KR20160023301A - 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160023301A
KR20160023301A KR1020140109484A KR20140109484A KR20160023301A KR 20160023301 A KR20160023301 A KR 20160023301A KR 1020140109484 A KR1020140109484 A KR 1020140109484A KR 20140109484 A KR20140109484 A KR 20140109484A KR 20160023301 A KR20160023301 A KR 20160023301A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ingot
single crystal
silicon single
growth
melt
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
KR1020140109484A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101609465B1 (ko
Inventor
신종진
장재혁
한창운
최철용
Original Assignee
에스케이씨솔믹스 주식회사
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 에스케이씨솔믹스 주식회사 filed Critical 에스케이씨솔믹스 주식회사
Priority to KR1020140109484A priority Critical patent/KR101609465B1/ko
Publication of KR20160023301A publication Critical patent/KR20160023301A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101609465B1 publication Critical patent/KR101609465B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • C30B15/20—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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

실리콘 단결정의 품질을 유지하면서 테일링 공정을 생략하여 생산성을 높이고, 장치의 수명을 늘리며, 유전위화를 방지할 수 있는 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법을 제시한다. 그 장치 및 방법은 결정 직경을 가진 단결정 잉곳을 융액으로부터 분리하는 장치에 있어서, 잉곳의 성장속도에 따른 포인트 경사에 의해 온도조절을 하는 포인트 경사법이 채용된 온도조절부를 포함하고, 잉곳의 마무리 부분의 성장속도를 0mm/분보다 크고 0.1mm/분 이하, 포인트 경사를 100 내지 500로 조정하여 10~180분 동안 마무리 부분을 성장한 후 잉곳을 20mm/분 내지 500mm/분로 분리한다.

Description

실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법{Apparatus of growth of silicon single crystal ingot}
본 발명은 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쵸크랄스키(Czochralski; CZ)법이 적용된 실리콘 단결정에서 테일(tail)부의 형상을 개선한 잉곳의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
실리콘 잉곳은 일반적으로 CZ 결정성장법에 따라 다결정 실리콘으로부터 실리콘 단결정을 성장시켜 제작된다. 상기 잉곳의 제조는 먼저 다결정 실리콘을 용융한 융액에 종자결정(seed)을 침지한 후, 상기 종자결정을 빠른 인상속도로 성장하여 네킹(necking) 공정을 진행한다. 그후, 실리콘 단결정을 상기 종자결정의 직경방향으로 서서히 성장시켜, 소정크기의 직경을 가지는 숄더링(shouldering) 단계를 수행한다. 숄더링 단계 이후에 원하는 결정 직경을 가진 바디(body)를 형성시키며, 소정길이 만큼 성장한 바디의 직경을 감소시키면서 융액으로부터 분리하는 테일링(tailing) 공정을 거쳐 실리콘 단결정 잉곳을 제조한다.
일반적인 테일링 공정은 상기 바디의 길이가 소정의 길이에 도달한 시점에서, 바디의 말단을 융액으로부터 분리하는 것이다. 이때, 실리콘 단결정의 분리된 부위의 급격한 온도 변화로 인한 슬립전위 발생을 막고, 실리콘 단결정 품질을 유지하는 결정 직경의 수율을 위하여, 서서히 직경을 가늘게 한다. 직경이 점차적으로 감소하는 부위를 테일부라고 한다. 통상적으로, 테일부는 융액의 온도를 서서히 높이면서, 직경을 점차적으로 가늘게 하면서 단결정을 육성하여 형성해 왔다. 그런데, 최근 웨이퍼의 대면적화로 인하여 잉곳의 직경이 커지고 있다. 잉곳의 직경이 커지면, 상기 테일링 공정의 직경을 축소시키기 위한 시간이 더 많이 소요된다. 또한, 테일링 공정에서 공정시간이 길어질수록, 인상장치의 사용효율이 떨어져서 잉곳의 생산성이 나빠진다. 예를 들어, 석영 도가니에 융액이 담겨있는 시간이 늘어나므로, 석영도가니의 수명이 줄어든다. 또한, 테일부는 웨이퍼로서 사용하지 못하므로, 웨이퍼를 위한 실리콘 단결정의 생산수율을 저하시킨다. 따라서 실리콘 단결정의 생산성을 높이기 위하여, 테일링 공정을 단축하거나 생략하는 것이 바람직하다.
앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위하여, 국내등록특허 제10-1289961호는 자장 중심에서의 자속 밀도가 1000 가우스 이상 2000 가우스 이하의 수평 자장을 인가하는 테일링 공정을 제시하고 있다. 상기 특허에 의하면, 수평 자장을 가하면서, 융액과 접하는 성장면 전체를 실리콘 단결정의 인상 방향과 반대 방향으로 볼록 형상으로 한 후, 실리콘 단결정을 융액으로부터 분리한다. 그런데, 상기 방법은 자장을 가하기 위한 별도의 장치가 필요하고, 자장을 정밀하게 조절해야 하는 번거로움이 있다. 자장을 사용하면, 융액 진동(vibration)으로 석영 도가니의 열화 및 산화규소의 석출에 기인하는 유전위화를 방지할 수 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실리콘 단결정의 품질을 유지하면서 테일링 공정을 생략하여 생산성을 높이고, 장치의 수명을 늘리며, 유전위화를 방지할 수 있는 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치는 결정 직경을 가진 단결정 잉곳을 융액으로부터 분리하는 장치에 있어서, 상기 잉곳의 성장속도에 따른 포인트 경사에 의해 온도조절을 하는 포인트 경사법이 채용된 온도조절부를 포함한다.
본 발명의 장치에 있어서, 상기 분리하는 과정은 성장공정 및 분리공정으로 나뉘고, 상기 온도조절부는 성장공정의 성장속도를 0mm/분보다 크고 0.1mm/분 이하, 포인트 경사를 100 내지 500로 조절할 수 있다. 상기 온도조절부는 분리공정의 분리속도를 20mm/분 내지 500mm/분으로 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 과제를 해결하기 위한 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법은 먼저 융액으로부터 결정 직경을 가진 단결정 잉곳을 성장시킨다. 그후, 상기 단결정 잉곳의 마무리 부분의 성장속도를 0mm/분보다 크고 0.1mm/분 이하, 포인트 경사를 100 내지 500로 조절하여 유지시간을 10~180분으로 유지하는 성장공정을 진행한다. 상기 성장공정을 거친 상기 잉곳을 20mm/분 내지 500mm/분의 분리속도로 분리하는 분리공정을 수행한다.
본 발명의 실시예에 의한 방법에 있어서, 상기 성장공정을 진행하기 이전에, 상기 융액과 접하는 상기 단결정의 잉곳의 경계면을 오목한 상태로 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 성장공정은 상기 잉곳의 직경이 커짐에 따라, 유지시간이 증가하고, 시간의 경과에 따라 포인트 경사를 늘일 수 있다.
본 발명의 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법에 의하면, 실리콘 단결정의 성장속도에 맞추어 점 경사(point slope)법에 의해 온도조절을 하는 온도조절부를 구비함으로써, 종래의 테일링 공정을 생략할 수 있다. 또한, 실리콘 단결정의 품질을 유지하면서 생산성을 높이고, 장치의 수명을 늘리며, 융액 진동을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 바디 공정을 완료한 실리콘 단결정 잉곳을 보여주는 사진이다.
도3 내지 도 5는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조공정을 설명하기 위한 사진들이다.
도 6은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳이 완성된 상태를 나타내는 사진이다.
도 7은 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 제조공정을 설명하기 위한 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예는 실리콘 단결정의 성장속도에 맞추어 점 경사(point slope)법에 의해 온도조절을 하는 온도조절부를 구비함으로써, 실리콘 단결정의 품질을 유지하면서 생산성을 높이고, 장치의 수명을 늘리며, 융액 진동을 방지할 수 있는 제조장치 및 그 제조방법을 제시한다. 이를 위해, 온도조절부를 구비한 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치에 대하여 구체적으로 알아보고, 상기 장치로 점 경사(point slope)법에 의해 온도조절을 하는 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 제조장치는 쵸크랄스키(Czochralski; CZ)법이 적용되며, 상기 CZ법은 종자결정을 융액 속에 매달고, 서서히 끌어 올려서 실리콘 단결정을 성장시키는 것이다. 본 발명의 실시예에서, 종래의 테일링 공정을 생략한다는 것은 융액으로부터 잉곳을 분리하는 과정이 없다는 것이 아니고, 종래의 테일링 공정에서 야기되는 문제점을 해소한다는 의미이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 이때, 본 발명의 실시예에 적용되는 제조장치는 온도조절부를 제외하고, 본 발명의 범주 내에서 다양한 장치를 활용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제조장치는, 융액(SM)을 수용하는 도가니(30)와, 실리콘 단결정 잉곳(InGot; IG)의 승강과 회전을 수행하는 권취기(20) 및 도가니(30)의 회전을 행하는 도가니 구동부(34)를 포함한다. 이때, 도가니(30)는 합성 석영 유리에 의해 형성된 석영 도가니(30a) 및 석영 도가니(30a)의 외연 하부 일부를 감싸는 흑연 도가니(30b)로 이루어질 수 있다. 융액(SM)은 다결정 실리콘을 융해시킨 것이다. 단결정 잉곳(IG)은 원하는 크기의 결정 직경을 가지며, 예를 들어 300mm, 400mm일 수 있다. 단결정 잉곳(IG)의 겉보기 중량은 권취기(20)에 부착된 로드 셀과 같은 중량 측정부(21)로 측정할 수 있다. 권취기(20)는 종자결정(seed crystal; 26)을 수용하는 척(24)에 부착된 와이어(22)에 연결된다. 권취기(20)는 와이어(22)의 인출 및 권취를 수행한다. 도가니(30)는 도가니 구동부(34)에 축합된 페데스탈(pedestal; 32)을 이용하여 회전을 할 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳(IG)은 챔버(10) 내에서 제조된다. 챔버(10)에는, 권취기(20) 측에 불활성 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(12) 및 도가니 구동부(34) 측에 도입된 불활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(14)가 설치되어 있다. 가스 배출구(14)는 불활성 가스를 진공으로 펌핑하여 배기시키도록 진공 배기계에 연결되어 형성된 진공 배기관일 수 있다. 진공 배기관의 진공 펌핑력으로 상기 불활성 가스는 하향 유동흐름(down flow)을 가지게 된다. 불활성 가스는 예컨대 아르곤(Ar) 또는 네온(Ne)가스 등이다. 불활성 가스는 도가니(30)의 상방에 설치되고, 폭이 좁아지는 원통형인 정류부(28)에 의해 정류된다.
챔버(10) 내부에는 도가니(30)의 측방향의 히터(40)와 및 하방의 히터(42)가 배치되고, 측벽 및 바닥에는 단열재(44)가 접합되어 있다. 도가니(30) 상부 챔버(10)의 일측에는 창(window, 47)을 통하여 직경을 감지하는 직경측정기(48)가 구비되고, 도가니(30) 근처의 챔버(10)에는 융액(SM)의 온도를 측정하는 온도측정기(46)가 단열재(44)를 관통하여 설치된다. 도시되지는 않았지만, 실리콘 단결정 잉곳(IG)과 도가니(30) 사이에는 융액(SM)에서 방출되는 열을 차단하고, 융액(SM)에서 방출되어 실리콘 잉곳으로 전달되는 열을 차단하여 냉각하는 히트 실드(shield)가 장착될 수 있다. 또한, 흑연 도가니(30b)를 지지하는 별도의 지지체 등을 더 구비할 수 있다.
온도조절부(50)는 융액(SM)의 온도를 조절하기 위하여, 히터(40, 42)에 가해지는 열량을 조절한다. 이에 대해서는 추후에 상세하게 설명하기로 한다. 제어부(60)는 권취기(20), 히터(40, 42), 도가니 구동기(34) 및 온도조절부(50)와 전기적으로 접속하고 있다. 제어부(60)는, 권취기(20)에 의한 와이어(22)의 권취 속도, 회전 방향 및 회전 속도를 조절하여, 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 인상 속도, 회전 방향 및 회전 속도를 제어한다. 제어부(60)는 도가니 구동기(34)에 의한 도가니(30)의 회전 방향 및 회전 속도를 제어한다. 제어부(60)는 온도조절부(50)의 구동에 필요한 전원 등을 공급한다. 온도조절부(50)는 제어부(60)에 내장되거나 제어부(60)와 별도로 분리될 수 있다. 제어부(60)는 CPU 및 메모리를 포함하며, 실리콘 단결정 제조장치 전체의 동작을 메모리에 기억시킬 수 있다.
본 발명의 제조장치에 의한 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법은 실리콘 단결정인 종자결정(26)을 융액(SM)에 담근 후 천천히 끌어올리면서 결정을 성장시키는 CZ법을 채용한다. 이 방법에 따르면, 다결정 실리콘을 용융한 융액(SM)에 종자결정(26)을 디핑(deeping)한 후, 종자결정(26)을 빠른 인상속도로 성장하여 네킹(necking) 공정을 진행한다. 다결정 실리콘은 불순물(dopant)과 함께 도가니(30)에 투입된다. 융액(SM)은 다결정 실리콘이 완전히 녹아서 액체 상태가 되는 것을 말하며, 이때에는 히터(40, 42)에 의해 석영 도가니(30a)를 약 1,500ㅀC정도 높이게 된다. 석영 도가니(30a)의 온도를 균일하게 유지시키기 위하여 도가니(30)를 회전시킨다. 네킹 공정은 종자결정에 결함이 발생하지 않도록, 성장하는 단결정의 직경을 최대한으로 줄이면서 끌어올리는 것이다.
그후, 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 제조하기 위하여, 종자결정(26)과 직경방향으로 서서히 성장시키며 소정크기의 직경을 가지게 하는 숄더링(shouldering) 공정을 진행한다. 숄더링 공정에 의해, 잉곳(IG)을 목적하는 결정 직경까지 확장시킨다. 상기 공정은 네킹 공정보다 인상속도를 줄여서 서서히 끌어올리며, 융액(SM)은 고체상태의 잉곳(IG)에 달라붙어서 고체화하는 속도가 빨라져서 직경이 커진다. 숄더링 공정 이후에 바디 공정으로 잉곳(IG)이 결정 직경만큼 커졌을 때, 그 상태를 목적하는 길이까지 유지한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 바디 공정이 완료된 상태의 잉곳(IG)을 나타내는 사진이다. 도시된 바와 같이, 바디 공정이 완료되면, 잉곳(IG)의 성장면은 평탄하거나 약간 오목한 모양을 가진다. 이때, 볼록부(P)는 사진을 촬영하기 위하여, 융액(SM)과 잉곳(IG)을 분리할 때 발생한 것이다.
바디 공정이 완료되면, 본 발명의 실시예에 의한 마무리 공정에 들어간다. 본 발명의 마무리 공정은 융액의 온도를 서서히 높이면서, 직경을 점차적으로 가늘게 하면서 성장시키는 테일링 공정을 생략하는 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 마무리 공정은 실리콘 단결정의 분리된 부위의 급격한 온도 변화에 의한 슬립전위 발생을 방지하고 실리콘 단결정 품질을 유지하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 의한 마무리 공정은 온도조절부(50)에 의해 진행된다. 온도조절부(50)는 융액(SM)의 온도를 조절하기 위하여, 히터(40, 42)에 가해지는 열량을 제어한다. 융액(SM)의 온도의 조절은 잉곳(IG)의 성장속도에 따른 포인트 경사(point slope)법으로 수행한다. 포인트 경사법은 상미분 방정식의 수치 해법에서 차분법에 기초한다. 포인트 경사법은 상기 해법 중에서 한 개의 출발값 만을 필요로 하는 1점법으로, 오일러(Euler)법 또는 RG법이라고 한다. 즉, 포인트 xn에서의 값 yn+1을 알고 있을 때, 포인트 xn+1의 값 yn+1을 구하는 것이다. 본 발명의 실시예는 성장 중인 잉곳(IG)의 직경에 따라, 마무리 공정의 온도조절을 상기 포인트의 개수를 설정하여 수행한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 마무리 공정을 첨부된 사진들과 함께 살펴보기로 한다. 이때, 성장공정의 성장속도, 분리공정의 분리속도는 모두 실리콘 단결정의 성장속도이다. 설명의 편의를 위하여, 잉곳(IG)의 성장면을 마무리 면, 상기 마무리 면이 포함되는 영역을 마무리 부분이라고 한다. 볼록부(P)는 사진을 촬영하기 위하여, 융액(SM)과 잉곳(IG)을 분리할 때 발생한 것이다.
본 발명은 바디 성장 공정이 완료되면 성장공정을 진행한다. 이를 위해, 마무리 공정의 성장속도, 포인트 경사 및 유지시간을 조절한다. 성장속도는 0mm/분보다 크고 0.1mm/분 이하, 포인트 경사를 100 내지 500으로 설정하며, 유지시간을 10분 내지 180분으로 조절한다. 성장공정은 상기 바디 공정의 오목한 부분이 볼록한 형태로 변환된다. 성장속도가 0.1mm/분보다 크면, 상기 볼록한 성장이 이루어지지 않는다. 포인트 경사 범위가 500보다 크면, 도 3의 마무리 부분에서 외곽의 직경이 줄어들거나(A) 또는 볼록한 부분이 잉곳(IG) 안쪽으로 녹아들어가는 부분(B)이 발생한다. 포인트 경사가 100보다 작으면, 마무리 부분에서 잉곳(IG)의 측방향으로 확장된 성장이 일어난다(도 4의 C). 상기 유지시간이 10분보다 작으면, 볼록한 성장이 이루어지지 않는다. 상기 유지시간이 180분보다 크면, 도 5와 같이 필요이상으로 볼록(D)하게 되고 슬립 전위가 발생하게 된다.
상기 성장속도 및 포인트 경사를 가지고 성장공정을 시작하면, 잉곳(IG)의 오목한 부분이 점차 평평해지고, 성장공정의 초기에 잉곳(IG)의 중심부터 볼록한 부분이 점차로 외연으로 확대되어 나타난다. 이를 위해, 성장속도 및 포인트 경사와 더불어 일정한 유지시간의 조절이 필요하다. 구체적으로, 잉곳(IG)의 직경이 400mm인 경우, 성장공정 유지시간은 상대적으로 긴 시간, 예컨대 60분 내지 180분을 가지며, 시간이 지남에 따라 포인트 경사를 늘려갈 수 있다. 잉곳(IG)의 직경이 200mm인 경우, 상기 유지시간은 10분 내지 100분을 가지며, 성장공정을 일정한 포인트 경사로 진행할 수 있다.
성장공정을 마친 후에는 분리공정에 들어간다. 분리공정은 일정한 분리속도로 진행한다. 분리속도는 직경에 따라 20mm/분 내지 500mm/분이 바람직하다. 분리속도가 20mm/분보다 작으면, 잉곳(IG)의 경계면이 불균일해져서 단결정의 성장이 일어나지 않는다. 분리속도가 500mm/분보다 크면, 분리될 때 융액(SM)이 잉곳(IG)과 충돌하여 단결정의 결정성을 파괴한다. 분리공정을 마치면, 본 발명의 실시예에 의한 마무리 공정이 완료되어, 도 6과 같이 볼록한 형상(E)이 형성되는 부분과 융액과 분리되면서 생기는 볼록부(P)의 마무리 면을 가진다. 본 발명의 실리콘 잉곳(IG)은 성장속도, 포인트 경사 및 공정시간을 조절하는 온도조절부를 둠으로써, 실리콘 단결정의 분리된 부위의 급격한 온도 변화에 의한 슬립전위 발생을 방지하고 실리콘 단결정 품질을 유지할 수 있다. 이에 따라, 결정 직경을 가진 잉곳의 수율을 높일 수 있다.
한편, 종래의 실리콘 잉곳(IG)은 본 발명의 실시예에 의한 실리콘 잉곳(IG)에 비해, 상대적으로 길이가 매우 긴 테일부(T)를 가진다(도 7). 상기 테일부(T)는 웨이퍼로 사용하지 못하고 결국 소모되는 것이다. 또한, 종래의 테일부(T)를 형성하는 데에는 많은 시간을 필요로 한다. 이에 반해, 본 발명의 실시예는 잉곳(IG)을 완성하는 시간 및 소모되는 잉곳(IG)의 양을 현저하게 줄일 수 있다. 또한, 종래의 테일부(T)는 공정시간이 길어서 인상장치의 사용효율이 떨어져서 잉곳(IG)의 생산성이 나빠진다. 본 발명의 실리콘 잉곳(IG)의 공정시간이 줄어듦에 따라, 인상장치의 사용효율을 종래에 비해 높일 수 있다. 예를 들어, 융액 진동(vibration)으로 석영 도가니의 열화 및 산화규소의 석출에 기인하는 유전위화를 방지할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10; 챔버 12; 가스 도입구
14; 가스 배출구 20; 권취기
21; 중량 측정부 22; 와이어
24; 척 26; 종자결정
28; 정류부 30; 도가니
30a; 석영 도가니 30b; 흑연 도가니
32; 페데스탈 34; 도가니 구동부
40, 42; 히터
44; 단열재 46; 온도측정기
48; 직경측정기 50; 온도조절부
60; 제어부 IG; 잉곳
SM; 융액

Claims (6)

  1. 결정 직경을 가진 단결정 잉곳을 융액으로부터 분리하는 장치에 있어서,
    상기 잉곳의 성장속도에 따른 포인트 경사에 의해 온도조절을 하는 포인트 경사법이 채용된 온도조절부를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리하는 과정은 성장공정 및 분리공정으로 나뉘고, 상기 온도조절부는 성장공정의 성장속도를 0mm/분보다 크고 0.1mm/분 이하, 포인트 경사를 100 내지 500로 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 온도조절부는 분리공정의 분리속도를 20mm/분 내지 500mm/분으로 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치.
  4. 융액으로부터 결정 직경을 가진 단결정 잉곳을 성장시키는 단계;
    상기 단결정 잉곳의 마무리 부분의 성장속도를 0mm/분보다 크고 0.1mm/분 이하, 포인트 경사를 100 내지 500로 조절하여 유지시간을 10~180분으로 유지하는 성장공정을 진행하는 단계; 및
    상기 성장공정을 거친 상기 잉곳을 20mm/분 내지 500mm/분의 분리속도로 분리하는 분리공정을 수행하는 단계를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 성장공정을 진행하기 이전에, 상기 융액과 접하는 상기 단결정의 잉곳의 경계면을 오목한 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 성장공정은 상기 잉곳의 직경이 커짐에 따라, 유지시간이 증가하고, 시간의 경과에 따라 포인트 경사를 늘이는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳의 제조방법.
KR1020140109484A 2014-08-22 2014-08-22 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법 Active KR101609465B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140109484A KR101609465B1 (ko) 2014-08-22 2014-08-22 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140109484A KR101609465B1 (ko) 2014-08-22 2014-08-22 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160023301A true KR20160023301A (ko) 2016-03-03
KR101609465B1 KR101609465B1 (ko) 2016-04-05

Family

ID=55535316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140109484A Active KR101609465B1 (ko) 2014-08-22 2014-08-22 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101609465B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112301415A (zh) * 2019-07-31 2021-02-02 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种大尺寸单晶取段收尾结构及其控制方法
CN114059153A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司 一种直拉单晶工艺及单晶晶体

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004083389A (ja) * 2002-06-25 2004-03-18 Toshiba Ceramics Co Ltd シリコン単結晶とその製造方法
JP4413055B2 (ja) * 2004-03-29 2010-02-10 コバレントマテリアル株式会社 シリコン単結晶製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112301415A (zh) * 2019-07-31 2021-02-02 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种大尺寸单晶取段收尾结构及其控制方法
CN112301415B (zh) * 2019-07-31 2023-09-08 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种大尺寸单晶取段收尾结构及其控制方法
CN114059153A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司 一种直拉单晶工艺及单晶晶体
CN114059153B (zh) * 2020-07-31 2024-08-02 内蒙古中环晶体材料有限公司 一种直拉单晶工艺及单晶晶体

Also Published As

Publication number Publication date
KR101609465B1 (ko) 2016-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070101926A1 (en) Method of manufacturing silicon single crystal, silicon single crystal and silicon wafer
KR101997565B1 (ko) 실리콘 단결정의 제조방법
TWI402384B (zh) 製造單晶的方法
US8721787B2 (en) Method for manufacturing silicon single crystal
US20160160388A1 (en) Silicon single crystal ingot and wafer for semiconductor
KR101609465B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법
KR101105475B1 (ko) 공정 변동이 최소화된 단결정 제조방법
KR101218664B1 (ko) 탄소가 도핑된 반도체 단결정 잉곳 및 그 제조 방법
JP5415052B2 (ja) 極低欠陥半導体単結晶製造方法及びその製造装置
KR101105547B1 (ko) 단결정 제조용 흑연 히터, 이를 포함하는 단결정 제조 장치및 방법
KR101571957B1 (ko) 잉곳성장장치 및 잉곳성장방법
KR101540567B1 (ko) 단결정 잉곳, 이를 제조하는 방법 및 장치
JP2019094251A (ja) 単結晶製造方法
KR101571958B1 (ko) 잉곳성장장치 및 잉곳성장방법
JP4341379B2 (ja) 単結晶の製造方法
JP2008019128A (ja) 単結晶製造装置、単結晶製造方法および単結晶
JP2007284323A (ja) 半導体単結晶の製造装置及び製造方法
JP5053426B2 (ja) シリコン単結晶製造方法
KR101494533B1 (ko) 실리콘 단결정 성장 장치의 인상 속도 제어 시스템 및 그 방법
KR20090008969A (ko) 실리콘 단결정 성장 장치 및 실리콘 단결정 성장 방법
JP2008019129A (ja) 単結晶製造装置、単結晶の製造方法および単結晶
KR101818250B1 (ko) 잉곳 성장 장치
KR101741101B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 및 그 제조방법
KR101625431B1 (ko) 쵸크랄스키법을 이용한 실리콘 단결정의 성장 방법 및 실리콘 단결정 잉곳
KR101472354B1 (ko) 실리콘 단결정의 성장 방법 및 실리콘 단결정 잉곳

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20140822

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20150924

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20160328

PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20160330

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20160330

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190108

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190108

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191223

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20191223

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20201228

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20211228

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231218

Start annual number: 9

End annual number: 9