KR19980080133A - 단결정 인발방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

실리콘단결정의 인발(pulling)장치는 하나의 구성요소(element)로 구성한다.

그 구성요소는 결정화경계면에서 성장하는 단결정을 환상으로(annularly)포위하며(surrounds), 그 단결정 지향면(face directed at the single crysral)을 구비한다.

그 구성요소는 거의 결정화 경계면과 같은 높이의 단결정을 포위하며, 그 단결정에 의해 방사된 방열을 반사하거나 열방사를 방사하는 특성을 가진다.

또, 본 발명은 실리콘 단결정을 포위한 구성요소를 사용하여 실리콘 단결정을 열처리 시킴을 특징으로하는 실리콘 단결정의 인발방법에 관한 것이다.

Description

단결정 인발방법 및 그 장치

본발명은 결정화경계면에서 성장하는 실리콘단결정을 환상으로(annularly)포위하며(surround) 그 실리콘 단결정 지향면을 가진 하나의 구성요소(elemenr)를 구성하는 실리콘 단결정의 인발(pulling)장치에 관한 것이다.

또, 본발명은 그 실리콘 단결정을, 비 V/G가 1.3×10^-3cm²min^-1K^-1±10% (여기서 G는 결정화경계면영역에서 축방향의 온도규배임)의 값을 갖도록 선택한 인발속도 V에서 인발하는 실리콘단결정의 인발방법에 관한 것이다.

예로서, 특허문헌 DE-4414947A1에서는 단결정에서 분리시킨 실리콘 반도체웨이퍼가 스택 고장링(stacking fault ring)을 가질 수 있다는 기술구성에 대하여 기재되어있다.

그 스택고장링의 발생은 결정화경계면에서 인발속도 V 및 축방향온도규배 G와 밀접한 관계가 있다.

실험에 의해 얻어진 식 V/G=1.3×10^-3cm^-3min^-1K^-1에 의해, 더 낮은 인발속도를 특정화할 수 있으며, 그 인발속도이상에서는 스택고장링이 즉시 발생을 시작한다.

또, 종래 기술에서는 그 스택고장링이 서로다른 결함타입과 결함밀도(defect densities)의 존재에 의해 특징이 있는 반도체웨이퍼의 영역을 분리시키는 기술구성에 대하여 기재되어있다. (E. Dornberger 및 W.V Ammon, Journal of The Electrochemical society, Vol. 143, No. 5, 1996).

이 문헌에서는 또 통상적으로 사용되는 인발방법에서 결정화 경계면영역에서의 온도규배는 일정하지않으나 그 결정축에서 볼때 반경반향으로 변화된다는 기술구성에 대하여 기재되어있다.

본 발명의 목적은 반경방향의 결정화경계면 영역에서 축방향온도규배의 변화를 거의 제거하도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 성장단결정의 종단면 개략도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 단결정(single crystal)

2. 결정화 경계면(crystallization boundary)

3. 용융물(melt)

4. 열실드(heat shield)

5. 조성요소(element)

6. 단결정지향면(face directed at the single crystal)

7. 장축(long axis)

D. 거리

H. 높이

α. 각

본 발명의 목적은 결정화 경계면에서 성장하는 실리콘 단결정을 환상으로(annularly) 포위하며(surround) 단결정 지향면(a face directed at the single crystal)을 구비하는 하나의 구성요소(a element)를 구성하는 실리콘 단결정의 인발장치에 의해 달성되며, 그 장치는 그 구성요소가 결정화경계면과 거의 같은 높이의 실리콘 단결정을 포위하며 단결정에 의해 방사된 열방사를 반사하거나 열방사를 방사시키는 특성을 구비함을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 또 그 단결정을 비 V/G 가 1.3×10^-3cm²min^-1K^-1±10%의 값 (여기서 G는 결정화 경계면 영역에서, 그 단결정에서 축방향온도규배임)을 갖도록 선택한 인발속도 V에서 인발하는 실리콘 단결정의 인발방법에 의해 달성되며, 그 단결정은, 결정화경계면과 거dml 높이가 같은 단결정을 포위하는 하나의 구성요소에 의해 열처리시zla을 xmrwld으로한다.

본 발명의 목적에 의해 달성할 수 있는 결정화경계면영역에서의 축방향온도규배 G를 표준화시켜, 결함특징을 일정하게 조정시킨 반도체웨이퍼를 제조할 수 있다.

본 발명을 첨부도면(도 1)에 따라 아래에 구체적으로 설명한다.

이 도면에서는 본 발명을 이해하는데 필요하는 특징만을 나타낸다.

이 도면에서는 성장단결정의 종단면 개략도를 나타내며, 축방향대칭으로 구성되어있어 우측방향의 반부분만을 나타낸다.

그 단결정(1)은 결정화경계면(2)에서 성장한다.

그 성장에 필요한 재료를 용융물(3)에 의해 송출시킨다.

그 단결정주위에는 그 자체공지된 열실드(heat shield)(4)가 배치되어있다. 그 결정화 경계면영역에서는 이 열실드(4)가 그 단결정으로부터의 거리 D내에서 형성되어있는 하나의 구성요소(element)에 접속되어있다. 그 거리 D는 10∼50㎜가 바람직하다.

그 구성요소(5)는 그 단결정(1)지향면(face directed at the single crusral)(6)을 가지며, 인발방향의 높이 H에서 형성되어있다. 그 높이 H는 25∼100㎜가 바람직하다.

그 단결정지향면(6)은 바람직하게는 단결정방향으로 단결정의 장축(long axis)(7)에 대하여 경사지게 형성되어있다.

그 각 α는 0∼60°가 바람직하다. 그 단결정지향면(6)은 반드시 평면일 필요는 없으나, 예로서 오목 또는 볼록형상으로 형성할 수도 있다.

그 구성요소(5)는 결정화경계면(2)과 거의 동일한 높이로 배열되어있어, 그 결정화경계면 영역은 그 구성요소를 사용하여 열처리시킬 수 있다.

본 발명에서 그 결정화경계면 영역은 그 결정화 경계면(2)과 단결정내 2㎜까지 형성된 영역으로 한다.

그 구성요소를 사용하여 반경방향의 축방향온도규배를 표준화할 수 있도록 하기 위하여, 이 구성요소는 단결정에 의해 방사시킨 열방사를 원활하게 반사시킬 필요가 있으며, 또 그 단결정에 열을 가할 필요가 있다.

첫째 경우에서는 그 구성요소(5) 또는 최소한 그 구성요소의 단결정지향면(6)은 열방사반사율이 높은 재료, 예로서, 몰리브덴 또는 연마 그라파이트로 된 재료로 구성되어있다.

둘째경우에서는 그 구성요소(5)가 가열구성요소, 바람직하게는 저항성히터로 구성되어있다. G의 반경방향으로의 균일성을 더향상시키기 위하여 실제로 냉각을 그 구성요소상에서 실시할 수 있다. 예로서, 특허문헌 USP 5,567,399에서 기재되어 있는바와같이 냉각장치를 그 구성요소위에서 구비하여 냉각을 실시할 수 있다.

그 구성요소(5)는 열실드(4)에 접속시킬 필요는 없으며, 또 열실드와 별도로 프레임(frame)에 고정시킬 수도 있다.

본 발명에 의해, 반경방향의 결정화 경계면 영역에서 축방향온도규배의 변화를 거의 제거할 수 있다.

본 발명에 의해 구성요소는 결정화경계면과 거의 동일한 높이의 단결정을 포위하여 그 단결정에 의해 방사되는 열방사를 반사시키거나 열방사를 방사시킬 수 있는 특징을 가진다.

본 발명에 의해, 결정화경계면과 거의 동일한 높이의 단결정을 포위하는 구성요소에 의해 그 단결정을 열처리시킬 수 있다.

Claims (9)

1. 결정화경계면(crystallization boundary)에서 성장하는 실리콘단결정을 환상으로(annularly) 포위하며(surround) 그 단결정 지향면(face directed at the single crystal)을 구비한 하나의 구성요소(elemer)를 구성하는 실리콘 단결정의 인발장치에 있어서, 그 구성요소는 결정화경계면과 거의 동일한 높이의 단결정을 포위하며, 그 단결정에 의해 방사되는 열방사를 반사하거나 열방사를 방사하는 특성을 구비함을 특징으로하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 그 구성요소는 단결정을 둘러싼 열실드(heat shield)의 하단부(lower edge)에 접속시킴을 특징으로하는 장치.
3. 제 1항에 있어서, 그 구성요소의 단결정지향면은 단결정의 장축에 대하여 단결정에 대한 소정의 각으로 경사지도록 구성함을 특징으로하는 장치.
4. 제 1항에 있어서, 그 구성요소는 길이 25∼100㎜의 높이 H를 가짐을 특징으로하는 장치.
5. 제 1항에 있어서, 그 구성요소는 그 단결정에서 10∼50㎜의 거리 D내에서 형성됨을 특징으로하는 장치.
6. 실리콘 단결정을, 비V/G가 1.3×10^-3cm²min^-1K^-1±10%의 값을 갖도록(여기서 G는 결정화 경계면영역에서 그 단결정의 축방향온도 규배임) 선택한 인발속도 V에서 인발하는 실리콘 단결정의 인발방법에 있어서, 그 결정화경계면과 거의 동일한 높이의 단결정을 포위하는 구성요소에 의해 그 단결정을 열처리시킴을 특징으로하는 인발방법.
7. 제 6 항에 있어서, 그 단결정의 열방사는 그 구성요소를 사용해서 반사시킴을 특징으로하는 인발방법.
8. 제 6항에 있어서, 그 단결정은 그 구성요소를 사용해서 열방사에 노출시킴을 특징으로하는 인발방법.
9. 제 6항에 있어서, 그 구성요소위에서는 실제적인 냉각을 행함을 특징으로하는 인발방법.