal ingot satisfying the oxygen concentration deviation of 0.2 [ppma] or less among the in-plane oxygen concentration deviations of the plurality of wafers to the final rotational speed have.

상기 복수의 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들 중에서 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳의 회전 속도들 중 최소값을 상기 최종 회전 속도로 설정할 수 있다.Among the in-plane oxygen concentration deviations of the plurality of wafers, the minimum one of the rotational speeds of the single crystal ingot satisfying the oxygen concentration variation of 0.2 [ppma] or less can be set as the final rotational speed.

다른 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법은 성장시키고자 하는 단결정 잉곳의 몸체의 반지름을 설정하는 단계; 설정된 반지름에 기초하여, 복수의 각운동량 값들을 포함하는 각운동량 범위를 설정하는 단계; 상기 복수의 각운동량 값들에 따라 상기 설정된 반지름을 갖는 단결정 잉곳의 몸체를 성장시키는 단계; 상기 복수의 각운동량 값들에 대응하여 성장된 단결정 잉곳의 부분들에 대한 산소 농도 편차들을 측정하는 단계; 상기 측정된 산소 농도 편차들에 기초하여 상기 설정된 반지름에 따른 최종 각운동량을 설정하는 단계; 및 상기 설정된 최종 각운동량에 기초하여, 상기 설정된 반지름을 갖는 몸체를 포함하는 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of growing a single crystal ingot, comprising: setting a radius of a body of a single crystal ingot to be grown; Setting an angular momentum range including a plurality of angular momentum values based on the set radius; Growing a single crystal ingot body having the predetermined radius according to the plurality of angular momentum values; Measuring oxygen concentration deviations for portions of the single crystal ingot grown corresponding to the plurality of angular momentum values; Setting a final angular momentum according to the set radius based on the measured oxygen concentration deviations; And growing a single crystal ingot including a body having the predetermined radius based on the set final angular momentum.

상기 단결정 잉곳의 몸체를 형성하기 위한 도가니 내의 용융액의 대류는 중심셀과 외주셀로 구분되고, 상기 각운동량 범위는 상기 중심셀의 반지름이 상기 설정된 반지름과 동일하게 되도록 하는 각운동량에 기초하여 설정될 수 있다.Convection of the melt in the crucible for forming the body of the single crystal ingot is divided into a center cell and an outer circumferential cell and the angular momentum amount range can be set based on the angular momentum such that the radius of the center cell is equal to the set radius .

상기 각운동량 범위를 설정하는 단계는 상기 중심셀의 반지름이 상기 몸체의 설정된 반지름과 동일하게 되는 최초 각운동량을 설정하는 단계; 및 상기 최초 각운동량에 기초하여 상기 복수의 각운동량 값들을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the setting of the angular momentum range includes: setting an initial angular momentum such that a radius of the center cell is equal to a predetermined radius of the body; And setting the plurality of angular momentum values based on the initial angular momentum.

상기 산소 농도 편차들을 측정하는 단계는 상기 복수의 각운동량 값들에 기초하여 성장된 상기 단결정 잉곳의 몸체의 부분들을 슬라이싱하여 복수의 웨이퍼들을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein measuring the oxygen concentration deviations comprises: slicing portions of the body of the single crystal ingot grown based on the plurality of angular momentum values to form a plurality of wafers; And measuring in-plane oxygen concentration deviations of the plurality of wafers.

상기 최종 각운동량을 설정하는 단계는 상기 복수의 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들 중에서 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳의 각운동량 값들 중 어느 하나를 상기 최종 각운동량으로 설정할 수 있다.The step of setting the final angular momentum may set any one of the angular momentum values of the single crystal ingot satisfying the oxygen concentration deviation of 0.2 [ppma] or less among the in-plane oxygen concentration deviations of the plurality of wafers to the final angular momentum.

상기 최종 각운동량을 설정하는 단계는 상기 복수의 산소 농도 편차들 중에서 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳의 각운동량 값들 중 최소값을 상기 최종 각운동량으로 설정할 수 있다.The step of setting the final angular momentum may set a minimum value among angular momentum values of the single crystal ingot satisfying the oxygen concentration deviation of 0.2 [ppma] or less among the plurality of oxygen concentration deviations to the final angular momentum.

상기 복수의 각운동량 값들은 상기 최초 각운동량에 기설정된 값만큼 반복적으로 증가시킨 값들일 수 있다.The plurality of angular momentum values may be values repeatedly increased by a predetermined value to the initial angular momentum.

실시 예는 2% 이하의 웨이퍼의 면내 산소 농도의 균일성을 확보할 수 있다.In the embodiment, uniformity of the in-plane oxygen concentration of the wafer of 2% or less can be ensured.

도 1은 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 2는 도 1에 도시된 단결정 잉곳의 성장 방법에 따라 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 단결정 성장 장치를 나타낸다.
도 3a는 단결정 잉곳의 분당 회전수에 따른 대류 영역과의 관계를 나타낸다.
도 3b는 단결정 잉곳의 반지름과 대류 영역과의 관계를 나타낸다.
도 4는 단결정 잉곳의 회전 속도 값들에 따른 대류 힘 및 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 나타낸다.
도 5는 단결정 잉곳의 반지름과 회전 속도와의 관계를 나타낸다.
도 6은 일반적인 융융액 내의 대류 및 이에 따라 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 나타낸다
도 7은 실시 예에 따른 최종 성장 속도에 의하여 성장된 단결정 잉곳에 의하여 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도의 분포를 나타낸다
도 8은 다른 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 9는 실시 예에 따른 최종 각운동량에 따라 성장된 단결정 잉곳을 이용하여 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도의 분포를 나타낸다.
1 is a flow chart showing a method of growing a single crystal ingot according to an embodiment.
Fig. 2 shows a single crystal growing apparatus for growing a single crystal ingot according to the single crystal ingot growing method shown in Fig.
Fig. 3A shows the relationship between the single crystal ingot and the convection region according to the revolution speed per minute.
3B shows the relationship between the radius of the single crystal ingot and the convection region.
Fig. 4 shows the convection force and the in-plane oxygen concentration deviation of the wafer in accordance with the rotational speed values of the single crystal ingot.
5 shows the relationship between the radius of the single crystal ingot and the rotational speed.
Figure 6 shows the convection in a general melt and the in-plane oxygen concentration deviation of the wafer thus produced
7 shows the distribution of the in-plane oxygen concentration of the wafer produced by the single crystal ingot grown by the final growth rate according to the embodiment
8 is a flow chart showing a method of growing a single crystal ingot according to another embodiment.
9 shows the distribution of the in-plane oxygen concentration of the wafer produced using the single crystal ingot grown according to the final angular momentum according to the embodiment.

이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 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 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), region, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under" a substrate, each layer It is to be understood that the terms " on "and " under" include both " directly "or" indirectly " do. In addition, the criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer are described with reference to the drawings.

도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.In the drawings, dimensions are exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of illustration. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. The same reference numerals denote the same elements throughout the description of the drawings.

도 6은 일반적인 융융액 내의 대류 및 이에 따라 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 나타낸다. 도 6은 300mm 직경을 갖는 2개의 대상 웨이퍼들(ref1, ref2)에 대한 실험 결과를 나타낸다.Figure 6 shows the convection in a general melt and the in-plane oxygen concentration deviation of the wafer thus produced. Figure 6 shows the experimental results for two target wafers ref1 and ref2 with 300 mm diameter.

도 6을 참조하면, 반지름이 r인 단결정 잉곳에 대하여 도가니 내의 융융액의 대류는 중심셀(S1)과 외주셀(S2)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 6, the convection of the molten liquid in the crucible with respect to a single crystal ingot having a radius r can be divided into a center cell S1 and an outer peripheral cell S2.

중심셀(S1)은 실리콘 단결정 잉곳과 융융액의 계면 부근 아래의 융융액 내에 발생하는 소규모의 순환 흐름일 수 있다.The center cell S1 may be a small-scale circulation flow occurring in the molten liquid near the interface between the silicon single crystal ingot and the molten liquid.

외주셀은 도가니의 바닥부 중앙에서 도가니의 측벽부를 따라 용융액의 표면으로 상승하고, 용융액의 표면 가장 자리에서 용융액의 표면 중심부로 향하는 중심셀 주위를 순환하는 흐름일 수 있다.The outer circumferential cell may be a flow that rises from the bottom of the crucible to the surface of the melt along the sidewall of the crucible and circulates around the center cell toward the surface center of the melt at the surface edge of the melt.

외주셀(S2)에 포함된 산소량이 단결정 잉곳의 성장 계면 부근, 예컨대, 외주셀(S2)에 인접하는 중심셀(S1)의 가장 자리 부근에 간섭되기 때문에, 이에 대응하는 웨이퍼의 에지 부분의 산소 분포가 급격히 저하될 수 있고, 이로 인하여 웨이퍼의 면내 산소 분포가 불균일해질 수 있다.Since the oxygen amount contained in the outer circumferential cell S2 interferes near the growth interface of the single crystal ingot, for example, near the edge of the center cell S1 adjacent to the outer circumferential cell S2, oxygen of the edge portion of the wafer corresponding thereto The distribution may be sharply lowered, and the in-plane oxygen distribution of the wafer may become uneven.

실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법은 단결정 잉곳의 몸체(body)의 직경(또는 반지름)에 따라서 중심셀의 반지름(또는 직경)을 성장하고자 하는 단결정 잉곳의 몸체의 직경(또는 반지름)보다 크게 하도록 함으로써, 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma]이하가 되도록 할 수 있고, 이로 인하여 웨이퍼의 면내 산소 농도의 균일성을 확보할 수 있다.According to the method of growing a single crystal ingot according to the embodiment, the radius (or diameter) of the center cell is made larger than the diameter (or radius) of the body of the single crystal ingot to be grown according to the diameter (or radius) of the body of the single crystal ingot , The deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer can be made to be 0.2 [ppma] or less, thereby ensuring the uniformity of the in-plane oxygen concentration of the wafer.

실시 예는 단결정 잉곳(I)의 회전 속도 또는 각운동량을 조절하여 용융액의 중심셀의 반지름 또는 직경을 조절할 수 있다.The embodiment can control the radius or the diameter of the center cell of the melt by adjusting the rotation speed or angular momentum of the single crystal ingot I.

도 1은 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타내는 플로차트이고, 도 2는 도 1에 도시된 단결정 잉곳의 성장 방법에 따라 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 단결정 성장 장치(100)를 나타낸다.FIG. 1 is a flow chart showing a method of growing a single crystal ingot according to an embodiment. FIG. 2 shows a single crystal growing apparatus 100 for growing a single crystal ingot according to the growing method of the single crystal ingot shown in FIG.

도 1을 참조하면, 먼저 성장시키고자 하는 단결정 잉곳(I)의 몸체(body, 10)의 반지름(r) 또는 직경을 설정한다(S110).Referring to FIG. 1, a radius r or a diameter of a body 10 of a single crystal ingot I to be grown is set (S110).

예컨대, 단결정 잉곳(I)은 넥(neck, 5), 숄더(shoulder, 7), 몸체(body, 10), 및 꼬리(tail, 미도시)를 포함할 수 있다.For example, the single crystal ingot I may include a neck 5, a shoulder 7, a body 10, and a tail (not shown).

예컨대, 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 타겟 직경(2×r)은 150mm, 200mm, 또는 300mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the target diameter (2 x r) of the body 10 of the single crystal ingot I may be 150 mm, 200 mm, or 300 mm, but is not limited thereto.

예컨대, 실제로 성장시키는 단결정 잉곳의 몸체(100)의 직경은 추후 매끄러운 원통형의 단결정 잉곳을 만들기 위하여 깍여지는 부분을 고려하여 타겟 직경보다 좀 더 클 수 있다. 예컨대, 150mm의 반지름을 갖는 단결정 잉곳을 생산하기 위하여 실제로 성장시키는 단결정 잉곳의 직경은 155mm로 설정될 수 있다.For example, the diameter of the body 100 of the monocrystalline ingot to be actually grown may be larger than the target diameter, considering the portion of the body 100 to be cut later to form a smooth cylindrical single crystal ingot. For example, in order to produce a single crystal ingot having a radius of 150 mm, the diameter of the single crystal ingot to be actually grown can be set to 155 mm.

다음으로 설정된 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름(r)에 기초하여, 서로 다른 복수의 회전 속도 값들을 포함하는 단결정 잉곳(I)의 회전 속도 범위를 설정한다(S120).A rotational speed range of the single crystal ingot I including a plurality of different rotational speed values is set based on the radius r of the body 10 of the single crystal ingot I set next.

예컨대, 도가니(110) 내의 용융액(M)의 중심셀의 반지름이 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름(r) 이상이 되도록 하는 단결정 잉곳(I)의 회전 속도 값들을 포함하는 회전 속도 범위를 설정할 수 있다.For example, the rotational speeds of the single crystal ingot (I), which include the rotational speed values of the single crystal ingot (I) such that the radius of the center cell of the melt (M) in the crucible (110) The range can be set.

단결정 잉곳(I)의 몸체(10)를 성장시킬 때, 도가니(110) 내의 용융액(M)의 대류는 중심셀과 외주셀을 포함할 수 있는데, 중심셀의 크기는 단결정 잉곳(I)의 각운동량에 의하여 조절될 수 있으며, 단결정 잉곳(I)의 각운동량은 단결정 잉곳(I)의 회전 속도에 비례할 수 있다. 여기서 단결정 잉곳(I)의 회전 속도는 각속도일 수 있다.Convection of the molten liquid M in the crucible 110 when the body 10 of the single crystal ingot I is grown may include a center cell and a circumferential cell. The size of the center cell is the angular momentum of the single crystal ingot I And the angular momentum of the single crystal ingot I may be proportional to the rotation speed of the single crystal ingot I. Here, the rotation speed of the single crystal ingot I may be an angular velocity.

단결정 잉곳(I)의 각운동량(AM)은 수학식 1에 의하여 정의될 수 있다.The angular momentum AM of the single crystal ingot I can be defined by Equation (1).

Figure 112017012106833-pat00001
Figure 112017012106833-pat00001

AM은 단결정 잉곳(I)의 각운동량이고, 단위는 g·㎠/min일 수 있다.AM is the angular momentum of the single crystal ingot I, and the unit may be g · cm 2 / min.

M은 단결정 잉곳(I)의 질량이고, r의 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름이고, AV는 단결정 잉곳(I)의 각속도를 나타낸다.M is the mass of the single crystal ingot I and is the radius of the body 10 of the single crystal ingot I of r and AV is the angular velocity of the single crystal ingot I.

실리콘 단결정 잉곳(I)의 질량(M)은 수학식 2에 의하여 정의될 수 있고, 실리콘 단결정 잉곳(I)의 각속도(AV)는 수학식 3에 의하여 정의될 수 있고, 실리콘 단결정 잉곳(I)의 각운동량(AMsilicon)은 수학식 4에 의하여 정의될 수 있다. 예컨대, 실리콘의 밀도는 2.33일 수 있다.The mass M of the silicon single crystal ingot I can be defined by the formula 2 and the angular speed AV of the silicon single crystal ingot I can be defined by the formula 3, The AM silicon amount can be defined by Equation (4). For example, the density of silicon may be 2.33.

Figure 112017012106833-pat00002
Figure 112017012106833-pat00002

Figure 112017012106833-pat00003
Figure 112017012106833-pat00003

Figure 112017012106833-pat00004
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도 3a는 단결정 잉곳(I)의 분당 회전수에 따른 대류 영역과의 관계를 나타내고, 도 3b는 단결정 잉곳(I)의 반지름과 대류 영역과의 관계를 나타낸다.Fig. 3A shows the relationship between the single crystal ingot I and the convection region according to the number of revolutions per minute, and Fig. 3B shows the relationship between the radius of the single crystal ingot I and the convection region.

도 3a 및 도 3b에서 Y축은 대류 영역으로 표현되며, 대류 영역은 중심셀을 확장하기 위한 대류 힘(Melt force)으로 정의될 수 있다. 여기서, 대류 힘(Melt force) 또는 대류 영역은 단결정 잉곳(I)의 각운동량으로 표현될 수 있다. 예컨대, 대류 힘(Melt force)는 r4 ×SR로 정의될 수 있고, 단위는 ㎝4×rpm일 수 있고, rpm은 분당 회전수일 수 있다.In FIGS. 3A and 3B, the Y-axis is expressed as a convection region, and the convection region can be defined as a Melt force for expanding a center cell. Here, the convection force or the convection region can be expressed by the angular momentum of the single crystal ingot (I). For example, the convection force may be defined as r 4 × SR, the unit may be cm 4 × rpm, and rpm may be the number of revolutions per minute.

도 3a를 참조하면, 대류 힘(Melt force) 또는 대류 영역은 단결정 잉곳(I)의 분당 회전수(SR)에 비례할 수 있다.Referring to FIG. 3A, the convection force or convection region may be proportional to the number of revolutions per minute (SR) of the single crystal ingot I.

단결정 잉곳(I)의 분당 회전수(SR)를 증가시키면, 대류 힘이 증가될 수 있고, 대류 영역(예컨대, 용융액의 중심셀)의 직경 또는 반지름을 증가시킬 수 있다.Increasing the number of revolutions per minute (SR) of the single crystal ingot I can increase the convection force and increase the diameter or radius of the convection region (e.g., the center cell of the melt).

도 3b를 참조하면, 대류 영역은 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름(r)의 4승에 비례할 수 있다(수학식 4 참조).3B, the convection region can be proportional to the fourth power of the radius r of the body 10 of the single crystal ingot I (see Equation 4).

설정된 단결정 잉곳(I)의 반지름(r), 및 단결정 잉곳(I)의 회전 속도, 예컨대, 분당 회전수(SR)에 기초하여, 단결정 잉곳(I)의 각운동량이 설정될 수 있다.The angular momentum of the single crystal ingot I can be set based on the radius r of the set single crystal ingot I and the rotation speed of the single crystal ingot I such as the revolution per minute SR.

예컨대, 단결정 잉곳(I)의 분당 회전수(SR)는 단결정 잉곳(I)의 몸체(10) 형성시 분당 회전수(SR)일 수 있다.For example, the number of revolutions per minute (SR) of the single crystal ingot I may be the number of revolutions per minute (SR) when the body 10 of the single crystal ingot I is formed.

예컨대, 상술한 서로 다른 복수의 회전 속도 값들은 다음과 같이 설정될 수 있다.For example, the above-mentioned plurality of different rotational speed values may be set as follows.

예컨대, 용융액(M)의 중심셀의 반지름이 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름(r)과 동일하게 되는 단결정 잉곳(I)의 최초 회전 속도를 설정할 수 있고, 최초 회전 속도에 기초하여 복수의 회전 속도 값들을 설정할 수 있다.The initial rotational speed of the single crystal ingot I in which the radius of the center cell of the melt M is equal to the radius r of the body 10 of the single crystal ingot I can be set, So that a plurality of rotational speed values can be set.

예컨대, 설정된 단결정 잉곳(I)의 최초 회전 속도, 예컨대, 최초 분당 회전수(SR)가 k(k는 양의 실수)일 때, 최초 회전 속도에 기설정된 값(예컨대, 1)만큼 반복적으로 증가시킨 값들을 상기 복수의 회전 속도 값들로 설정할 수 있다.For example, when the initial rotation speed of the set single crystal ingot I, for example, the initial rotation speed per minute SR, is k (k is a positive real number), the initial rotation speed is repeatedly increased May be set to the plurality of rotational speed values.

예컨대, 회전 속도 범위의 상한치는 최초 분당 회전수의 2배보다 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the upper limit value of the rotation speed range may be smaller than twice the initial rotation speed per minute, but is not limited thereto.

최초 회전 속도를 기준으로 상술한 바와 같이 설정하는 이유는 용융액(M)의 중심셀의 반지름이 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름(r)보다 작을 때에는 외주셀에 의한 산소 간섭으로 인하여 웨이퍼의 에지의 산소 농도가 급격히 저하되어 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 원하는 타겟 농도 편차를 초과하기 때문이다.The reason for setting the initial rotational speed as described above is that when the radius of the center cell of the melt M is smaller than the radius r of the body 10 of the single crystal ingot I, The oxygen concentration at the edge of the wafer drops sharply and the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer exceeds the desired target concentration deviation.

그러나 실시 예는 이에 한정되는 것은 아니며, 중심셀의 반지름이 다른 성장 조건 등에 의하여 변할 수 있기 때문에, 다른 실시 예에서는 다음과 같이 복수의 회전 속도 값들을 설정할 수도 있다.However, the embodiment is not limited to this, and since the radius of the center cell may vary depending on different growth conditions and the like, in other embodiments, a plurality of rotational speed values may be set as follows.

예컨대, 최초 회전 속도에서 기설정된 하한치까지 기설정된 값을 반복적으로 감소시킨 값들, 및 최초 회전 속도에서 기설정된 상한치까지 기설정된 값을 반복적으로 증가시킨 값들을 상기 복수의 회전 속도 값들로 설정할 수도 있다.For example, values obtained by repeatedly decreasing the predetermined value from the initial rotation speed to a predetermined lower limit value and values repeatedly increased from the initial rotation speed to a preset upper limit value may be set as the plurality of rotation speed values.

다음으로, 복수의 회전 속도 값들에 따라 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)를 성장시킨다(S130).Next, the body 10 of the single crystal ingot I is grown according to the plurality of rotational speed values (S130).

단결정 잉곳(I)은 케이블(120, 도 2 참조), 또는 샤프트(shaft)에 연결될 수 있고, 케이블(120)을 회전시킴으로써 회전될 수 있다.The single crystal ingot I may be connected to a cable 120 (see FIG. 2), or a shaft, and rotated by rotating the cable 120.

예컨대, 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)는 서로 다른 회전 속도 값들에 기초하여 성장된 복수의 부분들 또는 부위들을 포함할 수 있다.For example, the body 10 of the monocrystalline ingot I may comprise a plurality of portions or portions grown based on different rotational speed values.

예컨대, 복수의 부분들은 단결정의 성장 길이 방향으로 동일한 길이 또는 동일한 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the plurality of portions may have the same length or the same thickness in the growth longitudinal direction of the single crystal, but the present invention is not limited thereto.

예컨대, 제1 회전 속도 값으로 몸체(10)의 제1 부분을 성장시키고, 제2 회전 속도 값으로 몸체(10)의 제2 부분을 성장시킬 수 있다.For example, a first portion of the body 10 may be grown at a first rotational speed value and a second portion of the body 10 may be grown at a second rotational speed value.

다음으로 복수의 회전 속도 값들에 대응하여 또는 기초하여 성장된 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 복수의 부분들에 대한 산소 농도 편차들을 측정한다(S140).Next, oxygen concentration deviations are measured (S140) for the plurality of portions of the body 10 of the single crystal ingot I grown corresponding to or based on the plurality of rotational speed values.

예컨대, 복수의 회전 속도 값들에 대응하는 몸체(10)의 복수의 부분들로 이루어지는 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들을 측정할 수 있다.For example, in-plane oxygen concentration deviations of wafers composed of a plurality of parts of the body 10 corresponding to a plurality of rotational speed values can be measured.

예컨대, 슬라이싱 공정을 이용하여 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 부분들을 슬라이싱하여 복수의 웨이퍼들을 형성하고, 형성된 복수의 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들을 측정할 수 있다.For example, a slicing process may be used to slice parts of the body 10 of the single crystal ingot I to form a plurality of wafers and to measure in-plane oxygen concentration deviations of the plurality of wafers formed.

예컨대, 웨이퍼의 면내 산소 편차는 웨이퍼의 중심에서 에지 방향으로의 웨이퍼의 면내 산소 농도의 최대값에서 최소값을 뺀 차이일 수 있다.For example, the in-plane oxygen variation of the wafer may be a difference obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the in-plane oxygen concentration of the wafer in the wafer edge direction from the center of the wafer.

다음으로, 측정된 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차들에 기초하여, 단결정 잉곳(I)의 몸체의 반지름(r)에 따른 단결정 잉곳(I)의 몸체(10) 성장시의 최종 회전 속도 또는 타겟 회전 속도를 설정한다(S150).Next, based on the in-plane oxygen concentration deviations of the measured wafers, the final rotational speed or the target rotational speed at the time of growing the body 10 of the single crystal ingot I according to the radius r of the body of the single crystal ingot I (S150).

예컨대, 측정된 복수의 산소 농도 편차들 중에서 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳(I)의 회전 속도들 중 어느 하나를 단결정 잉곳(I)의 최종 회전 속도(SR)로 설정할 수 있다. 이는 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma]이하되는 웨이퍼의 면내 산소 농도의 균일성을 확보하기 위함이다.For example, any one of the rotational speeds of the single crystal ingot (I) satisfying the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer of 0.2 [ppma] or less among the plurality of measured oxygen concentration deviations is referred to as the final rotational speed of the single crystal ingot SR). This is to ensure the uniformity of the in-plane oxygen concentration of the wafer whose deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer is 0.2 [ppma] or less.

또한 예컨대, 측정된 복수의 산소 농도 편차들 중에서 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳(I)의 회전 속도들 중에서 최소값을 최종 회전 속도로 설정할 수도 있다.For example, among the measured plurality of oxygen concentration deviations, the minimum value among the rotational speeds of the single crystal ingot I satisfying the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer of 0.2 [ppma] or less may be set as the final rotational speed.

최소값을 최종 단결정 잉곳(I)의 최종 회전 속도로 설정하는 이유는, 단결정 잉곳(I)의 회전 속도가 증가하면 할수록 소모 전력이 증가하고, 몸체(10)의 성장시 단결정 잉곳(I)의 흔들림 또는 스윙(swing)이 심해지고 이로 인하여 단결정 잉곳(I)의 직경 제어가 힘들어 지고, 이로 인하여 원하는 단결정 잉곳의 품질을 확보할 수 없기 때문이다.The reason why the minimum value is set to the final rotational speed of the final single crystal ingot I is that the consumption power increases as the rotational speed of the single crystal ingot I increases and the fluctuation of the monocrystalline ingot I during the growth of the body 10 Or swing of the single-crystal ingot I becomes large, which makes it difficult to control the diameter of the single crystal ingot I, and as a result, the quality of the desired single crystal ingot can not be secured.

도 4는 단결정 잉곳(I)의 회전 속도 값들에 따른 대류 힘(Melt force) 및 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 나타낸다. 단결정 잉곳(I)의 반지름(r)은 153mm일 수 있다.4 shows a convection force according to the rotational speed values of the single crystal ingot I and an in-plane oxygen concentration deviation of the wafer. The radius r of the single crystal ingot I may be 153 mm.

도 4를 참조하면, 회전 속도 값(SR)이 10.5 [rpm] 이하인 경우에는 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차가 0.2[ppma]를 초과한다. 반면에 회전 속도 값(SR)이 11 [rpm]인 경우에 대류 힘(Melt force)은 6×105[㎝4×rpm]이고, 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차는 0.2[ppma]일 수 있다. 따라서 도 4에서는 11 [rpm]이 최종 회전 속도로 설정될 수 있다.Referring to FIG. 4, when the rotational speed value SR is 10.5 [rpm] or less, the in-plane oxygen concentration deviation of the wafer exceeds 0.2 [ppma]. On the other hand, the rotational speed value and (SR) is 11 [rpm] convection forces (Melt force) in case of the 6 × 10 5 [㎝ 4 × rpm], the in-plane oxygen concentration variation in the wafer may be a 0.2 [ppma]. Therefore, in FIG. 4, 11 [rpm] can be set to the final rotation speed.

도 5는 단결정 잉곳의 반지름(r)과 회전 속도와의 관계를 나타낸다.5 shows the relationship between the radius r of the single crystal ingot and the rotation speed.

도 5에서 단결정 잉곳의 최종 타겟 직경(2×r)은 300mm이고, 최종 타겟 직경을 얻기 위하여 성장시키는 단결정 잉곳의 반지름(r)의 범위는 152mm ~ 160mm일 수 있다.In FIG. 5, the final target diameter (2xr) of the single crystal ingot is 300mm, and the range of the radius (r) of the single crystal ingot to be grown to obtain the final target diameter may be 152mm to 160mm.

도 4에 따르면, 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차는 0.2[ppma]가 되는 대류 힘(Melt force)는 6×105 [㎝4×rpm]이다. 따라서 도 5에서는 단결정 잉곳의 반지름(r)에 대하여 critical melt force(600000[㎝4×rpm]) 라인 위쪽에 위치하는 값들을 최종 회전 속도로 선택할 때, 0.2[ppma] 이하의 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 얻을 수 있다.Referring to Figure 4, the in-plane oxygen concentration variation in the wafer is a is 6 × 10 5 [㎝ 4 × rpm] convection forces (Melt force) that is 0.2 [ppma]. Therefore, in FIG. 5, when the values located above the critical melt force (600000 [cm 4 x rpm]) line are selected as the final rotational speed with respect to the radius r of the single crystal ingot, A deviation can be obtained.

도 7은 실시 예에 따른 최종 성장 속도에 의하여 성장된 단결정 잉곳에 의하여 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도의 분포를 나타낸다. 300mm의 직경을 갖는 2개의 웨이퍼들에 대한 면내 산소 농도 편차들(g1, g2)을 나타낸다.7 shows the distribution of the in-plane oxygen concentration of the wafer produced by the single crystal ingot grown at the final growth rate according to the embodiment. Plane oxygen concentration deviations (g1, g2) for two wafers having a diameter of 300 mm.

도 7을 참조하면, 최종 성장 속도에 의하여 단결정 잉곳을 회전시키면서 단결정 잉곳을 성장시키면 용융액의 중심셀(S11)의 반지름은 단결정 잉곳의 몸체의 반지름 이상이 될 수 있고, 이로 인하여 중심셀의 가장 자리 부분에 대한 외주셀(S12)의 산소 간섭을 억제할 수 있고, 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma]이하로 될 수 있다.7, when the single crystal ingot is grown while rotating the single crystal ingot at the final growth rate, the radius of the center cell S11 of the melt can be equal to or greater than the radius of the body of the single crystal ingot, Oxygen interference of the outer peripheral cell S12 with respect to the portion can be suppressed and the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer can be 0.2 [ppma] or less.

도 8은 다른 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타내는 플로차트이다.8 is a flow chart showing a method of growing a single crystal ingot according to another embodiment.

도 8을 참조하면, 성장시키고자 하는 단결정 잉곳의 몸체의 반지름을 설정한다(S201).Referring to FIG. 8, the radius of the body of the single crystal ingot to be grown is set (S201).

다음으로 설정된 단결정 잉곳의 몸체의 반지름에 기초하여 서로 다른 복수의 각운동량 값들(또는 복수의 멜트 힘들(melt forces))을 포함하는 각운동량 범위(또는 멜트 힘의 범위)를 설정한다(S220).An angular momentum range (or range of the melt force) including a plurality of different angular momentum values (or a plurality of melt forces) is set based on the radius of the body of the single crystal ingot set next (S220).

예컨대, 도가니(110) 내의 용융액(M)의 중심셀의 반지름이 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름(r) 이상이 되도록 하는 단결정 잉곳(I)의 각운동량 값들(또는 멜트 힘들)을 포함하도록 상기 각운동량 범위(또는 멜트 힘의 범위)를 설정할 수 있다.The angular momentum values (or melt forces) of the single crystal ingot I to make the radius of the center cell of the melt M in the crucible 110 equal to or greater than the radius r of the body 10 of the single crystal ingot I The angular momentum amount range (or the range of the melt force) can be set to include.

예컨대, 용융액(M)의 중심셀의 반지름이 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 반지름(r)과 동일하게 되는 단결정 잉곳(I)의 최초 각운동량(또는 최초 멜트 힘)을 설정할 수 있고, 최초 각운동량(또는 최초 멜트 힘)에 기초하여 복수의 각운동량 값들(또는 복수의 멜트 힘들)을 설정할 수 있다.The initial angular momentum (or initial melt force) of the single crystal ingot I in which the radius of the center cell of the melt M is equal to the radius r of the body 10 of the single crystal ingot I can be set, A plurality of angular momentum values (or a plurality of melt forces) can be set based on the initial angular momentum (or initial melt force).

예컨대, 설정된 단결정 잉곳(I)의 최초 각운동량(또는 최초 멜트 힘)에 기설정된 값만큼 반복적으로 증가시킨 값들을 상기 복수의 각운동량 값들(또는 복수의 멜트 힘 값들)로 설정할 수 있다.For example, it is possible to set the angular momentum values (or the plurality of melt force values) repeatedly increased by a predetermined value to the initial angular momentum (or initial melt force) of the set single crystal ingot I.

예컨대, 각운동량 값의 상한치는 최초 각운동량의 2배보다 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the upper limit value of the angular momentum value may be smaller than twice the initial angular momentum amount, but is not limited thereto.

또는 예컨대, 최초 각운동량(또는 최초 멜트 힘)에서 기설정된 하한치까지 기설정된 값을 반복적으로 감소시킨 값들, 및 최초 각운동량(또는 최초 멜트 힘)에서 기설정된 상한치까지 기설정된 값을 반복적으로 증가시킨 값을 상기 복수의 각운동량 값들(또는 복수의 멜트 힘들)로 설정할 수도 있다.Alternatively, for example, values obtained by repeatedly decreasing the predetermined value from the initial angular momentum amount (or the initial melt force) to a preset lower limit value, and repeatedly increasing the predetermined value from the initial angular momentum amount (or initial melt force) to a predetermined upper limit value And may be set to the plurality of angular momentum values (or a plurality of melt forces).

다음으로, 각운동량 범위(또는 멜트 힘의 범위)에 포함된 복수의 각운동량 값들(또는 복수의 멜트 힘 값들)에 따라 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)를 성장시킨다(S230).Next, the body 10 of the single crystal ingot I is grown according to a plurality of angular momentum values (or a plurality of melt force values) included in the angular momentum range (or the range of the melt force) (S230).

예컨대, 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)는 서로 다른 각운동량 값들(또는 멜트 힘 값들)에 기초하여 성장된 복수의 부분들 또는 부위들을 포함할 수 있다.For example, the body 10 of the single crystal ingot I may comprise a plurality of portions or portions grown based on different angular momentum values (or melt force values).

다음으로 각운동량 범위(또는 멜트 힘의 범위)에 포함된 복수의 각운동량 값들(또는 멜트 힘 값들)에 대응하여 또는 기초하여 성장된 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 부분들에 대한 산소 농도 편차들을 측정한다(S240).Next, the oxygen concentration fluctuation for portions of the body 10 of the single crystal ingot I grown corresponding to or based on a plurality of angular momentum values (or melt force values) included in the angular momentum range (or the range of the melt force) (S240).

예컨대, 복수의 각운동량 값들(또는 복수의 멜트 힘 값들)에 대응하는 몸체(10)의 복수의 부분들로 이루어지는 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들을 측정할 수 있다.For example, it is possible to measure in-plane oxygen concentration deviations of wafers composed of a plurality of parts of the body 10 corresponding to a plurality of angular momentum values (or a plurality of melt force values).

예컨대, 슬라이싱 공정을 이용하여 단결정 잉곳(I)의 몸체(10)의 부분들을 슬라이싱하여 복수의 웨이퍼들을 형성하고, 형성된 복수의 웨이퍼들의 면내 산소 농도 편차들을 측정할 수 있다.For example, a slicing process may be used to slice parts of the body 10 of the single crystal ingot I to form a plurality of wafers and to measure in-plane oxygen concentration deviations of the plurality of wafers formed.

다음으로, 측정된 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차들에 기초하여, 단결정 잉곳(I)의 몸체의 반지름(r)에 따른 단결정 잉곳(I)의 몸체(10) 성장시의 최종 각운동량(또는 최종 멜트 힘)을 설정한다(S250).Next, based on the in-plane oxygen concentration deviations of the measured wafers, the final angular momentum (or final melt force) at the time of growing the body 10 of the single crystal ingot I according to the radius r of the body of the single crystal ingot I (S250).

예컨대, 측정된 복수의 산소 농도 편차들 중에서 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳(I)의 각운동량 값들(또는 멜트 힘 값들) 중 어느 하나를 최종 각운동량(또는 최종 멜트 힘)으로 설정할 수 있다. 이는 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma]이하되는 웨이퍼의 면내 산소 농도의 균일성을 확보하기 위함이다.For example, any one of the angular momentum values (or melt force values) of the single crystal ingot I satisfying the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer of 0.2 [ppma] or less among the plurality of measured oxygen concentration deviations is referred to as a final angular momentum Melt force). This is to ensure the uniformity of the in-plane oxygen concentration of the wafer whose deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer is 0.2 [ppma] or less.

또한 예컨대, 측정된 복수의 산소 농도 편차들 중에서 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳(I)의 각운동량 값들(또는 멜트 힘 값들) 중 최소값을 최종 각운동량(또는 최종 멜트 힘)으로 설정할 수도 있다.For example, among the measured plurality of oxygen concentration deviations, the minimum value among the angular momentum values (or melt force values) of the single crystal ingot I satisfying the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer to 0.2 [ Melt force).

최소값을 최종 각운동량으로 설정하는 이유는, 단결정 잉곳(I)의 각운동량이 증가하면 할수록 소모 전력이 증가하고, 몸체(10)의 성장시 단결정 잉곳(I)의 흔들림 또는 스윙(swing)이 심해지고 이로 인하여 단결정 잉곳(I)의 직경 제어가 힘들어 지기 때문이다.The reason why the minimum angular momentum is set as the final angular momentum is that as the angular momentum of the single crystal ingot I increases, the consumed power increases and the swing or swing of the single crystal ingot I increases during the growth of the body 10, This makes it difficult to control the diameter of the single crystal ingot (I).

다음으로 설정된 최종 각운동량(또는 최종 멜트 힘)에 기초하여, 반지름이 r인 몸체(10)를 갖는 단결정 잉곳(I)을 성장시킨다(S260).A single crystal ingot I having a body 10 having a radius r is grown on the basis of the final set angular momentum (or final melt force) (S260).

단결정 잉곳(I)의 반지름(r)은 150mm일 때, 멜트 힘(melt fource)을 3.5×105 [㎝4×rpm] 내지 8.5×105[㎝4×rpm]의 범위 내에서 증가시키면서 단결정 잉곳의 몸체를 성장시키고, 성장된 몸체의 부분들에 대응하는 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 측정한 결과, 멜트 힘(melt fource)이 6×105 [㎝4×rpm] 이상인 구간에서 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차가 0.2[ppma] 이하인 것을 실험을 통하여 확인하였다.When the radius r of the single crystal ingot I is 150 mm, the melt fource is increased within the range of 3.5 10 5 [cm 4 x rpm] to 8.5 10 5 [cm 4 x rpm] The in-plane oxygen concentration fluctuation of the wafer corresponding to the parts of the grown body was measured by growing the body of the ingot. As a result, in the section where the melt fusing was 6 × 10 5 [cm 4 × rpm] or more, And the oxygen concentration deviation was 0.2 [ppma] or less.

여기서 멜트 힘(melt fource)은 수학식 4의 r4 ×SR로 정의될 수 있다.Here, the melt force can be defined as r 4 × SR in Equation (4).

도 9는 실시 예에 따른 최종 각운동량에 따라 성장된 단결정 잉곳을 이용하여 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도의 분포를 나타낸다. 도 9에서 타겟 직경은 300mm이고, 실험으로 성장시킨 단결정 잉곳의 직경은 310mm일 수 있다.9 shows the distribution of the in-plane oxygen concentration of the wafer produced using the single crystal ingot grown according to the final angular momentum according to the embodiment. In Fig. 9, the target diameter is 300 mm, and the diameter of the single crystal ingot grown by experiment may be 310 mm.

f1은 실시 예에 따라 성장된 단결정 잉곳으로 제조된 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 나타낸다. f1에 대한 잉곳의 최종 회전 속도는 10.5[rpm]일 수 있고 대류 힘(Melt force)은 6×105[㎝4×rpm]일 수 있다.f1 represents the in-plane oxygen concentration deviation of the wafer made of the single crystal ingot grown according to the embodiment. the final rotational speed of the ingot for f1 may be a number of days 10.5 [rpm] and convection forces (Melt force) is 6 × 10 5 [㎝ 4 × rpm].

Ref는 대류 힘이 5×105 [㎝4×rpm]인 경우의 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차를 나타낸다.Ref represents the in-plane oxygen concentration deviation of the wafer when the convection force is 5 × 10 5 [cm 4 × rpm].

도 9를 참조하면, Ref의 경우에는 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 초과하지만, f의 경우에는 웨이퍼의 면내 산소 농도의 편차가 0.2[ppma] 이하일 수 있다.Referring to Fig. 9, in the case of Ref, the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer exceeds 0.2 [ppma], but in the case of f, the deviation of the in-plane oxygen concentration of the wafer may be 0.2 [ppma] or less.

상술한 바와 같이 최종 각운동량에 기초하여 성장된 단결정 잉곳으로부터 생산된 웨이퍼의 면내 산소 농도 편차는 0.2[ppma]이하로 될 수 있고, 이로 인하여 실시 예는 산소 농도 분포의 균일성을 확보할 수 있고, 면내 균일한 산소 농도 분포를 갖는 웨이퍼를 제조할 수 있다.The in-plane oxygen concentration fluctuation of the wafer produced from the single crystal ingot grown on the basis of the final angular momentum as described above can be made to be 0.2 [ppma] or less, which makes it possible to ensure the uniformity of the oxygen concentration distribution, A wafer having an in-plane uniform oxygen concentration distribution can be manufactured.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons having ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

110: 도가니 120: 케이블.110: Crucible 120: Cable.

Claims (14)

성장시키고자 하는 단결정 잉곳의 몸체의 반지름을 설정하는 단계;
설정된 반지름에 기초하여, 상기 단결정 잉곳의 회전을 위한 복수의 회전 속도 값들을 포함하는 회전 속도 범위를 설정하는 단계;
설정된 상기 복수의 회전 속도 값들에 따라 상기 설정된 반지름을 갖는 단결정 잉곳의 몸체를 성장시키는 단계;
상기 복수의 회전 속도 값들에 대응하여 성장된 상기 단결정 잉곳의 몸체의 부분들을 슬라이싱하여 복수의 웨이퍼들을 형성하는 단계;
상기 복수의 웨이퍼들에 대한 면내 산소 농도 편차들을 측정하는 단계;
상기 복수의 웨이퍼들에 대응하는 상기 면내 산소 농도 편차들 중에서 산소 농도 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳의 회전 속도들 중 최소값을 최종 회전 속도로 설정하는 단계; 및
상기 설정된 최종 회전 속도에 기초하여, 상기 설정된 반지름을 갖는 몸체를 포함하는 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
Setting a radius of the body of the single crystal ingot to be grown;
Setting a rotation speed range including a plurality of rotation speed values for rotation of the single crystal ingot based on the set radius;
Growing a single crystal ingot body having the predetermined radius according to the set plurality of rotation speed values;
Forming a plurality of wafers by slicing portions of the body of the single crystal ingot grown corresponding to the plurality of rotation speed values;
Measuring in-plane oxygen concentration deviations for the plurality of wafers;
Setting a minimum value among rotational speeds of the single crystal ingot satisfying an oxygen concentration deviation of 0.2 [ppma] or less among the in-plane oxygen concentration deviations corresponding to the plurality of wafers to a final rotational speed; And
And growing a single crystal ingot including a body having the predetermined radius based on the set final rotation speed.
제1항에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 몸체를 형성하기 위한 도가니 내의 용융액의 대류는 중심셀과 외주셀로 구분되고,
상기 회전 속도의 범위는 상기 중심셀의 반지름이 상기 설정된 반지름과 동일하게 되도록 하는 회전 속도에 기초하여 설정되는 단결정 잉곳의 성장 방법.
The method according to claim 1,
Convection of the melt in the crucible for forming the body of the single crystal ingot is divided into a center cell and an outer cell,
Wherein the range of the rotation speed is set based on a rotation speed such that the radius of the center cell becomes equal to the set radius.
제1항에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 몸체의 부분들 각각은 상기 복수의 회전 속도 값들 중 대응하는 어느 하나에 기초하여 상기 단결정 잉곳의 길이 방향으로 동일한 길이를 갖도록 성장되는 단결정 잉곳의 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein each of the portions of the body of the single crystal ingot is grown to have the same length in the longitudinal direction of the single crystal ingot based on any one of the plurality of rotational speed values.
제2항에 있어서, 상기 단결정 잉곳의 회전 속도 범위를 설정하는 단계는,
상기 중심셀의 반지름이 상기 몸체의 설정된 반지름과 동일하게 되는 최초 회전 속도를 설정하는 단계; 및
상기 최초 회전 속도에 기초하여 상기 복수의 회전 속도 값들을 설정하는 단계를 포함하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
3. The method according to claim 2, wherein the step of setting the rotation speed range of the single crystal ingot comprises:
Setting an initial rotation speed at which the radius of the center cell becomes equal to a predetermined radius of the body; And
And setting the plurality of rotation speed values based on the initial rotation speed.
제4항에 있어서,
상기 복수의 회전 속도 값들은 상기 최초 회전 속도에 기설정된 값만큼 반복적으로 증가시킨 값들인 단결정 잉곳의 성장 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of rotation speed values are values repeatedly increased by a predetermined value to the initial rotation speed.
제5항에 있어서,
상기 회전 속도 범위의 상한치는 최초 회전 속도의 2배보다 작은 단결정 잉곳의 성장 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein an upper limit value of the rotation speed range is smaller than twice an initial rotation speed.
삭제delete 성장시키고자 하는 단결정 잉곳의 몸체의 반지름을 설정하는 단계;
설정된 반지름에 기초하여, 상기 단결정 잉곳의 회전을 위한 복수의 각운동량 값들을 포함하는 각운동량 범위를 설정하는 단계;
상기 설정된 복수의 각운동량 값들에 따라 상기 설정된 반지름을 갖는 단결정 잉곳의 몸체를 성장시키는 단계;
상기 복수의 각운동량 값들에 대응하여 성장된 상기 단결정 잉곳의 몸체의 부분들을 슬라이싱하여 복수의 웨이퍼들을 형성하는 단계;
상기 복수의 웨이퍼들에 대한 면내 산소 농도 편차들을 측정하는 단계;
상기 복수의 웨이퍼들에 대응하는 상기 면내 산소 농도 편차들 중에서 산소 농도 편차가 0.2[ppma] 이하를 만족하는 단결정 잉곳의 각운동량 값들 중 최소값을 상기 최종 각운동량으로 설정하는 단계; 및
상기 설정된 최종 각운동량에 기초하여, 상기 설정된 반지름을 갖는 몸체를 포함하는 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
Setting a radius of the body of the single crystal ingot to be grown;
Setting an angular momentum range including a plurality of angular momentum values for rotation of the single crystal ingot based on the set radius;
Growing a single crystal ingot body having the predetermined radius according to the set angular momentum values;
Forming a plurality of wafers by slicing portions of the body of the single crystal ingot grown corresponding to the plurality of angular momentum values;
Measuring in-plane oxygen concentration deviations for the plurality of wafers;
Setting a minimum value among angular momentum values of a single crystal ingot satisfying an oxygen concentration deviation of 0.2 [ppma] or less among the in-plane oxygen concentration deviations corresponding to the plurality of wafers to the final angular momentum; And
And growing a single crystal ingot including a body having the predetermined radius based on the set final angular momentum.
제8항에 있어서,
상기 단결정 잉곳의 몸체를 형성하기 위한 도가니 내의 용융액의 대류는 중심셀과 외주셀로 구분되고,
상기 각운동량 범위는 상기 중심셀의 반지름이 상기 설정된 반지름과 동일하게 되도록 하는 각운동량에 기초하여 설정되는 단결정 잉곳의 성장 방법.
9. The method of claim 8,
Convection of the melt in the crucible for forming the body of the single crystal ingot is divided into a center cell and an outer cell,
Wherein the angular momentum range is set based on an angular momentum such that a radius of the center cell becomes equal to the set radius.
제9항에 있어서, 상기 각운동량 범위를 설정하는 단계는,
상기 중심셀의 반지름이 상기 몸체의 설정된 반지름과 동일하게 되는 최초 각운동량을 설정하는 단계; 및
상기 최초 각운동량에 기초하여 상기 복수의 각운동량 값들을 설정하는 단계를 포함하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
10. The method according to claim 9, wherein the step of setting the angular momentum range comprises:
Setting an initial angular momentum such that a radius of the center cell becomes equal to a predetermined radius of the body; And
And setting the plurality of angular momentum values based on the initial angular momentum.
제10항에 있어서,
상기 복수의 각운동량 값들은 상기 최초 각운동량에 기설정된 값만큼 반복적으로 증가시킨 값들인 단결정 잉곳의 성장 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the plurality of angular momentum values are values repeatedly increased by a predetermined value to the initial angular momentum.
제11항에 있어서,
상기 각운동량 범위의 상한치는 상기 최초 각운동량의 2배보다 작은 단결정 잉곳의 성장 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the upper limit of the angular momentum range is less than twice the initial angular momentum.
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