KR20140091873A - 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법 - Google Patents

단결정 잉곳 제조 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140091873A
KR20140091873A KR1020130003876A KR20130003876A KR20140091873A KR 20140091873 A KR20140091873 A KR 20140091873A KR 1020130003876 A KR1020130003876 A KR 1020130003876A KR 20130003876 A KR20130003876 A KR 20130003876A KR 20140091873 A KR20140091873 A KR 20140091873A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
crystal ingot
gripping
grasping
ingot
Prior art date
Application number
KR1020130003876A
Other languages
English (en)
Inventor
성진규
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지실트론 filed Critical 주식회사 엘지실트론
Priority to KR1020130003876A priority Critical patent/KR20140091873A/ko
Publication of KR20140091873A publication Critical patent/KR20140091873A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/32—Seed holders, e.g. chucks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/203—Controlling or regulating the relationship of pull rate (v) to axial thermal gradient (G)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

실시예의 단결정 잉곳 제조 장치는 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 용융액을 담는 도가니와, 도가니로부터 육성이 완료된 단결정 잉곳의 하단부를 파지하여 지지하는 파지부 및 파지부를 인상하는 파지 인상부를 포함한다.

Description

단결정 잉곳 제조 장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing ingot having single crystals}
실시예는 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 등의 전자부품 소재로 사용되는 웨이퍼(wafer)용 단결정 잉곳(ingot)을 제조하는 대표적인 방법으로는 초크랄스키(Czochralski)법이 있다. 쵸크랄스키 법에 따르면, 단결정 잉곳 제조 장치의 챔버 내에 설치한 도가니에 다결정 실리콘을 충전시키고 히터(미도시)로부터 복사되는 열로 다결정 실리콘을 용융시켜 실리콘 용융액을 만든 다음, 단결정인 종자 결정(seed crystal)의 시드 척(seed chuck)을 용융액에 침지한 후, 시드 척과 도가니를 같은 방향 또는 역 방향으로 회전하면서 시드 척을 끌어올려 실리콘 단결정 잉곳을 육성한다. 이때, 실리콘 단결정 잉곳은 넥(neck)부, 쇼율더(shoulder)부, 바디(body) 및 테일(tail)의 순서로 육성된다.
근래는 반도체 웨이퍼의 직경이 대형화하고, 6인치를 넘는 대구경 웨이퍼가 요구된다. 이로 인해, 단결정 잉곳의 중량이 증가하여 작은 직경을 갖는 넥부가 파괴되거나 시드 척과 시드와의 접촉 지점에서의 응력이 집중되어 파괴됨으로써 도가니로부터 잉곳을 끌어올리는 도중에 단결정 잉곳이 추락할 수 있다. 만일, 단결정 잉곳이 인상 도중에 추락한다면, 단결정 잉곳의 파손은 물론이고 도가니 등 단결정 잉곳 성장 장치들이 피해를 받을 수 있다.
실시예는 육성된 단결정 잉곳을 도가니로부터 안정적으로 끌어올릴 수 있는 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법을 제공한다.
실시예의 단결정 잉곳 제조 장치는, 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 용융액을 담는 도가니; 상기 도가니로부터 육성이 완료된 상기 단결정 잉곳의 하단부를 파지하여 지지하는 파지부; 및 상기 파지부를 인상하는 파지 인상부를 포함한다.
상기 파지부에 의해 파지되는 상기 단결정 잉곳의 하단부는 상기 단결정 잉곳의 바디의 아래 부분 및 상기 단결정 잉곳의 테일 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 파지부는 상기 단결정 잉곳의 하단부의 형상에 부합하는 형상을 갖고, 상기 단결정 잉곳의 하단부를 파지하는 복수의 지그를 포함한다.
상기 복수의 지그 각각의 하단부는 경사지게 형성되어 상기 단결정 잉곳의 하단부를 지지한다.
상기 복수의 지그 각각은 타원형 평면 형상을 갖는다.
상기 복수의 지그 각각에서 상기 단결정 잉곳의 하단부와 접하는 내면은 요철 형상을 갖는다.
상기 파지 인상부는 상기 복수의 지그를 서로 연결하는 연결 부재; 상기 연결 부재와 연결되는 파지 인상 와이어; 및 상기 단결정 잉곳의 육성이 완료되었는가를 검사하고, 검사된 결과에 따라 상기 파지 인상 와이어를 인상시키는 파지 인상 구동부를 포함한다.
상기 복수의 지그들, 상기 연결 부재 및 상기 파지 인상 와이어 각각은 텅스텐, 스테인레스(SUS:Steel Use Stainless), 몰리브덴, 내열 금속 또는 세라믹 재료 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 파지 인상 구동부는 상기 단결정 잉곳을 인상하는 단결정 잉곳 인상 속도 이상으로 상기 파지 인상 와이어를 인상할 수 있다.
상기 연결 부재는 상기 복수의 지그들에 각각 연결된 일단을 갖는 복수의 하부 집게날; 교차하는 상기 복수의 하부 집게날을 체결하는 제1 체결부; 복수의 상부 집게날; 상기 복수의 상부 집게날의 일단을 상기 파지 인상 와이어에 공통으로 체결하는 제2 체결부; 및 상기 복수의 하부 집게날의 타단과 상기 복수의 상부 집게날의 타단을 체결하는 복수의 제3 체결부를 포함한다.
다른 실시예에 의하면, 단결정 잉곳의 하단부를 파지하는 파지부 및 상기 파지부를 인상하는 파지 인상부를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치에서 수행되는 단결정 잉곳 제조 방법은, 상기 단결정 잉곳의 육성이 완료되었을 때, 상기 파지부를 상기 단결정 잉곳의 하단부까지 하강시키는 단계; 상기 파지부를 이용하여 상기 단결정 잉곳의 하단부를 파지하는 단계; 및 상기 파지부에 의해 파지되어 지지된 상기 단결정 잉곳을 인상하는 단계를 포함한다.
상기 파지부를 인상하는 속도는 상기 단결정 잉곳을 인상하는 속도 이상이다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법은 육성이 완료된 단결정 잉곳의 하단부를 파지부에 의해 파지하여 인상함으로써 육성이 완성된 단결정 잉곳이 안정되게 추락 없이 인상될 수 있고, 파지부인 각 지그의 형상이 단결정 잉곳에서 파지되는 부분의 형상을 가짐으로써 단결정 잉곳을 보다 견고하고 안정되게 파지할 수 있고, 각 지그의 하단부의 내면이 패턴을 가짐으로써 지그와 단결정 잉곳의 파지되는 부분 간의 마찰력이 증대하여 보다 견고하게 단결정 잉곳이 파지될 수 있고, 파지부가 단결정 잉곳에서 웨이퍼의 제조에 사용되지 않는 부분 예를 들면 테일을 파지함으로써 단결정 잉곳의 파지가 웨이퍼 제조 수율에도 악영향을 미치지 않는다.
도 1은 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치의 블럭도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 예시된 파지부의 실시예의 평면도를 나타낸다.
도 3은 도 2a 또는 도 2b에 예시된 지그 각각의 실시예의 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대한 사시도를 나타낸다.
도 5는 실시예에 의한 연결 부재의 단면도를 나타낸다.
도 6은 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치(100)의 블럭도이다.
도 1에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100)는 도가니(110), 회전축(114), 종결정(seed crystal)(130), 파지부(150), 파지 인상부(160, 161, 174, 178) 및 잉곳 인상부(140, 141, 176)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 도가니(110)는 단결정 잉곳(120)을 성장하기 위하여 용융된 반도체 재료(112)를 수용한다. 예를 들면, 반도체 재료로서 폴리 실리콘이 도가니(110)에 채워진 후, 도가니(110)를 가열하여 폴리 실리콘을 용융하여 실리콘 용융액(112)으로 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 도가니(110)의 재질은 석영(quartz)(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 마그네시아(MgO), SiC, 백금(Pt), 탄탈룸(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄소 또는 질화붕소(boron nitride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 국한되지 않는다.
도가니(110)의 외부에는 도가니(110)를 지지하는 도가니 지지대(미도시)가 구비될 수 있으며, 도가니 지지대는 흑연 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 도가니 지지대는 회전축(114) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(114)은 구동 수단(미도시)에 의해 회전되어 도가니(110)를 회전 및 승강 운동시킬 수 있다. 본 실시예의 단결정 잉곳 제조 장치는 이러한 도가니 지지대와 회전축의 각 모양, 각 배치 형태 및 유무 등에 국한되지 않는다.
잉곳 인상부는 잉곳 인상 구동부(140), 잉곳 인상 와이어(141) 및 풀리(pulley)(176)를 포함할 수 있다. 여기서, 풀리(176)는 잉곳 인상 와이어(141)의 방향을 바꾸는 역할을 하며, 잉곳 인상 구동부(140)가 잉곳(120)의 수직 방향에 배치될 경우 생략될 수도 있다.
잉곳 인상 구동부(140)는 잉곳 인상 와이어(141)를 풀어 실리콘 용융액(112)의 표면의 대략 중심부에 종결정(130) 선단을 접촉 또는 침지시킨다. 이때, 시드 척(seed chuck)(미도시)을 이용하여 실리콘 종결정(130)을 유지시킬 수 있다.
이후, 지지축 구동부(미도시)는 도가니(110)의 회전축(114)을 화살표와 같은 방향으로 회전시킴과 동시에 잉곳 인상 구동부(140)는 잉곳 인상 와이어(141)에 의해 잉곳(120)을 화살표 방향으로 회전시키면서 인상하여 육성한다. 여기서, 실시예는 도가니(110) 및 잉곳 인상 와이어(141)의 회전 방향에 국한되지 않는다.
이와 같은 방식으로, 도가니(110)로부터 잉곳(120)의 육성이 완성되면, 파지부(150)는 육성이 완료된 단결정 잉곳(120)의 하단부를 파지하여 지지한다.
일반적으로 단결정 잉곳(120)은 넥(neck)부(122), 쇼울더(shoulder)부(124), 바디(body)(126) 및 테일(128)의 순서로 육성된다. 이때, 파지부(150)에 의해 파지되는 단결정 잉곳(120)의 하단부는 단결정 잉곳(120)의 바디(126)의 아래 부분(126A) 및 단결정 잉곳(120)의 테일(128) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단결정 잉곳(120)이 테일(128)을 갖지 않을 경우, 파지부(150)는 바디(126)의 아래 부분(126A)만을 파지할 수 있다. 또는, 파지부(150)는 단결정 잉곳(120)의 테일(128)만을 파지할 수도 있다. 또는, 도 1에 예시된 바와 같이, 파지부(150)는 바디(126)의 아래 부분(126A)과 테일(128)을 모두 파지할 수도 있다. 여기서, 바디(126)의 아래 부분(126A)이란, 바디(126)에서 테일(128)과 접한 부분으로서 후술되는 지그가 걸쳐지는 부분으로 정의된다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 예시된 파지부(150)의 실시예(150A, 150B)의 평면도를 나타낸다.
파지부(150)는 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)의 형상에 부합하는 형상으로 하단부(126A, 128)를 파지하는 복수의 지그(jig)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 예시된 바와 같이 파지부(150A)는 2개의 지그(152A, 154A)를 포함할 수 있다. 또는, 파지부(150B)는 도 2b에 예시된 바와 같이 3개의 지그(152B, 154B, 156B)를 포함할 수도 있으며, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 파지부(150)는 4개 이상의 지그를 포함할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 파지부(150A, 150B)에 포함되는 복수의 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)는 잉곳(120)을 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 예시된 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)는 타원형 평면 형상을 가질 수도 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 만일 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)가 타원형 평면 형상을 가질 경우, 테일(128)을 파지하여 지지할 때 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)가 받는 힘이 분산될 수 있다.
도 3은 도 2a 또는 도 2b에 예시된 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B) 각각의 실시예의 사시도를 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대한 사시도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 도 2a 및 도 2b에 예시된 복수의 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B) 각각은 제1 세그먼트(S1)와 제2 세그먼트(S2)로 구분될 수 있다. 제1 세그먼트(S1)는 상부 구석에 배치되며 연결 부재(160)와 연결되는 관통홀(158)을 갖는다. 제2 세그먼트(S2)는 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)의 하단부로서, 제1 세그먼트(S1)에 대해 소정의 각도(θ1)로 경사지게 형성되어 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128) 특히, 테일(128)을 파지하여 지지할 수 있다. 소정의 각도(θ1)는 도 1에 예시된 단결정 잉곳(120)의 테일(128)이 기울어진 각도(θ2)와 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 소정의 각도(θ1)는 테일(128)이 기울어진 각도(θ2)보다 더 클 수 있다.
제2 세그먼트(S2)의 형상은 도 3 및 도 4에 예시된 바에 국한되지 않는다. 즉, 제2 세그먼트(S2)는 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)의 형상에 맞는 다양한 형상을 가질 수도 있다. 만일, 잉곳(120)의 테일(128)이 둥근 단면 형상을 가질 경우, 제2 세그먼트(S2)는 둥근 단면의 테일(128)을 견고히 지지하여 파지할 수 있도록 둥근 모양을 가질 수도 있다.
이와 같이, 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)의 제2 세그먼트(S2)가 단결정 잉곳(120)에서 파지되는 하단부 예를 들어 테일(128)의 형상과 동일한 형상을 가질 경우, 지그들(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)은 테일(128)을 보다 견고하고 안정되게 파지하여 지지할 수 있다.
또한, 제2 세그먼트(S2)가 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)를 파지할 때, 하단부(126A, 128)가 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)로부터 미끄러지는 것을 방지하기 위해, 파지시 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)와 접하는 제2 세그먼트(S2)의 안쪽 부분인 내면은 다양한 패턴 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 제2 세그먼트(S2)의 내면은 요철 모양의 패턴(153)을 가질 수도 있다. 이와 같이 각 지그의 제2 세그먼트(S2)의 내면이 패턴을 가질 경우 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)와 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128) 간의 마찰력이 증가하여, 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)가 보다 견고하게 단결정 잉곳(120)을 파지할 수 있게 된다.
한편, 도 2를 참조하면, 파지부(150)는 파지 인상부(160, 161, 178, 174)에 의해 인상될 수 있다. 파지 인상부는 연결 부재(160), 파지 인상 와이어(161), 풀리(178) 및 파지 인상 구동부(174)를 포함한다. 여기서, 풀리(178)는 파지 인상 와이어(161)의 방향을 바꾸는 역할을 하며, 파지 인상 구동부(174)가 잉곳(120)의 수직 방향에 배치될 경우 생략될 수도 있다.
연결 부재(160)는 전술한 복수의 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B)를 서로 연결하는 역할을 한다. 즉, 도 2a에 예시된 연결 부재(160A)는 지그들(152A, 154A)을 서로 연결시키고 도 2b에 예시된 연결 부재(160B)는 지그들(152B, 154B, 156B)을 서로 연결시키는 역할을 한다.
도 5는 실시예에 의한 연결 부재(160)의 단면도를 나타낸다. 여기서, 설명의 편의상, 연결 부재(160)에 의해 서로 연결되는 지그(152A, 154A)는 도 2a에 예시된 지그인 것으로 설명하지만, 연결 부재(160)가 도 2b에 예시된 지그들(152B, 154B, 156B)을 연결하는 경우에도 아래의 설명은 동일하게 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 연결 부재(160)는 복수의 하부 집게날(162, 163), 제1 및 제2 체결부(164, 169), 복수의 상부 집게날(165, 166), 제3 체결부(167, 168) 및 제4 체결부(151A, 151B)를 포함한다.
복수의 하부 집게날(162, 163)은 복수의 지그들(152A, 154A)에 각각 연결된 일단을 갖는다. 여기서, 제4 체결부(151A, 151B)는 복수의 하부 집게날(162, 163)의 일단과 지그들(152A, 154A)을 각각 체결하는 역할을 하며, 도 3에 예시된 지그(152A, 154A)의 관통홀(158)에 삽입되어 체결될 수 있으며, 실시예는 이러한 체결 연결 형태에 국한되지 않는다.
제1 체결부(164)는 교차하는 복수의 하부 집게날(162, 163)을 체결하는 역할을 한다. 제2 체결부(169)는 복수의 상부 집게날(165, 166)의 일단을 파지 인상 와이어(161)에 공통으로 체결하는 역할을 한다. 제3 체결부(167, 168) 중 하나(167)는 하부 집게날(162)의 타단과 상부 집게날(165)의 타단을 체결하고, 다른 하나(168)는 하부 집게날(163)의 타단과 상부 집게날(166)의 타단을 체결하는 역할을 한다. 전술한 제1, 제2 제3, 제4 체결부(164, 169, 167, 168, 151A, 151B) 각각은 리벳이나 수나사에 의해 구현될 수 있다.
파지 인상 와이어(161)는 전술한 바와 같이 제2 체결부(169)에 의해 연결 부재(160)와 연결된다. 파지 인상 구동부(174)는 파지 인상 와이어(161)를 인상시키는 역할을 한다. 연결 부재(160)가 도 5에 예시된 바와 같이 구현될 경우, 파지 인상 와이어(161)가 파지 인상 구동부(174)에 의해 화살표 방향으로 수직으로 상승하면, 도 2a에 예시된 바와 같이 단결정 잉곳(120)으로부터 이격되어 있는 지그들(152A, 154A)이 서로를 향하여 당겨져서 조여짐으로써 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)를 파지하여 지지하게 된다.
파지부(160)가 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)를 파지한 후, 잉곳 인상 구동부(140)에서 잉곳 인상 와이어(141)를 수직 방향으로 인상하는 제1 속도가 파지 인상 구동부(174)가 파지 인상 와이어(161)를 수직 방향으로 인상하는 제2 속도보다 클 경우, 파지부(150)에 의해 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)가 계속해서 파지를 유지할 수 없을 수 있다. 따라서, 제2 속도가 제1 속도 이상이 되도록, 파지 인상 구동부(174)는 파지 인상 와이어(161)를 인상할 수 있다.
또한, 전술한 각 지그(152A, 154A, 152B, 154B, 156B), 연결 부재(160) 및 파지 인상 와이어(161) 각각은 내열성이 우수하고 고강도인 물질 예를 들어, 텅스텐, 스테인레스(SUS:Steel Use Stainless), 몰리브덴, 내열 금속 또는 세라믹 재료 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
도 6은 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6에 예시된 단결정 잉곳 제조 방법은 도 1에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치에서 수행될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 파지 인상 구동부(174)는 단결정 잉곳(120)의 육성이 완료되었는가를 검사한다(제210 단계).
만일, 단결정 잉곳(120)의 육성이 완료되었다고 결정되면, 파지 인상 구동부(174)는 파지 인상 와이어(161)에 의해 파지부(160)를 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)까지 하강시킨다(제220 단계). 그러나, 단결정 잉곳(120)의 육성이 완료되지 않았다고 결정되면, 파지 인상 구동부(174)는 단결정 잉곳(120)의 육성이 완료될 때까지, 파지부(160)를 하강시키지 않는다. 이 경우, 파지부(160)는 단결정 잉곳(120)의 육성에 방해가 되지 않는 위치 예를 들어 챔버 상부에 위치할 수 있다.
제220 단계 후에, 파지 인상 구동부(174)는 파지부(160)를 이용하여 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)를 파지한다(제230 단계). 파지부(160)가 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)까지 하강된 위치에서 파지 인상 구동부(174)가 파지 인상 와이어(161)를 상승시키면 도 2a에 예시된 바와 같이 단결정 잉곳(120)으로부터 이격되어 있는 지그들(152A, 154A)이 서로를 향해 당겨져서 조여지므로 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)가 파지될 수 있다. 도 5에 예시된 바와 같이 연결 부재(160)는 집게 구조를 갖기 때문에, 파지 인상 와이어(161)를 화살표 방향으로 상승시키면 지그들(152A, 154A)이 서로 조여질 수 있다.
이후, 파지 인상 구동부(174)는 파지부(160)에 의해 파지되어 지지된 단결정 잉곳(120)을 파지 인상 와이어(161)를 이용하여 계속해서 인상하여 도가니(110)로부터 빼낼 수 있다(제240 단계).
파지 인상 와이어(161)가 인상되는 동안 잉곳 인상 와이어(141)를 통해 단결정 잉곳(120)이 인상될 수 있다. 이 경우, 파지부(160)를 인상하는 제2 속도가 단결정 잉곳(120)을 인상하는 제1 속도 이상이 되도록, 파지 인상 구동부(174)는 제2 속도를 제어한다.
일반적으로 단결정 잉곳(120)이 대구경화됨에 따라 단결정 잉곳(120)의 중량은 더욱 커지므로, 육성이 완료된 단결정 잉곳(120)을 잉곳 인상 구동부(140)에 의해 인상하는 동안 단결정 잉곳(120)이 추락할 수 있다.
그러나, 전술한 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법은 이를 방지하기 위해, 육성이 완료된 단결정 잉곳(120)의 하단부(126A, 128)를 파지부(160)에 의해 파지 및 지지한 후, 잉곳(120)이 인상되는 제1 속도 이상의 제2 속도로 파지부(160)를 인상한다. 따라서, 육성이 완성된 단결정 잉곳(120)이 안정되게 추락 없이 인상될 수 있을 뿐만 아니라, 인상 중인 단결정 잉곳(120)의 추락으로 인한 도가니(110)의 파괴 등의 2차적인 피해도 예방될 수 있다.
또한, 단결정 잉곳(120)을 쏘잉(sawing)하여 웨이퍼를 만들 때 단결정 잉곳(120)의 테일(128) 부분은 사용되지 않고 재활용되거나 폐기된다. 따라서, 파지부(160)가 단결정 잉곳(120)의 하단부 예를 들면 테일(128)을 파지할 경우, 단결정 잉곳(120)에서 웨이퍼를 만들 때 사용되는 부분이 손상되지 않아 수율에 악영향을 미치지 않는다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 도가니 112: 실리콘 용융액
114: 회전축 120: 잉곳
130: 종결정 140: 잉곳 인상 구동부
141: 잉곳 인상 와이어 150, 150A, 150B: 파지부
151A, 151B: 제4 체결부 152A, 154A, 152B, 154B, 156B: 지그
153: 요철 모양의 패턴 158: 관통홀
160, 160A, 160B: 연결 부재 161: 파지 인상 와이어
162, 163: 복수의 하부 집게날 164, 169: 제1 및 제2 체결부
165, 166: 복수의 상부 집게날 167, 168: 제3 체결부
174: 파지 인상 구동부 176, 178: 풀리

Claims (12)

  1. 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 용융액을 담는 도가니;
    상기 도가니로부터 육성이 완료된 상기 단결정 잉곳의 하단부를 파지하여 지지하는 파지부; 및
    상기 파지부를 인상하는 파지 인상부를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 파지부에 의해 파지되는 상기 단결정 잉곳의 하단부는 상기 단결정 잉곳의 바디의 아래 부분 및 상기 단결정 잉곳의 테일 중 적어도 하나를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 파지부는
    상기 단결정 잉곳의 하단부의 형상에 부합하는 형상을 갖고, 상기 단결정 잉곳의 하단부를 파지하는 복수의 지그를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 복수의 지그 각각의 하단부는 경사지게 형성되어 상기 단결정 잉곳의 하단부를 지지하는 단결정 잉곳 제조 장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 복수의 지그 각각은 타원형 평면 형상을 갖는 단결정 잉곳 제조 장치.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 복수의 지그 각각에서 상기 단결정 잉곳의 하단부와 접하는 내면은 요철 형상을 갖는 단결정 잉곳 제조 장치.
  7. 제3 항에 있어서, 상기 파지 인상부는
    상기 복수의 지그를 서로 연결하는 연결 부재;
    상기 연결 부재와 연결되는 파지 인상 와이어; 및
    상기 단결정 잉곳의 육성이 완료되었는가를 검사하고, 검사된 결과에 따라 상기 파지 인상 와이어를 인상시키는 파지 인상 구동부를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.
  8. 제3 항 또는 제7 항에 있어서, 상기 복수의 지그들, 상기 연결 부재 및 상기 파지 인상 와이어 각각은 텅스텐, 스테인레스(SUS:Steel Use Stainless), 몰리브덴, 내열 금속 또는 세라믹 재료 중 적어도 하나로 이루어진 단결정 잉곳 제조 장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 파지 인상 구동부는 상기 단결정 잉곳을 인상하는 단결정 잉곳 인상 속도 이상으로 상기 파지 인상 와이어를 인상하는 단결정 잉곳 제조 장치.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 연결 부재는
    상기 복수의 지그들에 각각 연결된 일단을 갖는 복수의 하부 집게날;
    교차하는 상기 복수의 하부 집게날을 체결하는 제1 체결부;
    복수의 상부 집게날;
    상기 복수의 상부 집게날의 일단을 상기 파지 인상 와이어에 공통으로 체결하는 제2 체결부; 및
    상기 복수의 하부 집게날의 타단과 상기 복수의 상부 집게날의 타단을 체결하는 복수의 제3 체결부를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.
  11. 단결정 잉곳의 하단부를 파지하는 파지부 및 상기 파지부를 인상하는 파지 인상부를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치에서 수행되는 단결정 잉곳 제조 방법에 있어서,
    상기 단결정 잉곳의 육성이 완료되었을 때, 상기 파지부를 상기 단결정 잉곳의 하단부까지 하강시키는 단계;
    상기 파지부를 이용하여 상기 단결정 잉곳의 하단부를 파지하는 단계; 및
    상기 파지부에 의해 파지되어 지지된 상기 단결정 잉곳을 인상하는 단계를 포함하는 단결정 잉곳 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 파지부를 인상하는 속도는 상기 단결정 잉곳을 인상하는 속도 이상인 단결정 잉곳 제조 방법.
KR1020130003876A 2013-01-14 2013-01-14 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법 KR20140091873A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130003876A KR20140091873A (ko) 2013-01-14 2013-01-14 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130003876A KR20140091873A (ko) 2013-01-14 2013-01-14 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140091873A true KR20140091873A (ko) 2014-07-23

Family

ID=51738756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130003876A KR20140091873A (ko) 2013-01-14 2013-01-14 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140091873A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5296992B2 (ja) シリコン結晶素材及びその製造方法
KR20120091034A (ko) 시드유지부재 및 그 시드유지부재를 이용한 다결정 실리콘 제조방법
JP4142332B2 (ja) 単結晶シリコンの製造方法、単結晶シリコンウェーハの製造方法、単結晶シリコン製造用種結晶、単結晶シリコンインゴットおよび単結晶シリコンウェーハ
KR101929497B1 (ko) 실리콘 단결정의 제조방법
JPH1160379A (ja) 無転位シリコン単結晶の製造方法
KR20140091873A (ko) 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법
JP2009234889A (ja) 種結晶の製造方法および種結晶
JP2018002568A (ja) タンタル酸リチウム単結晶の育成方法
JPH10310492A (ja) 単結晶引上装置及び引上方法
JP6593157B2 (ja) タンタル酸リチウム単結晶の育成方法
WO2001094669A1 (fr) Tige de silicium polycristallin et procede de traitement de cette tige
JPH1081581A (ja) 単結晶引上装置
JPH1095697A (ja) 単結晶保持方法および単結晶成長方法
JP2004010460A (ja) 種子結晶
JP2956574B2 (ja) 単結晶引上げ装置
KR20190100653A (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법
CN216919479U (zh) 一种单晶炉的提拉装置和单晶炉
JP2001261492A (ja) 単結晶加工方法及び単結晶加工装置
JP2011225408A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP2006282426A (ja) ランガサイト単結晶及びその製造方法
KR20140091872A (ko) 실리콘 종결정 및 이를 이용한 단결정 실리콘 잉곳 제조 방법
KR20110077261A (ko) 단결정 성장 중 앰플과 단결정 사이의 스트레스를 최소화시킬 수 있는 단결정 성장용 앰플 및 이를 포함하는 단결정 성장장치
JP4351976B2 (ja) 種結晶保持装置及びそれを用いたシリコン単結晶引上方法
JP2009280435A (ja) シリコン単結晶の育成方法
JPH09227281A (ja) 単結晶引上げ装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid