KR19990007164A - 실리콘 단결정 제조방법과 그 단결정 홀딩방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종자 결정(seed crystal) 아래로 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해, 종자 결정을 용융 실리콘에 접촉시키고 그 다음 이를 회전하여 천천히 당겨지는 초크라스키(Czochralski) 방법에 따른 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기 방법에선 종자 결정이 사용되는데, 상기 종자결정은 상기 용융 실리콘과 접촉되는 끝단이 날카롭고 뾰족한 형상이나 그것의 끝단이 잘려진 형상을 하고 있다. 상기 종자 결정의 끝단은 부드럽게 용융 실리콘에 접촉시켜지며, 그 다음 상기 종자 결정의 끝단부의 두께가 원하는 값으로 될 때까지 그 끝단부를 용융시키기 위하여 낮은 속도로 하강되는 것이다. 계속하여, 상기 종자 결정은 네킹 조작(necking operation)을 수행함이 없이 원하는 직경을 가지는 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 천천히 당겨지는 것이다.

실리콘 단결정체 잉곳의 성장동안 그 결정의 일부는 기계적으로 붙들리게 된다. 상기 방법은 그렇지 않으면 잉곳의 직경과 무게가 증가됨에 따라 일어날 수 있는 성장되고 있는 단결정체의 끊어짐을 완전히 방지할 수 있는 것이다.

Description

실리콘 단결정 제조방법과 그 단결정 홀딩방법

본 발명은 소위 넥킹 조작(necking operation)을 수행함이 없이 실리콘 단결정을 성장시킬 수 있는 기술과 그 결정성장동안 결정의 일부를 기계적으로 붙잡을 수 있는 기술을 결합한 쵸크라스키(CZ)방법에 따른 실리콘 단결정 제조방법에 관한 것이다.

쵸크라스키 방법은 실리콘과 같은 반도체재료를 제조하는 방법으로 알려져 왔다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 상기 방법에 따르면, 종자 결정 홀더(51)에 의해 붙잡혀진 종자 결정(52)은 도가니(53)속에 담겨있는 용융재료(54)의 표면에 접촉되어 있다. 상기 종자 결정(52)는 그 다음 회전되면서 당겨진다. 이때 그 당기는 속도와 온도는 넥(neck:55)이 상기 종자 결정(52) 아래로 형성되도록 조정되어 진다. 이러한 조작은 넥킹(necking)으로 일컬어 진다. 그 결과로서, 큰 직경을 가지는 단결정인 몸체(56)이 형성된다.

상기 넥(neck:55)의 형성은 상기 넥(55) 아래 형성된 단결정의 몸체(56)로 부터 전위를 제거하는데 기여한다. 최근에는 단결정의 직경이 증가되고 제조효율이 향상됨에 따라 단결정의 무게가 증가하고 있으며, 심지어 지금은 무게가 100kg 또는 그 이상을 가지는 단결정을 당기는 것도 행해지고 있다. 그러한 경우에 있어서, 상기 종자 결정(52)과 상기 넥(55)의 강도는 불충분한 것으로 되기 쉽다. 만일 성장하고 있는 단결정이 결정의 당김과정동안 상기 넥의 파열로 인하여 붕괴된다면 심각한 사고가 일어날 수도 있는 것이다. 그러한 사고를 방지하기 위하여, 도 3B에 도시된 바와 같이, 상기 결정의 성장동안 상기 결정의 일부를 기계적으로 붙잡을 수 있는 방법과 장치가 채택되어져 왔다.

이러한 장치에 있어서, 직경이 증가하는 부와 감소하는 부로 구성된 계단접속부(57)는 상기 넥(55)과 직선 몸체부(56)사이에서 형성되며, 상기 결정은 결정 홀딩 지그(crystal holding jigs:58)가 상기 계단접속부(57)를 붙잡는 동안 당겨진다.그러한 기술의 예는 공개된 일본공개특허(소)62-288191, (소)63-252991,(평)3-285893 및 (평)3-295893에 기술되어 있다. 실예로서, 일본공개특허(평)3-285893에 나타난 장치에 있어서, 계단접속부는 종자 결정이 당겨지는 동안 형성되며, 상기 계단접속부가 정해진 높이에 배치된 그립핑 레버(gripping levers)에 상당하는 위치에 이르렀을 때 상기 그립핑 레버는 상기 계단접속부를 붙잡아 당긴다.

또한, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인은 실리콘 단결정을 제조하는 방법을 성공적으로 개발하였는 바, 이 방법은 강도적인 측면에서 문제를 야기할 수 있는 넥을 형성하기 위하여 넥킹조작을 수행함이 없이 성장하는 결정을 단결정체로 만들 수가 있는 것이다. 이에따라 결정 홀딩기구(crystal holding mechanism)와 같은 복잡한 장치를 사용할 필요를 제거하면서 큰 직경이나 길이를 가진 실리콘 단결정을 아주 간단하게 당겨지도록 하는 것이 가능한 것이다. 본 발명의 출원인은 또한 상기 방법에 사용되는 종자 결정을 개발해 왔다(일본특허출원 번호:(평)9-17687).

이러한 방법에 있어서, 종자 결정으로서, 용융실리콘에 접촉되는 그 끝단부가, 도 2A~도 2D에 나타난 바와같이, 날카롭고 뾰족한 형상 내지 그것의 끝이 잘린 형상을 갖는 결정이 사용된다. 더욱 상세하게는, 상기 종자 결정의 끝단부는, 원뿔형(7)내지 피라미드형(8)과 같이, 그 직경이 그 끝단쪽으로 갈수록 감소하는 테이퍼형(tapered shape)을 가진다.

만일 그러한 종자 결정이 사용되고 당기는 조작(pulling operation)이 아래와 같이 수행되면, 실리콘 단결정체 잉곳이 넥을 형성함이 없이 성장될 수 있다. 즉 상기 종자 결정의 끝단이 용융실리콘에 가볍게 접촉게 한 후, 상기 종자 결정은 상기 끝단부의 두께가 원하는 값으로 증가할 때까지 상기 종자 결정의 끝단부를 용융시키기 위하여 낮은 속도로 하강되며; 그리고 연이어, 상기 종자 결정은 넥킹 조작을 수행함이 없이 원하는 직경을 가지는 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위하여 천천히 당겨지는 것이다.

한편, 성장되는 결정의 일부를 기계적으로 붙잡는 상기 언급한 방법은, 상기 결정이 어떤 정도 내지 길이로 성장될 때까지 그 결정의 일부를 기계적으로 붙잡을 수 없다는 문제를 가지고 있는데, 상기 넥(neck) 파열의 결과로 상기 결정이 끊어지는 것을 방지하기 위하여는 상기 결정이 너무 무겁도록 성장되기 이전에 그 결정은 가능한한 빨리 붙잡혀져야만 하는 것이다.

상기 요구를 만족하기 위하여, 붙잡혀질 상기 결정의 계단접속부가 상기 결정의 성장동안 형성된 후 상기 결정은 즉시 붙잡힐 수가 있는 것이다. 그러나 이 경우, 상기 결정은 용융 재료 바로 위에서 붙잡혀야만 하고, 이에따라 홀딩 장치(holding device)가 직접 고온 용융 재료(실리콘의 용융온도는 1400℃ 또는 그 이상임)에 노출되므로 오동작이 야기되며 홀딩장치의 재료 재질의 변화를 초래하게 되는 것이다.

만일 성장된 상기 결정이 고온에서 유지되는 동안 기계적인 응력하에 놓이게 되면, 결정내 소성 변형이 일어날 수 있으며, 이는 다음으로 성장되고 있는 결정내 슬립 전위(slip dislocation)을 유발하는 것이다. 만일 그러한 슬립 전위가 성장되고 있는 결정내에 발생된다면, 슬립 전위가 발생되는 상기 결정부의 기계적 강도는 감소되며, 이에따라 상기 결정이 무거워질 정도로 성장되었을 때 그 부분이 파열의 위험에 처하게 되는 것이다.

또한, 상기 결정이 어떤 무게 내지 그 이상으로 성장된다면, 상기 종자결정 또는 넥(neck)은 그 무게를 이겨내지 못하여 파열될 수도 있을 것이다. 이러한 이유 때문에, 성장되고 있는 상기 결정의 임계무게보다 적은 무게에서 결정을 성장시키는 것이 필요하며, 상기 결정의 무게가 임계무게에 도달하기전에 기계적으로 그 결정을 붙잡는 것이 필요하다.

최근의 큰 직경(예컨데 8인치 내지 그 이상)을 가진 결정의 성장에 있어서, 결정의 무게는, 그 결정이 단지 약간의 길이의 성장된 후 임계무게에 도달한다. 특별히 최근들어 개발된 직경 12~16인치를 가진 결정의 경우를 고려하면, 결정의 1㎝성장은 무게에 있어 1.6kg~3kg으로 증가를 야기한다. 결정 잉곳(crystal ingot)의 총 무게는 200 ~ 300kg이 된다. 그러므로, 성장되고 있는 결정은 가능한 한 빨리 기계적으로 붙잡혀져야만 한다. 대조적으로, 큰 직경을 가진 결정의 성장동안 고온 영역은 불가피하게 결정의 넓은 영역으로 뻗어간다. 그러므로, 그 결정이 어느정도 크기로 성장되기전에 붙잡혀질 결정부의 온도는 소성변형이 일어나지 않는 온도까지 감소될 수가 없는 것이다.

또한, 결정의 일부가 기계적으로 붙잡혀지는 방법에 있어서, 계단접속부가 형성되어야만 하며, 이것이 생산성의 감소와 수율을 감소를 초래한다. 또한, 계단접속부를 원하는 형상으로 형성하는 것이 어려우며, 형성된 계단접속부는 잡혀질 수 있는 형상을 필요적으로 갖는 것도 아니다.

이와는 반대로, 넥킹 조작을 수행함이 없는 쵸크라스키 방법(CZ방법)은 상기에서 언급한 문제들을 야기하지 않으며, 그러므로 계단접속부의 형성과 관련한 제반 문제들을 완벽하게 해결할 수 있는 것이다.

최근에는, 단결정의 직경은 장치들의 집적도가 증가됨에 따라 증대되고 있는 바, 이에따라 당겨 올려지는 결정의 무게도 기대이상으로 증가되고 있다. 이러한 경향 때문에, 넥킹 조작을 통한 넥(neck)의 형성에 관련한 문제에 추가하여, 종자 결정이 종자결정홀더(seed crystal holder)에 의해 붙잡혀지는 종자결정부의 파열이라든지, 종자결정홀더의 파손, 와이어의 파손 및 그밖의 문제들이 발생하고 있다.

본 발명은 선행기술의 상기한 문제점을 고려하여 고안되어졌다. 본 발명의 목적은 쵸크라스키(CZ)방법에 따른 실리콘 단결정체 잉곳을 제조하는 방법을 제공하는데 있으며, 이 방법은, 다른 방법에 의할 경우 잉곳의 증가된 직경과 무게 때문에 일어날 수 있는, 성장동안 단결정체 잉곳의 끊어짐에 대한 두려움을 완전히 제거한다.

도 1A~1E는 본 발명에 따른 방법을 단계적으로 나타내는 설명도이다.

도 2A~2D는 본 발명에서 사용된 종자 결정의 사시도로서,

도 2A는 원뿔형 끝단을 가지는 원주 원통형 종자결정이다.

도 2B는 피라미드형 끝단을 가지는 직사각기둥형태의 종자결정이다.

도 2C는 수평으로 잘려진 원뿔형 끝단을 가진 종자 결정이다.

도 2D는 경사지게 잘려진 원뿔형 끝단을 가진 종자 결정이다.

도 3A와 3B는 종래의 쵸크라스키 방법과 결정을 붙잡는 방법을 각각 나타 내는 설명도이다.

* 도면의 간단한 설명 *

1...... 종자 결정 홀더 2...... 용융 실리콘

3...... 종자 결정 4...... 와이어

5...... 직선 몸체부 6...... 종자 결정의 테이퍼부

9...... 홀딩 지그(holding zig)

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 종자 결정이 용융 실리콘에 접촉되어지고 그 다음 상기 종자 결정 아래로 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 천천히 당겨지는, 쵸크라스키 방법에 따른 실리콘 단결정을 제조하는 개선된 방법을 제공한다. 상기 방법에 있어서, 그 끝단이 용융 실리콘에 접촉되어지고 날카롭고 뾰족한 형상 또는 그것의 끝이 잘려진 형상을 갖는 종자 결정이 사용된다. 상기 종자 결정의 끝단은 용율 실리콘에 접촉되어지고, 그리고 그 종자결정은, 끝부의 두께가 원하는 값으로 증가될 때까지 그 끝단부를 녹이기 위하여 낮은 속도로 하강되어 진다. 그 다음으로, 상기 종자 결정은 넥킹 조작을 수행함이 없이 원하는 직경을 갖는 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 위로 당겨진다. 실리콘 단결정체 잉곳의 성장동안 상기 결정의 일부는 기계적으로 붙잡혀 진다.

넥킹 조작을 수행함이 없이 실리콘 단결정을 제조하는 기술은 상기 결정을 당기기 위하여 성장하고 있는 그 결정의 일부를 기계적으로 붙잡는 기술과 결합되기 때문에, 상기 두 기술의 장점은 발휘되는 반면에 단점은 없앨 수 있는 것이다. 그 결과, 그렇지 않다면 상기 단결정체 잉곳의 무게가 증가됨에 따라 이어날 수도 있는 결정의 끝어짐 문제를 완전히 해결될 수 있는 것이다.

즉, 넥킹 조작이 수행되지 않기 때문에, 넥(neck)의 강도와 관련한 문제는 해결되고, 상기 결정은 그 결정 성장의 초기 단계에서 기계적으로 붙잡혀지는 것이 요구되지 않는다. 또한, 상기 종자결정이 종자결정 홀더(seed crystal holder)에 의해 붙잡혀지는 부분에서의 그 종자결정의 파열, 상기 종자결정 그자체의 파손 및 와이어의 파손과 같은 제반 문제들은 상기 결정의 붙잡혀질 부분의 온도가 충분히 감소되는 길이까지 그 결정이 성장되고, 그리고 그 후 성장되고 있는 상기 결정이 기계적으로 붙잡혀진다면 해결될 수 있는 것이다.

바람직하게는, 상기 결정 일부의 기계적인 붙잡음은 날카롭고 뾰족한 형상 또는 그것의 끝이 잘려진 형상을 갖는 상기 종자결정의 테이퍼형 끝단부을 붙잡음으로써 행해지는 것이다.

이 경우, 날카롭고 뾰족한 형상 또는 이의 끝이 잘려진 형상을 갖는 상기 종자결정의 테이퍼형 끝단부가 기계적으로 붙잡혀질 수 있기 때문에, 계단접속부가 형성될 필요가 없으며, 따라서 당기는 조작(pulling operation)이 상당히 단순화될 수 있는 것이다. 또한, 테이퍼형 끝단부는 향후 원하는 형상으로 정확하게 형성될 수 있기 때문에, 단결정이 신뢰성을 가지며 붙잡힐 수 가 있는 것이다.

본 발명은 또한, 종자 결정이 용융실리콘에 접촉되어지고, 그 다음 상기 종자 결정 아래로 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 회전되면서 천천히 당겨지는 쵸크라스키 방법에 따른 실리콘 단결정의 성장동안 단결정의 일부를 기계적으로 붙잡는 개선된 방법을 제공한다.

결정을 붙잡는 방법에 있어서, 그 끝단이 용융실리콘에 접촉되며 날카롭고 뾰족한 형상 또는 이의 끝이 잘려진 형상을 갖는 종자 결정이 사용된다. 상기 종자결정의 끝단은 용융 실리콘에 접촉되어지고, 그 끝부의 두께가 원하는 값으로 증가될 때 까지 그 끝단부를 용융시키기 위하여 상기 종자 결정은 낮는 속도로 하강된다. 다음으로, 상기 종자결정은 원하는 직경을 갖는 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 천천히 위로 당겨진다. 상기 단결정체 잉곳의 성장동안, 날카롭고 뾰족한 형상 또는 그것의 끝이 잘려진 형상을 갖는 상기 종자 결정의 테이퍼형 끝단부는 기계적으로 붙잡혀진다.

본 발명의 결정을 붙잡는 방법에 있어서, 성장되고 있는 결정은 단순하고 신뢰성있는 방법으로 기계적으로 붙잡혀진다. 그러므로 상기 방법은 당기는 조작(puling operation)이 수행되는지 또는 넥킹 조작(necking operation)이 수행되지 않는지 여부에 관계없이 무거운 단결정을 붙잡고 당기는데 유용하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 네킹 조작을 수행함이 없이 쵸크라스키(CZ)방법에 따른 실리콘 단결정을 제조하는 기술이 상기 결정을 당기기 위해 그 결정의 일부를 기계적으로 붙잡는 기술과 결합되었기 때문에, 그렇지 않다면 제조되어지는 잉곳의 증가된 직경과 무게 때문에 일어날 수도 있는 성장되고 있는 단결정체의 붕괴 위험을 제거할 수 있는 것이다.

즉, 넥킹 조작이 수행되지 않기 때문에, 본 발명은 넥(neck)의 형성과 관련한 문제를 완벽하게 해결한다. 또한 본 발명은 결정의 기계적인 붙잡음을 통하여, 종자결정홀더에 의해 붙잡혀진 종자결정부에서의 종자결정의 파열, 상기 종자결정 홀더 그 자체의 파손, 와이어의 파손 및 그밖의 제반 문제를 해결한다.

또한, 상기 결정은 충분하게 낮은 온도를 갖는 부분에서 붙잡혀지기 때문에, 만일 그렇지 않다면 높은 온도 때문에 일어날 수도 있는 결정 잉곳의 소성변형, 슬립 전위(slip dislocation) 및 결정 홀딩 지그(crystal holding zig)의 오동작이 일어나지 않는다. 더구나 계단접속부가 형성될 필요가 없기 때문에, 성장되어지고 있는 결정이 간단하고 신뢰성있게 붙잡혀진다.

이하에서는, 본 발명과 그 실시예에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 이하의 설명에 국한되는 것은 아니다.

첫째로, 넥킹 조작을 수행함이 없이 쵸크라스키 방법에 따른 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 관하여 간략하게 기술한다.

본 발명의 제조방법에 있어서, 그 끝단이 용융실리콘과 접촉되어지고 날카롭고 뾰족한 형상 또는 그것의 끝이 잘려진 형상을 갖고 있는 종자 결정이 사용된다. 상기 종자결정의 끝단은 용융 실리콘에 부드럽게 접촉되어지고, 그 다음 상기 끝부의 두께가 원하는 값으로 될 때까지 종자 결정의 끝단부를 용융시키기 위해 낮은 속도로 하강된다. 다음으로, 넥킹 조작을 수행함이 없이 원하는 직경을 갖는 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 천천히 위로 당겨진다.

이러한 방법에 있어서, 종자 결정이 심지어 용융 실리콘에 접촉되어지고 용융 실리콘로부터 떨어진 상태에서 용융되는 경우라도, 열적 충격은 용융 실리콘에 접촉한 상기 종자결정위에 영향을 미칠 수 없는 바, 이는 용융 실리콘과 처음 접촉하는 종자 결정부의 작은 면적과 적은 열용량(heat capacity)에 기인한 것이다. 또한, 상기 접촉 영역은 상기 종자결정의 뒤따르는 늦은 하강 때문에 점차적으로 증가되기 때문에, 그 용융동안 어떠한 가파른 온도 구배가 상기 종자 결정내 형성되지 않는다.

따라서, 실리콘 단결정체 잉곳이 쵸크라스키(CZ)방법에 따라 제조될 때, 상기 실리콘 단결정체 잉곳은 넥킹 조작을 수행함이 없이 성장될 수 있는데, 이는 날카롭고 뾰족한 형상 또는 그것의 끝이 잘려진 형상을 가지며 상기 두 형상의 어느쪽도 작은 접촉면적을 가지는 종자 결정이 사용되는 한 가능하며, 그리고 당기는 조작(pulling operation)이 다음과 같이 수행되는 한 가능한 것이다. 즉, 상기 종자결정의 끝단이 용융 실리콘에 부드럽게 접촉되어지고, 그리고 상기 종자결정은 그 끝단이 무거운 단결정체 잉곳의 최종 무게를 지탱할 수 있는 원하는 직경을 가지기 위해 용융되도록 천천히 하강되며, 그 다음 상기 종자 결정은 원하는 직경으로 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 천천히 위로 당겨지는 것이다.

넥킹 조작을 수행함이 없는 상기 언급한 쵸크라스키(CZ)방법에 있어서, 종자 결정의 끝단은, 도 2A~2D에 나타난 바와같이, 날카롭고 뾰족한 형상 또는 그것의 끝이 잘려진 형상으로 형성되어야만 한다. 만일 상기 종자결정이 그러한 형상을 가진다면, 그 종자결정의 끝단은 감소된 초기접촉면적과 감소된 열용량을 가지게 되며, 이에따라 상기 종자결정의 끝단이 용융 실리콘에 접촉되는 때라도, 열적 충격 내지 가파른 온도 구배가 상기 종자결정내에 발생되지 않으며, 그러므로 어떠한 슬립전위(slip dislocation) 발생되지 않는다.

상기 종자결정이 천천히 하강되고 상기 종자결정의 끝단이 원하는 직경을 갖기 위하여 용융될 때 상기 종자결정의 용융실리콘내 빠져든 부분과 용융실리콘사이의 접촉면적은 점차적으로 증가한다. 따라서, 상기 종자결정은 가파른 온도구배의 생성없이 용융될 수 있으며, 이에따라 어떠한 슬립전위도 용융조작(melting operation) 동안 상기 종자결정내 발생되지 않는 것이다.

네킹조작(necking operation)을 수행함이 없는 상기 언급한 쵸크라스키(CZ)방법은 넥(neck)부를 포함하지 않기 때문에, 이러한 넥부의 강도와 관련한 문제가 완벽하게 해결된다. 그러나 넥(neck)의 강도와 관련한 문제에 추가하여, 무거운 단결정이 당겨질 때 상기 종자결정이 종자결정 홀더(holder)에 의해 붙잡혀지는 부분에서의 종자결정의 파열, 상기 종자결정 홀더 그 자체의 파손, 와이어의 파손 및 그 밖의 문제들이 발생할 수 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 본 발명은, 단결정이 그 성장동안 기계적으로 붙잡혀진다.

다음으로, 본 발명의 방법이 첨부도면을 참조하여 상세히 설명된다.

도 1A~1E는 본 발명에 따른 방법을 단계적으로 나타내는 설명도이다.

첫째로, 도 1A에 나타난 바와 같이, 용융 실리콘(2)에 접촉되어진 날카롭고 뾰족한 끝단을 가지는 종자 결정(3)이 와이어(4)에 의해 지지되는 종자결정 홀더(1)에 붙어 있다. 상기 와이어(4)는 그 다음에 하강되어져 상기 종자결정(3)의 온도를 증가시키기 위하여 상기 용융 실리콘(2) 바로 위의 위치에서 잠시 정지된다.

다음으로, 상기 와이어(4)는 상기 종자결정(3)의 날카롭고 뾰족한 끝단이 상기 용융 실리콘(2)에 부드럽게 접촉되어지도록 하기 위하여 천천히 하강된다. 더 나아가서 상기 종자결정(3)은 낮은 속도로 하강되고, 무거운 단결정을 당기는 것도 가능하도록 그 끝단이 원하는 두께를 가질때까지 용융된다.

상기 종자결정(3)의 끝단이 원하는 두께를 가지도록 용융되어진 후, 상기 종자결정(3)은 넥킹조작을 수행함이 없이 결정의 직경을 원하는 값으로 증가시키기 위해 천천히 당겨진다. 연이어서, 상기 결정의 직선몸체부(5)가 실리콘 단결정체 잉곳(도 1B)을 성장시키기 위해 형성된다.

상기 단결정의 직선몸체부(5)의 성장은 상기 종자결정(3)의 테이퍼부(6)가 도 1C상의 결정 홀딩 지그(crystal holding:9)의 끝단(저단:lower ends)의 높이에 상당하는 높이에 이를 때까지 계속된다.

이 경우 홀딩(holding)에 앞서, 상기 결정 홀딩 지그(9)는 온도가 충분히 낮은 높이에 놓여진다. 이는 높은 온도 때문에 야기되는 상기 지그의 오동작 및 상기 지그부재의 재질열화(degradation)를 방지함과 아울러, 그렇지 않다면 상기 결정에 작용하는 응력에 의하여 일어날수 있는 소성변형이나 슬립전위(slip dislocation)의 발생을 방지하기 위함이다.

만일 성장되고 있는 상기 단결정체 잉곳이 큰 직경을 가진다면, 상기 잉곳은 이미 이 단계에서 상대적으로 큰 무게를 가진다. 그러나 넥킹 조작이 수행되지 않기 때문에 종전의 방법에서와 같은 넥(neck)이 파열된다는 두려움은 없다. 이 단계에서 상기 결정은 상기 종자결정(3)과 상기 종자결정 홀더(1)사이 접촉부의 파열, 상기 종자결정 홀더(1)의 파손, 와이어(4)의 파손 및 그 밖의 사항에 관하여 우려를 야기할 정도의 큰 무게로 까지 성장하지 않는다.

상기 종자결정(3)의 테이퍼부(6)가 예정된 위치에 도달했을 때, 상기 종자결정(3)의 테이퍼부(6)는 도 1D상의 상기 결정홀딩 지그(9)에 의하여 양 측면으로부터 기계적으로 붙들린다. 상기 단결정체 잉곳의 기계적 붙잡음이 완료된 이후, 상기 결정홀딩 지그(9)는 상기 잉곳의 무게가 상기 지그에 작용하면서 천천히 위로 당겨진다. 그 다음으로 상기 지그의 당김은 상기 단결정 성장을 계속하기 위하여 계속된다.

상기 단결정의 성장이 계속됨에 따라, 상기 단결정체 잉곳의 무게도 더욱 증가한다. 이 단계에서, 상기 결정 잉곳의 무게는 상기 종자결정(3)의 테이퍼부를 통하여 상기 결정홀딩 지그(9)위에 작용한다. 다시 말하자면, 종래 방법의 경우와는 달리 어떠한 큰 무게도 상기 종자결정(3)과 상기 종자결정 홀더(1)사이의 접촉부와 상기 종자결정 홀더(1) 또는 상기 와이어(4)에 작용되지 않는다. 그러므로 상기 종자결정(3)의 파열, 상기 종자결정 홀더(1)의 파손 및 상기 와이어(4)의 파손이 일어나지 않는 것이다.

본 발명은 상기에서 기술된 실시예에 국한되지 않는다. 상기에서 기술된 실시예는 단순한 예에 불과하며, 첨부된 특허청구범위에 기술된 구조와 본질적으로 동일한 구조를 갖고 유사한 작용이나 효과를 제공하는 것들은 본 발명의 영역내에 포함된다.

예를 들면, 본 발명은 통상의 CZ(쵸크라스키)방법에 적용될 뿐만아니라 실리콘 단결정이 당겨질 때 전자장이 용융 실리콘에 작용되는 MCZ 방법(전자장이 작용된 쵸크라스키 결정성장방법)에도 적용될 수 있다. 따라서 쵸크라스키 방법 또는 CZ 방법이라는 용어는 통상의 CZ 방법뿐만아니라 MCZ 방법도 포함한다.

또한, 상기 결정홀딩 지그(crystal holding zig)는 상기 언급한 지그에 국한되지 않는다. 그러므로 상기 지그가 기계적으로 결정의 일부를 붙잡는한 그 지그의 형상, 기구 및 붙잡는 방법에 어떠한 특별한 제한이 부과되는 것은 아니다.

상기 기술된 실시예에 있어서, 지그가 종자 결정의 테이퍼부를 잡는 장소에 주안점을 두어 설명이 제공되었다. 그러나 종자 결정의 테이퍼부를 잡는 것은 본 발명의 필요불가결한 요구사항은 아니며, 만일 향후 형성될 계단접속부에서 필요하다면, 붙들 수가 있는 것이다.

또한 본 발명에 있어서, 종자 결정의 테이퍼부란 용어는 그 직경이 종자 결정의 끝단을 따라 감소하는 부분을 의미하는 것이라고 엄격하게 해석되어서는 안될 것이다. 테이퍼부(tapered portion)란 용어는 그 두께가 종자 결정의 아래의 끝단쪽으로 감소되고 상기 결정홀딩 지그에 의해 붙잡힐 수 있는 형상을 가진 것이라면 어떤 부분이라도 포함한다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 발명은 쵸크라스키 방법에 따른 단결정의 성장시, 성장되고 있는 단결정의 끊어짐을 방지하고 결정홀딩 지그 및 와이어의 파손을 방지하는데 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 종자 결정이 용융 실리콘에 접촉되어지고, 그 다음 상기 종자결정 아래로 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 그 종자결정이 회전되면서 천천히 당겨지는 쵸크라스키 방법에 따른 실리콘 단결정을 제조하는 방법에 있어서,

   끝단(tip end)이 상기 용융 실리콘에 접촉되어지고, 상기 끝단은 날카롭고 뾰족한 형상 또는 끝이 잘려진 형상을 갖는 종자 결정을 제공하는 단계;

   상기 종자결정의 끝단을 부드럽게 용융 실리콘에 접촉시키고, 그 다음 상기 끝단부(tip portion)의 두께가 원하는 값으로 될 때까지 상기 종자 결정의 끝단부를 용융시키기 위하여 낮은 속도로 그 종자결정을 하강시키는 단계; 및

   그 다음으로 넥킹 조작(necking operation)을 수행함이 없이 원하는 직경을 갖는 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위하여, 상기 실리콘 단결정체 성장동안 상기 결정의 일부가 기계적으로 붙들린 채 상기 종자결정을 천천히 위로 당기는 단계;

   를 포함하여 구성되는 실리콘 단결정 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 결정 일부의 기계적인 붙잡음은 날카롭고 뾰족한 형상 또는 끝이 잘려진 형상을 가지는 상기 종자결정의 테이퍼형 끝단부를 붙잡음으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 제조방법.
3. 종자 결정이 용융 실리콘에 접촉되어지고, 그 다음 상기 종자결정 아래로 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위해 그 종자결정이 회전되면서 천천히 당겨지는 쵸크라스키 방법에 따른 실리콘 단결정의 성장동안 단결정 일부를 기계적으로 홀딩하는 방법에 있어서,

   끝단(tip end)이 상기 용융 실리콘에 접촉되어지고, 상기 끝단은 날카롭고 뾰족한 형상 또는 끝이 잘려진 형상을 갖는 종자 결정을 제공하는 단계;

   상기 종자결정의 상기 끝단을 부드럽게 용융 실리콘에 접촉시키고, 그 다음 상기 끝단부(tip portion)의 두께가 원하는 값으로 될 때까지 상기 종자 결정의 끝단부를 용융시키기 위하여 낮은 속도로 그 종자결정을 하강시키는 단계; 및

   이어서 원하는 직경을 갖는 실리콘 단결정체 잉곳을 성장시키기 위하여, 상기 실리콘 단결정체 성장동안 날카롭고 뾰족한 형상 또는 끝이 잘려진 형상을 갖는 상기 종자결정의 테이퍼형끝단부가 기계적으로 붙들린 채 상기 종자결정을 천천히 위로 당기는 단계;

   를 포함하여 구성되는 단결정 홀딩방법.