KR20070009838A - Apparatus for growing the silicon single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.Figure 1a schematically shows the configuration of a silicon single crystal growth apparatus according to the present invention.
도 1b는 도 1a의 'A'에서 본 개략적인 평면도.FIG. 1B is a schematic plan view as seen from 'A' of FIG. 1A; FIG.
도 2a는 도 1의 전극이동장치 중 좌우이동장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.Figure 2a is a schematic view showing the configuration of the left and right moving device of the electrode moving device of FIG.
도 2b는 도 2a의 개략적인 측면도.FIG. 2B is a schematic side view of FIG. 2A;
도 2c는 도 2a의 개략적인 평면도.FIG. 2C is a schematic plan view of FIG. 2A;
도 3a는 도 1의 전극이동장치 중 상하이동장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.Figure 3a is a schematic view showing the configuration of a moving device of the electrode moving device of Figure 1;
도 3b는 도 3a의 개략적인 측면도.3B is a schematic side view of FIG. 3A.
도 3c는 도 3a의 개략적인 평면도.3C is a schematic plan view of FIG. 3A.
도 4a 및 도 4b는 전극의 위치에 따라 로렌츠 포스 인가영역이 가변되는 상태를 나타내 보인 도면.4A and 4B illustrate a state in which the Lorentz force application region is varied according to the position of the electrode.
도 5a 및 도 5b는 바디 초반과 후반에 따른 도가니의 위치와 로렌츠 포스 인가영역을 나타내 보인 도면.5A and 5B show the location of the crucible and the Lorentz force application region according to the beginning and the end of the body.
도 6a 및 도 6b는 전극을 2개 이상 설치에 따른 전극의 위치와 이동방향을 나타내 보인 개략적인 도면.6a and 6b are schematic views showing the position and the moving direction of the electrode according to the installation of two or more electrodes.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1. 챔버1. Chamber
2. 회전축2. axis of rotation
3. 도가니3. Crucible
4. 히터4. Heater
5. 지지대5. Support
6. 잉곳6. Ingot
7. 보온통7. Thermostat
8. 실리콘 융액(SM)8. Silicone Melt (SM)
10. 전극이동장치10. Electrode moving device
11. 베이스11. Base
12. 좌우이동모터12. Left and Right Travel Motor
13. 좌우이동 피니언기어13. Left & Right Pinion Gears
14. 좌우이동 래크기어14. Left & Right Movement Racks
15. 롤러가이드15. Roller guide
16. 케이스16. Case
21. 전극21. Electrode
22. 전극보호관22. Electrode protection tube
31. 제1모터31. First Motor
32. 제1롤러가이드32. First roller guide
33. 제1래크기어33. First Rack Gear
34. 제1피니언기어34. First Pinion Gear
35. 제2모터35. Second Motor
36. 제2피니언기어36. 2nd Pinion Gear
37. 제2래크기어37. Second Rack Gear
38. 제2롤러가이드38. Second roller guide
41. 전선연결부41. Wire connection
본 발명은 실리콘 단결정 성장장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극이동장치를 채용하여 잉곳 결정의 반경방향으로의 품질과 길이방향으로의 품질의 균일도를 증대시키기 위한 실리콘 단결정 성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon single crystal growth apparatus, and more particularly, to a silicon single crystal growth apparatus for increasing the uniformity of the quality in the radial direction and the quality in the longitudinal direction by employing an electrode moving device.
초고집적(VLSI) 전자장치의 기판으로서 사용하는 반도체 단결정 웨이퍼(wafer)는, 실리콘 단결정 성장장치에서 회전하고 있는 실리콘 융액(SM)으로부터 반도체 단결정을 융액과 역방향에 회전시키면서 끌어올리는 쵸크랄스키(Czochralski, CZ) 법에 의해 육성된다. A semiconductor single crystal wafer used as a substrate for an ultra-high density (VLSI) electronic device is a Czochralski that pulls a semiconductor single crystal from the silicon melt SM rotating in a silicon single crystal growth device while rotating the semiconductor single crystal in the opposite direction to the melt. , CZ) is fostered by law.
도가니 안으로 유지된 실리콘 융액은 도가니 주위에 설치한 히터(heater)로 부터 열을 받고 있으며, 이 열에 의한 융액 내의 온도 분포를 결정의 인상 축에 대해 축대칭으로 하기 위해 도가니를 회전시키고 있다. The silicon melt held in the crucible receives heat from a heater installed around the crucible, and the crucible is rotated to make the temperature distribution in the melt axially symmetric with respect to the pulling axis of the crystal.
종래의 기술은 도가니를 히터 안에서 지지한 축을 기계적으로 회전시키는 방법이 일반적이었다. 이 방법으로는 육성한 반도체 결정의 직경이 30cm 이상과 같이 대구경화 하면 지지한 실리콘 융액의 양은 300kg 이상으로 되고, 장치 전체가 대규모화되며, 장치의 대형화에 수반하여 도가니를 일정한 회전수로 회전시키면 회전축이 편심된다. Conventional techniques have generally been a method of mechanically rotating an axis supporting a crucible in a heater. In this method, when the grown semiconductor crystal has a large diameter such as 30 cm or more, the amount of supported silicon melt becomes 300 kg or more, and the whole apparatus is enlarged. When the crucible is rotated at a constant rotational speed with the enlargement of the apparatus, The axis of rotation is eccentric.
반면, 실리콘 융액을 자발적으로 회전시키는 방법으로는, 히터에 위상 교류를 통전하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법의 경우에는 교류 통전을 위해 히터의 온도 변동이 생기게 되고, 실리콘 융액 내에도 온도의 변동이 생긴다. 이와 같이 육성한 반도체 단결정이 대구경화 한 경우에는 교류 통전에 의한 히터의 변형 등이 발생되고, 히터의 보강 등이 필요하며, 대구경화에는 적합하지 않다.On the other hand, as a method of spontaneously rotating the silicon melt, there is a method of energizing a phase alternating current to the heater. However, in this method, the temperature fluctuation of the heater occurs for alternating current supply, and the temperature fluctuation also occurs in the silicon melt. When the semiconductor single crystal thus grown is large-sized, deformation of the heater due to alternating current is generated, and the reinforcement of the heater is required, which is not suitable for large-size.
또한 실리콘 융액을 자발적으로 회전시키는 다른 방법으로는, 전자석 코일에 의한 회전 자장을 형성하는 방법이 있다. 이 방법으로 자장을 균일하게 회전시키기 위해서는 코일의 통전 위상을 제어할 필요가 있고, 코일 위치 관계의 정밀한 제어가 필요하며, 임의의 회전수로 제어가 곤란하다.Another method for spontaneously rotating the silicon melt is a method of forming a rotating magnetic field by an electromagnet coil. In order to uniformly rotate the magnetic field by this method, it is necessary to control the energization phase of the coil, to precisely control the coil positional relationship, and to control at an arbitrary rotation speed.
또한 단결정 육성시 육성한 반도체 단결정과 동일 조성의 재료로 된 전극으로 실리콘 융액에 전류를 인가함으로서 육성한 반도체 결정에 반도체를 위한 불순물 및 산소 이외의 다른 불순물이 혼입되는 것을 방지해주는 방법이 일본 공개특허 제1999-263691호에 개시되어 있다.In addition, a method of preventing the incorporation of impurities for semiconductors and other impurities other than oxygen into the grown semiconductor crystals by applying a current to the silicon melt with electrodes made of the same composition as the semiconductor single crystals grown during single crystal growth. No. 1999-263691.
그러나, 이 방법은 반도체의 단결정과 전극의 재료가 동일하여 불순물이 혼입되는 것을 방지할 수는 있으나, 전극이 실리콘 융액의 열에 의해 녹아 들어가서 단전되는 문제점이 있다.However, this method can prevent the incorporation of impurities because the single crystal of the semiconductor and the material of the electrode are the same, but there is a problem in that the electrode is melted by the heat of the silicon melt and is disconnected.
이러한 문제점을 해결하기 위해 실리콘 융액 중에 전류를 인가하기 위한 전극이 전극을 둘러싸는 관에 통과되고 있는 반도체 결정 육성 장치가 일본 공개특허 제2000-53488호에 개시되어 있다. 이러한 기술은, 실리콘 융액에 전류를 인가하는 동일 조성의 재료로 된 전극 주위에 도가니와 같은 재질을 갖는 보호관을 배치함으로써 전극과 실리콘 융액의 접촉이 벗어나는 일이 없고, 결정 육성 중에 항상 전류를 인가하고 결정을 육성하며, 전극의 삽입에 의한 반도체 표면의 변형을 막고, 융액의 회전 대칭성을 높이는 방법이다.In order to solve this problem, a semiconductor crystal growing apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-53488 in which an electrode for applying a current in a silicon melt is passed through a tube surrounding the electrode. This technique arranges a protective tube made of a crucible-like material around an electrode made of a material of the same composition for applying a current to the silicon melt so that the contact between the electrode and the silicon melt does not break out, and the current is always applied during crystal growth. It is a method of growing crystals, preventing deformation of the semiconductor surface due to insertion of electrodes, and increasing rotational symmetry of the melt.
그러나, 상기한 기술의 경우에는 전극이 실리콘 융액과 동일 물질의 고상으로 이루어져서 융액의 오염을 방지할 수 있지만, 성장된 잉곳을 재 용융시에는 통상 잉곳 성장에 사용되는 융액의 온도보다 현저히 고온상태를 유지하게 된다. 이에 따라 융액으로 전류를 공급하는 전극이 융점 이상의 온도가 되어 융해되어 버리게 되어 전극이 훼손된다. 또한 전극의 보호를 위해 전극을 둘러싸는 보호관을 설치하는 경우에도 보호관은 실리콘 단결정 잉곳의 성장장치에 있어서는 석영으로 이루어지기 때문에 재 용융열에 의해 일부 용융되는 등의 훼손의 우려가 있다.However, in the case of the above technique, the electrode is made of a solid phase of the same material as the silicon melt to prevent contamination of the melt. However, when remelting the grown ingot, the temperature is significantly higher than that of the melt used for ingot growth. Will be maintained. As a result, the electrode for supplying the current to the melt becomes at a temperature equal to or higher than the melting point and is melted to damage the electrode. In addition, even when a protective tube surrounding the electrode is provided to protect the electrode, the protective tube is made of quartz in the growth apparatus of the silicon single crystal ingot, and thus there is a risk of damage such as partial melting due to remelting heat.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 출원인에 의해 출원된 국내특허출원 제2003-0076418호에는 단결정 육성시 전위가 발생할 경우에 육성한 단결정을 실리콘 융액의 온도를 매우 높여 다시 용융시키고, 다시 단결정을 육성시킬 때 에 전극보호관 이동장치와 전극이동장치를 활용하여 전극과 전극보호관을 안정적으로 유지시키고, 단결정 재 육성시 전류를 다시금 지속적으로 인가시키는 실리콘 단결정 성장장치가 개시되어 있다.In order to solve such a problem, Korean Patent Application No. 2003-0076418, filed by the applicant of the present invention, regenerates a single crystal grown in the case of dislocation occurring during single crystal growth by raising the temperature of the silicon melt to a very high temperature. When growing, a silicon single crystal growth apparatus is disclosed, which maintains the electrode and the electrode protecting tube stably by using an electrode protecting tube moving device and an electrode moving device and continuously applies current again when growing the single crystal.
한편, 바디 공정이 진행되면서 잉곳의 길이가 길어질수록 실리콘 융액의 잔류량이 감소됨에 따라 실리콘 융액의 자유표면(free surface)은 점점 감소하게 된다. 이를 방지하고자 바디 공정 중에는 도가니의 위치를 점점 상방향으로 상승시킨다. 그리고 상기한 바와 같이 실리콘 융액의 잔류량이 달라짐에 따라 로렌츠 포스의 인가영역이 동일한 경우에는 실리콘 융액에 미치는 힘이 바디 초반 공정 때와 후반 공정 때 상대적으로 로렌츠 포스가 달라지게 된다.On the other hand, as the body process proceeds, as the length of the ingot increases, the free surface of the silicon melt gradually decreases as the residual amount of the silicon melt decreases. To prevent this, the crucible is gradually raised upwards during the body process. As described above, when the amount of application of the Lorentz force is the same as the residual amount of the silicon melt is different, the Lorentz force is relatively changed in the initial body process and the late process.
따라서 상기와 같은 기술은 단순히 전극과 전극보호관을 재용융 열로부터 보호하는 방법에 지나지 않기 때문에 상기와 같은 문제점이 발생되며, 또한 로렌츠 포스의 힘이 상대적으로 달라 잉곳 결정 길이 방향과 반경방향으로의 품질에 불균일을 초래하게 된다.Therefore, the above-described technology is merely a method of protecting the electrode and the electrode protective tube from re-melting heat, and the above-mentioned problem occurs. Also, the Lorentz force is relatively different in the ingot crystal length and radial directions. It causes unevenness.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 로렌츠 포스의 인가영역의 대칭성을 높여 잉곳 결정의 반경방향으로의 품질과 길이방향으로의 품질의 균일도를 증대시키도록 한 실리콘 단결정 성장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a silicon single crystal growth apparatus which increases the symmetry of the Lorentz force applied region to increase the uniformity of the quality in the radial direction and the quality in the longitudinal direction. The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 단결정 성장장치는, 단 결정 잉곳으로 성장되는 도가니 내의 실리콘 융액을 전자기력에 의해 회전시키는 실리콘 단결정 성장장치에 있어서, 상기 도가니의 상부에 설치된 케이스와; 상기 실리콘 융액에 전류를 공급하기 위해 상기 실리콘 융액에 담겨지게 설치되는 전극과; 상기 전극의 외주면을 둘러싸서 상기 전극을 보호하고, 상기 전극과 상기 실리콘 융액과의 통전 상태를 유지시키는 전극보호관과; 상기 케이스의 일측에 설치되어 상기 전극과 상기 전극보호관을 상기 도가니 내에서 상하 및 좌우로 이동시키는 전극이동장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. Silicon single crystal growth apparatus of the present invention for achieving the above object, the silicon single crystal growth apparatus for rotating the silicon melt in the crucible to be grown into a single crystal ingot by electromagnetic force, the case provided on the top of the crucible; An electrode installed in the silicon melt to supply current to the silicon melt; An electrode protective tube surrounding the outer circumferential surface of the electrode to protect the electrode and maintaining an energized state between the electrode and the silicon melt; And an electrode moving device installed at one side of the case to move the electrode and the electrode protective tube vertically and horizontally in the crucible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a에는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치의 구성을 개략적으로 나타낸 정면도가 도시되어 있고, 도 1b에는 도 1a에서 'A'에서 본 평면도가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 2a 내지 도 2c는 도 1a의 전극이동장치의 구성이 보다 상세하게 도시되어 있다.Figure 1a is a front view schematically showing the configuration of a silicon single crystal growth apparatus according to the present invention, Figure 1b is a schematic plan view seen from 'A' in Figure 1a, Figures 2a to 2c is Figure 1a The configuration of the electrode transfer device is shown in more detail.
도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치는, 단결정 잉곳(6)으로 성장되는 도가니(3) 내의 실리콘 융액(SM)(8)을 전자기력에 의해 회전시키는 것으로, 챔버(1)의 내부에서 실리콘 단결정 잉곳(6)의 성장이 이루어진다. 즉, 상기 챔버(1) 내에는 석영으로 이루어져 실리콘 융액(8)을 담는 도가니(3)가 설치되며, 이 도가니(3)의 외부에는 흑연으로 이루어져 도가니(3)를 지지하는 지지대(5)가 도가니(3)를 에워싸도록 설치된다.Referring to the drawings, the silicon single crystal growth apparatus according to the present invention rotates the silicon melt (SM) 8 in the
그리고 상기 지지대(5)는 회전축(2) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(2)은 구 동수단(미도시)에 의해 회전되어 도가니(5)를 회전시키면서 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 한다. And the support (5) is fixedly installed on the rotating shaft (2), the rotating shaft (2) is rotated by a driving means (not shown) to raise while rotating the crucible (5) the solid-liquid interface is the same height Keep it.
또한 상기 지지대(5)는 소정 간격을 두고 원통형의 히터(4)에 의해 에워싸여지며, 이 히터(4)는 보온통(7)에 의해 에워싸여진다. 그리고 상기 히터(4)는 도가니(3) 내에 적재된 고순도의 다결정실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 융액(8)으로 만들며, 상기 보온통(7)은 히터(4)에서 발산되는 열이 챔버(1)의 벽 쪽으로 확산되는 것을 방지하여 열 효율을 향상시킨다.The
또한 본 발명의 특징부를 이루는 것으로, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 도가니(3)의 상부에 설치된 케이스(16)와, 상기 실리콘 융액(8)에 전류를 공급하기 위해 실리콘 융액(8)에 담겨지게 설치되는 전극(21)과, 이 전극(21)의 외주면을 둘러싸서 전극(21)을 보호하고, 전극(21)과 실리콘 융액(8)과의 통전 상태를 유지시키는 전극보호관(22)과, 상기 케이스(16)의 일측에 설치되어 전극(21)과 전극보호관(22)을 도가니(3) 내에서 상하 및 좌우로 이동시키는 전극이동장치(10)를 포함하여 구성된다.Also, as a feature of the present invention, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, the
또한 상기 전극이동장치(10)는, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(16)에 다른 일측에 설치되어 전극(21)과 전극보호관(22)을 좌우로 이동시키는 좌우이동장치와, 그리고 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 케이스(16)의 일측에 설치되어 전극(21)과 전극보호관(22)을 상하로 이동시키는 상하이동장치를 포함하여 구성된다.In addition, the
보다 구체적으로는, 상기 좌우이동장치는, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(16)의 일측에 좌우 이동 가능하게 설치된 베이스(11)와, 이 베이스(11)와 케이스(16)의 일측에 각각 설치되어 베이스(11)를 좌우로 이동시켜 전극(21)과 전극보호관(22)이 좌우로 이동되도록 하는 베이스이동수단을 포함하여 구성된다.More specifically, the left and right movement apparatus, as shown in Figs. 2a to 2c, the
그리고 상기 베이스이동수단은, 상기 베이스(11)의 일측에 설치된 좌우이동모터(12)와, 이 좌우이동모터(12)의 모터축에 설치된 좌우이동 피니언기어(13)와, 이 좌우이동 피니언기어(13)와 치합되게 케이스(16)의 일측에 설치된 좌우이동 래크기어(14)를 포함하여 구성된다. The base moving means includes a left and right moving
또한 상기 베이스(11)의 이동을 원활하게 하기 위하여 베이스(11)의 저부 일측에는 롤러가이드(15)가 설치된다.In addition, the
상기 상하이동장치는, 구체적으로 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(16)의 일측에 설치된 베이스(11)와, 이 베이스(11)의 상부 일측에 회동 가능하게 설치되어 상기 전극(21)을 안내하는 제1롤러가이드(32)와, 상기 베이스(11)의 하부 일측에 회동 가능하게 설치되어 전극보호관(22)을 안내하는 제2롤러가이드(38)와, 상기 제1,2롤러가이드(32,38)를 회동시키는 회동수단을 포함하여 구성된다.Specifically, as shown in FIGS. 3A to 3C, the movable device is rotatably installed on one side of the
그리고 상기 회동수단은, 상기 베이스(11)의 상부 일측에 설치된 제1모터(31)와, 이 제1모터(31)의 모터축에 설치된 제1피니언기어(34)와, 이 제1피니언기어(34)와 치합되어 승강되며 상기 제1롤러가이드(32)를 회동시켜 전극(21)이 승강되도록 하는 제1래크기어(33)와, 상기 베이스(11)의 하부 일측에 설치된 제2모터 (35)와, 이 제2모터(35)의 모터축에 설치된 제2피니언기어(36)와, 이 제2피니언기어(36)와 치합되어 승강되며 제1롤러가이드(32)를 회동시켜 전극보호관(22)이 승강되도록 하는 제2래크기어(37)를 포함하여 구성된다.The rotation means includes a
또한 상기와 같이 구성된 전극이동장치(10)는 후술하는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 적어도 두 개가 설치되며, 이렇게 두 개 이상의 전극(21)은 동일 각도로 설치된다. 그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지는 않는다.In addition, as shown in FIGS. 6A and 6B to be described later, at least two
한편, 도 3a 및 도 3b에서 설명되지 않은 참조부호 41은 전선(wire)연결부를 나타내 보인 것이다.Meanwhile,
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the silicon single crystal growth apparatus according to the present invention having the configuration as described above is as follows.
도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치는, 쵸크랄스키(CZ) 법에서 실리콘 융액(8)을 자발적으로 회전시키는 방법으로서 실리콘 융액(8)에 자장을 인가하는 장치와, 자장과 직교한 전류를 실리콘 융액(8) 중에 인가하는 장치와, 실리콘 융액(8)에 전류를 인가하는 전극(21)을 사용하여 전류를 지속적으로 인가시키는 방법이 적용된다.Referring back to the drawings, the silicon single crystal growth apparatus according to the present invention is a device for applying a magnetic field to the
그리고 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치는, 그로잉(growing) 공정 중에 전류인가 전극(21)이 반경 방향으로 이동하며, 전류를 공급하여 로렌츠 포스에 의한 융액(melt) 대류 회전영역의 크기를 미세하게 제어함으로써 웨이퍼의 반경방향으로의 품질과, 잉곳(6) 길이방향으로의 품질의 균일함을 증가시키기 위한 것이다.In the silicon single crystal growth apparatus according to the present invention, the current-applying
이를 보다 구체적으로 설명한다.This will be described in more detail.
우선, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치는, 상기 챔버(1) 상부에 전극(21) 및 전극보호관(22)을 좌우 및 상하로 이동시키는 좌우이동장치와 상하이동장치를 구비한 전극이동장치(10)를 설치한 것으로, 특히 상기 좌우이동장치는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 케이스(16)의 베이스(11)를 좌우로 이동시켜 전극(21)과 전극보호관(22)이 좌우로 이동되도록 좌우이동모터(12)와, 좌우이동 피니언기어(13)와, 이 좌우이동 래크기어(14)로 이루어져 상기 좌우이동모터(12)를 구동하여 좌우이동 피니언기어(13)와 좌우이동 래크기어(14)를 회동시킴으로써 전극(21)과 전극보호관(22)을 좌우로 이동시키게 된다. 이때, 상기 베이스(11)의 저부에 롤러가이드(15)가 설치되어 있어 베이스(11)의 이동이 원활하게 된다.First, the silicon single crystal growth apparatus according to the present invention includes an electrode movement apparatus including a left and right movement apparatus for moving the
그리고 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 상하이동장치는, 베이스(11)의 상, 하부에 전극(21)과 전극보호관(22)을 안내하는 제1,2롤러가이드(32,38)를 회동시키고, 이 회동을 위해 제1,2모터(31,35)를 구동시켜 제1,2피니언기어(34,35)와 제1,2래크기어(33,37)를 회동시킴으로써 전극(21)과 전극보호관(22)을 동시에 승강시킨다.As shown in FIGS. 3A to 3C, the movable device includes first and second roller guides 32 and 38 for guiding the
이와 같이 전극(21)과 전극보호관(22)을 좌우 및 상하로 이동시킴으로써, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 로렌츠 포스 인가영역(A,B)을 필요에 따라 변경시킬 수 있다.By moving the
즉, 도 4a와 같이 상기 전극(21)의 위치가 a로서 잉곳(6)에 최단으로 가까이 있을 경우 하단의 그림과 같이 로렌츠 포스 인가영역(빗금표시 'A')이 도 4b의 전 극(21) b위치인 로렌츠 포스 인가영역(빗금표시 'B')경우에 비하여 매우 작다. 이렇게 로렌츠 포스 인가영역(B)이 작은 경우 이에 의한 실리콘 융액(8)의 회전 영역도 줄어들게 된다. 실리콘 융액(8)의 자유 표면(free surface)에는 마란고니(Marangoni) 힘이 작용하고 있는데, 로렌츠 포스 인가영역(A,B)의 크기를 조절함으로써 이러한 마란고니 힘의 크기를 제어할 수 있다. 이로써 웨이퍼의 품질의 균일성을 더욱 증가시킬 수 있다. That is, when the position of the
그리고 상기 잉곳(6)의 바디 성장 중에 전극(21)은 일정한 속도로 도 4a에서 도 4b로 이동하거나, 그 반대로도 이동할 수 있다. During the body growth of the
또한 실리콘 융액(8)을 성장시키기 위해서는 일단 도가니(3)에 다결정 반도체 원료를 넣고 도가니(3)가 들어있는 챔버(1)를 진공에 가깝게 유지시킨 후 도가니(3)를 둘러싼 히터(4)의 파워(power)를 서서히 올려서 고상의 다결정 반도체를 완전히 용융시킨다. 완전히 용융된 실리콘 융액(8)의 온도를 그로잉 시키기에 적당한 온도로 맞춘 후 준비된 단결정 종자 결정을 실리콘 융액(8)에 담근다.In order to grow the
이때 전류를 인가시키기 위한 전극(21)을 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 전극(21)을 상하로 이동시키는 상하이동장치를 이용하여 함께 실리콘 융액(8)에 담근다. 그리고 일정 시간이 경과된 후 종자결정을 상방향으로 일정한 속도로 인상하여 디스로케이션(dislocation) 제거를 위한 넥킹 공정을 실시하고, 필요한 직경(diameter)으로 키우기 위한 숄더링 공정을 진행한다. 숄더링 공정이 끝난 후 바로 바디공정을 시작한다.At this time, the
여기서 주의할 점은 숄더링 공정까지는 도가니(3)의 위치가 고정 되어있다. 그러나 바디가 진행되면서 잉곳(6)의 길이가 길어질수록 실리콘 융액(8)의 잔류량이 감소함에 따라 실리콘 융액(8)의 자유표면(free surface)은 점점 감소하게 됨에 따라 이를 방지하고자 바디 공정 중에는 도가니(3)의 위치를 점점 상방향으로 상승시킨다.Note that the position of the
그리고 바디 초반에는 도 5a와 같이 실리콘 융액(8)의 양이 많고 도가니(3)의 위치가 낮지만, 바디 후반에는 도 5b와 같이 실리콘 융액(8)의 양이 적고 도가니(3)의 위치가 높아지게 된다.In the first half of the body, the amount of the
이와 같이 실리콘 융액(8)의 잔류량이 달라짐에 따라 로렌츠 포스의 인가영역이 동일한 경우에는 실리콘 융액(8)에 치는 힘이 바디 초반부와 후반부에 상대적으로 달라지게 된다.As the residual amount of the
그러나 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치를 적용하여, 바디 초반의 도 5a와 같이 전극(21)을 b의 위치에 놓고, 바디 후반에는 도 5b와 같이 전극(21)의 위치를 a에 놓음으로써 로렌츠 포스 인가영역(빗금부분, B)을 변화시킬 수 있고, 바디 초반과 후반에 로렌츠 포스의 상대적 힘을 같게 유지할 수 있다.However, by applying the silicon single crystal growth apparatus according to the present invention, by placing the
이에 따라 잉곳(6)의 결정 길이 방향으로의 품질과 반경방향으로의 품질의 균일도를 증가시킬 수 있다. 또한 필요에 따라 도 5a 및 도 5b의 경우와는 반대로 실시할 수 도 있다.Thereby, the uniformity of the quality in the crystal longitudinal direction and the quality in the radial direction of the
그리고 도 6a 및 도 6b는 전극이동장치(10)를 2개 이상 적용하여 전극(21)을 두개 이상으로 하는 경우를 나타내 보인 것이다. 이와 같이 로렌츠 포스의 인가영역(C)의 대칭성을 높이기 위해 전극(21)의 개수를 두개 이상 적용하는 경우가 있는 데, 이런 경우에도 전극이동장치(10)를 사용하여 바디 그로잉 공정 중 전극(21)의 위치를 가변시킬 수 있고, 로렌츠 포스 인가영역(C)의 크기를 가변시킬 수 있다.6A and 6B illustrate a case where two or
또한 도면에는 도시하지 않았지만, 바디 그로잉 도중 전극(21)의 위치를 좌우로 이동시키는 것뿐만 아니라, 전극(21)의 위치를 상하로 이동시키는 것도 또한 가능하다.In addition, although not shown in the figure, it is also possible to move the position of the
그리고 바디 그로잉이 끝난 후 잉곳(6)의 직경을 다시 줄이는 테일링을 공정을 진행한 후에 잉곳(6)을 챔버(1) 안에서 식힌다. 그런 후, 이를 꺼내어 절단한 후 웨이퍼로 만든다.After the body is finished, the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실리콘 단결정 성장장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the silicon single crystal growth apparatus according to the present invention has the following effects.
그로잉 공정 중에 전류인가 전극과 전극보호관을 실리콘 융액의 반경방향과 잉곳의 길이방향으로 이동시키며 전류를 공급하여 로렌츠 포스에 의한 융액 대류 회전영역의 크기를 미세하게 제어할 수 있어 웨이퍼의 반경 방향으로의 품질과, 잉곳 길이 방향으로의 품질의 균일도를 증가시킬 수 있다. During the drawing process, the current applying electrode and the electrode protective tube are moved in the radial direction of the silicon melt and the longitudinal direction of the ingot, and the current is supplied to finely control the size of the melt convection rotation region by the Lorentz force. And the uniformity of the quality in the ingot length direction can be increased.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050063753A KR20070009838A (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Apparatus for growing the silicon single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020050063753A KR20070009838A (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Apparatus for growing the silicon single crystal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070009838A true KR20070009838A (en) | 2007-01-19 |
Family
ID=38011324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050063753A KR20070009838A (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Apparatus for growing the silicon single crystal |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20070009838A (en) |
-
2005
- 2005-07-14 KR KR1020050063753A patent/KR20070009838A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |