KR20030044559A - A silicon and dopant melting method for growing a silicon ingot - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for melting silicon and dopant is provided to grow a silicon ingot such that the silicon ingot has desired length and diameter by filling a predetermined amount of silicon melt in a quartz crucible. CONSTITUTION: A silicon ingot(101) is grown in one of silicon ingot grower chambers. The grown silicon ingot is transferred to other silicon ingot grower chambers(102). Then, silicon raw material is stacked in a quartz crucible accommodated in the silicon ingot grower chambers(102). First silicon melt is obtained by heating silicon raw material stacked in the quartz crucible. Then, the silicon ingot(101) is dipped into first silicon melt. After that, the silicon ingot(101) dipped into first silicon melt is melted, thereby forming second silicon melt having volume and weight greater than those of first silicon melt.

Description

실리콘 잉곳 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법{A silicon and dopant melting method for growing a silicon ingot}A silicon and dopant melting method for growing a silicon ingot}

본 발명은 실리콘 잉곳 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법에 관한 것으로서, 특히 실리콘 잉곳 성장 챔버 내의 석영 도가니에 담겨진 실리콘 융액이 실리콘 잉곳 성장에 필요한 양으로 충진되도록 하는 실리콘 잉곳 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a silicon melt for growing a silicon ingot, and more particularly, to a method for forming a silicon melt for growing a silicon ingot in which a silicon melt contained in a quartz crucible in a silicon ingot growth chamber is filled in an amount necessary for growing a silicon ingot. will be.

쵸크랄스키(CZ)성장법에 의한 실리콘 단결정 성장 공정 중 원부자재 준비 공정은 성장 챔버(GROWER CHAMBER)에 넣어서 단결정을 성장시킬 수 있는 실리콘 원부자재를 준비하고 관리하는 공정을 말하는 것으로, 단결정을 성장시키는데 필요한 주원료는 폴리 실리콘(POLY SILICON)과 불순물(DOPANT)이다.The raw and subsidiary material preparation process by the Czochralski (CZ) growth method refers to a process of preparing and managing raw silicon and subsidiary materials that can grow single crystals in a growth chamber (GROWER CHAMBER). The main raw materials needed for this process are POLY SILICON and DOPANT.

폴리 실리콘은 크게 덩어리(CHUNK POLY)와 알갱이(GRANULE POLY)를 대부분 사용하며, 이중 알갱이(GRANULE POLY)는 300 mm 웨이퍼 제조 시 필수적으로 쓰이는 원재료이다.Polysilicon mainly uses CHUNK POLY and GRANULE POLY, and GRANULE POLY is an essential raw material when manufacturing 300 mm wafers.

그리고, 불순물(DOPANT)은 잉곳의 타입, 즉 N-타입, P-타입을 결정지으며, P-타입에는 붕소(BORON), N-타입에는 인(PHOSPHORUS) 등이 사용된다.In addition, the dopant (DOPANT) determines the type of the ingot, that is, the N-type and P-type, and boron (BORON) for the P-type and phosphorus (PHOSPHORUS) for the N-type are used.

이러한 실리콘 원부자재는 고체 상태이므로 이를 용융시켜 실리콘 융액으로 형성하기 위해 성장 챔버 내부에 설치될 석영도가니(QUARTZ CRUCIBLE)내에 순차적으로 쌓아올리는 적층(STACKING)이 이루어진다.Since the raw silicon subsidiary material is in a solid state, stacking is sequentially performed in a quartz crucible to be installed inside the growth chamber to melt and form the silicon melt.

이때, 실리콘 원부자재를 잘못 적층하게 되면 완전 용해(MELT DOWN)되어 실리콘 융액으로 형성되는 과정에 많은 시간이 소요되므로 순차적으로 적층이 이루어져야 된다.At this time, if the silicon raw subsidiary materials are incorrectly stacked, it takes a long time to completely dissolve (MELT DOWN) and form a silicon melt, so that the stacking should be performed sequentially.

실리콘 원부자재의 적층은 대개 석영도가니(QUARTZ CRUCIBLE)에 불순물(DOPANT)을 넣고, 폴리 실리콘 덩어리의 가장 작은 덩어리는 석영도가니(QUARTZ CRUCIBLE) 중간에 위치시키고, 중간 정도의 덩어리는 맨 윗 부분에 위치시켜 적층이 완료되면 그 모양이 돔(DOME)형태가 되어야 한다.Lamination of raw silicon subsidiary materials is usually made of quartz crucibles (DOPANT), the smallest chunks of polysilicon chunks are placed in the middle of the quartz crucibles, and the middle chunks are placed at the top. When the lamination is completed, the shape should be dome shape.

그러나, 종래의 적층 방식은 대구경 실리콘 잉곳의 성장에 적합하지 않은 문제점이 있어왔다.However, the conventional lamination method has a problem that is not suitable for the growth of large-diameter silicon ingot.

좀더 구체적으로 설명하면, 원부자재인 폴리 실리콘 덩어리와 불순물을 석영 도가니 내부에 돔 형태로 가득 채워지게 적층하더라도 완전히 용해되는 경우, 실리콘 융액의 전체량은 석영 도가니 내부에 가득 채워지지 않게 된다.In more detail, even when the raw material polysilicon mass and impurities are stacked in a quartz crucible to be filled in a dome shape, when completely dissolved, the total amount of the silicon melt is not filled in the quartz crucible.

즉, 실리콘 덩어리와 불순물은 적층되는 경우, 덩어리와 덩어리 사이에 공극이 형성되므로 완전 용해 후 공극 만큼의 부피가 줄어들기 때문에 원하는 직경과 길이로 실리콘 잉곳을 성장시키기 위해서는 줄어든 부피만큼 실리콘 융액을 보충하여 주는 별도의 장치가 필요하다.In other words, when the silicon agglomerates and impurities are stacked, voids are formed between the agglomerates and the agglomerates, so that the volume of the voids is reduced after complete dissolution. The state requires a separate device.

도 1 은 쵸크랄스키법으로 실리콘 잉곳을 성장시키는 종래 실리콘 잉곳 성장챔버를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a conventional silicon ingot growth chamber for growing a silicon ingot by the Czochralski method.

도시된 바와 같이, 종래 실리콘 잉곳 성장챔버(10)는 챔버 내부에 놓여져 소정 속도로 회전하고 내부에 실리콘 원부자재가 적층되는 석영 도가니(12)및 석영 도가니를 가열하여 고체 상태인 실리콘 원부자재를 용융시켜 액체 상태인 실리콘 융액(13)으로 형성하는 전기히터(14)와, 시드(seed)를 실리콘 융액에 담거 서서히 상측으로 인상 및 회전시켜 실리콘 잉곳을 성장시키는 구동부(16), 그리고 석영 도가니 내에 적층된 실리콘 원부자재의 완전 용융 후 줄어든 원부자재 부피만큼 실리콘 융액을 보충하기 위해 폴리 실리콘 덩어리를 석영 도가니에 공급하는 보조 공급부(18)가 챔버의 외부에 형성된다.As shown, the conventional silicon ingot growth chamber 10 is placed inside the chamber, rotates at a predetermined speed, and heats the quartz crucible 12 and the quartz crucible in which silicon raw materials are laminated therein, thereby melting the silicon raw materials in a solid state. And an electric heater 14 which is formed into a silicon melt 13 in a liquid state, a driver 16 for growing a silicon ingot by immersing the seed in a silicon melt and slowly pulling up and rotating the silicon ingot, and a quartz crucible. An auxiliary supply 18 is provided outside of the chamber for supplying the polysilicon mass to the quartz crucible to replenish the silicon melt by the reduced raw submaterial volume after complete melting of the raw silicon submaterial.

이와 같이 구성된 종래 단결정 잉곳 성장챔버는 시드(seed)를 석영 도가니의 실리콘 융액(13)에 디핑(dipping)시키고, 구동부(16)에 의해 시드가 인상 및 회전되면서 실리콘 융액이 시드에 달라 붙어 실리콘 잉곳(11)이 성장된다.In the conventional single crystal ingot growth chamber configured as described above, the seed is dipped into the silicon melt 13 of the quartz crucible, and the silicon melt adheres to the seed while the seed is lifted and rotated by the driving unit 16, thereby inducing the silicon ingot. (11) is grown.

그러나, 종래 실리콘 잉곳 성장 챔버는 석영 도가니에 적층된 실리콘 원부자재를 용융시키면 실리콘 융액의 부피가 줄어들어 이를 보충하기 위해 장치로서 보조 공급부를 구비하고, 보조 공급부에서 실리콘 덩어리를 석영 도가니 내부에 공급하여 보충시키고 있으나, 보조 공급부가 부가 형성됨으로써 실리콘 잉곳 성장챔버의 구조를 복잡하게 한다.However, the conventional silicon ingot growth chamber has an auxiliary supply unit as a device to supplement the silicon melt by reducing the volume of the silicon melt when the silicon raw material stacked on the quartz crucible is supplied, and the silicon supply source is supplied by supplementing the silicon mass inside the quartz crucible. However, the auxiliary supply portion is added to complicate the structure of the silicon ingot growth chamber.

또한, 원하는 직경과 길이를 갖는 실리콘 잉곳을 성장시키기 위해 실리콘 융액량이 일정하게 유지되어야 하나, 보조 공급부에서 석영도가니로 공급되는 폴리 실리콘 덩어리량과 무게를 정확하게 제어하기 어렵고, 이에 따라 석영 도가니의 실리콘 융액량이 부족하거나 과다한 경우가 발생된다.In addition, although the amount of silicon melt must be kept constant in order to grow a silicon ingot having a desired diameter and length, it is difficult to accurately control the amount and weight of polysilicon agglomerate supplied to the quartz crucible from the auxiliary supply, and thus the silicon melt of the quartz crucible Insufficient or excessive volume occurs.

따라서, 실리콘 융액량이 부족한 경우 원하는 직경과 길이를 갖는 실리콘 잉곳의 성장이 불가능하고, 과다한 경우 실리콘 융액이 석영 도가니 외부로 넘치는 등의 문제가 발생된다.Therefore, when the amount of the silicon melt is insufficient, it is impossible to grow a silicon ingot having a desired diameter and length, and when the amount of the silicon melt is excessive, problems such as overflow of the silicon melt to the outside of the quartz crucible may occur.

이에 본 발명은 실리콘 잉곳 성장 챔버 내부의 석영 도가니에 항상 일정한 양의 실리콘 융액이 채워지도록 하여 실리콘 잉곳을 원하는 직경과 길이를 갖도록 성장시킬 수 있는 실리콘 잉곳의 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a method for forming a silicon melt for the growth of a silicon ingot capable of growing a silicon ingot having a desired diameter and length by always filling a quartz crucible in the silicon ingot growth chamber with a predetermined amount of silicon melt. There is a purpose.

따라서, 본 발명은 상기 목적을 이루기 위해, 다수개의 실리콘 잉곳 성장 챔버 중 어느 하나의 챔버에서 실리콘 융액의 충진을 위한 충진용 실리콘 잉곳을 연속 성장시키는 제1단계와, 성장된 충진용 실리콘 잉곳을 실리콘 잉곳 성장 챔버 내에 장착하는 제2단계와, 충진용 실리콘 잉곳이 장착된 실리콘 잉곳 성장 챔버 내 석영 도가니에 실리콘 원자재를 적층하는 제3단계와, 석영 도가니를 전기히터로 가열하여 실리콘 원자재를 제1 실리콘 융액으로 형성하는 제4단계와, 제1 실리콘 융액에 충진용 실리콘 잉곳을 디핑시켜 제1실리콘 융액과 함께 용융되어 제2 실리콘 융액을 형성하는 제5단계를 포함하여 실리콘 잉곳의 성장을 위한 실리콘 융액을 형성한다.Therefore, the present invention to achieve the above object, the first step of continuously growing the filling silicon ingot for filling the silicon melt in any one of the plurality of silicon ingot growth chamber, and the grown filling silicon ingot silicon A second step of mounting in the ingot growth chamber, a third step of laminating a silicon raw material in a quartz crucible in a silicon ingot growth chamber equipped with a filling silicon ingot, and heating the quartz crucible with an electric heater to heat the silicon raw material to the first silicon And a fourth step of forming a melt and a fifth step of dipping the filling silicon ingot into the first silicon melt to melt together with the first silicon melt to form a second silicon melt. To form.

도 1 은 종래 단결정 잉곳 성장 챔버를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a conventional single crystal ingot growth chamber.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치의 구성도.2 is a block diagram of a silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치에서 충진용 실리콘 잉곳을 성장시키는 챔버를 설명하기 위한 도면.Figure 3 is a view for explaining a chamber for growing the filling silicon ingot in the silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치 중 실리콘 잉곳을 성장시키는 챔버를 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a chamber for growing a silicon ingot of the silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치 중 실리콘 잉곳을 성장시키는 챔버에서 충진용 실리콘 잉곳의 용융을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining the melting of the filling silicon ingot in the chamber for growing the silicon ingot of the silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10,100,200 : 챔버 12,102,202 : 석영도가니10,100,200: chamber 12,102,202: quartz crucible

13,103,203,303 : 실리콘 융액 14,104,204 : 전기히터13,103,203,303: Silicon melt 14,104,204: Electric heater

16,106,206 : 구동부 18,108 : 보조 공급부16,106,206: drive unit 18,108: auxiliary supply unit

110 : 감지부110: detector

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실리콘 잉곳의 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법에 대한 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the method for forming a silicon melt for the growth of the silicon ingot according to the present invention.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치는 다수개의 실리콘 잉곳 성장 챔버 중 어느 하나의 챔버를 실리콘 융액의 충진을 위한 충진용 실리콘 잉곳을 연속 성장시키는 제1 챔버(100)로 설정하고, 다른 나머지 실리콘 잉곳 성장 챔버를 충진용 실리콘 잉곳으로 실리콘 융액량을 증가시켜 실리콘 잉곳을 성장시키는 제2챔버(200)로 설정한다.Referring to Figure 2, the silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention is a chamber of any one of a plurality of silicon ingot growth chamber first chamber 100 for continuously growing a filling silicon ingot for filling the silicon melt The remaining silicon ingot growth chamber is set to the second chamber 200 in which the amount of silicon melt is increased to the filling silicon ingot to grow the silicon ingot.

도2에서 화살표(→)는 제1챔버(100)와 제2챔버(200) 사이에서 충진용 실리콘 잉곳의 이동 경로를 도시한 것이다.In FIG. 2, the arrow? Shows the movement path of the filling silicon ingot between the first chamber 100 and the second chamber 200.

좀더 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치에서 충진용 실리콘 잉곳을 성장시키는 제1 챔버를 설명하기 위한 도면인 도 3을 참조하면, 제1챔버(100)는 챔버 내부에 놓여져 소정 속도로 회전하고 내부에 충진용 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 실리콘 원부자재가 적층되는 석영 도가니(102)가 형성된다.More specifically, referring to FIG. 3, which is a view for explaining a first chamber for growing a silicon ingot for filling in a silicon ingot manufacturing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, the first chamber 100 is placed inside the chamber and has a predetermined speed. A quartz crucible 102 is formed in which a silicon raw material for stacking and rotating a silicon ingot for filling is stacked therein.

그리고, 석영 도가니(102)를 가열하여 실리콘 원부자재를 용융시켜 실리콘 융액(103)으로 형성하는 전기히터(104)가 형성되고, 시드를 실리콘 융액에 디핑(dipping)시키고, 시드를 인상 및 회전시켜 충진용 실리콘 잉곳이 성장되도록 하는 구동부(106), 그리고 석영 도가니 내에 적층된 실리콘 원부자재의 완전 용융 후 공극에 의해 줄어든 부피만큼 실리콘 융액(13)을 보충하기 위해 외부에서 원부자재를 석영 도가니에 공급하는 보조 공급부(108)가 챔버의 외부에 형성된다.An electric heater 104 is formed by heating the quartz crucible 102 to melt the raw silicon subsidiary material to form the silicon melt 103, dipping the seed into the silicon melt, pulling the seed up and rotating the seed. The driving unit 106 allows the filling silicon ingot to grow, and the raw subsidiary material is externally supplied to the quartz crucible to replenish the silicon melt 13 by the volume reduced by the voids after the complete melting of the raw silicon subsidiary materials stacked in the quartz crucible. An auxiliary supply 108 is formed outside the chamber.

또한, 구동부(106)에는 충진용 실리콘 잉곳(101)의 무게를 감지하는 감지부(110)를 부가 형성된다.In addition, the driver 106 is additionally formed with a sensing unit 110 for sensing the weight of the filling silicon ingot 101.

여기서, 감지부(110)는 충진용 실리콘 잉곳의 무게를 감지하기 위한 것으로, 구동부에 의해 충진용 실리콘 잉곳이 인상 및 회전되면서 충진용 실리콘 잉곳의 무게가 원하는 무게에 도달하면 잉곳을 그대로 들어올려 성장을 중단시키도록 한다.Here, the sensing unit 110 is for sensing the weight of the filling silicon ingot, and when the filling silicon ingot is pulled up and rotated by the driving unit, when the weight of the filling silicon ingot reaches the desired weight, the ingot is raised as it is and grown. To stop it.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치에서 실리콘 잉곳을 성장시키는 제2 챔버를 설명하기 위한 도면인 도 4을 참조하면, 제2 챔버(200)는 챔버 내부에 놓여져 소정 속도로 회전하고 내부에 성장시키고자 하는 실질적인 실리콘 잉곳의 성장을 위한 실리콘 원부자재가 적층되는 석영 도가니(202)가 형성된다.In addition, referring to FIG. 4, which is a view for explaining a second chamber for growing a silicon ingot in a silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, the second chamber 200 is placed inside the chamber and rotates at a predetermined speed. A quartz crucible 202 is formed in which silicon raw materials for growing substantially silicon ingots to be grown are stacked.

그리고, 석영 도가니(202)를 가열하여 실리콘 원부자재를 용융시켜 실리콘 융액(203)으로 형성하는 전기히터(204)가 형성되고, 시드를 실리콘 융액에 디핑(dipping)시켜 상측으로 인상 및 회전시킴으로써 실리콘 잉곳을 성장시키는 구동부(206)를 포함하여 구성된다.Then, an electric heater 204 is formed by heating the quartz crucible 202 to melt the raw silicon subsidiary material to form the silicon melt 203, and dipping the seed into the silicon melt to pull and rotate the silicon upwards. It comprises a drive unit 206 for growing an ingot.

또한, 제2 챔버의 구동부(206)는 제1 챔버(100)에서 성장된 충진용 실리콘 잉곳을 장착하여 실리콘 융액(203)으로 디핑시킬 수 있도록 한다.In addition, the driving unit 206 of the second chamber is equipped with a filling silicon ingot grown in the first chamber 100 to be dipped into the silicon melt 203.

이러한 구성으로 된 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 잉곳 제조장치에서 실리콘 잉곳의 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법을 도 3 내지 도 5 를 참조하여 설명한다.A method of forming a silicon melt for growing a silicon ingot in a silicon ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention having such a configuration will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

본 발명의 실리콘 융액 형성방법은 제1 챔버(100)에서 충진용 실리콘 잉곳(101)을 성장시키는 제1 단계와, 성장된 충진용 실리콘 잉곳을 제2 챔버(200)내에 장착하는 제2단계와, 제2 챔버 내에 설치된 석영 도가니(202)에 실리콘 원부자재를 적층하는 제3 단계와, 실리콘 원부자재를 전기히터(204)로 가열하여 제1 실리콘 융액(203)을 형성하는 제4 단계와, 제1 실리콘 융액에 충진용 실리콘 잉곳(101)을 디핑시키고, 디핑된 충진용 실리콘 잉곳을 용융시켜 제1실리콘 융액보다 큰 부피와 무게를 갖는 제2 실리콘 융액(303)을 형성하는 제5 단계를 포함하여 이루어진다.The silicon melt forming method of the present invention includes a first step of growing the filling silicon ingot 101 in the first chamber 100, and a second step of mounting the grown filling silicon ingot in the second chamber 200; A third step of laminating a silicon raw subsidiary material in a quartz crucible 202 installed in a second chamber, a fourth step of heating the raw silicon subsidiary material with an electric heater 204 to form a first silicon melt 203, A fifth step of dipping the filling silicon ingot 101 into the first silicon melt and melting the dipped filling silicon ingot to form a second silicon melt 303 having a volume and weight greater than that of the first silicon melt It is made to include.

좀더 구체적으로 설명하면, 상기 제1단계는 충진용 실리콘 잉곳(101)을 성장시키고자 도3에 도시된 바와 같은 제1 챔버에서 이루어지는 것으로, 제1 챔버(100)의 석영 도가니(102)에 충진용 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 실리콘 원부자재를 적층하는 적층단계와, 전기히터(104)로 석영 도가니(102)를 가열하여 실리콘 융액(103)을 형성하는 실리콘 융액 형성단계와, 구동부(106)에 시드를 장착하여 실리콘 융액에 디핑시키고, 상측으로 인상 및 회전시키면서 충진용 실리콘 잉곳(101)을 성장시키는 잉곳 성장단계와, 충진용 실리콘 잉곳이 성장함에 따라 감소되는 실리콘 융액(103)을 보조 공급부(106)에서 공급되는 실리콘 원부자재에 의해 계속적으로 충진시켜 충진용 실리콘 잉곳이 연속적으로 성장되도록 하는 실리콘 융액 충진단계로 구성된다.In more detail, the first step is performed in the first chamber as shown in FIG. 3 to grow the filling silicon ingot 101, and is filled in the quartz crucible 102 of the first chamber 100. A lamination step of laminating a silicon raw material for growing a silicon ingot, a silicon melt forming step of forming a silicon melt 103 by heating a quartz crucible 102 with an electric heater 104, and a driving part 106 The seed supply is dipped into the silicon melt, the ingot growth step of growing the filling silicon ingot 101 while lifting and rotating upward, and the silicon melt 103 is reduced as the filling silicon ingot grows the secondary supply unit ( It is composed of a silicon melt filling step to continuously fill by the silicon raw material supplied from 106) to continuously grow the filling silicon ingot.

여기서, 잉곳 성장단계에는 구동부(106)에 연결된 감지부(110)에서 계속적으로 성장되는 충진용 실리콘 잉곳(101)의 무게를 감지하는 단계와, 감지된 충진용 실리콘 잉곳의 무게가 제2 챔버(200)에서 충진될 실리콘 융액량에 일치하면 인상 및 회전을 중단시키는 단계가 부가된다.Here, in the ingot growth step, sensing the weight of the filling silicon ingot 101 continuously grown in the sensing unit 110 connected to the driving unit 106, and the weight of the detected filling silicon ingot is measured in the second chamber ( Matching the amount of silicon melt to be filled in 200 is added to stop pulling and rotating.

또한, 잉곳 성장단계에서 충진용 실리콘 잉곳(101)의 성장속도는 빠르게 성장시킬 수 있는데, 이는 성장된 충진용 실리콘 잉곳이 제2 챔버의 석영 도가니(202)에서 재 용융되기 때문에 단결정 또는 다결정 성장에 구애를 받을 필요가 없기 때문이다.In addition, the growth rate of the filling silicon ingot 101 in the ingot growth step can be grown quickly, because the grown filling silicon ingot is remelted in the quartz crucible 202 of the second chamber to the single crystal or polycrystalline growth. For there is no need for courtship.

상기 제2 단계는 실질적인 실리콘 잉곳을 성장시키고자 도 4에 도시된 바와 같은 제2 챔버에서 이루어지는 것으로서, 제1단계에서 성장된 충진용 실리콘 잉곳(101)을 제2챔버의 구동부(206)에 장착하는 단계이다.The second step is performed in a second chamber as shown in FIG. 4 to grow a substantial silicon ingot, and the filling silicon ingot 101 grown in the first step is mounted on the driving unit 206 of the second chamber. It's a step.

여기서, 충진용 실리콘 잉곳(101)의 장착은 제1단계에서 성장된 충진용 실리콘 잉곳을 시드가 부착된 상태에서 그대로 제2 챔버로 이송시키고, 제2 챔버의 구동부에시드를 장착하여 이루어지도록 한다.Here, the mounting of the filling silicon ingot 101 is transferred to the second chamber as it is in the state attached to the filling silicon ingot grown in the first step, it is made by mounting the seed in the drive unit of the second chamber.

상기 제3 단계는 실리콘 잉곳의 성장을 위한 실리콘 원부자재를 제2 챔버 내부의 석영 도가니에 적층하는 적층단계이다.The third step is a lamination step of laminating the silicon raw material for the growth of the silicon ingot to the quartz crucible inside the second chamber.

여기서, 실리콘 원부자재의 적층은 돔(DOME)형태가 되도록 한다.Here, the silicon raw material is laminated in a dome (DOME) form.

상기 제4 단계는 실리콘 잉곳의 성장을 위해 제2 챔버의 석영 도가니(202)를 전기히터(204)로 가열하여 적층된 실리콘 원부자재를 용융시켜 제1 실리콘 융액(202)이 형성되도록 하는 단계로서, 제1 실리콘 융액은 실리콘 덩어리와 실리콘 덩어리 사이의 공극에 의해 석영 도가니 내부에 가득 채워지지 않게 되어 실리콘 잉곳을 원하는 직경과 크기로 성장시키기에 부족한 양으로 추가적으로 실리콘 융액의 보충이 필요한 상태이다.The fourth step is to heat the quartz crucible 202 of the second chamber to the electric heater 204 to grow the silicon ingot to melt the stacked silicon raw materials to form the first silicon melt 202 In addition, the first silicon melt is not filled in the quartz crucible by the gap between the silicon agglomerate and the silicon agglomerate, so that the silicon melt needs to be supplemented in an amount insufficient to grow the silicon ingot to a desired diameter and size.

상기 제5 단계는 제1 실리콘 융액의 부족한 양을 보충하기 위해 충진용 실리콘 잉곳(101)을 용융시켜 실리콘 잉곳의 성장에 필요한 융액량을 가지는 제2 실리콘 융액(303)을 형성시키고자 도 5에 도시된 바와 같은 제2 챔버에서 이루어지는 것으로서, 제2 챔버의 구동부(106)에서 충진용 실리콘 잉곳(101)을 디핑시킨다.In the fifth step, to fill the insufficient amount of the first silicon melt, the filling silicon ingot 101 is melted to form a second silicon melt 303 having a melt amount necessary for growth of the silicon ingot. As shown in the second chamber, the filling silicon ingot 101 is dipped in the driver 106 of the second chamber.

그리고, 충진용 실리콘 잉곳(101)이 디핑되면 고온의 제1실리콘 융액과 전기히터(204)에 의해 고체 상태인 충진용 실리콘 잉곳이 서서히 용융되어 혼합됨으로써 제2실리콘 융액(303)이 형성된다.Then, when the filling silicon ingot 101 is dipped, the filling silicon ingot in the solid state is gradually melted and mixed by the high temperature first silicon melt and the electric heater 204 to form the second silicon melt 303.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실리콘 융액 형성방법은 제2 챔버의 석영 도가니에 담겨진 실리콘 융액의 부피 감소량에 해당하는 무게를 갖는 충진용 실리콘 잉곳이 제1 챔버에서 미리 성장되고, 성장된 충진용 실리콘 잉곳이 제2 챔버에 장착되어 용융된다.As described above, in the method of forming a silicon melt according to the present invention, a filling silicon ingot having a weight corresponding to a volume reduction amount of a silicon melt contained in a quartz crucible of a second chamber is previously grown in the first chamber, and the filling silicon is grown. An ingot is mounted in the second chamber and melted.

따라서, 제2 챔버의 석영 도가니에 융용된 실리콘 융액은 실리콘 잉곳을 성장시키기에 적합한 부피 및 무게를 항상 가지게 되고, 실리콘 융액의 부족에 의한 성장 불량 및 실리콘 융액의 과다에 의한 원부자재의 낭비를 효율적으로 방지하게 된다.Therefore, the silicon melt melted in the quartz crucible of the second chamber always has a volume and weight suitable for growing a silicon ingot, and efficiently prevents poor growth due to lack of silicon melt and waste of raw materials due to excessive silicon melt. Will be prevented.

또한, 본 발명에 따른 실리콘 융액 형성방법은 다수개의 실리콘 잉곳 성장 챔버 중 어느 하나의 챔버를 충진용 실리콘 잉곳을 계속적으로 성장시키는 챔버로 설정하고, 나머지 챔버에서는 석영 도가니 내에 실리콘 융액을 충진시키기 위한 별도의 장치를 구비할 필요가 없게 된다.In addition, the method for forming a silicon melt according to the present invention is to set any one of the plurality of silicon ingot growth chamber as a chamber for continuously growing a silicon ingot for filling, and in the remaining chamber separate to fill the silicon melt in the quartz crucible There is no need to provide a device.

따라서, 실리콘 잉곳 성장 챔버의 구조를 간단하게 할 수 있으며, 가동효율을 극대화시킬 수 있게 된다.Therefore, the structure of the silicon ingot growth chamber can be simplified and the operation efficiency can be maximized.

Claims (4)

다수개의 실리콘 잉곳 성장 챔버 중 어느 하나의 챔버에서 충진용 실리콘 잉곳을 성장시키는 제1 단계와;Growing a filling silicon ingot in any one of a plurality of silicon ingot growth chambers; 성장된 상기 충진용 실리콘 잉곳을 나머지 실리콘 잉곳 성장챔버에 장착하는 제2단계와;Mounting the grown silicon ingot into the remaining silicon ingot growth chamber; 상기 충진용 실리콘이 장착된 실리콘 잉곳 성장챔버 내의 석영 도가니에 실리콘 원부자재를 적층하는 제3 단계와;Stacking a silicon raw subsidiary material in a quartz crucible in the silicon ingot growth chamber equipped with the filling silicon; 상기 실리콘 원부자재를 가열하여 제1 실리콘 융액을 형성하는 제4 단계와;A fourth step of heating the raw silicon subsidiary material to form a first silicon melt; 상기 제1 실리콘 융액에 상기 충진용 실리콘 잉곳을 디핑시키고, 디핑된 상기 충진용 실리콘 잉곳을 용융시켜 제1실리콘 융액보다 큰 부피와 무게를 갖는 제2 실리콘 융액을 형성하는 제5 단계를 포함하여 이루어진 실리콘 잉곳 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법.And a fifth step of dipping the filling silicon ingot into the first silicon melt and melting the dipped filling silicon ingot to form a second silicon melt having a volume and weight greater than that of the first silicon melt. Silicon melt formation method for silicon ingot growth. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1단계는 상기 충진용 실리콘 잉곳을 성장시키는 챔버 내부의 석영 도가니에 실리콘 원자재를 적층하는 단계와;The first step includes the step of depositing a silicon raw material in a quartz crucible in the chamber for growing the filling silicon ingot; 상기 석영 도가니를 전기히터로 가열하여 상기 충진용 실리콘 잉곳의 성장을 위한 실리콘 융액을 형성하는 단계와;Heating the quartz crucible with an electric heater to form a silicon melt for growth of the filling silicon ingot; 상기 챔버의 구동부에 시드를 장착하여 상기 실리콘 융액에 디핑시키고, 인상 및회전시켜 상기 충진용 실리콘 잉곳을 성장시키는 단계와;Mounting a seed on a driving part of the chamber to drip, pull and rotate the silicon melt to grow the filling silicon ingot; 상기 충진용 실리콘 잉곳이 성장함에 따라 감소되는 상기 실리콘 융액을 상기 챔버의 보조 공급부에서 공급되는 실리콘 원자재에 의해 계속적으로 충진시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법.And continuously filling the silicon melt, which is reduced as the filling silicon ingot grows, by a silicon raw material supplied from an auxiliary supply of the chamber. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 충진용 잉곳을 성장시키는 단계에는 상기 구동부에 연결된 무게 감지부에서 성장되는 상기 충진용 실리콘 잉곳의 무게를 감지하는 단계와;The growing of the filling ingot may include sensing the weight of the filling silicon ingot grown in the weight sensing unit connected to the driving unit; 상기 감지단계에서 감지된 상기 충진용 실리콘 잉곳의 무게가 목적으로 하는 무게에 도달하면 상기 구동부에 의한 잉곳의 인상을 중단하는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법.And stopping the pulling of the ingot by the driving unit when the weight of the filling silicon ingot detected in the sensing step reaches a target weight. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서The method according to any one of claims 1 to 3 상기 충진용 실리콘 잉곳은 단결정 또는 다결정 실리콘 잉곳인 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장을 위한 실리콘 융액 형성방법.The filling silicon ingot is a silicon melt formation method for growing silicon ingot, characterized in that the single crystal or polycrystalline silicon ingot.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633218B2 (en) * 1987-12-08 1994-05-02 日本鋼管株式会社 Silicon single crystal manufacturing equipment
DE4106589C2 (en) * 1991-03-01 1997-04-24 Wacker Siltronic Halbleitermat Continuous recharge with liquid silicon during crucible pulling according to Czochralski
US5249204A (en) * 1991-08-12 1993-09-28 Motorola, Inc. Circuit and method for phase error correction in a digital receiver

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101026390B1 (en) * 2008-09-10 2011-04-07 서울대학교산학협력단 Apparatus and method for growing single crystal by Czochralski method

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