KR20100093398A - Method for manufacturing single crystal with uniform distribution of low density grown-in defect, apparatus for implementing the same and single crystal manufactured thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A monocrystal manufactured with a monocrystal making method with a crystal defect distribution of low density uniform, and a manufacturing device and its method are provided to have 10% of FPD(Flow Pattern Defect) density deviation in the longitudinal direction of a monocrystal, and to raise a single crystal having low FPD density distribution less than 250ea/cm^2. CONSTITUTION: A quartz crucible(20) is installed inside a chamber(10). A crucible housing(30) supports the quartz crucible to a specific form. A crucible rotation number shift(40) raises or drops the quartz crucible. A heater(50) heats the quartz crucible. A heat insulating mean(60) prevents the leakage of heat generating from the heater. A monocrystal means of pulling up(70) increases a monocrystal to the specified direction while rotating it.

Description

저밀도의 결정결함 분포가 균일한 단결정 제조방법, 제조장치 및 이 방법에 의해 제조된 단결정{Method for manufacturing single crystal with uniform distribution of low density grown-in defect, Apparatus for implementing the same and Single crystal manufactured thereof}Method for manufacturing single crystal with uniform distribution of low density grown-in defect, Apparatus for implementing the same and Single crystal manufactured according to the present invention

본 발명은 단결정 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쵸크랄스키 법을 이용한 단결정 성장 시 도입되는 결정결함의 밀도가 낮으면서도 균일한 분포를 가질 수 있도록 하는 단결정 제조방법, 제조장치 및 이 방법에 의해 제조된 단결정에 관한 것이다.The present invention relates to a single crystal manufacturing method, and more particularly, to a single crystal manufacturing method, apparatus and method for producing a low density and uniform distribution of crystal defects introduced during single crystal growth using Czochralski method. It relates to a single crystal produced by.

오늘날 반도체 디바이스 기판으로 사용되는 반도체 웨이퍼는 주로 쵸크랄스키(Czochralski, 이하 CZ라 함) 법으로 성장시킨 단결정으로부터 제조된다. 최근 고집적 반도체 디바이스나, 비메모리용 디바이스의 경우 GOI(Gate Oxide Integrity) 특성이 중요한 품질 인자로 작용한다. 이러한 GOI 특성을 향상시키기 위해서는 웨이퍼의 표면 특성을 향상시켜야 하고 단결정 측면에서는 단결정 내에 존재하는 결정결함(grown-in defect)을 제어하는 것이 필요하다. 특히 COP(Crystal Originated Particle)나, FPD(Flow Pattern Defect) 등의 보이드성 결함 제어가 중 요하다.Semiconductor wafers used as semiconductor device substrates today are mainly manufactured from single crystals grown by the Czochralski (hereinafter referred to as CZ) method. In recent years, gate oxide integrity (GOI) is an important quality factor for highly integrated semiconductor devices and non-memory devices. In order to improve these GOI properties, it is necessary to improve the surface properties of the wafer and control the growth-in defects present in the single crystal in terms of the single crystal. In particular, it is important to control void defects such as Crystal Originated Particle (COP) and Flow Pattern Defect (FPD).

단결정이 성장될 때에는 고액 계면의 온도구배와 인상속도 등의 변화에 따라 베이컨시 점결함(vacancy point defect)과 인터스티셜 점결함(interstitial point defect)이 단결정으로 유입되는데 베이컨시 점결함이나 인터스티셜 점결함이 평형농도 이상으로 존재하면 응집이 일어나서 3차원의 입체적인 결함으로 발전된다.When a single crystal is grown, vacancy point defects and interstitial point defects are introduced into the single crystal due to changes in temperature gradients and pulling speeds of the liquid-liquid interface. Existing equilibrium concentrations cause aggregation to develop into three-dimensional solid defects.

단결정 성장 기술 분야에 공지된 보론코프(Voronkov)의 이론에 따르면, 단결정에 존재하는 점결함의 농도는 V/G 비에 의존한다. 즉, V/G 값이 특정 임계치를 초과하면 베이컨시 점결함이 단결정으로 유입되는 경향이 있고, V/G 값이 특정 임계치 미만이 되면 인터스티셜 점결함이 단결정으로 유입되는 경향이 있다. 여기서, V는 CZ 법에 의한 단결정 성장 시 단결정의 성장속도이며 G는 고액 계면 근방의 결정 내 수직 온도구배이다.According to Boronkov's theory known in the art of single crystal growth, the concentration of point defects present in single crystals depends on the V / G ratio. That is, when the V / G value exceeds a certain threshold, bacon defects tend to flow into the single crystal, and when the V / G value falls below a certain threshold, interstitial defects tend to flow into the single crystal. Where V is the growth rate of the single crystal when the single crystal is grown by the CZ method and G is the vertical temperature gradient in the crystal near the solid-liquid interface.

COP나 FPD 등의 보이드성 결함은 베이컨시 점결함으로부터 유래한다. COP는 결정성장 시 과잉의 베이컨시 점결함이 단결정의 냉각과정에서 응집되어 생성되는 정팔면체 구조의 보이드 결함이 경면 웨이퍼 가공에 의하여 웨이퍼 표면에 노출되어 사각 피트 형태로 관측되는 결함이다. 또한, FPD는 측정방법이 다를 뿐 COP와 동일한 베이컨시 응집체형 결함으로 세코(secco) 에칭 후 물결 흐름 무늬로 관측되는 결함이다. Void defects, such as COP and FPD, originate from bacon defects. COP is a defect in which the octahedral void defects formed by agglomeration of excess baconic defects during crystal growth are observed on the wafer surface by mirror wafer processing and observed in the form of square pits. In addition, the FPD is a defect observed in the wave flow pattern after secco etching due to the same bacon aggregate defect as the COP, except that the measurement method is different.

지금까지의 연구에 의하면 GOI 특성을 저하시키는 주원인은 웨이퍼에 존재하는 FPD 결함과 밀접한 관계가 있는 것으로 보고되고 있다. 이러한 FPD의 밀도를 낮추기 위한 방법으로 단결정 인상속도를 낮춰 단결정 내로 유입되는 베이컨시 점결 함의 농도를 낮추는 방법과, 결정의 냉각과정에서 과포화된 베이컨시 점결함의 응집 사이트 크기를 키워 밀도를 낮추도록 단결정의 냉각 속도를 낮추는 이른바 서냉(slow cooling) 공법이 주로 사용되고 있다.Previous studies have reported that the main cause of GOI deterioration is closely related to FPD defects in wafers. In order to reduce the density of the FPD, the single crystal pulling rate is lowered to decrease the concentration of bacon defects flowing into the single crystal, and the density of the single crystals is reduced to increase the size of the coagulant defects supersaturated during cooling. The so-called slow cooling method of lowering the cooling rate is mainly used.

하지만 단결정의 인상속도를 낮추는 방법은 생산성을 저하시키는 문제가 있다. 그리고 서냉 공법은 단결정의 길이 방향으로 FPD 분포의 균질성을 확보하는데 한계가 있다. 그 이유는 다음과 같다. CZ 법을 이용하여 성장되는 단결정은 단결정이 성장함에 따라 길이 방향으로 열이력에 차이를 갖는다. 일반적으로는 단결정의 바디를 기준으로 초반에 성장되는 단결정의 종측부는 빠르게 냉각이 되고 후반에 성장되는 단결정의 미측부는 느리게 냉각이 된다. 그 결과 단결정의 종측부는 베이컨시 점결함의 응집이 촉진되어 높은 밀도의 FPD 분포를 갖고, 단결정의 미측부는 베이컨시 점결함의 응집이 상대적으로 덜하여 낮은 밀도의 FPD 분포를 갖는다. 이로 인해, 통상적인 CZ 법으로 단결정을 성장시키면 단결정의 길이 방향으로 FPD의 밀도 분포에 대한 균질성이 떨어지게 된다.However, the method of lowering the pulling speed of the single crystal has a problem of lowering productivity. In addition, the slow cooling method has a limitation in ensuring homogeneity of the FPD distribution in the longitudinal direction of the single crystal. The reason for this is as follows. The single crystal grown by the CZ method has a difference in thermal history in the longitudinal direction as the single crystal grows. In general, the longitudinal side of the single crystal grown early on the basis of the body of the single crystal is cooled rapidly, and the tail side of the single crystal grown in the latter half is cooled slowly. As a result, the proximal portion of the single crystal has a high density of FPD distribution by facilitating aggregation of baconic defects, and the unidentified portion of the single crystal has a low density of FPD distribution due to relatively less aggregation of baconic defects. For this reason, when the single crystal is grown by the conventional CZ method, the homogeneity of the density distribution of FPD in the longitudinal direction of the single crystal is inferior.

도 1은 FPD 밀도를 500ea/cm2 수준으로 제어하면서 CZ 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시킨 경우 단결정의 길이 방향으로 FPD의 밀도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이고, 도 2는 FPD 밀도를 300ea/cm2 수준으로 제어하면서 CZ 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시킨 경우 단결정의 길이 방향으로 FPD의 밀도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the measurement of the density change of FPD in the longitudinal direction of the single crystal when the silicon single crystal is grown by the CZ method while controlling the FPD density to 500ea / cm 2 level, Figure 2 shows the FPD density 300ea / cm 2 When the silicon single crystal is grown by the CZ method while controlling at the level, the graph shows the density change of the FPD in the longitudinal direction of the single crystal.

도면에 도시된 바와 같이, FPD 밀도를 500ea/cm2 수준으로 제어할 경우 단결정의 길이 방향으로 FPD 밀도의 균질성이 10% 내외에서 유지될 수 있어 수율에 큰 영향을 미치지 않았다.As shown in the figure, the FPD density was 500ea / cm 2 When controlled at the level, homogeneity of the FPD density in the longitudinal direction of the single crystal could be maintained at around 10%, which did not significantly affect the yield.

하지만, GOI 특성이 향상될 수 있도록 FPD 밀도를 낮추어 300ea/cm2 수준으로 제어할 경우 단결정의 길이 방향으로 FPD 밀도의 균질성이 50% 이상으로 악화되어 수율이 저하되는 문제가 발생하였다.However, lowering the FPD density to improve GOI characteristics results in 300ea / cm 2 In the case of the level control, the homogeneity of the FPD density in the length direction of the single crystal was worsened to 50% or more, which caused a problem of lowering the yield.

따라서, FPD 밀도가 300ea/cm2 이하, 더욱 바람직하게는 250ea/cm2 이하인 GOI 특성이 우수한 웨이퍼를 제조하기 위해서는 FPD 밀도에 영향을 미치는 공정 인자를 규명하고 단결정 전체에 걸쳐 FPD 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있도록 공정 인자를 재 조정할 필요가 있다.Therefore, the FPD density is 300ea / cm 2 Or less, more preferably 250ea / cm 2 In order to manufacture a wafer having excellent GOI characteristics, it is necessary to identify process factors affecting the FPD density and readjust the process factors to improve the uniformity of the FPD density distribution throughout the single crystal.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 단결정의 길이 방향 및 반경 방향으로 FPD 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있고, 특히, 단결정의 길이 방향에서 10% 편차 이내의 균일한 FPD 밀도 분포를 가지며 250ea/cm2 이하의 낮은 FPD 밀도 분포를 갖는 단결정을 제조할 수 있는 방법, 이 방법을 구현하는 단결정 제조장치, 이 방법에 의해 제조된 단결정을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems of the prior art, and can improve the uniformity of the FPD density distribution in the longitudinal direction and the radial direction of the single crystal, and in particular, within 10% of the deviation in the longitudinal direction of the single crystal. It is an object of the present invention to provide a method for producing a single crystal having a uniform FPD density distribution and a low FPD density distribution of 250 ea / cm 2 or less, a single crystal manufacturing apparatus for implementing the method, and a single crystal manufactured by the method. .

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 저밀도의 결정결함 분포가 균일한 단결정 제조방법은, 석영 도가니에 수용된 융액에 시드를 디핑한 후 시드를 회전시키면서 상부로 인상시켜 단결정을 성장시키는 쵸크랄스키 법을 이용한 단결정 제조방법에 있어서, 단결정의 바디를 성장시키는 바디 공정에서, 바디 공정 초반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 낮게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 증가시키고, 바디 공정 후반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 높게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 감소시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the low-density single crystal manufacturing method having a uniform distribution of crystal defects according to the present invention, after dipping the seed in the melt contained in the quartz crucible, raise the top while rotating the seed to grow the Czochralski In the single crystal manufacturing method using the method, in the body process of growing a single crystal body, in the early stage of the body process, the pulling rate of the single crystal is controlled lower than the target pulling rate, and the melt gap is increased than the target melt gap, and the target is later in the body process. It is characterized by controlling the pulling speed of the single crystal higher than the pulling speed and reducing the melt gap than the target melt gap.

바람직하게, 상기 단결정의 인상속도는 단결정의 목표 인상속도를 기준으로 5 내지 15%의 범위에서 목표 인상속도보다 높게 또는 낮게 제어한다.Preferably, the pulling speed of the single crystal is controlled to be higher or lower than the target pulling speed in the range of 5 to 15% based on the target pulling speed of the single crystal.

바람직하게, 상기 멜트 갭은 목표 멜트 갭을 기준으로 10 내지 20%의 범위에 서 목표 멜트 갭보다 크게 또는 작게 제어한다.Preferably, the melt gap is controlled to be larger or smaller than the target melt gap in the range of 10 to 20% based on the target melt gap.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 저밀도의 결정결함 분포가 균일한 단결정 제조장치는, 융액을 수용하는 석영 도가니, 석영 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단, 석영 도가니 측벽 주위에 설치된 히터, 시드에 의해 석영 도가니에 수용된 융액으로부터 단결정을 인상하는 단결정 인상수단 및 상기 단결정에서 방출되는 열을 차단하고 융액의 표면과 멜트 갭을 형성하는 열실드 수단을 포함하는 쵸크랄스키 법을 이용한 단결정 제조장치에 있어서, 상기 단결정 인상수단 및 상기 도가니 회전수단을 제어하는 단결정 성장 제어부를 포함하고, 단결정의 바디를 성장시키는 바디 공정에서, 상기 단결정 성장 제어부는 바디 공정 초반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 낮게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 증가시키고, 바디 공정 후반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 높게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 감소시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a single crystal manufacturing apparatus having a low density crystal defect distribution according to the present invention includes a quartz crucible containing a melt, a crucible rotating means for rotating a quartz crucible, a heater installed around a quartz crucible sidewall, and a seed. In the single crystal manufacturing apparatus using the Czochralski method comprising a single crystal pulling means for pulling up the single crystal from the melt contained in the quartz crucible and a heat shield means for blocking heat emitted from the single crystal and forming a melt gap with the surface of the melt. And a single crystal growth control unit controlling the single crystal pulling unit and the crucible rotating unit, wherein in the body process of growing the single crystal body, the single crystal growth control unit controls the pulling rate of the single crystal lower than the target pulling rate at the beginning of the body process. Increase the melt gap than the target melt gap, and In the second process, the pulling speed of the single crystal is controlled higher than the target pulling speed, and the melt gap is reduced than the target melting gap.

바람직하게, 상기 단결정 성장 제어부는 상기 단결정 인상수단을 제어하여 단결정의 인상속도를 목표 인상속도를 기준으로 5 내지 15%의 범위에서 목표 인상속도보다 높게 또는 낮게 제어한다.Preferably, the single crystal growth control unit controls the single crystal pulling means to control the pulling speed of the single crystal higher or lower than the target pulling speed in the range of 5 to 15% based on the target pulling speed.

바람직하게, 상기 단결정 성장 제어부는 상기 도가니 회전수단을 제어하여 멜트 갭을 목표 멜트 갭을 기준으로 10 내지 20%의 범위에서 목표 멜트 갭보다 크게 또는 작게 제어한다.Preferably, the single crystal growth control unit controls the crucible rotating means to control the melt gap larger or smaller than the target melt gap in the range of 10 to 20% based on the target melt gap.

대안적으로, 본 발명에 따른 단결정 제조장치는, 열실드 수단을 상하로 이동시키는 열실드 구동수단을 더 포함할 수 있다. 이런 경우, 상기 단결정 성장 제어 부는 상기 열실드 구동수단을 제어하여 멜트 갭을 제어할 수 있다.Alternatively, the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention may further include heat shield driving means for moving the heat shield means up and down. In this case, the single crystal growth control unit may control the melt gap by controlling the heat shield driving means.

상기 기술적 과제는 본 발명에 따른 단결정 제조방법에 의해 성장된 단결정에 의해서도 달성된다. 본 발명에 따라 성장된 단결정은 단결정의 중심을 기준으로 길이 방향으로 측정한 FPD(Flow Pattern Defect)의 밀도가 250ea/cm2 이하이고 10% 이내의 편차를 가지는 것을 특징으로 한다.The above technical problem is also achieved by a single crystal grown by the single crystal manufacturing method according to the present invention. The single crystal grown according to the present invention has a density of FPD (Flow Pattern Defect) measured in the longitudinal direction based on the center of the single crystal of 250ea / cm 2 Or less than 10%.

바람직하게, 상기 단결정은 단결정의 반경 방향으로 FPD 밀도가 300ea/cm2 이하이다.Preferably, the single crystal has an FPD density of 300ea / cm 2 in the radial direction of the single crystal. It is as follows.

본 발명에 따르면, 단결정의 길이 방향 및 반경 방향으로 FPD의 밀도 분포를 균일화시킬 수 있다. 특히, 단결정의 길이 방향에서 10% 이내의 FPD 밀도 편차를 가지며, 250ea/cm2 이하의 낮은 FPD 밀도 분포를 갖는 단결정을 성장시킬 수 있다. 이에 따라, GOI 특성이 우수한 웨이퍼의 제조가 가능해진다.According to the present invention, the density distribution of the FPD can be made uniform in the longitudinal direction and the radial direction of the single crystal. In particular, it has a FPD density variation of less than 10% in the length direction of the single crystal, and 250ea / cm 2 Single crystals having a low FPD density distribution below can be grown. Thereby, manufacture of the wafer excellent in GOI characteristic is attained.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자의 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary sense, but rather to properly define the concept of terms in order to best describe the inventor's own invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저밀도의 결정결함 분포가 균일한 단결정 제조장치의 개략적인 구성을 도시한 장치 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an apparatus showing a schematic configuration of a single crystal manufacturing apparatus with low density crystal defect distribution according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 단결정 제조장치는, 단결정의 성장이 이루어지는 공간인 챔버(10), 상기 챔버(10) 내부에 설치되며 고온으로 용융된 융액(M)이 수용되는 석영 도가니(20), 상기 석영 도가니(20)의 외주면을 감싸며 석영 도가니(20)를 일정한 형태로 지지하는 도가니 하우징(30), 상기 도가니 하우징(30) 하단에 설치되어 하우징(30)과 함께 석영 도가니(20)를 회전시키면서 석영 도가니(20)를 상승 또는 하강시키는 도가니 회전수단(40), 상기 도가니 하우징(30)의 측벽으로부터 일정 거리 이격되어 석영 도가니(20)를 가열하는 히터(50), 상기 히터(50)의 외곽에 설치되어 히터(50)로부터 발생하는 열이 외부로 유출되는 것을 방지하는 단열수단(60), 종자결정인 시드(seed)를 이용하여 상기 석영 도가니(20)에 수용된 융액(M)으로부터 단결정(C)을 일정 방향으로 회전시키면서 인상하는 단결정 인상수단(70) 및 고액 계면의 온도구배 제어를 위해 단결정(C)으로 방출되는 열의 외부 방출을 차폐하고 융액(M)과 멜트 갭을 형성하는 열실드 수단(80)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention includes a quartz crucible in which a chamber 10, which is a space in which single crystals are grown, is installed inside the chamber 10 and a molten melt M melted at a high temperature ( 20, a crucible housing 30 surrounding the outer circumferential surface of the quartz crucible 20 and supporting the quartz crucible 20 in a predetermined shape, and installed at a lower end of the crucible housing 30, together with the quartz crucible 20 together with the housing 30. The crucible rotating means 40 for raising or lowering the quartz crucible 20 while rotating the heater, a heater 50 for heating the quartz crucible 20 at a predetermined distance from the side wall of the crucible housing 30, and the heater ( A melt (M) accommodated in the quartz crucible 20 by using a heat insulating means 60 and a seed crystal seed to prevent heat from flowing out of the heater 50 to the outside. Single crystal (C) from Single crystal pulling means 70 which is pulled while rotating and heat shield means 80 which shields the external emission of heat emitted to single crystal C and forms melt gap with melt M for temperature gradient control of the solid-liquid interface. do.

상술한 구성 요소들은 본 발명이 속한 기술분야에서 잘 알려진 CZ 법을 이용한 단결정 제조장치의 통상적인 구성 요소이므로 각 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the above components are typical components of the single crystal manufacturing apparatus using the CZ method, which is well known in the art, detailed description of each component will be omitted.

본 발명의 실시예에서, 상기 융액(M)은 다결정 실리콘(poly silicon)과 불순물(dopant)을 충진시키고 상기 히터(50)로부터 인가되는 열을 이용하여 용융시킨 것이다. 하지만, 본 발명은 융액(M)의 종류에 의해 한정되는 것은 아니므로 CZ 법에 의해 성장시키는 반도체 단결정의 종류에 따라 융액(M)의 종류와 조성이 달라짐은 자명하다.In the exemplary embodiment of the present invention, the melt M is filled with poly silicon and a dopant and melted using heat applied from the heater 50. However, since the present invention is not limited to the type of the melt M, the type and composition of the melt M vary depending on the type of the semiconductor single crystal grown by the CZ method.

본 발명에 따른 단결정 제조장치는, 상술한 구성 요소에 더하여 상기 도가니 회전수단(40) 및 상기 단결정 인상수단(70)을 제어하는 단결정 성장 제어부(200)를 포함한다.In addition to the above-described components, the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention includes a single crystal growth control unit 200 for controlling the crucible rotating means 40 and the single crystal pulling means 70.

상기 단결정 성장 제어부(200)는 바디 공정에서 상기 단결정 인상수단(70) 및 도가니 회전수단(40)을 제어하여 단결정(C)의 인상속도와 더불어 멜트 갭을 조정함으로써 성장되는 단결정(C)에 저밀도의 FPD가 균일하게 분포될 수 있도록 한다.The single crystal growth control unit 200 controls the single crystal pulling means 70 and the crucible rotating means 40 in the body process to adjust the melt gap as well as the pulling speed of the single crystal C to lower the density of the single crystal C grown. Ensure that the FPDs are evenly distributed.

여기서, 바디 공정이라 함은 단결정(C)의 직경을 목표 직경으로 유지하면서 웨이퍼로 제품화되는 단결정(C)을 성장시키는 공정을 말한다. 바디 공정 이전에는 단결정(C)의 반경을 목표 직경까지 서서히 증가시키는 숄더 공정이 진행되고, 바디 공정 이후에는 단결정(C)의 반경을 서서히 감소시키면서 단결정(C)을 융액(M)으로부터 분리하는 테일링 공정이 진행된다. 상기 숄더 공정과 테일링 공정은 CZ 법을 이용한 단결정 성장 공정에서 통상적으로 사용하는 공정이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the body process refers to a process of growing a single crystal (C) that is commercialized into a wafer while maintaining the diameter of the single crystal (C) at a target diameter. Before the body process, a shoulder process is performed to gradually increase the radius of the single crystal (C) to the target diameter, and after the body process, the tailing to separate the single crystal (C) from the melt (M) while gradually decreasing the radius of the single crystal (C). The process proceeds. Since the shoulder process and the tailing process are commonly used in the single crystal growth process using the CZ method, detailed descriptions thereof will be omitted.

상기 단결정 성장 제어부(200)는 바디 공정이 진행되는 동안 단결정(C)의 길 이 방향에 따라 변화하는 냉각 이력 차이를 감안하여 단결정(C)의 인상속도를 제어한다. 즉, 바디의 종측부가 성장되는 바디 공정 초반에는 단결정(C)의 인상속도를 공정 조건으로 설정한 목표 인상속도보다 감소시키고, 바디의 미측부가 성장되는 바디 공정 후반에는 단결정(C)의 인상속도를 공정 조건으로 설정한 목표 인상속도보다 증가시킨다.The single crystal growth control unit 200 controls the pulling speed of the single crystal (C) in consideration of the difference in cooling history that changes in the length direction of the single crystal (C) during the body process. In other words, in the early stage of the body process in which the longitudinal side of the body is grown, the pulling rate of the single crystal (C) is decreased than the target pulling rate set as the process condition, and in the latter stage of the body process in which the tail side of the body is grown, the pulling rate of the single crystal (C) is increased. Increase the target pulling speed to the process conditions.

도 4는 단결정 인상속도를 일정하게 유지하였을 경우 단결정의 길이가 증가함에 따라 고액 계면에서의 온도구배 변화를 전산모사한 결과를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the results of computer simulation of the temperature gradient change at the solid-liquid interface as the length of the single crystal increases when the single crystal pulling speed is kept constant.

도 4에 도시된 바와 같이, 고액 계면에서의 온도구배는 바디 성장 초반에서 후반으로 갈수록 감소하는 분포를 갖는다. 이는 바디 공정이 진행됨에 따라 융액(M)의 양이 감소하여 융액(M)으로부터 전도되는 열이 바디 공정 후반으로 갈수록 감소되기 때문이다. 고액 계면에서 성장된 단결정(C)은 상부로 인상되면서 서서히 냉각되므로 바디 공정에서 단결정 인상속도를 일정하게 유지하면 고액 계면에서의 온도구배 차이로 인해 단결정(C)의 종측부는 상대적으로 빠르게 냉각되고 단결정(C)의 미측부는 상대적으로 느리게 냉각된다. FPD는 단결정(C)이 냉각되는 동안 베이컨시 점결함의 응집으로부터 기인하므로 FPD의 밀도는 단결정(C)의 냉각 속도에 영향을 받는다. 즉, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상대적으로 빠르게 냉각되는 단결정(C)의 종측부는 상대적으로 높은 FPD 분포를 갖게 되고, 상대적으로 느리게 냉각되는 단결정(C)의 미측부는 상대적으로 낮은 FPD 분포를 갖게 된다.As shown in FIG. 4, the temperature gradient at the solid-liquid interface has a distribution that decreases from the beginning to the end of body growth. This is because as the body process proceeds, the amount of the melt M decreases so that the heat conducted from the melt M decreases toward the second half of the body process. Since the single crystal (C) grown at the solid-liquid interface is slowly cooled as it is pulled upward, if the monocrystalline pulling speed is kept constant in the body process, the longitudinal side of the single crystal (C) is cooled relatively rapidly due to the temperature gradient difference at the solid-liquid interface. The tail side of the single crystal C is cooled relatively slowly. Since the FPD results from the aggregation of caustic defects during the cooling of the single crystal (C), the density of the FPD is influenced by the cooling rate of the single crystal (C). That is, as shown in Figs. 1 and 2, the longitudinal side of the relatively fast cooling single crystal (C) has a relatively high FPD distribution, and the tail side of the relatively slow cooling single crystal (C) is relatively low FPD It will have a distribution.

하지만, 본 발명과 같이 단결정 인상속도에 변화를 주면 바디 공정 초반에 성장되는 단결정(C)에서는 FPD의 형성을 완화시킬 수 있고 바디 공정 후반에 성장되는 단결정(C)에서는 FPD의 형성을 강화시킬 수 있다. 단결정 인상속도가 목표 인상속도보다 낮아지면 냉각 속도가 감소하여 베이컨시 점결함의 밀도가 감소하고, 반대로 단결정 인상속도가 목표 인상속도보다 증가하면 냉각 속도가 증가하여 베이컨시 점결함의 밀도가 증가하기 때문이다. 그런데 단결정 인상속도만을 제어할 경우 단결정(C)의 반경 방향으로 FPD 밀도 분포의 편차가 발생되고 바디 공정 후반에 성장되는 단결정(C)에는 FPD 밀도가 과도하게 증가하는 문제가 발생한다.However, by changing the single crystal pulling rate as in the present invention, it is possible to mitigate the formation of FPD in the single crystal (C) grown at the beginning of the body process and to strengthen the formation of FPD in the single crystal (C) grown at the later stage of the body process. have. This is because when the single crystal pulling speed is lower than the target pulling speed, the cooling rate decreases and the density of bacon defects decreases. On the contrary, when the single crystal pulling speed increases than the target pulling speed, the cooling speed increases and the density of bacon defects increases. . However, when only the single crystal pulling speed is controlled, a deviation of the FPD density distribution occurs in the radial direction of the single crystal (C), and the problem arises that the FPD density is excessively increased in the single crystal (C) grown later in the body process.

도 5는 본 발명의 실시예에서 단결정의 인상속도에만 변화를 주었을 때 단결정의 종측부 및 미측부에서 샘플링한 단결정의 반경 방향에서 측정한 FPD 밀도 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the FPD density distribution measured in the radial direction of the single crystal sampled at the longitudinal and tail sides of the single crystal when only the pulling speed of the single crystal was changed in the embodiment of the present invention.

도면에서, <Low P/S>는 단결정 인상속도를 목표 인상속도보다 낮게 설정한 단결정(C)의 종측부에 대한 FPD 밀도 분포이고, <High P/S>는 단결정 인상속도를 목표 인상속도보다 높게 설정한 단결정(C)의 미측부에 대한 FPD 밀도 분포이다.In the figure, <Low P / S> is the FPD density distribution for the longitudinal side of the single crystal C in which the single crystal pulling speed is set lower than the target pulling speed, and <High P / S> is the single crystal pulling speed lower than the target pulling speed. It is FPD density distribution with respect to the tail side part of the single crystal (C) set high.

도 5를 참조하면, 단결정(C)의 종측부는 목표 인상속도보다 낮은 인상속도로 성장되어 냉각 속도가 감소함으로써 FPD 밀도가 전반적으로 감소하였다. 반대로, 단결정(C)의 미측부는 목표 인상속도보다 높은 인상속도로 성장되어 냉각 속도가 증가함으로써 FPD 밀도가 전반적으로 과도하게 증가하였다. 또한, 단결정(C)의 종측부와 미측부 모두 FPD의 밀도가 단결정의 방향에서 균일한 분포를 나타내지 않았다. 이는 단결정(C)의 종측부와 미측부가 고액 계면에서 결정화된 후 상부로 이동되면서 냉각되는 과정에서 반경 방향으로 다른 냉각 이력이 발생되었고, 바디 공정 후반에서 고액 계면의 온도구배 감소에 의한 FPD 밀도의 감소폭보다 인상속도 증가로 인한 냉각 속도 증가에 의해 야기되는 FPD 밀도 증가 효과가 훨씬 컸기 때문이다. 따라서 단결정(C)의 길이 방향과 반경 방향 모두에서 낮은 밀도의 FPD를 균일하게 형성하기 위해서는 단결정 인상속도 이외에 다른 공정 인자를 추가적으로 제어할 필요가 있다.Referring to FIG. 5, the longitudinal side of the single crystal (C) is grown at a lower pulling speed than the target pulling speed so that the cooling rate decreases, thereby decreasing the overall FPD density. On the contrary, the tail side of the single crystal (C) was grown at a higher pulling speed than the target pulling speed, so that the cooling rate increased and the overall FPD density excessively increased. In addition, the density of the FPD did not show uniform distribution in the direction of the single crystal in both the longitudinal side and the tail side of the single crystal (C). This resulted in a different cooling history in the radial direction as the longitudinal and tail portions of the single crystal (C) were crystallized at the solid-liquid interface and then moved upward. This is because the FPD density increase effect caused by the increase in the cooling rate due to the increase in the pulling rate is much greater than the decrease. Therefore, in order to uniformly form a low density FPD in both the longitudinal direction and the radial direction of the single crystal C, it is necessary to additionally control other process factors in addition to the single crystal pulling speed.

따라서, 본 발명에 따른 단결정 성장 제어부(200)는 단결정(C)의 인상속도 변화에 의해 단결정(C)의 반경 방향에서 나타나는 FPD 밀도 분포의 편차를 감소시키고 단결정(C) 미측부의 FPD 밀도 분포를 전반적으로 감소시켜 단결정(C)의 길이 방향에서 저밀도의 FPD 분포를 균일하게 구현하기 위해 멜트 갭을 추가적으로 제어한다. 이를 위해, 상기 단결정 성장 제어부(200)는 도가니 회전수단(40)을 상승 또는 하강시키는 기계적 메커니즘에 제어 신호를 인가할 수 있다.Therefore, the single crystal growth control unit 200 according to the present invention reduces the variation of the FPD density distribution appearing in the radial direction of the single crystal C by changing the pulling speed of the single crystal C, and reduces the FPD density distribution of the uncrystallized side of the single crystal C. The melt gap is further controlled to reduce overall and uniformly implement a low density FPD distribution in the longitudinal direction of the single crystal (C). To this end, the single crystal growth control unit 200 may apply a control signal to the mechanical mechanism for raising or lowering the crucible rotating means 40.

구체적으로, 상기 단결정 성장 제어부(200)는 바디 공정에서 상기 도가니 회전수단(40)을 제어하여 석영 도가니(20)의 위치를 상부 또는 하부로 이동시켜 멜트 갭을 조절한다. 멜트 갭은 바디 공정에서 초반, 중반, 후반으로 나누어 단계적으로 변경한다. 예컨대, 단결정(C)의 인상속도가 목표 인상속도보다 낮게 제어된 바디 공정 초반에는 멜트 갭을 공정 조건으로 설정한 목표 멜트 갭보다 크게 제어하고, 단결정(C)의 인상속도가 목표 인상속도와 대략 일치하는 바디 공정 중반에는 멜트 갭을 공정 조건으로 설정한 목표 멜트 갭과 실질적으로 동일하게 제어하고, 단결정(C)의 인상속도가 목표 인상속도보다 높게 제어된 바디 공정 후반에는 멜트 갭을 공정 조건으로 설정한 목표 멜트 갭보다 작게 제어한다. 그러면, 단결정 인상속도 변화에 의해 단결정(C)의 반경 방향에서 나타나는 FPD 밀도 분포의 불균일성을 완화시킬 수 있고 단결정(C) 미측부의 FPD 밀도 분포를 전체적으로 저하시켜 단결정(C)의 길이 방향 및 반경 방향 모두에서 저밀도의 FPD 분포를 균일화시킬 수 있다. 이에 대해서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.Specifically, the single crystal growth control unit 200 controls the crucible rotating means 40 in the body process to adjust the melt gap by moving the position of the quartz crucible 20 upward or downward. The melt gap is changed in stages in the early, mid and late stages of the body process. For example, in the early stage of the body process where the pulling speed of the single crystal C is controlled to be lower than the target pulling speed, the melt gap is controlled to be larger than the target melt gap set as the process condition, and the pulling speed of the single crystal C is approximately equal to the target pulling speed. In the middle of the matching body process, the melt gap is controlled to be substantially the same as the target melt gap set as the process condition, and in the latter part of the body process in which the pulling speed of the single crystal (C) is higher than the target pulling rate, the melt gap is used as the process condition. The control is smaller than the set target melt gap. Then, the unevenness of the FPD density distribution appearing in the radial direction of the single crystal (C) can be alleviated by the change of the single crystal pulling speed, and the FPD density distribution of the non-uniform side of the single crystal (C) is lowered as a whole, thereby decreasing the overall length and the radial direction of the single crystal (C). In all, low density FPD distributions can be made uniform. This will be described later with reference to FIGS. 6 to 9.

한편, 상술한 실시예에서는 멜트 갭의 조정을 도가니 회전수단(40)에 의해 조정되는 석영 도가니(20)의 이동에 의해 구현된다고 설명하였다. 하지만, 본 발명이 멜트 갭의 조절 방식에 의해 한정되는 것은 아니며, 열실드 수단(80)의 이동에 의해 구현될 수 있음은 자명하다.On the other hand, in the above-described embodiment has been described that the adjustment of the melt gap is implemented by the movement of the quartz crucible 20 adjusted by the crucible rotating means 40. However, it is apparent that the present invention is not limited by the manner of adjusting the melt gap, and may be implemented by the movement of the heat shield means 80.

이러한 경우, 단결정 제조장치에는 열실드 구동수단(도 1의 210참조)을 더 포함하고, 상기 단결정 성장 제어부(200)는 상기 열실드 구동수단(210)을 제어하여 열실드 수단(80)의 위치를 상부 또는 하부로 이동시켜 멜트 갭을 제어할 수 있다.In this case, the single crystal manufacturing apparatus further includes a heat shield driving means (see 210 in FIG. 1), and the single crystal growth control unit 200 controls the heat shield driving means 210 to position the heat shield means 80. Can be moved upward or downward to control the melt gap.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 열실드 구동수단(210)은 열실드 수단(80)의 상하 이동을 가능하게 하는 기계적 메커니즘으로서 열실드 수단(80)의 직선 운동을 가이드하는 가이더와 열실드 수단(80)의 구동을 위한 모터를 포함한다.Although not shown in the drawing, the heat shield driving means 210 is a mechanical mechanism that enables the vertical movement of the heat shield means 80 and the guider and the heat shield means 80 for guiding the linear movement of the heat shield means 80. It includes a motor for driving).

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 바디 공정에서 단결정 인상속도 및 멜트 갭의 변화 프로파일을 각각 도시한 그래프이고, 도 8은 도 6 및 7에 도시된 단결정의 인상속도 및 멜트 갭 변화 프로파일에 의해 단결정을 성장시켰을 때 단결정의 길이 방향으로 FPD의 밀도 변화를 단결정의 중심에서 측정하여 나타낸 그래프이고, 도 9는 도 6 및 7에 도시된 단결정의 인상속도 및 멜트 갭 변화 프로파일에 의해 단결정을 성장시켰을 때 단결정의 반경 방향으로 FPD의 밀도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.6 and 7 are graphs showing the change profile of the single crystal pulling speed and the melt gap in the body process according to the present invention, respectively, and FIG. 8 is shown by the pulling speed and the melt gap change profile of the single crystal shown in FIGS. 6 and 7. It is a graph showing the density change of the FPD in the longitudinal direction of the single crystal when the single crystal is grown, and the single crystal is grown by the pulling rate and the melt gap change profile of the single crystal shown in FIGS. 6 and 7. It is a graph showing the density change of FPD in the radial direction of a single crystal.

도 6 및 7을 참조하면, 바디 공정 초반에는 단결정의 인상속도가 목표 인상속도보다 낮게 제어되고, 바디 공정 후반에는 단결정의 인상속도가 목표 인상속도보다 높게 제어된다. 예컨대, 바디 공정 초반에는 목표 인상속도로 설정된 0.8mm/min보다 낮은 인상속도로 단결정을 인상시키고, 바디 공정 후반에는 목표 인상속도로 설정된 0.8mm/min보다 높은 인상속도로 단결정을 인상시킨다.6 and 7, in the beginning of the body process, the pulling speed of the single crystal is controlled to be lower than the target pulling speed, and in the latter part of the body process, the pulling speed of the single crystal is controlled to be higher than the target pulling speed. For example, in the beginning of the body process, the single crystal is pulled up at a pulling speed lower than 0.8 mm / min set as the target pulling speed, and in the latter part of the body process, the single crystal is pulled at a pulling speed higher than 0.8 mm / min set as the target pulling speed.

그리고, 바디 공정 초반에는 멜트 갭이 목표 멜트 갭보다 크게 제어되고, 바디 공정 중반에는 멜트 갭이 목표 멜트 갭과 실질적으로 동일하게 제어되고, 바디 공정 후반에는 멜트 갭이 목표 멜트 갭보다 작게 제어된다. 예컨대, 바디 공정 초반에는 목표 멜트 갭으로 설정된 45mm보다 멜트 갭을 크게 제어하고, 바디 공정 중반에는 목표 멜트 갭으로 설정된 45mm와 동일하게 멜트 갭을 제어하고, 바디 공정 후반에는 목표 멜트 갭으로 설정된 45mm보다 작게 멜트 갭을 제어한다.In the beginning of the body process, the melt gap is controlled to be larger than the target melt gap, in the middle of the body process, the melt gap is controlled to be substantially the same as the target melt gap, and in the latter part of the body process, the melt gap is controlled to be smaller than the target melt gap. For example, the melt gap is controlled larger than 45 mm set as the target melt gap at the beginning of the body process, and the melt gap is controlled equal to 45 mm set as the target melt gap at the middle of the body process, and 45 mm set as the target melt gap later in the body process. Control the melt gap small.

본 발명의 실시예에서, 상기 목표 인상속도를 0.8mm/min로 설정하고, 목표 멜트 갭을 45mm로 설정한다고 설명하였다. 하지만, 본 발명이 목표 인상속도와 목표 멜트 갭에 의하여 한정되는 것은 아니므로 목표 인상속도와 목표 멜트 갭은 단결정의 직경, 길이, 결정품질, 핫존의 조건 등에 따라 변경이 가능함은 자명하다.In the embodiment of the present invention, it has been described that the target pulling speed is set to 0.8 mm / min, and the target melt gap is set to 45 mm. However, since the present invention is not limited by the target pulling speed and the target melt gap, it is obvious that the target pulling speed and the target melt gap can be changed depending on the diameter, length, crystal quality, hot zone conditions, etc. of the single crystal.

바람직하게, 단결정 인상속도는 목표 인상속도를 기준으로 5 내지 15%의 범위에서 목표 인상속도보다 높게 또는 낮게 제어하고, 멜트 갭은 목표 멜트 갭을 기준으로 10 내지 20%의 범위에서 목표 멜트 갭보다 크게 또는 작게 제어한다.Preferably, the single crystal pulling speed is controlled to be higher or lower than the target pulling speed in the range of 5 to 15% based on the target pulling speed, and the melt gap is higher than the target melt gap in the range of 10 to 20% based on the target melt gap. Control larger or smaller.

여기서, 단결정 인상속도 또는 멜트 갭이 각각 5%와 10% 미만이면, FPD 밀도 분포에 대한 균질성을 이룰 수 있는 효과가 나타나지 않는다. 반면, 단결정 인상속도 또는 멜트 갭이 각각 15%와 20% 이상이면, 목표 인상속도 또는 목표 멜트 갭과의 차이가 커져 단결정의 품질이 충분히 확보되기 어렵다.Here, when the single crystal pulling rate or the melt gap is less than 5% and 10%, respectively, there is no effect that can achieve homogeneity with respect to the FPD density distribution. On the other hand, if the single crystal pulling speed or the melt gap is 15% or more and 20% or more, respectively, the difference between the target pulling speed or the target melt gap is large and it is difficult to sufficiently secure the quality of the single crystal.

상기한 조건으로 단결정 인상속도와 멜트 갭을 제어함으로써 도 8에 도시된 바와 같이, 단결정의 중심에서 길이 방향으로 FPD의 밀도를 250ea/cm2 이하로 낮게 제어할 수 있고, FPD의 밀도 편차를 10% 이내로 제어하여 FPD 밀도 분포의 균질성을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 바디 공정 초반, 중반 및 후반에 성장된 단결정 모두가 단결정의 반경 방향으로 FPD의 밀도를 300ea/cm2 이하로 낮게 제어할 수 있고 종래 보다 반경 방향에서의 FPD 밀도 편차를 감소시켜 FPD 밀도의 균질성을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, by controlling the single crystal pulling speed and the melt gap under the above conditions, the density of the FPD in the longitudinal direction from the center of the single crystal is 250ea / cm 2. It can be seen that it can be controlled as low as below, to improve the homogeneity of the FPD density distribution by controlling the density deviation of the FPD within 10%. In addition, as shown in FIG. 9, all of the single crystals grown in the beginning, the middle, and the second half of the body process had a density of FPD of 300ea / cm 2 in the radial direction of the single crystal. It can be seen that it can be controlled to a lower or less, and can improve the homogeneity of the FPD density by reducing the FPD density deviation in the radial direction than in the prior art.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be construed as limited to.

도 1은 FPD 밀도를 500ea/cm2 수준으로 제어하면서 CZ 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시킨 경우 단결정의 길이 방향으로 FPD의 밀도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.1 shows the FPD density of 500ea / cm 2 When the silicon single crystal is grown by the CZ method while controlling at the level, the graph shows the density change of the FPD in the longitudinal direction of the single crystal.

도 2는 FPD 밀도를 300ea/cm2 수준으로 제어하면서 CZ 법에 의해 실리콘 단결정을 성장시킨 경우 단결정의 길이 방향으로 FPD의 밀도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.2 shows the FPD density of 300ea / cm 2 When the silicon single crystal is grown by the CZ method while controlling at the level, the graph shows the density change of the FPD in the longitudinal direction of the single crystal.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저밀도의 결정결함 분포가 균일한 단결정 제조장치의 개략적인 구성을 도시한 장치 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an apparatus showing a schematic configuration of a single crystal manufacturing apparatus with low density crystal defect distribution according to an embodiment of the present invention.

도 4는 단결정 인상속도를 일정하게 유지하였을 경우 단결정의 길이가 증가함에 따라 고액 계면에서의 온도구배 변화를 전산모사한 결과를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the results of computer simulation of the temperature gradient change at the solid-liquid interface as the length of the single crystal increases when the single crystal pulling speed is kept constant.

도 5는 본 발명의 실시예에서 단결정의 인상속도에만 변화를 주었을 때 단결정의 종측부 및 미측부에서 샘플링한 단결정의 반경 방향에서 측정한 FPD 밀도 분 포를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the FPD density distribution measured in the radial direction of the single crystal sampled at the end and the tail side of the single crystal when only the pulling speed of the single crystal is changed in the embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 바디 공정에서 단결정 인상속도 및 멜트 갭의 변화 프로파일을 각각 도시한 그래프이다.6 and 7 are graphs showing the change profile of the single crystal pulling speed and the melt gap in the body process according to the present invention, respectively.

도 8은 도 6 및 7에 도시된 단결정의 인상속도 및 멜트 갭 변화 프로파일에 의해 단결정을 성장시켰을 때 단결정의 길이 방향으로 FPD의 밀도 변화를 단결정의 중심에서 측정하여 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing the density change of the FPD in the longitudinal direction of the single crystal measured at the center of the single crystal when the single crystal is grown by the pulling speed and the melt gap change profile of the single crystal shown in FIGS. 6 and 7.

도 9는 도 6 및 7에 도시된 단결정의 인상속도 및 멜트 갭 변화 프로파일에 의해 단결정을 성장시켰을 때 단결정의 반경 방향으로 FPD의 밀도 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph illustrating measurement of the density change of FPD in the radial direction of the single crystal when the single crystal is grown by the pulling speed and the melt gap change profile of the single crystal shown in FIGS. 6 and 7.

Claims (9)

석영 도가니에 수용된 융액에 시드를 디핑한 후 시드를 회전시키면서 상부로 인상시켜 단결정을 성장시키는 쵸크랄스키 법을 이용한 단결정 제조방법에 있어서,In the single crystal manufacturing method using the Czochralski method of growing a single crystal by dipping the seed in the melt contained in the quartz crucible and then pulling the seed upward while rotating the seed, 단결정의 바디를 성장시키는 바디 공정에서,In the body process of growing a single crystal body, 바디 공정 초반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 낮게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 증가시키고, 바디 공정 후반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 높게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 단결정 제조방법.At the beginning of the body process, the pulling speed of the single crystal is controlled lower than the target pulling speed, and the melt gap is increased more than the target melt gap.In the latter part of the body process, the pulling speed of the single crystal is controlled higher than the target pulling speed, and the melt gap is reduced than the target melt gap. Single crystal production method characterized by. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정의 인상속도는 단결정의 목표 인상속도를 기준으로 5 내지 15%의 범위에서 목표 인상속도보다 높게 또는 낮게 제어하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조방법.Single crystal manufacturing method characterized in that the pulling speed of the single crystal is controlled to be higher or lower than the target pulling speed in the range of 5 to 15% based on the target pulling speed of the single crystal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 멜트 갭은 목표 멜트 갭을 기준으로 10 내지 20%의 범위에서 목표 멜트 갭보다 크게 또는 작게 제어하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조방법.Wherein the melt gap is controlled to be larger or smaller than the target melt gap in a range of 10 to 20% based on the target melt gap. 융액을 수용하는 석영 도가니, 석영 도가니를 회전시키는 도가니 회전수단, 석영 도가니 측벽 주위에 설치된 히터, 시드에 의해 석영 도가니에 수용된 융액으로부터 단결정을 인상하는 단결정 인상수단 및 상기 단결정에서 방출되는 열을 차단하고 융액의 표면과 멜트 갭을 형성하는 열실드 수단을 포함하는 쵸크랄스키 법을 이용한 단결정 제조장치에 있어서,A quartz crucible containing the melt, a crucible rotating means for rotating the quartz crucible, a heater installed around the sidewall of the quartz crucible, single crystal pulling means for pulling up the single crystal from the melt contained in the quartz crucible by the seed, and blocking the heat emitted from the single crystal In the single crystal production apparatus using the Czochralski method comprising a heat shield means for forming a melt gap and the surface of the melt, 상기 단결정 인상수단 및 상기 도가니 회전수단을 제어하는 단결정 성장 제어부를 포함하고,A single crystal growth control unit controlling the single crystal pulling means and the crucible rotating means, 단결정의 바디를 성장시키는 바디 공정에서,In the body process of growing a single crystal body, 상기 단결정 성장 제어부는 바디 공정 초반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 낮게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 증가시키고, 바디 공정 후반에는 목표 인상속도보다 단결정의 인상속도를 높게 제어하고 목표 멜트 갭보다 멜트 갭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.The single crystal growth control unit controls the pulling speed of the single crystal lower than the target pulling speed at the beginning of the body process, increases the melt gap than the target melt gap, and controls the pulling speed of the single crystal higher than the target pulling speed at the later stage of the body process and the target melt gap. Single crystal manufacturing apparatus characterized by further reducing the melt gap. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 단결정 성장 제어부는 상기 단결정 인상수단을 제어하여 단결정의 인상속도를 목표 인상속도를 기준으로 5 내지 15%의 범위에서 목표 인상속도보다 높게 또는 낮게 제어하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.The single crystal growth control unit controls the single crystal pulling means to control the pulling speed of the single crystal higher or lower than the target pulling speed in the range of 5 to 15% based on the target pulling speed. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 단결정 성장 제어부는 상기 도가니 회전수단을 제어하여 멜트 갭을 목표 멜트 갭을 기준으로 10 내지 20%의 범위에서 목표 멜트 갭보다 크게 또는 작게 제어하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.The single crystal growth control unit controls the crucible rotating means to control the melt gap larger or smaller than the target melt gap in the range of 10 to 20% based on the target melt gap. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 열실드 수단을 상하로 이동시키는 열실드 구동수단을 더 포함하고,Further comprising a heat shield driving means for moving the heat shield means up and down, 상기 단결정 성장 제어부는 상기 열실드 구동수단을 제어하여 멜트 갭을 제어하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.The single crystal growth control unit is a single crystal manufacturing apparatus, characterized in that for controlling the melt gap by controlling the heat shield driving means. 단결정의 중심을 기준으로 길이 방향으로 측정한 FPD(Flow Pattern Defect)의 밀도가 250ea/cm2 이하이고 10% 이내의 편차를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정.The density of the FPD (Flow Pattern Defect) measured in the longitudinal direction from the center of the single crystal is 250ea / cm 2 Single crystal, characterized in that less than 10% deviation. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 단결정은 단결정의 반경 방향으로 FPD 밀도가 300ea/cm2 이하인 것을 특징으로 하는 단결정.The single crystal has an FPD density of 300ea / cm 2 in the radial direction of the single crystal. Single crystal characterized by the following.
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