KR20100080411A - 실리콘 단결정의 제조 방법 - Google Patents

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KR20100080411A
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쟈판 스파 쿼츠 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 공동 결함(void defects)이 없는 고품질인 실리콘 단결정을 제조하는 것이 가능한 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 실리콘 단결정의 제조 방법은, 석영 유리 도가니 내에 충전된 실리콘 원료를 챔버 내에서 용융하여 실리콘 융액을 생성하는 공정과, 챔버 내의 압력 및 온도의 적어도 한쪽을 급격하게 변화시켜서 상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정과, 상기 기포가 제거된 후의 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정을 인상하는 공정을 구비한다. 압력을 급격하게 변화시키는 경우에는, 챔버 내의 압력을 소정의 변화율로 급격하게 저하시킨다. 또한, 온도를 급격하게 변화시키는 경우에는, 챔버 내의 온도를 소정의 변화율로 급격하게 상승시킨다. 이에 따라, SiO 가스의 발생의 기점이 되는 도가니의 내표면에 부착된 Ar 가스가 제거된다.
석영 유리 도가니, 실리콘 단결정, 실리콘 용액, 공동 결함, Ar 가스

Description

실리콘 단결정의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SILICON SINGLE CRYSTAL}
본 발명은 실리콘 단결정의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 실리콘 단결정 중의 공동 결함(void defects)의 발생을 방지하는 방법에 관한 것이다.
실리콘 단결정의 제조에는 석영 유리 도가니가 사용된다. 초크랄스키법(CZ법)에서는, 폴리실리콘을 석영 유리 도가니에 넣어서 가열 용융하고, 이 실리콘 융액에 종결정(seed crystal)을 침지하여, 도가니와 종결정을 서로 회전시키면서 종결정을 서서히 인상하여 단결정을 성장시킨다. 반도체 디바이스용의 고순도인 실리콘 단결정을 제조하기 위해서는, 석영 유리 도가니 중에 포함되는 불순물의 용출에 의해 실리콘 단결정이 오염되지 않을 것이 요구되고, 또한 석영 유리 도가니에는 충분한 내열 강도도 필요하다.
그런데, 최근의 실리콘 잉곳의 대형화에 의해, 도가니 내에 충전되는 실리콘의 중량이 커지고 있다. 그 때문에, 실리콘 융액 중에 포함되는 기포가 실리콘 융액 중으로부터 빠져나오기 어렵게 되어 있어, 육성 중의 실리콘 단결정에 이 기포가 취입되어, 결정 내에 공동 결함(void defects;에어 포켓이라고도 불림)이 형성 되는 문제가 두드러지게 되었다. 공동 결함의 원인은, 석영 유리 도가니의 내표면에 부착된 아르곤(Ar) 가스나, 석영 유리 도가니와 실리콘 융액과의 반응에 의해 발생하는 일산화규소(SiO) 가스라고 생각되고 있다. 기포에 기인하는 공동 결함은 대개 구(球) 형상으로, 그 크기(직경)는 300∼500㎛가 대부분을 점하지만, 150㎛ 이하의 작은 공동 결함이나 1mm 이상의 매우 큰 공동 결함이 형성되는 경우도 있다. 이와 같이, 기포에 기인하는 공동 결함은, COP(Crystal Originated Particle)와 같은 Grown-in 결함과는 분명하게 다른 특징을 갖고 있다. 현재, 이러한 공동 결함의 유무를 비(非)파괴 검사할 수는 없고, 잉곳으로부터 웨이퍼를 잘라내어 비로소 검출 가능하며, 공동 결함은 웨이퍼의 표면 또는 내부에 관통 또는 비(非)관통의 구멍(핀홀)으로서 나타난다.
이 문제를 해결하기 위해, 예를 들면 특허문헌 1 및 2에서는, 폴리실리콘 용융시의 로(爐)내압을 조정하는 방법이 제안되어 있다. 또한 특허문헌 3에서는, 도가니에 진동을 부여하여 도가니 내표면에 부착된 기포를 감소시키고 나서 실리콘 단결정의 육성을 개시하는 방법이 제안되어 있다.
최근, 웨이퍼 안의 핀홀이 최신의 고(高)집적인 반도체 디바이스에 대하여 끼치는 영향은 매우 크다. 핀홀의 영향은, 그 크기, 개수, 발생 위치, 반도체 디바이스의 종류에 따라서도 다르지만, 핀홀은 COP와 비교하여 매우 큰 사이즈이기 때문에, 핀홀이 존재하는 공간에는 디바이스를 전혀 형성할 수 없다. 특히, 웨이퍼 안의 핀홀의 개수가 많은 경우에는 수율이 현저하게 저하되기 때문에, 웨이퍼 자체를 폐기하지 않을 수 없다. 따라서, 웨이퍼 안에 핀홀이 포함되는 확률을 한 없이 제로에 가깝게 할 필요가 있다.
[특허문헌 1] 일본공개특허공보 평5-9097호
[특허문헌 2] 일본공개특허공보 제2000-169287호
[특허문헌 3] 일본공개특허공보 제2007-210803호
그러나, 폴리실리콘 용융시의 로(爐)내압을 실리콘 단결정의 인상시보다도 높게 설정하거나 낮게 설정하거나 하는 것만으로는, 기포를 충분히 제거할 수 없어, 기포를 충분히 제거하기 위한 보다 좋은 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 기포에 기인하는 공동 결함이 없는 고품질인 실리콘 단결정을 제조하는 것이 가능한 실리콘 단결정의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 도가니 내의 기포를 제거하기 위해서는, 챔버 내의 환경을 급격하게 변화시켜서 도가니 내표면에 부착된 기포를 이탈시키는 것이 유효한 것을 발견했다.
본 발명은 이러한 기술적 인식에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 제조 방법은, 석영 유리 도가니 내에 충전된 폴리실리콘 원료를 챔버 내에서 용융하는 공정과, 챔버 내의 압력 및 온도의 적어도 한쪽을 급격하게 변화시켜서 석영 유리 도가니 내의 실리콘 융액으로부터 기포를 제거하는 공정과, 기포가 제거된 후의 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정을 인상하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 챔버 내 환경을 급격하게 변화시켜서 석영 유리 도가니 내의 실리콘 융액에 포함되는 기포를 제거한 후, 실리콘 단결정 잉곳의 인상을 개 시하기 때문에, 실리콘 단결정의 인상 중에 기포가 발생하여, 결정 중에 취입되어 공동 결함이 형성되는 사태를 회피할 수 있어, 고품질인 실리콘 단결정을 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 챔버 내의 압력 변화율은, 실리콘 원료를 용융하기 위해 챔버 내를 감압할 때의 압력 변화율보다도 크고, 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 챔버 내의 온도 변화율은, 실리콘 원료를 용융하기 위해 챔버 내를 고온으로 할 때의 온도 변화율보다도 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 챔버 내의 압력 변화율은, 실리콘 원료를 용융하기 위해 챔버 내를 감압할 때의 압력 변화율의 5배 이상 1000배 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 챔버 내의 감압 속도는 1.5hPa/sec 이상 20hPa/sec 이하인 것이 특히 바람직하다.
챔버 내의 압력을 급격하게 저하시킨 경우에는, 도가니 내에 SiO 가스가 석출(析出)되고, 도가니의 내표면에 부착된 Ar 가스에 SiO 가스가 부착되어, 보다 큰 기포가 되어 실리콘 융액을 부상하는 것으로 생각된다. 따라서, SiO 가스의 발생의 기점이 되는 도가니의 내표면에 부착된 Ar 가스를 제거할 수 있고, 특히, 본 공정을 복수회 반복한 경우에는, 기포를 더욱 확실하게 제거하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 있어서, 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 챔버 내의 온도 변화율은, 실리콘 원료를 용융하기 위해 챔버 내를 고온으로 할 때의 온도 변화율의 5배 이상 100배 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 챔버 내의 승온 속도는 0.5℃/sec 이상 5℃/sec 이하인 것이 특히 바람직하다.
챔버 내의 온도를 급격하게 상승시킨 경우도, 압력을 저하시킨 경우도 마찬가지로, SiO 가스의 발생의 기점이 되는 도가니의 내표면에 부착된 Ar 가스를 제거할 수 있고, 특히, 본 공정을 복수회 반복한 경우에는, 기포를 더욱 확실하게 제거하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 기포를 제거하는 공정은, 챔버 내의 압력과 온도를 동시에 변화시키는 것이 보다 바람직하다. 이에 따르면, 도가니 내의 기포를 충분히 제거할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 기포에 기인하는 공동 결함이 없는 고품질인 실리콘 단결정을 제조하는 것이 가능한 실리콘 단결정의 제조 방법을 제공할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 실리콘 단결정 인상 장치의 구성을 나타내는 모식도(schematic view)이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실리콘 단결정 인상 장치(10)는, 챔버(11)와, 챔버(11)의 저부(底部) 중앙을 관통하여 연직 방향으로 형성된 지지축(12)과, 지지축(12)의 상단부에 고정된 그래파이트 서셉터(graphite susceptor; 13)와, 그래파이트 서셉터(13) 내에 수용된 석영 유리 도가니(14)와, 그래파이트 서셉터(13)의 주위에 형성된 히터(15)와, 지지축(12)을 승강 및 회전시키기 위한 지지축 구동 기구(16)와, 종결정을 지지하는 시드 척(seed chuck; 17)과, 시드 척(17)을 매달아 설치하는 인상 와이어(18)와, 와이어(18)를 권취(winding)하기 위한 와이어 권취 기구(19)와, 히터(15) 및 석영 유리 도가니(14)로부터의 복사열에 의한 실리콘 단결정(20)의 가열을 방지함과 함께 실리콘 융액(21)의 온도 변동을 억제하기 위한 열차폐 부재(22)와, 각부를 제어하는 제어 장치(23)를 구비하고 있다.
챔버(11)의 상부에는, Ar 가스를 챔버(11) 내에 도입하기 위한 가스 도입구(24)가 형성되어 있다. Ar 가스는 가스관(25)을 통하여 가스 도입구(24)로부터 챔버(11) 내로 도입되고, 그 도입량은 컨덕턴스 밸브(26)에 의해 제어된다.
챔버(11)의 저부에는, 챔버(11) 내의 Ar 가스를 배기하기 위한 가스 배출구(27)가 형성되어 있다. 밀폐된 챔버(11) 내의 Ar 가스는 가스 배출구(27)로부터 배기 가스관(28)을 경유하여 밖으로 배출된다. 배기 가스관(28)의 도중에는 컨덕턴스 밸브(29) 및 진공 펌프(30)가 설치되어 있어, 진공 펌프(30)로 챔버(11) 내의 Ar 가스를 흡인하면서 컨덕턴스 밸브(29)로 그 유량을 제어함으로써 챔버(11) 내의 감압 상태가 유지되고 있다.
본 실시 형태에 따른 실리콘 단결정의 제조 방법은, 직경 32인치(약 800mm) 이상의 대형 도가니를 사용하는 경우에 효과적이다. 그러한 대형의 석영 유리 도가니에서는 폴리실리콘의 용융시에 Ar 가스가 도가니 내에 포획되기 쉬워, 실리콘 단결정 중에 공동 결함이 형성될 가능성이 매우 높기 때문이다. 석영 유리 도가니로서는, 천연 석영만을 원료로 하는 것부터 내표면에 합성 실리카 유리를 사용한 고순도 석영 유리 도가니까지 다양한 타입의 것을 이용할 수 있다.
다음으로, 도 2의 플로우 차트를 참조하면서, 실리콘 단결정의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 실리콘 단결정의 제조에서는, 우선 실리콘 단결정의 원료가 되는 폴리실리콘을 준비하고(스텝 S11), 적량의 폴리실리콘 쇄편(碎片)을 석영 유리 도가니(14) 내에 충전한 후(스텝 S12), 석영 유리 도가니(14)를 챔버(11) 내의 그래파이트 서셉터(13) 내에 수용한다(스텝 S13).
다음으로, 진공 펌프(30)로 챔버(11) 내를 감압(초기 진공 흡인)한 후, 가스 도입구(24)로부터 Ar 가스를 도입하여 챔버(11) 내를 감압의 Ar 가스 분위기로 한다(스텝 S14). 그 후, 히터(15)로 챔버(11) 내의 석영 유리 도가니(14)를 가열(초기 가열)하여, 석영 유리 도가니(14) 내의 폴리실리콘을 용융한다(스텝 S15). 이때, 챔버(11) 내의 압력은 25∼200hPa이며, 챔버(11) 내의 온도는 1500∼1600℃이다. 또한, 챔버(11) 내의 감압 속도는 0.012∼0.3hPa/sec인 것이 바람직하고, 챔버(11) 내의 승온 속도는 0.02∼0.5℃/sec인 것이 바람직하다. 그 후, 챔버(11) 내의 온도·압력을 일정하게 유지한 채 잠시 방치하여 실리콘 융액 중의 가스를 충분히 방출시킨다(스텝 S16). 이때, 도가니 내에 존재하는 대부분의 기체는 빠져나 가지만, Ar 가스는 남아 있기 쉬운 것은 전술한 바와 같다.
다음으로, 컨덕턴스 밸브(29)의 제어에 의해 챔버(11) 내의 압력을 급격하게 저하시킴과 함께, 히터(15)의 출력을 올려 챔버(11) 내의 온도를 급격하게 상승시킨다(스텝 S17). 챔버(11) 내의 압력은 7∼100hPa까지 저하시키는 것이 바람직하고, 그때의 감압 속도는 1.5∼20hPa/sec인 것이 바람직하다. 감압 속도가 1.5hPa/sec보다도 작은 경우에는 기포를 제거하는 소망의 효과를 얻을 수 없고, 20hPa/sec보다도 큰 경우에는 석영 유리 도가니 내표면에 있어서 석영 유리 도가니 중의 기포의 파열을 초래할 우려가 있기 때문이다. 또한, 챔버(11) 내의 온도는 1600∼1700℃까지 상승시키는 것이 바람직하고, 그때의 승온 속도는, 0.5∼5℃/sec인 것이 바람직하다. 승온 속도가 0.5℃/sec보다도 작은 경우에는 기포를 제거하는 소망의 효과를 얻을 수 없고, 5℃/sec보다도 큰 경우에는 석영 유리 도가니의 열 분포가 불균일해져, 석영 유리 도가니의 변형을 초래할 우려가 있기 때문이다.
폴리실리콘을 용융하기 위해 챔버 내를 감압 그리고 고온하로 할 때의 변화율을 기준으로 한 경우, 기포를 제거할 때의 챔버 내의 압력 변화율은, 폴리실리콘을 용해하기 위해 챔버 내를 감압할 때의 압력 변화율의 5배 이상 1000배 이하인 것이 바람직하다. 또한, 기포를 제거할 때의 챔버 내의 온도 변화율은, 폴리실리콘을 용융하기 위해 챔버 내를 고온으로 할 때의 온도 변화율의 5배 이상 100배 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이 챔버(11) 내의 압력 및 온도를 급격하게 변화시킨 경우에는, 도가니와 실리콘 융액의 급격한 반응에 의해 SiO 가스가 발생하고, SiO 가스의 기포가 도가니의 내표면에 부착된 Ar 가스의 기포와 일체화하여, 보다 큰 기포가 되어 실리콘 융액을 부상하는 것으로 생각된다. 따라서, SiO 가스의 발생의 기점이 되는 도가니의 내표면에 부착된 Ar 가스를 제거할 수 있다.
챔버(11) 내의 압력 및 온도를 급격하게 변화시키는 공정은, 1회에 한정되는 것이 아니라, 복수회 행하여도 좋다(스텝 S18Y). 이 경우, 압력 또는 온도를 각 공정에서 동일한 변화율로 해도 좋고, 다른 변화율로 해도 좋다. 또한, 몇 가지의 공정에서 압력을 급격하게 변화시키는 공정을 생략하고, 온도만을 급격하게 변화시켜도 좋고, 역으로 몇 가지의 공정에서 압력만을 급격하게 변화시켜도 좋다. 압력 및 온도를 급격하게 변화시키는 공정을 복수회 행하는 경우에는, 석영 유리 도가니(14)의 내표면에 부착된 Ar 가스의 기포를 확실하게 제거할 수 있다.
그 후, 실리콘 융액이 1500℃ 정도로 안정되기까지 온도 조정을 행한 후(스텝 S19), 실리콘 단결정(20)의 인상을 개시한다(스텝 S20). 실리콘 단결정(20)의 인상에서는, 지지축(12) 및 와이어(18)를 서로 역방향으로 회전시키면서 시드 척(17)에 부착된 종결정을 강하시켜서 실리콘 융액(21)에 착액(着液)시키고, 종결정을 실리콘 융액(21)에 융화시킨 후, 종결정을 천천히 인상함으로써, 종결정의 하단에 실리콘 단결정(20)을 성장시켜 간다. 여기에서, 실리콘 단결정(20)의 육성을 개시하기 전에 챔버(11) 내의 압력 및 온도를 급격하게 변화시켜서 실리콘 융액 중의 기포를 제거하고 있기 때문에, Ar 가스는 석영 유리 도가니(14) 내에 거의 남아 있지 않는다. 따라서, Ar 가스의 기포가 육성 중의 실리콘 단결정(20)에 취입될 가능성은 매우 낮다.
실리콘 단결정(20)의 인상에서는, 우선 단결정을 무(無)전위화 하기 위해 대시(dash)법에 의한 시드 네킹(seed necking; 네크부의 형성)을 행한다. 다음으로, 필요한 직경의 단결정을 얻기 위해 숄더부를 육성하고, 단결정이 원하는 직경이 되었을 때 직경을 일정하게 하여 보디부를 육성한다. 보디부를 소정의 길이까지 육성한 후, 무전위의 상태로 단결정을 실리콘 융액으로부터 떼어내기 위해 테일링(테일부의 형성)을 행한다. 그 후, 실리콘 융액(21)으로부터 떼어낸 실리콘 단결정 잉곳을 소정의 조건에서 냉각한다. 이와 같이 하여 얻어진 실리콘 단결정 잉곳으로부터 가공 제조된 실리콘 웨이퍼는, 여러 가지 반도체 디바이스의 기판 재료로서 이용된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 챔버(11) 내의 압력을 급격하게 저하시킴과 함께 챔버(11) 내의 온도를 급격하게 상승시켜서, 석영 유리 도가니(14) 내의 실리콘 융액에 포함되는 기포를 제거한 후, 실리콘 단결정 잉곳의 인상을 개시하기 때문에, 실리콘 단결정의 인상 중에 기포가 발생하여, 결정 중에 취입되어 공동 결함이 형성되는 사태를 회피할 수 있어, 고품질인 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일 없이, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하며, 이들도 본 발명의 범위에 포함되는 것임은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는, 챔버 내의 압력과 온도의 양쪽을 급 격하게 변화시키고 있지만, 챔버 내의 압력만을 변화시켜도 좋고, 챔버 내의 온도만을 변화시켜도 좋다.
(실시예)
(실시예 1)
직경 32인치(구경 800mm)의 석영 유리 도가니 내에 폴리실리콘 쇄편 400㎏를 충전하고, 이 석영 유리 도가니를 단결정 인상 장치 내의 그래파이트 서셉터에 수용하여, 석영 유리 도가니 내의 폴리실리콘을 챔버 내에서 용융했다. 이어서, 챔버 내의 압력 및 온도의 양쪽을 급격하게 변화시켜서 석영 유리 도가니 내의 Ar 가스의 제거를 행하였다. 이때, 압력의 저하율은 10hPa/sec, 온도의 상승률은 4℃/sec로 했다. 그 후, 실리콘 융액으로부터 직경 약 300mm의 실리콘 단결정 잉곳의 인상을 행하였다.
다음으로, 얻어진 실리콘 단결정 잉곳으로부터 두께 1mm 정도의 웨이퍼를 와이어쏘(wire saw)에 의해 잘라내고, 표면이 경면(鏡面) 연마된 폴리시드 웨이퍼(polished wafer)를 제작했다. 그리고, 이 폴리시드 웨이퍼의 핀홀 발생률을 측정했다. 핀홀 발생률의 측정에는 파티클 측정 장치를 사용하여, 폴리시드 웨이퍼의 표면의 핀홀의 수를 측정했다. 핀홀 발생률은, 1개의 실리콘 단결정으로부터 얻어지는 다수의 웨이퍼 안에 포함되는 핀홀의 총수를 그 웨이퍼의 매수로 나눈 값이다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

로(爐)내 조건
핀홀 발생률

실시예 1

실시예 2

실시예 3

비교예 1

비교예 2

비교예 3
온도·압력 모두 급격한 변화(10hPa/sec, 4℃/sec)

압력만 급격한 변화(10hPa/sec)

온도만 급격한 변화(4℃/sec)

변화 없음

압력만 완만한 변화(0.5hPa/sec)

온도만 완만한 변화(0.1℃/sec)
0.05%

0.08%

0.15%

0.60%

0.50%

0.55%
표 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻어진 웨이퍼의 핀홀 발생률은 0.05%가 되어, 0.1% 미만의 매우 양호한 결과가 얻어졌다.
(실시예 2)
챔버 내의 온도를 일정하게 하고, 챔버 내의 압력만을 급격하게 변화시켜서 석영 유리 도가니 내의 Ar 가스의 제거를 행한 점 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로, 실리콘 단결정 잉곳의 인상을 행하였다. 이때의 압력의 저하율은 10hPa/sec로 했다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여 핀홀 발생률을 구한 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻어진 웨이퍼의 핀홀 발생률은 0.08%가 되어, 0.1% 미만의 매우 양호한 결과가 되었다.
(실시예 3)
챔버 내의 압력을 일정하게 하고, 챔버 내의 온도만을 급격하게 변화시켜서 석영 유리 도가니 내의 Ar 가스의 제거를 행한 점 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로, 실리콘 단결정 잉곳의 인상을 행하였다. 이때의 온도의 상승률은 4℃/sec로 했다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여 핀홀 발생률을 구한 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻어진 웨이퍼의 핀홀 발생률은 0.15%가 되어, 0.1% 정도의 양호한 결과가 되었다.
(비교예 1)
챔버 내의 압력 및 온도를 전혀 변화시키지 않은 점 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로, 실리콘 단결정 잉곳의 인상을 행하였다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여 핀홀 발생률을 구한 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻어진 웨이퍼의 핀홀 발생률은 0.60%가 되었다.
(비교예 2)
챔버 내의 압력을 완만하게 변화시킨 점 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로, 실리콘 단결정의 잉곳의 인상을 행하였다. 이때의 압력의 저하율은 0.5hPa/sec로 했다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여 핀홀 발생률을 구한 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻어진 웨이퍼의 핀홀 발생률은 0.50%가 되었다.
(비교예 3)
챔버 내의 온도를 완만하게 변화시킨 점 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로, 실리콘 단결정 잉곳의 인상을 행하였다. 이때의 온도의 상승률은 0.1℃/sec로 했다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여 핀홀 발생률을 구한 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 조건으로 제조된 실리콘 단결정으로부터 얻어진 웨이퍼의 핀홀 발생률은 0.55%가 되었다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 실리콘 단결정 인상 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 실리콘 단결정의 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 : 실리콘 단결정 인상 장치
11 : 챔버
12 : 지지축
13 : 그래파이트 서셉터
14 : 석영 유리 도가니
15 : 히터
16 : 지지축 구동 기구
17 : 시드 척
18 : 와이어
19 : 와이어 권취 기구
20 : 실리콘 단결정
21 : 실리콘 융액
22 : 열차폐 부재
23 : 제어 장치
24 : 가스 도입구
25 : 가스관
26 : 컨덕턴스 밸브
27 : 가스 배출구
28 : 배기 가스관
29 : 컨덕턴스 밸브
30 : 진공 펌프

Claims (9)

  1. 석영 유리 도가니 내에 충전된 실리콘 원료를 감압 그리고 고온하의 챔버 내에서 용융하여 실리콘 융액을 생성하는 공정과,
    챔버 내의 압력 및 온도의 적어도 한쪽을 급격하게 변화시켜서 상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정과,
    상기 기포가 제거된 후의 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정을 인상하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 상기 챔버 내의 압력 변화율은, 상기 실리콘 원료를 용융하기 위해 상기 챔버 내를 감압할 때의 압력 변화율보다도 크고,
    상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 상기 챔버 내의 온도 변화율은, 상기 실리콘 원료를 용융하기 위해 상기 챔버 내를 고온으로 할 때의 온도 변화율보다도 큰 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 상기 챔버 내의 압력 변화율은, 상기 실리콘 원료를 용융하기 위해 상기 챔버 내를 감압할 때의 압력 변화율의 5배 이상 1000배 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 상기 챔버 내의 감압 속도가 1.5hPa/sec 이상 20hPa/sec 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 상기 챔버 내의 온도 변화율은, 상기 실리콘 원료를 용융하기 위해 상기 챔버 내를 고온으로 할 때의 온도 변화율의 5배 이상 100배 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정에 있어서의 상기 챔버 내의 승온 속도가 0.5℃/sec 이상 5℃/sec 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 압력 및 온도의 적어도 한쪽을 급격하게 변화시켜서 상기 실 리콘 융액 중의 기포를 제거하는 공정을 복수회 반복한 후, 상기 실리콘 단결정을 인상하는 공정을 개시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    실리콘 융액을 생성한 후, 상기 챔버 내의 압력 및 온도의 적어도 한쪽을 급격하게 변화시켜서 상기 실리콘 융액 중의 기포를 제거하기 전에, 상기 챔버 내의 온도 및 압력을 일정하게 유지한 채 상기 실리콘 융액을 방치하여 실리콘 융액 중의 가스를 방출시키는 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기포가 제거된 후의 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정을 인상하기 전에, 상기 실리콘 융액의 온도가 안정되기까지 온도 조정하는 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법.
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