KR20160047935A - 잔류 융액 제거 방법 - Google Patents

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KR20160047935A
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Abstract

잔류 융액 제거 방법이 제공된다. 잔류 융액 제거 방법은 쵸크랄스키법에 의한 단결정 잉곳 성장 후 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액 제거 방법으로서, (a)히터의 온도를 제1 온도로 상승시켜 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액을 액상으로 유지시키는 단계, (b) 잔류 융액에 시드를 디핑시키는 단계, (c) 히터의 온도를 제2 온도 범위 내로 제어하여 잔류 융액을 결정화시키는 단계, (d) 히터의 온도를 제3 온도로 상승시켜 결정을 석영 도가니와 분리시키는 단계 및 (e) 결정과 연결된 시드를 소정의 상승 속도로 인상시켜 결정을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

잔류 융액 제거 방법{Method for removing residual melt}
본 발명은 쵸크랄스키법에 의한 단결정 잉곳 성장 후 잔류 융액 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로 단결정 잉곳(Ingot)은 쵸크랄스키(Czochralski) 결정 성장법(CZ 법)으로 제조된다. 보다 구체적으로, 핫존 영역에 설치되는 도가니에 폴리 실리콘 등의 고체 원료를 충전하고 전열히터로 가열 및 용융시켜 융액(Melt)을 만든 다음, 단결정 시드(seed)를 시드 커넥터에 매달아 융액에 접촉시킨 후 서서히 회전 및 인상시킨다. 그러면 시드 커넥터에는 네크부(neck part), 직경이 증가하는 숄더부(shoulder part), 직경이 일정한 원기둥 형태의 바디부(body part)의 순서로 인상되고, 마지막으로 직경이 감소하는 테일부(tail part)를 끝으로 하는 단결정 잉곳이 얻어진다.
또한, 쵸크랄스키법 중 복수개의 잉곳을 하나의 석영도가니에서 수회 생산하는 다중성장형 쵸크랄스키법(MP-CZ:Multi Pulling-CZochralski)은 기존의 쵸크랄스키법에 비하여 더 작은 원가로 잉곳을 생산할 수 있어 새롭게 각광받고 있다.
그런데, 종래의 쵸크랄스키법은 단결정 잉곳 성장 후 일부 융액이 석영 도가니에 잔류하게 되는데 이 잔류 융액은 통상 많은 불순물을 포함하고 있어 단결정 잉곳의 품질을 저하시킨다.
본 발명의 일 실시예는 쵸크랄스키법에 의해 단결정 잉곳 성장 후 석영 도가니 내부에 있는 잔류 융액을 효과적으로 제거함으로써 단결정 잉곳의 품질저하를 방지할 수 있는 잔류 융액 제거 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 쵸크랄스키법에 의한 단결정 잉곳 성장 후 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액 제거 방법에 있어서, (a)히터의 온도를 제1 온도로 상승시켜 상기 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액을 액상으로 유지시키는 단계, (b)상기 잔류 융액에 시드를 디핑시키는 단계, (c)상기 히터의 온도를 제2 온도 범위 내로 제어하여 상기 잔류 융액을 결정화시키는 단계, (d)상기 히터의 온도를 제3 온도로 상승시켜 상기 결정을 상기 석영 도가니와 분리시키는 단계 및 (e)상기 결정과 연결된 상기 시드를 소정의 상승 속도로 인상시켜 상기 결정을 제거하는 단계를 포함하는 잔류 융액 제거 방법이 제공된다.
이때, 상기 (e) 단계는 (e-1)상기 잔류 융액의 계면 상부에 위치하고 내부에 중공부가 형성된 차폐부재에 의해 상기 결정을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 (a)단계에서 상기 제1 온도는 1500도 이상 1600도 이하일 수 있다.
이때, 상기 (c)단계에서 상기 제2 온도 범위는 상기 제1 온도의 30%이상 60%이하일 수 있다.
이때, 상기 (c)단계는 (c-1) 상기 잔류 융액에 시드를 디핑시킨 후 상기 히터의 온도를 상기 제1 온도의 30%가 되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 (c)단계는 (c-2) 상기 잔류 융액의 50%가 결정화될 때 상기 히터의 온도를 상기 제1 온도의 60%가 되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 (d)단계에서 상기 제3 온도는 상기 제1 온도보다 높을 수 있다.
이때, 상기 (d)단계는 (d-1) 상기 잔류 융액이 80%가 결정화될 때 상기 히터의 온도를 상기 제3 온도가 되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 (e)단계에서 상기 상승 속도는 10mm/min이상 60mm/min이하일 수 있다.
이때, 상기 (e-1)단계에서 상기 차폐부재의 하부면과 상기 잔류 융액의 계면간의 거리는 100mm이상 150mm이하일 수 있다.
이때, 상기 (e)단계 이후에 상기 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액이 100g을 초과하면 상기 (a)단계 내지 상기 (e)단계까지를 반복할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쵸크랄스키법에 의해 단결정 잉곳 성장 후 잔류 융액 제거 방법은 시드의 상승 속도 및 히터 파워의 감소를 조절하여 잔류 융액을 효과적으로 제거함으로써 단결정 잉곳의 품질의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법의 실시를 위해 사용될 수 있는 잉곳 성장 장치의 측면도를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법의 실시를 위해 사용될 수 있는 잉곳 성장 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 실시하기 위한 초기 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 실시하여 잔류 융액을 첫 번째로 제거한 것을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 실시하여 잔류 융액을 두 번째로 제거한 것을 도시한 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 도시한 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법의 실시를 위해 사용될 수 있는 잉곳 성장 장치의 측면도를 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법의 실시를 위해 사용될 수 있는 잉곳 성장 장치의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법은 쵸크랄스키법에 의한 단결정 잉곳 성장 및 성장한 단결정 잉곳을 분리한 후 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액을 제거하여 연속적으로 생산하는 단결정 잉곳의 품질을 향상시킬 수 있다. 이는 잔류 융액에는 통상적으로 많은 불순물을 포함하고 있기 때문이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법의 실시를 위해 사용될 수 있는 잉곳 성장 장치(10)에 의해 단결정 잉곳(43)이 성장한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 설명하기 앞서 쵸크랄스키법에 의한 단결정 잉곳(43)을 성장시키는 잉곳 성장 장치(10)에 대해 이하 설명한다.
도 2를 참조하면, 잉곳 성장 장치(10)는 베이스(20), 메인 챔버(30), 돔 챔버(90), 풀 챔버(70) 및 구동부(50)를 포함할 수 있다. 한편, 베이스(20)는 잉곳 성장 장치가 놓이는 바닥면에 설치되고 복수의 프레임이 결합된 형태로 이루어져 잉곳 성장 장치(10)를 지지할 수 있다.
이때, 베이스(20) 상에는 메인 챔버 지지대(33)가 설치되며 메인 챔버 지지대(33) 상에는 메인 챔버(30)가 설치될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 챔버(30)는 원통형으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도 3을 참조하면, 메인 챔버(30) 내부에는 원료 물질 예를 들어 폴리 실리콘 등을 수용할 수 있는 도가니(35)와 도가니의 외측면에 도가니를 가열시켜 원료 물질을 용융시키는 히터(31)가 설치될 수 있다.
이때, 도가니(35)는 폴리 실리콘을 용융시켜 실리콘 융액(39)을 수용할 수 있는 석영 도가니(35a) 및 석영 도가니의 외주면을 감싸서 석영 도가니를 지지하는 흑연 도가니(35b)를 포함할 수 있다.
한편, 히터(31)는 흑연 도가니(35b)의 외측면에 위치하여 단결정 잉곳(43) 성장에 필요한 열에너지를 복사열로 공급한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 돔 챔버(90)는 도가니(35)의 상부에 설치되고, 돔 챔버의 하부는 돔 형태로 이루어지며 상부는 통 형상으로 이루어질 수 있다. 돔 챔버(90) 내부에는 도가니(35)에서 성장하는 잉곳(43)을 냉각시키는 냉각장치(도면 미기재)가 설치될 수 있다. 냉각장치는 내부에 냉각수가 순환할 수 있도록 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 풀 챔버(70)는 돔 챔버(90)의 상부에 설치되고, 풀 챔버는 상측 방향으로 연장된 관형으로 이루어질 수 있다. 도 3을 참조하면, 풀 챔버(70)는 성장하는 잉곳(43)이 시드 케이블(57)을 따라 상승하면서 풀 챔버 내부를 통과한다. 즉, 풀 챔버(70)는 잉곳이 지나갈 수 있는 통로 역할을 한다.
이때, 풀 챔버(70)의 둘레 면에는 도어(71)가 설치되어 잉곳(43)의 성장을 확인하거나 또는 공정이 마무리된 상태에서 잉곳(43)이 분리되면 풀 챔버(70) 내부를 청소하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 구동부(50)는 풀 챔버(70)의 상부에 설치되고, 하우징(51), 지지 롤러(55), 드럼(53), 구동 모터(59) 및 시드 케이블(57)을 포함할 수 있다.
이때, 구동부(50)는 지지 롤러(55)에 의하여 지지되는 시드 케이블(57)을 상하 방향으로 이동시켜 잉곳(43)을 도가니(35) 외부로 인출시킨다. 하우징(51)은 원통형으로 풀 챔버(70)의 상부에 설치되며 내부가 진공상태로 유지될 수 있다.
한편, 지지 롤러(55)는 하우징(51) 내부에 설치되고 시드 케이블(57)을 지지하며 지지 롤러(55) 하부에는 시드 케이블이 상승 및 하강할 수 있도록 승강 홀(52)이 형성될 수 있다. 시드 케이블(57)은 지지 롤러(55)의 외주홈에 회전되어 걸려 있고, 드럼(53)의 표면에 감겨있어 승강 홀(52)을 통하여 실리콘 융액(39) 상부까지 하강할 수 있다.
도 3을 참조하면, 시드 케이블(57)의 단부에는 성장되는 잉곳(43)을 상승시킬 수 있게 시드(61) 및 시드척(도면 미도시)이 설치될 수 있다. 이때, 구동 모터(59)에 의해 드럼(53)이 회전하면 시드 케이블(57)이 드럼에 감겨 성장 중인 잉곳(43)은 천천히 회전하면서 상승한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실리콘 융액(39)의 계면 상부에는 내부에 중공부가 형성된 원통형상의 차폐부재(37)가 설치될 수 있으나 차폐부재의 형상은 이에 한정되지는 않는다. 차폐부재(37)는 성장된 실리콘 잉곳(43)의 냉각을 위해 실리콘 융액(39)에서 방출되는 열을 차단한다.
한편, 단결정 잉곳(43)의 성장이 완료되면 단결정 잉곳을 잉곳 성장 장치(10)로부터 분리한다. 이때, 석영 도가니(35a) 내부에는 잔류 융액(39)이 남는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법은 시드의 상승 속도 및 히터의 파워를 조절하여 쵸크랄스키법에 의한 단결정 잉곳 성장 후 석영 도가니(35a)에 남아있는 잔류 융액(39)을 효과적으로 제거하여 단결정 잉곳(43)의 품질을 향상시킨다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법은 히터의 온도를 제1 온도로 상승시켜 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액을 액상으로 유지시키는 단계(S10), 잔류 융액에 시드를 디핑시키는 단계(S20), 히터의 온도를 제2 온도 범위 내로 제어하여 잔류 융액을 결정화시키는 단계(S30), 히터의 온도를 제3 온도로 상승시켜 결정을 석영 도가니와 분리시키는 단계(S40) 및 결정과 연결된 시드를 소정의 속도로 인상시켜 결정을 제거하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 온도를 제1 온도로 상승시켜 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액을 액상으로 유지시키는 단계(S10)에서는 히터의 파워를 조절하여 히터의 온도를 제1 온도 즉 예를 들어 잔류 융액(39)이 액상으로 유지되도록 1500이상 1600이하로 하여 잔류 융액이 식지 않도록 한다.
한편, 잔류 융액에 시드를 디핑시키는 단계(S20)에서는 잉곳 성장 장치(10)의 시드 케이블(57)에 시드(61)를 장착하고 시드를 하강시켜 잔류 융액(39)에 시드를 접촉시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 히터의 온도를 제2 온도 범위 내로 제어하여 잔류 융액을 결정화시키는 단계(S30)에서는 먼저, 히터 파워를 조절하여 히터(31)의 온도를 제1 온도의 30%까지 낮추고 잔류 융액(39)에 시드(61)를 디핑시킨 상태로 대기하면 시드는 접촉하는 융액 부위부터 융액의 결정화가 서서히 진행된다.
이러한, 융액(39)의 결정화는 시간이 지남에 따라 잔류 융액의 상부에서부터 하부로 또한 중심에서부터 외부로 서서히 전파되어 일정한 시간이 경과되면 잔류 융액 전체가 결정으로 변화되어 결정의 상하 온도 구배가 자연스럽다.
그 후, 잔류 융액(39)의 50%가 결정화되었을 때 즉 석영 도가니에 존재하던 잔류 융액의 최초부피 중 50%가 결정화되었을 때 히터(31)의 온도를 제1 온도의 60%로 상승시켜 히터로부터 석영 도가니(35a)로 열에너지를 전달한다. 이때, 석영 도가니 내부에 존재하는 잔류 융액(39)은 여전히 결정화가 진행된다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 잔류 융액의 50%는 최초부피의 50%일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
이때, 히터의 온도를 제1 온도의 60%로 상승시켜 먼저 석영 도가니(35a)를 가열시켰기 때문에 이후 히터의 온도를 제1 온도보다 높은 제3 온도로 석영 도가니(35a)를 가열시킬 때 좀더 빨리 석영 도가니의 온도가 상승하게 되므로 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법은 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 히터를 제2 온도 범위 내로 제어하여 잔류 융액을 결정화시키는 단계(S30)에서는 잔류 융액을 제2 온도까지 냉각시키는데 이때, 제2 온도는 제1 온도의 30%이상 60%이하일 수 있고 예를 들어 1400도 이하일 수 있다.
이때, 잔류 융액(39)이 석영 도가니(35a)로부터 외부로 인출되면서 잔류 융액에서 응고가 이루어질 수 있는 상하 온도 구배가 자연스럽게 형성될 수 있도록 하는 조건으로 설정한다.
다만, 히터의 제1 온도 및 제2 온도는 이에 한정되지 않으며 석영 도가니(35a)의 직경(미도시), 잔류 융액의 양과 온도 등에 따라 변경이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 히터의 온도를 제3 온도로 상승시켜 결정을 석영 도가니와 분리시키는 단계(S40)에서는 결정이 석영 도가니(35a)로부터 원활하게 분리될 수 있도록 잔류 융액(39)의 80%가 결정화되었을 때 즉 석영 도가니에 존재하던 잔류 융액의 최초부피 중 80%가 제거되었을 때 히터의 파워를 조절하여 히터의 온도를 상승시켜 석영 도가니를 가열한다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 잔류 융액의 80%는 최초부피의 80%일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
한편, 히터의 온도는 제3 온도 즉 제1 온도보다 높게 상승시켜 결정을 석영 도가니로부터 원활하게 분리할 수 있다. 이때, 제3 온도는 통상의 용융 공정에서 히터의 파워를 높여 얻을 수 있는 온도 예를 들어 1600도 이상이다.
이때, 결정은 차폐부재의 내부에 형성된 중공부(미도시)를 통과하므로 결정의 크기는 차폐부재 내부의 중공부의 크기보다는 작을 때 즉 예를 들어 잔류 융액(39)의 80%가 결정화될 때 결정을 인상하면 차폐부재로 인한 간섭을 받지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 따른 잔류 융액 제거 방법은 차폐부재의 중공부의 지름이 250mm일 때 결정의 지름은 200mm여서 50mm의 차이가 날 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 결정과 연결된 시드를 소정의 상승 속도로 인상시켜 결정을 제거하는 단계(S50)에서는 시드(61)를 소정의 상승 속도 즉, 예를 들어 10mm/min이상 60mm/min이하로 인상시켜 결정을 제거한다. 이처럼 시드(61)의 상승 속도를 저속으로 인상시키면 결정(41)이 시드에서 떨어지지 않아 최대한 많은 잔류 융액(39)을 제거할 수 있다.
한편, 소정의 상승 속도는 잔류 융액(39)이 석영 도가니(35a)로부터 인출되면서 잔류 융액에서 응고가 이루어질 수 있는 상하 온도 구배가 자연스럽게 형성될 수 있도록 하는 조건으로 설정한다.
다만, 상승 속도는 이에 한정되지 않으며 석영 도가니(35a)의 직경, 잔류 융액의 양과 온도 등에 따라 변경이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법은 잔류 융액의 계면 상부에 위치하고 내부에 중공부가 형성된 차폐부재에 의해 결정을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 차폐부재는 잔류 융액의 계면 상부에 위치하고 예를 들어 잔류 융액의 계면과 차폐부재의 거리는 100mm이상 150mm이하일 수 있고, 내부에 중공부가 형성될 수 있다.
한편, 잔류 융액의 계면 상부에 위치하고 내부에 중공부가 형성된 차폐부재에 의해 결정을 냉각시키는 단계에서는 차폐부재(37)가 결정(41)이 용융되지 않도록 석영 도가니(35a) 내부에 있는 잔류 융액(39)으로부터 방출되는 열을 차단한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 실시하기 위한 초기 상태를 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 실시하여 잔류 융액을 첫 번째로 제거한 것을 도시한 개략도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 실시하여 잔류 융액을 두 번째로 제거한 것을 도시한 개략도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법을 통해 한번 실시하면 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액의 최초 부피 중 40~50%정도 제거할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 잔류 융액의 40~50%는 최초부피의 40~50%일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도 6을 참조하면, 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법에 있어서, 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액이 100g을 초과하면 반복하여 수행하는 단계(S60)에서는 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액이 100g이하가 될 때까지 히터의 온도를 제1 온도로 상승시켜 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액을 액상으로 유지시키는 단계(S10), 잔류 융액에 시드를 디핑시키는 단계(S20), 히터의 온도를 제2 온도 범위 내로 제어하여 잔류 융액을 결정화시키는 단계(S30), 히터의 온도를 제3 온도로 상승시켜 결정을 석영 도가니와 분리시키는 단계(S40) 및 결정과 연결된 시드를 소정의 상승 속도로 인상시켜 결정을 제거하는 단계(S50)를 반복하여 수행할 수 있다.
석영 도가니에 존재하는 잔류 융액이 100g초과하면 반복하여 수행하는 단계(S60)에서는 잔류 융액이 100g이하가 될 때까지 잔류 융액을 제거하면 쵸크랄스키법 중 복수개의 잉곳을 하나의 석영도가니에서 수회 생산하는 다중 성장형 쵸크랄스키법(MP-CZ:Multi Pulling-CZochralski)에 의해 잉곳을 생산할 때 단결정 잉곳의 품질을 향상시킬 수 있다.
즉, 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액이 100g이하가 되면 단결정 잉곳을 생산할 때 잔류 융액에 포함된 불순물은 소량이 되어 단결정 잉곳의 품질에 영향을 미치지 않을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 융액 제거 방법은 잔류 융액을 석영 도가니에서 효과적으로 제거함으로써 단결정 잉곳의 품질의 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10 : 잉곳 성장 장치 20 : 베이스
30 : 메인 챔버 31 : 히터
33 : 메인 챔버 지지대 35 : 도가니
35a : 석영 도가니 35b : 흑연 도가니
37 : 차폐부재 39 : 잔류 융액
41 : 결정 43 : 잉곳
50 : 구동부 51 : 하우징
52 : 승강홀 53 : 드럼
55 : 지지롤러 57 : 시드 케이블
59 : 구동 모터 61 : 시드
70 : 풀 챔버 71 : 도어
90 : 돔 챔버

Claims (11)

  1. 쵸크랄스키법에 의한 단결정 잉곳 성장 후 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액 제거 방법에 있어서,
    (a)히터의 온도를 제1 온도로 상승시켜 상기 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액을 액상으로 유지시키는 단계;
    (b)상기 잔류 융액에 시드를 디핑시키는 단계;
    (c)상기 히터의 온도를 제2 온도 범위 내로 제어하여 상기 잔류 융액을 결정화시키는 단계;
    (d)상기 히터의 온도를 제3 온도로 상승시켜 상기 결정을 상기 석영 도가니와 분리시키는 단계 및
    (e)상기 결정과 연결된 상기 시드를 소정의 상승 속도로 인상시켜 상기 결정을 제거하는 단계를 포함하는 잔류 융액 제거 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    (e-1)상기 잔류 융액의 계면 상부에 위치하고 내부에 중공부가 형성된 차폐부재에 의해 상기 결정을 냉각시키는 단계를 포함하는 잔류 융액 제거 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 상기 제1 온도는 1500도 이상 1600도 이하인 잔류 융액 제거 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 상기 제2 온도 범위는 상기 제1 온도의 30%이상 60%이하인 잔류 융액 제거 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 (c)단계는
    (c-1) 상기 잔류 융액에 시드를 디핑시킨 후 상기 히터의 온도를 상기 제1 온도의 30%가 되도록 하는 단계를 포함하는 잔류 융액 제거 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 (c)단계는
    (c-2) 상기 잔류 융액의 50%가 결정화될 때 상기 히터의 온도를 상기 제1 온도의 60%가 되도록 하는 단계를 포함하는 잔류 융액 제거 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서 상기 제3 온도는 상기 제1 온도보다 높은 잔류 융액 제거 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 (d)단계는
    (d-1) 상기 잔류 융액이 80%가 결정화될 때 상기 히터의 온도를 상기 제3 온도가 되도록 하는 단계를 포함하는 잔류 융액 제거 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 (e)단계에서 상기 상승 속도는 10mm/min이상 60mm/min이하인 잔류 융액 제거 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 (e-1)단계에서 상기 차폐부재의 하부면과 상기 잔류 융액의 계면간의 거리는 100mm이상 150mm이하인 잔류 융액 제거 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 (e)단계 이후에 상기 석영 도가니에 존재하는 잔류 융액이 100g을 초과하면 상기 (a)단계 내지 상기 (e)단계까지를 반복하는 잔류 융액 제거 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0570280A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上装置における残留融液の排出方法
JP2995912B2 (ja) * 1991-06-11 1999-12-27 日本電気株式会社 坩堝内の残存原料の除去方法
JP2008260649A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Shin Etsu Handotai Co Ltd ルツボ内残融液の固化方法
KR101025652B1 (ko) * 2009-06-05 2011-03-30 주식회사 엘지실트론 잔류 융액을 재활용한 태양전지용 결정 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3892496B2 (ja) * 1996-04-22 2007-03-14 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 半導体単結晶製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2995912B2 (ja) * 1991-06-11 1999-12-27 日本電気株式会社 坩堝内の残存原料の除去方法
JPH0570280A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上装置における残留融液の排出方法
JP2008260649A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Shin Etsu Handotai Co Ltd ルツボ内残融液の固化方法
KR101025652B1 (ko) * 2009-06-05 2011-03-30 주식회사 엘지실트론 잔류 융액을 재활용한 태양전지용 결정 제조방법

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