KR20190007223A

KR20190007223A - 단결정 잉곳 성장 장치 및 이를 이용한 단결정 잉곳의 성장 방법

Info

Publication number: KR20190007223A
Application number: KR1020170088396A
Authority: KR
Inventors: 강인구; 송도원; 황정하
Original assignee: 에스케이실트론 주식회사
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-22
Also published as: US10655242B2; KR101942322B1; US20190017191A1

Abstract

실시 예는 자기장의 MGP가 용융액의 표면의 상측에 위치하도록 MGP의 위치를 설정하는 단계, 설정된 MGP의 위치에 기초하여 융융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 설정하는 단계, 설정된 자기장의 세기의 편차에 기초하여 상기 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 설정하는 단계, 및 설정된 MGP의 위치 및 설정된 자기장의 세기에 기초하여 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하며, 상기 자기장은 수평 자기장이고, MGP의 위치는 융융액의 표면을 기준으로 +50mm ~ +150mm이고, 자기장의 세기의 편차는 420[G] ~ 500[G]이다.

Description

단결정 잉곳 성장 장치 및 이를 이용한 단결정 잉곳의 성장 방법{An apparatus for growing a crystal ingot and a method for growing a crystal ingot using the same}

실시 예는 단결정 잉곳 성장 장치 및 이를 이용한 단결정 잉곳의 성장 방법에 관한 것이다.

단결을 성장시키는 방법인 초크랄스키(CZ:CZochralski)법에 따르면, 석영 도가니에 다결정 실리콘을 투입하고, 흑연 발열체를 가열하여 다결정 실리콘을 용융시킨 후, 용융 결과 형성된 실리콘 용융액에 씨드(seed) 결정을 침지시킨다. 그리고 씨드 결정을 회전시키면서 인상시킴으로써 용융액 계면에서 결정화가 일어나도록 함으로써, 단결정 실리콘 잉곳을 육성시킬 수 있다. 이후, 육성된 단결정 실리콘 잉곳에 대하여 슬라이싱(slicing) 공정, 에칭(etching) 공정 및 연마(polishing) 공정을 수행하여 웨이퍼 형태로 만들 수 있다.

도 12는 도가니(10) 내의 용융액에 인가되는 일반적인 수평 자기장을 나타내고, 도 13은 도 12에 따른 수평 자기장이 인가된 상태에서 성장된 단결정 잉곳의 반경 방향의 산소 농도를 나타낸다. 도 12 및 도 13에서 수평 자기장의 MGP의 위치는 용융액의 표면 위에 위치할 수 있다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 직경이 300[mm]인 단결정 잉곳 성장 공정에서는 차지량 증대에 따른 용융액의 대류 제어를 위하여 수평 자기장을 적용하는데, 이로 인하여 용융액의 중심에 인가되는 자기장과 용융액의 가장 자리에 인가되는 자기장 간의 편차가 발생될 수 있다. 그리고 용융액 내부에서 단결정 잉곳 방향으로 유입되는 산소도 이러한 자기장의 편차에 의하여 영향을 받기 때문에, 용융액의 중심으로 유입되는 산소와 용융액의 가장 자리로 유입되는 산소 간의 농도 편차가 발생될 수 있다. 이러한 산소 농도 편차로 인하여 도 13에 도시된 바와 같이, 성장되는 단결정 잉곳의 가장 자리(도 13의 점선 부분)에서 산소 농도가 급격히 떨어지고, 이로 인하여 단결정 잉곳의 반경 방향으로의 산소 농도 편차가 증가될 수 있다.

실시 예는 단결정 잉곳 또는 이로부터 제조된 웨이퍼의 반경 방향의 산소 농도의 편차를 줄일 수 있는 단결정 성장 장치 및 이를 이용한 단결정 성장 방법을 제공한다.

실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법은 자기장의 MGP(Maximum Gauss Position)가 용융액의 표면의 상측에 위치하도록 MGP의 위치를 설정하는 단계; 설정된 MGP의 위치에 기초하여 상기 융융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 설정하는 단계; 상기 설정된 자기장의 세기의 편차에 기초하여, 상기 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기에 기초하여, 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하며, 상기 자기장은 수평 자기장이고, 상기 MGP의 위치는 상기 융융액의 표면을 기준으로 +50mm ~ +150mm이고, 상기 자기장의 세기의 편차는 420[G] ~ 500[G]이다.

상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 바디 공정 내에서 계속 유지될 수 있다.

상기 용융액의 표면은 상기 단결정 잉곳과 상기 용융액의 경계면과 상기 용융액이 담긴 도가니의 내측면 사이에 위치하는 상기 용융액의 상면일 수 있다.

상기 용융액의 중앙 지점 및 상기 용융액의 가장 자리 지점은 서로 대응하고, 서로 대응하는 상기 중앙 지점과 상기 가장 자리 지점은 상기 도가니의 내면의 중앙을 기준으로 동일한 높이에 위치할 수 있다.

상기 자기장의 세기의 편차는 상기 용융액의 가장 자리 지점의 자기장의 세기에서 상기 용융액의 중앙 지점의 자기장의 세기를 뺀 값일 수 있다.

상기 단결정 잉곳의 성장 방법은 상기 설정된 MGP의 위치를 변경시키는 단계; 및 상기 변경된 MGP의 위치에 대응하여 상기 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]의 범위 내에 속하도록 상기 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 넥킹 공정, 숄더링 공정, 바디 공정 및 테일링 공정 내에서 계속 유지될 수 있다.

다른 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법은 융융액의 표면을 기준으로 +50mm ~ +150mm의 범위 내에 위치하도록 자기장의 MGP의 위치를 설정하는 단계; 설정된 MGP의 위치에서 상기 융융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]이 되도록 상기 용융액에 인가되는 상기 자기장의 세기를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기에 기초하여, 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하며, 상기 자기장은 수평 자기장이고, 상기 자기장의 세기는 수학식 1에 의하여 설정되고,

[수학식 1]

,

X는 상기 자기장의 세기이고, Y는 MGP의 위치이고, X≥2400[G]이고, Y≥50이다.

상기 단결정 잉곳의 성장 방법은 상기 설정된 MGP의 위치를 변경시키는 단계; 및 상기 변경된 MGP의 위치 및 상기 수학식 1에 기초하여 상기 자기장의 세기를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치는 용융액을 담기 위한 도가니; 상기 도가니를 지지하고 회전시키기 위한 지지 회전축; 상기 도가니에 담긴 용융액에 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생부; 및 상기 자기장의 MGP의 위치 및 상기 자기장의 세기를 조절하기 위하여 상기 자기장 발생부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 단결정 잉곳의 성장시, 상기 자기장의 MGP가 상기 융융액의 표면을 기준으로 +50mm ~ +150mm의 범위 내에 위치하도록 상기 MGP의 위치를 제어하고, 상기 설정된 MGP의 위치에서 상기 융융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]이 되도록 상기 자기장의 세기를 제어한다.

상기 자기장은 수평 자기장이고, 상기 자기장의 세기는 수학식 1에 의하여 설정되고,

[수학식 1]

,

X는 상기 자기장의 세기이고, Y는 MGP의 위치이고, X≥2400[G]이고, Y≥50일 수 있다.

상기 MGP의 위치 및 상기 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 바디 공정 내에서 계속 유지될 수 있다. 상기 용융액의 표면은 상기 단결정 잉곳과 상기 용융액의 경계면과 상기 용융액이 담긴 도가니의 내측면 사이에 위치하는 상기 용융액의 상면일 수 있다. 상기 자기장의 세기의 편차는 상기 용융액의 가장 자리 지점의 자기장의 세기에서 상기 용융액의 중앙 지점의 자기장의 세기를 뺀 값일 수 있다.

상기 제어부는 상기 설정된 MGP의 위치를 변경시키고, 상기 변경된 MGP의 위치 및 상기 수학식 1에 기초하여 상기 자기장의 세기를 조절할 수 있다.

실시 예는 단결정 잉곳 또는 이로부터 제조된 웨이퍼의 반경 방향의 산소 농도 산포를 개선할 수 있다.

도 1은 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치를 나타낸다.
도 2는 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 3a는 MGP의 위치가 + 50mm일 때의 용융액에 인가되는 제1 방향의 수평 자기장을 나타낸다.
도 3b는 MGP의 위치가 + 50mm일 때의 용융액에 인가되는 제2 방향의 수평 자기장을 나타낸다.
도 4a는 MGP의 위치가 + 100mm일 때의 용융액에 인가되는 제1 방향의 수평 자기장을 나타낸다.
도 4b는 MGP의 위치가 + 100mm일 때의 용융액에 인가되는 제2 방향의 수평 자기장을 나타낸다.
도 5a는 MGP의 위치가 + 150mm일 때의 용융액에 인가되는 제1 방향의 수평 자기장을 나타낸다.
도 5b는 MGP의 위치가 + 150mm일 때의 용융액에 인가되는 제2 방향의 수평 자기장을 나타낸다.
도 6은 자기장의 세기의 편차를 측정하기 위한 분석 위치를 나타낸다.
도 7은 도 3a, 도 4a, 및 도 5a의 용용액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 나타낸다.
도 8은 MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 용융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 나타낸다.
도 9a는 도 8의 자기장의 세기의 편차가 제1 구간일 때, 샘플 웨이퍼들의 반경 방향의 산소 농도를 나타낸다.
도 9b는 도 8의 자기장의 세기의 편차가 제2 구간일 때, 샘플 웨이퍼들의 반경 방향의 산소 농도를 나타낸다.
도 9c는 도 8의 자기장의 세기의 편차가 제3 구간일 때, 샘플 웨이퍼들의 반경 방향의 산소 농도를 나타낸다.
도 10a는 MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 용용액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차에 대응하는 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 나타낸다.
도 10b는 MGP의 위치와 자기장의 세기의 편차와의 그래프를 나타낸다.
도 11은 MGP의 위치에 따른 제2 구간의 자기장의 편차를 얻기 위하여 용융액에 인가되는 자기장의 세기의 최대값의 변화를 나타낸다.
도 12는 도가니 내의 용융액에 인가되는 일반적인 수평 자기장을 나타낸다.
도 13은 도 12에 따른 수평 자기장이 인가된 상태에서 성장된 단결정 잉곳의 반경 방향의 산소 농도를 나타낸다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 개의 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 “제1” 및 “제2”, “상/상부/위” 및 “하/하부/아래” 등과 같은 관계적 용어들은 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다. 또한 동일한 참조 번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치(100)를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 단결정 잉곳 성장 장치(100)는 도가니(10), 지지 회전축(18), 인상 수단(40), 와이어(42), 열차폐부재(50), 히터(60), 단열재(70), 자기장 발생부(80), 및 제어부(130)를 포함한다. 예컨대, 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치(100)는 CZ 법에 의한 단결정 잉곳(30)을 성장시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 도시되지 않았지만, 단결정 잉곳 성장 장치(100)는 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 공간으로, 도가니(10), 도가니 지지부(18), 승강부(40), 와이어(42), 열차폐부재(50), 히터(60), 및 단열재(70)를 수용하는 챔버(chamber)를 더 포함할 수 있다.

도가니(10)는 챔버 내부에 배치될 수 있고, 단결정 잉곳(30)을 성장시키기 위한 원료 물질을 수용할 수 있다. 예컨대, 도가니(10)는 안쪽에 위치하는 석영 도가니(12) 및 바깥쪽에 위치하는 흑연 도가니(14)를 포함할 수 있다.

도가니 지지부(18)는 도가니(10) 하부에 위치하고, 도가니(10)를 지지할 수 있다. 도가니 지지부(18)는 단결정 잉곳 성장을 위하여 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 도가니(10)를 회전시킬 수 있다.

히터(60)는 도가니(10)의 외주면과 이격되도록 챔버 내에 배치될 수 있고, 도가니(10)를 가열할 수 있다. 히터(60)에 의하여 발생하는 열에 의하여 도가니(10)가 가열될 수 있고, 도가니(10)의 온도가 올라갈 수 있다. 그리고 도가니(10)의 온도가 올라감에 따라 도가니(10) 내에 수용된 다결정 덩어리인 원료 물질(예컨대, 다결정 실리콘)은 용융액(20)이 될 수 있다.

열 차폐 부재(50)는 도가니(10) 내의 용융액(20)으로부터 성장되는 실리콘 단결정으로 복사되는 열을 차단하고, 히터(60)로부터 발생하는 불순물(예컨대, CO gas)이 성장하는 실리콘 단결정으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

단열재(70)는 챔버의 내벽과 히터(60) 사이에 위치할 수 있고, 챔버 내부의 열이 챔버 외부로 빠져나가는 것을 차단할 수 있다.

와이어(42)의 일단은 시드 척(seed chuck, 미도시)에 연결될 수 있고, 시드 척에는 종자 결정(32)이 결합될 수 있고, 종자 결정(32)은 도가니(10) 내의 용융액(20)에 담가(dipped)질 수 있다.

인상 수단(40)은 챔버 상부에 위치할 수 있고, 챔버 내부에서 도가니(10) 위로 잉곳(30)에 연결된 와이어(42)를 인상시킬 수 있다.

자기장 발생부(80)는 자기장을 발생시킬 수 있으며, 발생된 자기장은 챔버 내부에 위치하는 도가니(10) 내의 용융액(20)에 제공될 수 있다.

예컨대, 자기장 발생부(80)는 도가니 내의 용융액(20)에 수평 자기장(Horizontal Magnetic Field)을 인가할 수 있다. 예컨대, HMCZ(Horizontal Magnetic Field CZochralski)법에 의하여 수평 자기장을 발생시킬 수 있다.

실시 예에 따르면, 자기장 발생부(80)는 단결정 잉곳에 의하여 제조된 웨이퍼의 반경 반향의 산소 산포를 개선하기 위하여, MGP(Maximum Gauss Position)가 실리콘 용융액 표면의 상부에 위치하도록 자기장을 형성할 수 있다.

예컨대, MGP는 용융액(20)의 표면(21)으로부터 기설정된 이격 거리(D1)만큼 이격하여 용융액(20)의 표면(21)의 상측에 위치할 수 있다. 기설정된 이격 거리(D1)는 +50[mm] ~ +150[mm]일 수 있다.

예컨대, MGP가 용융액(20)의 표면(21)에 위치하거나 정렬될 때, 이격 거리(D1)는 0[mm]일 수 있다. MPG의 위치가 용융액(20)의 표면(21)의 상측에 위치할 때, 이격 거리(D1)는 양수(+)일 수 있다. 반면에, MPG의 위치가 용융액(20)의 표면(21)의 하측에 위치할 때, 이격 거리(D1)는 음수(-)일 수 있다.

또한 자기장 발생부(80)는 용융액(20)의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G]보다 크고, 500[G]보다 작은 범위 내가 되도록 자기장을 발생시킬 수 있다. [G]는 자기장 세기의 단위인 가우스일 수 있다.

여기서 MGP란 자기장의 수직 성분이 실질적으로 0에 가깝고 수직 방향을 기준으로 자기장의 집속 밀도(flux density)가 최대 부분일 수 있다.

예컨대, MGP란, 자기장 발생부(80)로부터 발생되는 자기장의 수평 성분이 최대가 되는 부분을 의미할 수 있다.

자기장 발생부(80)는 상술한 MGP의 위치 및 자기장의 세기에 기초하여, 단결정 잉곳의 넥킹 공정, 숄더링 공정, 바디 공정, 및 테일링 공정을 수행할 수 있다.

제어부(130)는 자기장 발생부(80)로부터 발생되는 자기장의 세기 및 수평 자기장의 MGP의 위치를 조절하기 위하여 자기장 발생부(80)를 제어할 수 있다.

예컨대, 제어부(130)는 자기장 발생부(80)로부터 용융액(20)에 인가되는 자기장의 세기를 조절할 수 있고, 자기장 발생부(80)의 위치를 상하로 이동시킴으로써 MGP의 위치를 제어할 수 있다.

예컨대, 제어부(130)는 후술하는 넥킹 공정, 숄더링 공정, 바디 공정 또는 테일링 공정 중 적어도 하나의 공정에서, MGP의 위치가 용융액의 표면을 기준으로 +50[mm] ~ +150[mm]의 범위 내에 위치하도록 MGP의 위치를 제어할 수 있다.

또한 제어부(130)는 설정된 MGP의 위치에서 용융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]의 범위에 속하도록 자기장 발생부(80)로부터 발생되는 자기장의 세기를 조절할 수 있다.

예컨데, 제어부(130)는 후술하는 수학식 1에 기초하여 수평 자기장의 세기를 설정하도록 자기장 발생부(80)를 제어할 수 있다.

실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치를 이용하여 단결정 잉곳을 성장하는 방법은 다음과 같다.

기설정된 MPG 위치 및 기설정된 자기장의 세기를 갖는 공정 조건에서, 넥을 성장시키는 넥킹 공정, 숄더를 성장시키는 숄더링 공정, 바디를 성장시키는 바디 공정, 및 테일을 성장시키는 테일링 공정을 수행한다.

넥킹 공정 이전에 도가니에 원료 물질, 예컨대, 실리콘을 투입하고, 투입된 원료 물질을 녹이는 용융 공정을 수행할 수 있다.

예컨대, 다결정 실리콘을 도가니(10)에 충전시킨 후 히터(60)에 의하여 다결정 실리콘의 융점(예컨대, 약 1420℃) 이상으로 도가니(10)를 가열하여 도가니(10) 내에 용융액(20)을 형성할 수 있다.

넥킹 공정에서는, 용융액(20)의 표면 중심부에 종자 결정(32)을 접촉 및 침지(dipped)시키고, 도가니 지지부(18)를 회전시킴과 동시에 종자 결정(32)을 인상함으로써, 넥(neck)을 형성할 수 있다.

예컨대, 실리콘 용융액(M)의 일부가 고화되면서 종자 결정(32)이 인상됨에 따라 종자 결정(32)보다 큰 직경을 갖는 연속적인 굵은 마디들이 형성될 수 있는데, 이를 넥이라 할 수 있다.

숄더링 공정에서는, 넥 성장 이후에 단결정의 직경을 점차 증가시켜 목표 직경까지 단결정을 성장시킬 수 있다. 이렇게 성장된 부분을 숄더(shoulder)라 할 수 있다.

바디 공정에서는, 원하는 목표 직경을 갖는 숄더의 성장이 완료된 후에 목표 직경을 갖도록 길이 방향으로 단결정을 성장시킬 수 있으며, 이렇게 성장시킨 부분을 바디(body)라 할 수 있다. 바디 공정에서는 도펀트, 예컨대, 보론(boron) 등이 첨가될 수 있다.

테일링 공정에서는, 원하는 길이만큼 바디를 성장한 이후에 도가니(10) 내의 용융액(20)으로부터 성장된 단결정을 분리할 수 있다.

도 2는 실시 예에 따른 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타내는 플로차트이다.

이하 단결정 잉곳의 바디 성장 공정에 대하여 설명하나, 도 2에서 설명되는 단결정 잉곳의 성장 방법은 상술한 넥킹 공정, 숄더링 공정, 및/또는 테일링 공정에 동일하게 적용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 수평 자기장의 MGP(Max Gauss Position)의 위치가 용융액(20)의 표면을 기준으로 상측에 위치하도록 양수(+) 값을 갖는 MGP의 위치를 설정한다(S110).

용융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 줄임으로써 단결정 잉곳에 의하여 제조된 웨이퍼의 반경 반향의 산소 산포를 개선하기 위하여, 자기장 발생부(80)에 의하여 발생되는 자기장의 MGP의 위치를 용융액(20) 표면(21)의 상부에 위치시킨 상태에서, 바디 공정이 수행될 수 있다.

예컨대, 용융액 표면(210)은 단결정 잉곳(30)과 용융액(20)의 경계면(34)과 도가니(10)의 내측면 사이에 위치하는 용융액(20)의 표면(또는 상면, 21)일 수 있다.

바디 공정에서, MGP의 위치는 용융액(20)의 표면(21)으로부터 기설정된 이격 거리(D1)만큼 이격하여 용융액(20)의 표면(21)의 상측에 위치할 수 있다. 기설정된 이격 거리(D1)는 +50[mm] ~ +150[mm]일 수 있다.

다음으로 웨이퍼의 반경 방향으로의 산소 농도의 편차가 기설정된 값을 갖도록 하기 위하여, 설정된 MGP의 위치에 기초하여 용융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 설정한다(S120).

예컨대, 웨이퍼의 반경 방향의 산소 농도의 편차는 웨이퍼의 가장 자리 영역 내의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이일 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 반경 방향의 산소 농도의 산포를 개선하기 위하여, 실시 예에서는 웨이퍼의 가장 자리 영역 내의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이를 0.15[ppma] 이내로 설정할 수 있다.

도 3a는 MGP의 위치가 + 50mm일 때의 용융액에 인가되는 제1 방향의 수평 자기장을 나타내고, 도 3b는 MGP의 위치가 + 50mm일 때의 용융액에 인가되는 제2 방향의 수평 자기장을 나타내고, 도 4a는 MGP의 위치가 + 100mm일 때의 용융액에 인가되는 제1 방향의 수평 자기장을 나타내고, 도 4b는 MGP의 위치가 + 100mm일 때의 용융액에 인가되는 제2 방향의 수평 자기장을 나타내고, 도 5a는 MGP의 위치가 + 150mm일 때의 용융액에 인가되는 제1 방향의 수평 자기장을 나타내고, 도 5b는 MGP의 위치가 + 150mm일 때의 용융액에 인가되는 제2 방향의 수평 자기장을 나타내고, 도 6은 자기장의 세기의 편차를 측정하기 위한 분석 위치를 나타낸다.

예컨대, 제1 수평 방향으로 자기장 발생부(80)의 자기장 발생 소소(source)가 위치할 수 있다. 예컨대, 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생부(80)의 소스의 N극 및 S극은 제1 수평 방향으로 서로 마주보도록 위치할 수 있다.

또한 도 3a 내지 도 6에 도시된 선은 등자력선을 나타내며, 등자력선에 표시된 숫자는 자기장의 세기를 나타내고, 자기장의 세기의 단위는 테슬라(Tesla)일 수 있다.

단결정 잉곳을 인상시키는 방향이 Z축 방향이라고 할 때, 제1 방향은 X축 방향일 수 있고, 제2 방향은 Y축 방향일 수 있다.

도 6을 참조하면, 설정된 (+) 값을 갖는 MGP의 위치에서 도가니(10) 내의 용융액(20)의 중앙 지점(P1)의 자기장의 세기와 도가니(10) 내의 용융액(20)의 가장 자리 지점(P2)의 자기장의 세기의 편차를 측정할 수 있다.

예컨대, 두 지점들(P1, P2) 간의 자기장의 세기의 편차는 용융액(20)의 가장 자리 지점(P2)의 자기장의 세기에서 용융액(20)의 중앙 지점(P1)의 자기장의 세기를 뺀 값일 수 있다.

예컨대, 용융액(20)의 중앙 지점(P1)은 도가니(10)의 중심선(601)에 정렬되는 용융액의 어느 한 지점일 수 있고, 용융액(20)의 가장 자리 지점(P2)은 수직선(602)에 정렬되는 용융액의 어느 한 지점일 수 있다.

중심선(601)은 도가니(10)의 중심(또는 용융액의 중심)을 지나고, 도가니(10)의 중앙 부분에 수직인 가상의 직선일 수 있다. 수직선(602)은 중심선(601)과 평행할 수 있고, 도가니(10)의 내측면에 인접하고, 중심선(601)으로부터 일정 거리 이격될 수 있다.

예컨대, 중앙 지점(P1) 및 가장 자리 지점(P2)은 서로 대응할 수 있으며, 서로 대응하는 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2)은 도가니(10)의 내면 중앙을 기준으로 동일한 높이에 위치할 수 있다.

예컨대, 중앙 지점(P1)은 용융액(20)의 중앙의 하부에서 상부까지 수직 방향으로 기설정된 간격만큼 이격된 제1 위치들 또는 제1 지점들(예컨대, #1a 내지 #26a)을 포함할 수 있다.

또한 예컨대, 가장 자리 지점(P2)은 용융액(20)의 가장 자리의 하부에서 상부까지 수직 방향으로 기설정된 간격만큼 이격된 제2 위치들 또는 제2 지점들(#1b 내지 #26b)을 포함할 수 있다.

예컨대, 제1 지점들(예컨대, #1a 내지 #26a) 및 제2 지점들(#1b 내지 #26b)의 기설정된 간격은 5mm ~ 15mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기설정된 간격은 10mm일 수 있다.

도가니(10), 예컨대, 석영 도가니(12)의 내면 중앙을 기준으로 제1 지점들(예컨대, #1a 내지 #26a) 각각은 제2 지점들(#1b 내지 #26b) 중 대응하는 어느 하나와 동일한 높이에 위치할 수 있다.

예컨대, 제2 지점들(#1b 내지 #26b) 중 최하단의 지점(#1b)은 수평선(605)에 정렬되는 지점일 수 있다. 예컨대, 수평선(605)은 중앙선(601)에 수직이고, 도가니(10)의 수직한 내측면과 곡선인 하면이 서로 만나는 지점일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

용융액(20)의 제1 지점들(예컨대, #1a 내지 #26a) 과 이에 대응하는 제2 지점들(예컨대, #1b 내지 #26b) 간의 자기장의 세기의 편차를 측정할 수 있다.

도 7은 도 3a, 도 4a, 및 도 5a의 용용액(20)의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차(△MI)를 나타낸다.

도 7을 참조하면, MGP의 위치가 +50[mm]일 때, 도 3a에서의 용용액(20)의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차는 약 463[G] ~ 약 442[G]일 수 있다.

또한 MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 도 4a에서의 두 지점들(P1, P2) 간의 자기장의 세기의 편차는 약 464[G] ~ 약 445[G]일 수 있다.

또한 MGP의 위치가 +150[mm]일 때, 도 5a의 두 지점들(P1, P2) 간의 자기장의 세기의 편차는 약 435[G] ~ 약 463[G]일 수 있다.

실시 예에서 MGP의 위치의 하한치는 +50[mm]일 수 있고, MGP의 위치의 상한치는 +150[mm]로 설정될 수 있다.

자기장 발생부(80)는 단결정 잉곳(30)의 인상 방향과 평행한 상하 방향으로 이동됨으로써 MGP의 위치를 조절할 수 있는데, 기계적인 구성의 한계로 인하여 MPG의 위치가 +150[mm]를 초과하도록 자기장 발생부(80)가 이동되도록 제어될 수 없다.

또한 MGP의 위치가 +50mm 미만인 조건에서는 용융액의 대류의 불안정이 증가하여 단결정 잉곳 성장에 큰 영향을 주기 때문에 적용이 불가할 수 있다.

도 8은 MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 용융액(20)의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차를 나타내고, 도 9a는 도 8의 자기장의 세기의 편차가 제1 구간일 때, 샘플 웨이퍼들의 반경 방향의 산소 농도(Oi)를 나타낸다. 도 8에서 자기장의 세기의 편차는 용융액(20)의 가장 자리 지점(P2)의 자기장의 세기에서 중앙 지점(P1)의 자기장의 세기를 뺀 값일 수 있다. 여기서 가장 자리 지점(P2)는 400[mm]일 수 있다.

예컨대, 도 9a에서 가장 자리 지점(P2)는 도가니(10) 내의 용융액(20)의 중앙 지점(P1)에서 반경 방향으로 약 400mm 이격된 지점일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도가니(10)의 사이즈에 따라 달라질 수 있다.

제1 구간은 자기장의 세기의 편차가 500[G]를 초과하는 구간일 수 있다. 산소 농도(Oi)는 단결정 잉곳(30)으로 제조된 웨이퍼 내의 격자 간 산소 농도일 수 있다.

도 9a는 단결정 잉곳(30)의 바디로부터 획득된 7개의 샘플 웨이퍼들의 반경 방향에 따른 산소 농도일 수 있다. 예컨대, 단결정 잉곳의 바디의 직경은 300[mm]일 수 있다.

도 9a의 7개의 그래프들은 7개의 샘플 웨이퍼들 각각의 중앙(center)에서 가장 자리(edge)까지의 반경 방향으로의 산소 농도 분포를 나타낸다.

도 9a에서 보는 바와 같이, MGP의 위치가 +100[mm]이고, 용융액의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차가 500[G]를 초과하는 경우에는 샘플 웨이퍼의 가장 자리 영역에서 산소 농도([Oi])의 열위 현상이 발생될 수 있다. 즉 도 9a에서 자기장의 세기의 편차가 제1 구간일 때는, 샘플 웨이퍼의 가장 자리 영역(도 9a의 점선 부분)에서 산소 농도가 급격히 떨어지며, 반경 방향으로의 샘플 웨이퍼의 산소 농도의 산포가 개선되지 않는다.

예컨대, 용융액의 가장 자리 지점과 중앙 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 제1 구간일 때, 300mm 직경을 갖는 단결정 잉곳으로부터 획득된 샘플 웨이퍼들의 가장 자리 영역의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이의 평균값은 0.531[ppma]일 수 있다.

예컨대, 샘플 웨이퍼의 가장 자리 영역은 샘플 웨이퍼의 중앙에서 반경 방향으로 제1 지점(예컨대, 132mm)과 제2 지점(예컨대, 144mm) 사이의 영역일 수 있다.

도 9b는 도 8의 자기장의 세기의 편차가 제2 구간일 때, 샘플 웨이퍼들의 반경 방향의 산소 농도(Oi)를 나타낸다. 제2 구간은 자기장의 편차가 420[G] ~ 500[G]인 구간일 수 있다. 자기장의 세기의 편차만 다를 뿐 샘플 웨이퍼들을 획득하는 방법은 도 9a와 동일할 수 있다.

도 9b를 참조하면, MGP의 위치가 +100[mm]이고, 용융액의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]일 때, 샘플 웨이퍼들의 가장 자리 영역(도 9b의 점선 부분)에서 산소 농도([Oi])의 열위 현상의 발생이 억제될 수 있고, 이로 인하여 샘플 웨이퍼의 반경 방향의 산소 농도의 산포가 개선될 수 있다.

예컨대, 도 9b에서 자기장의 세기의 편차가 제2 구간일 때, 300mm 직경을 갖는 단결정 잉곳으로부터 획득된 7개의 샘플 웨이퍼들의 가장 자리 영역 내의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이는 0.15[ppma]일 수 있다.

도 9b의 샘플 웨이퍼들의 가장 자리 영역의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이는 도 9a의 샘플 웨이퍼들의 가장 자리 영역의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이보다 작을 수 있다.

결국 도 9b에서는 샘플 웨이퍼의 가장 자리 영역의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이가 0.15[ppma] 이내가 되는 산소 농도 산포를 얻기 위하여, MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 용융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 420[G] ~ 500[G]로 설정할 수 있다.

도 9b에서 설명한 바와 같이, 바디 공정시 MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 용융액의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]인 범위 내로 함으로써, 실시 예는 샘플 웨이퍼의 가장 자리 영역의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이가 0.15[ppma] 이내가 되는 산소 농도 산포를 얻을 수 있다.

도 9c는 도 8의 자기장의 세기의 편차가 제3 구간일 때, 샘플 웨이퍼들의 반경 방향의 산소 농도(Oi)를 나타낸다. 제3 구간은 자기장의 편차가 420[G] 미만인 구간일 수 있다.

도 9c를 참조하면, 샘플 웨이퍼들의 가장 자리에서 산소 농도의 떨어짐(drop) 현상은 나타나지 않지만, 샘플 웨이퍼들의 중앙에서 가장 자리 사이의 영역에서 산소 농도의 산포가 불규칙한 장 주기성 패턴을 가질 수 있고, 이로 인하여 샘플 웨이퍼의 품질이 악화될 수 있다. 또한 제3 구간에서는 바디 공정 진행 시에 단결정 잉곳의 인상 속도(pulling speed)의 제어가 어려울 수 있다.

실시 예는 용융액의 가장 자리 지점과 중앙 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 제2 구간이 되도록 함으로써, 용융액의 자유도 제어가 가능함과 동시에, 용융액의 반경 방향의 자속 밀도의 편차를 감소시킬 수 있다.

다음으로 설정된 자기장의 세기의 편차(420[G] ~ 500[G])에 기초하여 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 설정한다(S130).

예컨대, 설정된 자기장의 세기의 편차(420[G] ~ 500[G])을 갖도록 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 설정할 수 있다.

도 10a는 MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 용용액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차에 대응하는 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 나타낸다.

도 10a에서 X축은 용융액에 인가되는 수평 자기장의 세기 또는 자기장 발생부(80)로부터 발생되는 수평 자기장의 세기일 수 있다. 도 10a에서 용융액의 가장 자리 지점(P2)은 용융액의 중앙 지점에서 반경 방향으로 400[mm]인 지점일 수 있다.

도 10a를 참조하면, MGP의 위치가 +100[mm]이고, 용융액에 인가되는 자기장의 세기가 2400[G] ~ 2800[G]일 때, 용융액(20)의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차는 420[G] ~ 500[G]일 수 있다.

용융액의 직경 또는 가장 자리 지점의 위치에 따라 용융액(20)의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]인 범위 내가 되도록 하는 용융액에 인가되는 자기장의 세기의 범위를 달라질 수 있다.

MGP의 위치가 +100[mm]일 때, 바디 공정시 용융액의 중앙 지점(P1)과 가장 자리 지점(P2) 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]인 구간 내에 속하도록 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써, 실시 예는 안정적인 공정 제어를 할 수 있고, 웨이퍼의 반경 방향으로의 산소 농도의 산포를 균일하게 개선할 수 있다. 예컨대, 실시 예는 웨이퍼의 가장 자리 영역의 산소 농도의 최대값과 최소값의 차이를 0.15[ppma] 이내로 할 수 있다.

도 10b는 MGP의 위치와 자기장의 세기의 편차와의 그래프를 나타낸다.

도 10b를 참조하면, 용융액에 인가되는 자기장의 세기가 동일하더라도, MGP의 위치에 따라 용융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 다를 수 있다.

예컨대, 용융액에 인가되는 자기장의 세기가 동일할 때, MGP의 위치가 +50mm, +100mm, 또는 +150mm로 이동될 때, 용융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차는 435[G], 440[G], 또는 445[G]일 수 있다.

웨이퍼의 반경 방향으로 원하는 산소 농도의 산포를 얻기 위해서는 설정된 MGP의 위치 범위 내에서 용유액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]이어야 한다.

자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]인 범위 내가 되도록 하기 위하여 용융액에 인가되는 자기장의 세기의 값은 MGP의 위치에 따라 달라질 수 있다.

도 11은 MGP의 위치에 따른 제2 구간의 자기장의 편차를 얻기 위하여 용융액에 인가되는 자기장의 세기의 최대값의 변화를 나타낸다.

도 10a에서 설명한 MGP의 위치가 +100[mm]인 경우에 용융액에 인가되는 수평 자기장의 세기의 최대값을 기준으로 MGP의 다른 위치(예컨대, +50mm, +150mm)에 대응하는 수평 자기장의 세기의 변화율을 실험적으로 획득할 수 있다.

도 11을 참조하면, MGP의 위치가 +100mm에서 +50mm로 내려갈 경우, 제2 구간의 자기장의 세기의 편차를 얻기 위하여 용융액에 인가되는 수평 자기장의 세기의 최대값은 기준 최대값 대비 9% 증가할 수 있다.

여기서 기준 최대값은 MGP의 위치가 +100mm일 때 제2 구간의 자기장의 편차를 얻기 위하여 용융액에 인가되는 수평 자기장의 세기의 최대값(예컨대, 2800[G])일 수 있다.

반면에, MGP의 위치가 +100mm에서 +150mm로 올라갈 경우, 제2 구간의 편차를 얻기 위하여 용융액에 인가되는 수평 자기장의 세기의 최대값은 기준 최대값 대비 9% 감소할 수 있다.

그리고 제2 구간의 자기장의 편차를 얻기 위하여 용융액에 인가되는 수평 자기장의 세기의 최소값을 2400G 이하로 적용할 경우에는 MGP의 위치에 상관없이 자기장의 편차의 범위의 변동이 거의 나타나지 않으며, 용융액의 대류의 불안정성이 증대될 수 있다.

MGP의 위치가 +50mm ~ +150mm인 구간일 때, MGP의 위치 변경에 따라 제2 구간의 자기장의 편차를 얻기 위한 자기장의 세기의 최대값은 실험적인 결과에 따르면 일정한 비율로 변경될 수 있다.

예컨대, MGP의 위치가 +50mm ~ +150mm인 구간일 때, MGP의 위치에 따른 자기장 발생부(80)의 수평 자기장의 세기는 실험적인 결과에 따르면, 수학식 1과 같을 수 있다.

X는 자기장 발생부(80)에 의하여 발생되는 자기장의 세기 또는 용융액에 인가되는 수평 자기장의 세기일 수 있고, Y는 MGP의 위치일 수 있다. 예컨대, X≥2400[G]일 수 있고, Y≥50[mm]일 수 있다.

예컨대, MGP의 위치가 +100mm일 경우, 수학식 1은 2400[G]≤X<2814.3[G]로 표현될 수 있다. 이때, 수학식 1의 부등호의 우측값은 소수점 2째자리에서 반올림한 값일 수 있다.

또한 예컨대, MGP의 위치가 +70mm인 경우, 수학식 1은 2400[G]≤X <2828.6[G]로 표현될 수 있다.

또한 예컨대, MGP의 위치가 +120mm인 경우, 수학식 1은 2400[G]≤X<2802.9[G]로 표현될 수 있다.

MGP의 위치에 기초하여, X의 최대값이 수학식 1에 기초하여 변경되는 것을 알 수 있다.

다음으로 설정된 MGP의 위치 및 설정된 자기장의 세기에 기초하여, 단결정 잉곳을 성장시킨다(S140).

예컨대, 설정된 MGP의 위치 및 설정된 자기장의 세기는 단결정 잉곳의 바디 공정 내에서 계속 유지될 수 있다.

또는 예컨대, 설정된 MGP의 위치 및 설정된 자기장의 세기는 단결정 잉곳의 넥킹 공정, 숄더링 공정, 바디 공정 및 테일링 공정 내에서 계속 유지될 수 있다.

또한 도 11에서 설명한 바와 같이, MGP의 위치가 변경됨에 따라 제2 구간의 자기장의 편차를 얻기 위한 자기장의 세기의 최대값이 비율로 변경될 수 있다.

실시 예에 따른 단결정 성장 방법은 설정된 MGP의 위치를 변경시키는 단계 및 변경된 MGP의 위치에 대응하여 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]의 범위 내에 속하도록 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예컨대, MGP의 위치 변경에 따른 수평 자기장의 세기는 변경된 MGP의 위치 및 수학식 1에 기초하여 조절될 수 있다.

상술한 바와 같은 조건에서 단결정 잉곳, 예컨대, 바디를 성장시킴으로써, 실시 예는 웨이퍼의 가장 자리 영역(예컨대, 웨이퍼의 중앙으로부터 132mm ~ 144mm 범위 내인 구간)에서 산소 농도가 떨어지는 현상을 개선할 수 있고, 반경 방향을 기준으로 산소 농도 분포가 균일한 웨이퍼를 얻기 위한 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 도가니, 18: 지지 회전축
40: 인상 수단 42: 와이어
50: 열차폐부재, 60: 히터
70: 단열재 80: 자기장 발생부
130: 제어부.

Claims

자기장의 MGP(Maximum Gauss Position)가 용융액의 표면의 상측에 위치하도록 MGP의 위치를 설정하는 단계;
설정된 MGP의 위치에 기초하여, 상기 융융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차를 설정하는 단계;
상기 설정된 자기장의 세기의 편차에 기초하여, 상기 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 설정하는 단계; 및
상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기에 기초하여, 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하며,
상기 자기장은 수평 자기장이고,
상기 MGP의 위치는 상기 융융액의 표면을 기준으로 +50mm ~ +150mm이고,
상기 자기장의 세기의 편차는 420[G] ~ 500[G]인 단결정 잉곳의 성장 방법.
제1항에 있어서,
상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 바디 공정 내에서 계속 유지되는 단결정 잉곳의 성장 방법.
제1항에 있어서,
상기 용융액의 표면은 상기 단결정 잉곳과 상기 용융액의 경계면과 상기 용융액이 담긴 도가니의 내측면 사이에 위치하는 상기 용융액의 상면인 단결정 잉곳의 성장 방법.
제3항에 있어서,
상기 용융액의 중앙 지점 및 상기 용융액의 가장 자리 지점은 서로 대응하고,
서로 대응하는 상기 중앙 지점과 상기 가장 자리 지점은 상기 도가니의 내면의 중앙을 기준으로 동일한 높이에 위치하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
제1항에 있어서,
상기 자기장의 세기의 편차는 상기 용융액의 가장 자리 지점의 자기장의 세기에서 상기 용융액의 중앙 지점의 자기장의 세기를 뺀 값인 단결정 잉곳의 성장 방법.
제1항에 있어서,
상기 설정된 MGP의 위치를 변경시키는 단계; 및
상기 변경된 MGP의 위치에 대응하여 상기 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]의 범위 내에 속하도록 상기 용융액에 인가되는 자기장의 세기를 조절하는 단계를 더 포함하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
제1항에 있어서,
상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 넥킹 공정, 숄더링 공정, 바디 공정 및 테일링 공정 내에서 계속 유지되는 단결정 잉곳의 성장 방법.
융융액의 표면을 기준으로 +50mm ~ +150mm의 범위 내에 위치하도록 자기장의 MGP(Maximum Gauss Position)의 위치를 설정하는 단계;
설정된 MGP의 위치에서 상기 융융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]이 되도록 상기 용융액에 인가되는 상기 자기장의 세기를 설정하는 단계; 및
상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기에 기초하여, 단결정 잉곳을 성장시키는 단계를 포함하며,
상기 자기장은 수평 자기장이고,
상기 자기장의 세기는 수학식 1에 의하여 설정되고,
[수학식 1]

,
X는 상기 자기장의 세기이고, Y는 MGP의 위치이고, X≥2400[G]이고, Y≥50인 단결정 잉곳의 성장 방법.
제8항에 있어서,
상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 바디 공정 내에서 계속 유지되는 단결정 잉곳의 성장 방법.
제8항에 있어서,
상기 용융액의 표면은 상기 단결정 잉곳과 상기 용융액의 경계면과 상기 용융액이 담긴 도가니의 내측면 사이에 위치하는 상기 용융액의 상면인 단결정 잉곳의 성장 방법.
제10항에 있어서,
상기 용융액의 중앙 지점 및 상기 용융액의 가장 자리 지점은 서로 대응하고, 서로 대응하는 상기 중앙 지점과 상기 가장 자리 지점은 상기 도가니의 내면의 중앙을 기준으로 동일한 높이에 위치하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
제8항에 있어서,
상기 자기장의 세기의 편차는 상기 용융액의 가장 자리 지점의 자기장의 세기에서 상기 용융액의 중앙 지점의 자기장의 세기를 뺀 값인 단결정 잉곳의 성장 방법.
제8항에 있어서,
상기 설정된 MGP의 위치를 변경시키는 단계; 및
상기 변경된 MGP의 위치 및 상기 수학식 1에 기초하여 상기 자기장의 세기를 조절하는 단계를 더 포함하는 단결정 잉곳의 성장 방법.
제8항에 있어서,
상기 설정된 MGP의 위치 및 상기 설정된 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 넥킹 공정, 숄더링 공정, 바디 공정 및 테일링 공정 내에서 계속 유지되는 단결정 잉곳의 성장 방법.
용융액을 담기 위한 도가니;
상기 도가니를 지지하고 회전시키기 위한 지지 회전축;
상기 도가니에 담긴 용융액에 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생부; 및
상기 자기장의 MGP의 위치 및 상기 자기장의 세기를 조절하기 위하여 상기 자기장 발생부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
단결정 잉곳의 성장시, 상기 자기장의 MGP(Maximum Gauss Position)가 상기 융융액의 표면을 기준으로 +50mm ~ +150mm의 범위 내에 위치하도록 상기 MGP의 위치를 제어하고,
상기 설정된 MGP의 위치에서 상기 융융액의 중앙 지점과 가장 자리 지점 간의 자기장의 세기의 편차가 420[G] ~ 500[G]이 되도록 상기 자기장의 세기를 제어하는 단결정 잉곳 성장 장치.
제15항에 있어서,
상기 자기장은 수평 자기장이고,
상기 자기장의 세기는 수학식 1에 의하여 설정되고,
[수학식 1]

,
X는 상기 자기장의 세기이고, Y는 MGP의 위치이고, X≥2400[G]이고, Y≥50인 단결정 잉곳 성장 장치.
제15항에 있어서,
상기 MGP의 위치 및 상기 자기장의 세기는 상기 단결정 잉곳의 바디 공정 내에서 계속 유지되는 단결정 잉곳 성장 장치.
제15항에 있어서,
상기 용융액의 표면은 상기 단결정 잉곳과 상기 용융액의 경계면과 상기 용융액이 담긴 도가니의 내측면 사이에 위치하는 상기 용융액의 상면인 단결정 잉곳 성장 장치.
제15항에 있어서,
상기 자기장의 세기의 편차는 상기 용융액의 가장 자리 지점의 자기장의 세기에서 상기 용융액의 중앙 지점의 자기장의 세기를 뺀 값인 단결정 잉곳 성장 장치.
제16항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 설정된 MGP의 위치를 변경시키고, 상기 변경된 MGP의 위치 및 상기 수학식 1에 기초하여 상기 자기장의 세기를 조절하는 단결정 잉곳 성장 장치.