KR20190100653A - Method for correcting shape of silicon single crystal ingot - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 단결정 잉곳의 테일 성장시에 실리콘 멜트로부터 테일의 팝 아웃(pop out)을 방지하는 방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a shape correction method of a silicon single crystal ingot, and more particularly, to a method of preventing pop out of a tail from silicon melt during tail growth of a silicon single crystal ingot.
반도체 등의 전자 부품이나 태양 전지를 생산하기 위한 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정, 원하는 웨이퍼의 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼 내부의 손상(damage)층 제거를 위한 식각 공정(etching), 표면 경면화 및 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 공정(polishing), 웨이퍼 표면의 오염물질을 제거하기 위한 세정 공정(cleaning) 등의 단계를 거쳐 생산된다.Silicon wafer (wafer) used as a material for producing electronic components such as semiconductors or solar cells is a slicing process for thinly cutting single crystal silicon ingots in the form of wafers, and improves flatness while polishing to a desired wafer thickness. Lapping, etching to remove the damage layer inside the wafer, polishing to improve surface mirroring and flatness, cleaning to remove contaminants on the wafer surface Produced through steps such as cleaning.
실리콘 단결정 잉곳의 성장은 플로우팅존(floating zone : FZ) 방법 또는 초크랄스키(Czochralski) 방법을 많이 사용하여 왔다. 이들 방법 중에서 가장 일반화되어 있는 방법이 쵸크랄스키 방법이다.The growth of silicon single crystal ingots has been widely used using the floating zone (FZ) method or the Czochralski method. The most common of these methods is the Czochralski method.
쵸크랄스키 방법에서는 석영 도가니에 다결정 실리콘을 장입하고, 이를 흑연 발열체에 의해 가열하여 용융시킨 후, 용융 결과 형성된 실리콘 용융액에 종자결정을 담그고 계면에서 결정화가 일어날 때 종자결정을 회전하면서 인상시킴으로써 단결정의 실리콘 잉곳을 성장시킨다.In the Czochralski method, polycrystalline silicon is charged into a quartz crucible, heated and melted by a graphite heating element, and then immersed in a resultant melt of silicon, and the seed crystal is rotated and pulled while rotating when crystallization occurs at the interface. Grow the silicon ingot.
상세하게는 도가니를 지지하는 축을 회전시키면서 도가니를 상승시켜 고-액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 하고, 실리콘 단결정 잉곳은 도가니의 회전축과 동일한 축을 중심으로 하여 도가니의 회전방향과 반대방향으로 회전시키면서 끌어올린다.Specifically, the crucible is raised while rotating the shaft supporting the crucible so that the solid-liquid interface maintains the same height, and the silicon single crystal ingot is pulled while rotating in the direction opposite to the rotation direction of the crucible about the same axis as the rotation axis of the crucible. Up.
실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 공정은, 시드의 디핑(dipping)과 넥(neck), 숄더(shoulder) 및 바디(body)를 성장시키는 공정을 포함한다.Processes for growing silicon single crystal ingots include dipping of seeds and growing necks, shoulders, and bodies.
바디의 성장 종료 단계에서 실리콘 단결정 잉곳의 직경이 점차 감소하는 테일(tail) 형성 공정을 진행할 수 있다. 이러한 테일 형성 공정은 실리콘 단결정 잉곳이 도가니에 잔존하는 실리콘 멜트(Si melt)로부터 분리되는 팝 아웃(pop out)을 방지하기 위한 것이다.At the end of growth of the body, a tail forming process may be performed in which the diameter of the silicon single crystal ingot gradually decreases. This tail forming process is to prevent pop out of the silicon single crystal ingot from the silicon melt remaining in the crucible (Si melt).
이를 위하여, 실리콘 단결정 잉곳의 성장시에 관측센서를 구비하거나 인상속도, 온도 등의 파라미터로 직경의 변화를 간접적으로 모니터링할 수 있는데, 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상을 직접적으로 관측하지 못하여 테일 형상의 제어가 어렵고 따라서, 상술한 팝 아웃을 방지하기에도 충분하지 않을 수 있다.To this end, an observation sensor may be provided during the growth of the silicon single crystal ingot, or the diameter change may be indirectly monitored by parameters such as pulling speed and temperature, but the tail shape of the silicon single crystal ingot may not be directly observed. Is difficult to control and therefore may not be sufficient to prevent the pop out described above.
실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 단결정 잉곳의 성장시에 테일 부분이 타겟 조건과 동일하게 성장되도록 하고, 특히 성장 중에 잉곳이 도가니의 실리콘 멜트로부터 분리되는 팝 아웃을 방지하고자 한다.The embodiment is intended to solve the above-described problem, and to grow the tail portion in the same manner as the target condition during the growth of the silicon single crystal ingot, and in particular, to prevent the pop out of the ingot separating from the silicon melt of the crucible during the growth.
실시예는 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 단계; 상기 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일(tail) 부분의 형상을, 타겟 형상과 비교하는 단계; 및 상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상과 불일치 할 경우, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도를 보정하는 단계를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법을 제공한다.Embodiments include growing a silicon single crystal ingot; Comparing a shape of a tail portion of the grown silicon single crystal ingot with a target shape; And correcting the pulling speed of the silicon single crystal ingot when the shape of the tail portion does not match the target shape.
테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 클 경우, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도를 증가시킬 수 있다.When the shape of the tail portion is larger than the target shape, the pulling speed of the silicon single crystal ingot may be increased.
보정된 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도는, 상기 보정 전의 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도와 상기 상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 큰 비율의 곱과 동일할 수 있다.The pulling speed of the corrected silicon single crystal ingot may be equal to the product of the pulling speed of the silicon single crystal ingot before the correction and a ratio in which the shape of the tail portion is larger than the target shape.
실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법은 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 클 경우, 공정 챔버 내의 온도를 증가시키거나 또는 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 실리콘 멜트(melt)가 수용된 도가니의 위치를 하강시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The shape correction method of the silicon single crystal ingot increases the temperature in the process chamber when the shape of the tail portion is larger than the target shape, or lowers the position of the crucible containing the silicon melt for growth of the silicon single crystal ingot. It may further comprise a step.
테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 작을 경우, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 실리콘 멜트(melt)가 수용된 도가니의 위치를 인상시킬 수 있다.When the shape of the tail portion is smaller than the target shape, the crucible containing the silicon melt for growing the silicon single crystal ingot may be raised.
도가니의 위치 인상 분은, 상기 보정 전의 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도와 상기 상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 작은 비율 및 상기 도가니의 이동 속도의 곱과 동일할 수 있다.The positional impression of the crucible may be equal to the product of the pulling speed of the silicon single crystal ingot before the correction, the ratio of the shape of the tail portion smaller than the target shape, and the moving speed of the crucible.
실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법은 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일(tail) 부분의 형상이 상기 타겟 형상과 동일한 경우, 상기 테일 부분의 길이를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The shape correction method of the silicon single crystal ingot may further include measuring the length of the tail portion when the shape of the tail portion of the grown silicon single crystal ingot is the same as the target shape.
실시예에 따른 잉곳 절단 장치 및 방법은, 실리콘 단결정 잉곳의 성장시에 특히 테일 부분의 실제 형상을 측정하고 타겟 형상과 비교하여, 불일치할 경우 상술한 방법과 같이 성장 조건을 달리하여 테일 부분이 타겟과 동일하거나 유사하게 성장되도록 할 수 있다. 따라서, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 후반부의 테일 형성 공정에서 도가니의 위치와 잉곳의 인상 속도 및 멜트 갭을 조절하여 잉곳이 도가니로부터 급작스레 분되는 팝 아웃(pop out) 현상을 방지할 수 있다.Ingot cutting device and method according to the embodiment, in the growth of the silicon single crystal ingot, in particular, measuring the actual shape of the tail portion and compared with the target shape, if there is a mismatch, the tail portion is a target by changing the growth conditions as described above May be grown to be the same or similar to Therefore, in the tail forming process of the late growth stage of the silicon single crystal ingot, it is possible to prevent the pop out phenomenon in which the ingot suddenly splits from the crucible by adjusting the position of the crucible, the pulling speed of the ingot and the melt gap.
도 1은 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 일실시예의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 장치에서 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 형상을 나타낸 도면이고,
도 3a는 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상들을 나타낸 도면이고,
도 3b는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 중의 멜트 갭과 테일 부분의 길이의 관계를 나타낸 도면이고,
도 4는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 5a 내지 도 5c는 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상이 타겟 형상보다 큰 경우들을 나타내고,
도 6a 및 도 6b는 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상이 타겟 형상보다 작은 경우들을 나타낸다.1 is a view showing the configuration of an embodiment of an ingot growth apparatus according to the embodiment,
Figure 2 is a view showing the shape of the silicon single crystal ingot grown in the apparatus of Figure 1,
3A is a view showing shapes of the tail portion of a silicon single crystal ingot,
3B is a diagram showing a relationship between a melt gap and a length of a tail portion during growth of a silicon single crystal ingot,
4 is a view showing an embodiment of a shape correction method of a silicon single crystal ingot,
5A to 5C show cases where the shape of the tail portion of the grown silicon single crystal ingot is larger than the target shape,
6A and 6B show cases where the shape of the tail portion of the grown silicon single crystal ingot is smaller than the target shape.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, and the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.However, embodiments according to the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 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.Also, the relational terms used below, such as "first" and "second," "upper" and "lower", etc., do not necessarily require or imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements. It may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
도 1은 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 일실시예의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of an embodiment of an ingot growth apparatus according to the embodiment.
본 실시예에 따른 실리콘 단결정의 성장 장치(100)는 고체 실리콘을 녹여서 액체로 만든 후 재결정화하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다. 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치(100)는, 내부에 실리콘(Si) 용융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳(140)이 성장하기 위한 공간이 형성되는 챔버(100)와, 상기 실리콘 단결정 용융액(Si melt)이 수용되기 위한 도가니(120, 122)와, 상기 도가니(120, 122)를 가열하기 위한 가열부(140)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳(140)을 향한 상기 가열부(140)의 열을 차단하기 위하여 상기 도가니(120)의 상방에 위치되는 상방 단열 부재(160)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 시드(185)를 고정하기 위한 시드척(180), 및 구동 수단에 의해 회전되어 도가니(122)를 회전시켜 상승시키는 회전축(130)을 포함하여 이루어질 수 있다.The silicon single
챔버(110)는 내부에 캐비티(cavity)가 형성된 원통 형상일 수 있고, 상기 챔버(110)의 중앙 영역에 상기 도가니(120, 122)가 위치된다. 도가니(120, 122)는 실리콘 단결정 용융액이 수용될 수 있도록 전체적으로 오목한 그릇의 형상이고, 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 재질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
그리고, 도가니는, 상기 실리콘 단결정 용융액과 직접 접촉되는 석영 도가니(120)와, 상기 석영 도가니(120)의 외면을 둘러싸면서 상기 석영 도가니(120)를 지지하는 흑연 도가니(122)로 이루어질 수 있다.The crucible may be formed of a
그리고, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳(140)의 상부에 수냉관(190)이 구비되어, 실리콘 단결정 잉곳(140)을 냉각시킬 수 있다.In addition, a
도 2는 도 1의 장치에서 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 형상을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the shape of a silicon single crystal ingot grown in the apparatus of FIG.
시드(seed)측으로부터 테일(tail)측까지 종방향으로 성장된 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)은, 횡방향으로 절단(sawing)되고 추가 가공 공정을 통하여 복수 개의 웨이퍼(wafer)로 제조될 수 있다.Silicon single crystal ingots grown in the longitudinal direction from the seed side to the tail side may be cut into the transverse direction and manufactured into a plurality of wafers through a further processing process.
도 3a는 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상들을 나타낸 도면이고, 도 3b는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 중의 멜트 갭과 테일 부분의 길이의 관계를 나타낸 도면이다.3A is a view showing shapes of the tail portion of the silicon single crystal ingot, and FIG. 3B is a view showing a relationship between the melt gap and the length of the tail portion during growth of the silicon single crystal ingot.
도 3에서 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 길이는 실시예 1에 비하여 실시예 2는 더 길고 실시예 3은 더 짧다. 테일 부분의 길이에 영향을 미치는 인자는 여러 개가 있으나, 다른 인자를 고려하지 않고 멜트 갭(Melt Gap) 만을 고려하면 멜트 갭이 완만하게 증가할 때 테일 부분의 길이가 상대적으로 길게 형성될 수 있다.In FIG. 3, the length of the tail portion of the silicon single crystal ingot is longer in Example 2 and shorter in Example 3 than in Example 1. FIG. There are several factors that affect the length of the tail portion, but considering only the melt gap without considering other factors, the length of the tail portion may be relatively long when the melt gap is gradually increased.
상기 멜트 갭은 도 1의 상방 단열 부재(160)와 실리콘 멜트(Si melt)와의 거리를 갭(gap)을 뜻하며, 도 3b의 실시예 2와 같이 멜트 갭이 서서히 증가할수록 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분이 충분히 성장될 수 있는 것으로 해석할 수 있다.The melt gap refers to a gap between the
이때, 실리콘 단결정 잉곳의 성장시에 테일 부분이 너무 짧거나 너무 길게 성장할 경우, 이를 보정하는 방법이 필요하다.At this time, when the tail portion grows too short or too long at the time of growth of the silicon single crystal ingot, a method of correcting this is necessary.
도 4는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an embodiment of a shape correction method of a silicon single crystal ingot.
먼저, 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨다(S110). 예를 들면, 초크랄스키(Czochralski) 방법으로 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있는데, 도 1의 장치에서 실리콘 단결정 잉곳이 넥(neck), 숄더(shoulder) 및 바디(body) 부분이 성장된 후 테일(tail) 부분이 성장될 수 있다.First, a silicon single crystal ingot is grown (S110). For example, a silicon single crystal ingot may be grown by the Czochralski method, in which the silicon single crystal ingot is grown after the neck, shoulder and body portions of the device are grown. The tail portion can be grown.
테일 부분의 성장시에, 테일 부분의 형상을 타겟 형상과 비교할 수 있다(S120). 타겟 부분의 형상은 예를 들면 도 3a의 실시예 1에 해당할 수 있으며, 상술한 비교 단계에서 테일 부분의 길이 뿐만 아니라, 테일 부분의 윤곽을 타겟 부분 전체와 비교할 수 있다.Upon growth of the tail portion, the shape of the tail portion may be compared with the target shape (S120). For example, the shape of the target portion may correspond to Example 1 of FIG. 3A, and the contour of the tail portion as well as the length of the tail portion may be compared with the entire target portion in the above-described comparison step.
도 5a 내지 도 5c는 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상이 타겟 형상보다 큰 경우들을 나타낸다.5A to 5C show cases where the shape of the tail portion of the grown silicon single crystal ingot is larger than the target shape.
도 5a에서 실리콘 단결정 잉곳의 횡방향인 직경(Radius) 방향으로 테일 부분의 길이의 타겟 형상이 실선으로 도시되고, 실제 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상이 점선으로 도시되고 있다. 이러한 형상은 촬상 장치로 실제 측정을 하면 도 5b와 도 5c과 같을 수 있으며, 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도가 느리거나 멜트 갭이 너무 큰 경우일 수 있다.In FIG. 5A, the target shape of the length of the tail portion in the radial direction of the silicon single crystal ingot is shown by the solid line, and the shape of the tail portion of the silicon single crystal ingot which is actually growing is shown by the dotted line. This shape may be the same as those of FIGS. 5B and 5C when the measurement is performed by the imaging device, and may be a case where the pulling speed of the silicon single crystal ingot is slow or the melt gap is too large.
도 6a 및 도 6b는 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상이 타겟 형상보다 작은 경우들을 나타낸다.6A and 6B show cases where the shape of the tail portion of the grown silicon single crystal ingot is smaller than the target shape.
도 6a에서 실리콘 단결정 잉곳의 횡방향인 직경(Radius) 방향으로 테일 부분의 길이의 타겟 형상이 실선으로 도시되고, 실제 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 형상이 점선으로 도시되고 있다. 이러한 형상은 촬상 장치로 실제 측정을 하면 도 6b와 같을 수 있으며, 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도가 빠르거나 멜트 갭이 너무 작은 경우일 수 있다.In FIG. 6A, the target shape of the length of the tail portion in the radial direction of the silicon single crystal ingot is shown by the solid line, and the shape of the tail portion of the silicon single crystal ingot which is actually growing is shown by the dotted line. This shape may be as shown in FIG. 6B when the actual measurement is performed by the imaging device, and the pulling speed of the silicon single crystal ingot may be high or the melt gap may be too small.
테일 부분의 형상이 타겟 형상과 일치하는지 여부를 판단하여(S130), 일치할 경우(Yes) 테일 부분의 길이가 기설정된 값과 동일한지 판단한다(S140). 즉, 테일 부분의 형상이 타겟 형상과 일치할 경우 테일 부분을 기설정된 길이까지 성장시키고, 예를 들면 테일 부분의 길이를 150 밀리미터로 미리 설정한 경우 실제로 측정되는 테일 부분의 길이가 150 밀리미터가 될 경우(Yes) 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 종료할 수 있다.It is determined whether the shape of the tail portion matches the target shape (S130), and if it matches (Yes), it is determined whether the length of the tail portion is the same as the preset value (S140). That is, if the shape of the tail portion matches the target shape, the tail portion is grown to a predetermined length. For example, if the length of the tail portion is set to 150 millimeters in advance, the length of the tail portion actually measured is 150 millimeters. Yes, the growth of silicon single crystal ingots can be terminated.
그리고, S140 단계에서 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분의 길이가 기설정된 값에 도달하지 않은 경우(No), 실리콘 단결정 잉곳 특히 테일 부분을 계속 성장시킬 수 있다(S110).In operation S140, when the length of the tail portion of the silicon single crystal ingot does not reach a predetermined value (No), the silicon single crystal ingot, particularly the tail portion, may be continuously grown (S110).
상기의 S130 단계에서, 테일 부분의 형상이 타겟 형상과 일치하지 않을 경우(No), 테일 부분의 실제 형상(A)와 타겟 형상(T)의 대소를 비교(S150)하고, 그 결과에 따라 테일 부분의 형상 보정 방법을 달리한다.In the above step S130, if the shape of the tail portion does not match the target shape (No), the magnitude of the actual shape (A) and the target shape (T) of the tail portion is compared (S150), and the tail according to the result The shape correction method of the part is different.
즉, 테일 부분의 실제 형상(A)이 타겟 형상(T)보다 큰 경우(Yes), 테일 부분의 형상 내지 크기를 감소하는 보정(S160)을 할 수 있다. 이 경우는 도 5a 내지 도 5c에 해당하는 경우일 수 있다.That is, when the actual shape A of the tail portion is larger than the target shape T (Yes), correction (S160) of reducing the shape or size of the tail portion may be performed. This case may correspond to FIGS. 5A to 5C.
상세하게는, 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도를 증가시킬 수 있다. 이때, 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도를 아래의 수학식 1과 같이 보정할 수 있다.In detail, the pulling speed of the silicon single crystal ingot can be increased. At this time, the pulling speed of the silicon single crystal ingot can be corrected as in Equation 1 below.
<수학식 1><Equation 1>
PS=Error×A_P/SPS = Error × A_P / S
여기서, PS는 보정 후의 실리콘 단결정 잉곳의 인상속도이고, A_P/S는 보정 전에 측정된 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도이고, Error는 테일 부분의 형상이 타겟 형상을 벗어난 정도일 수 있으며, 본 실시예에서는 테일 부분의 형상이 타겟 부분의 형상보다 큰 비율(예를 들면, 1,2배, 1,3배 등)일 수 있다.Here, PS is the pulling speed of the silicon single crystal ingot after correction, A_P / S is the pulling speed of the silicon single crystal ingot measured before the correction, Error may be the degree of the tail portion is out of the target shape, in this embodiment the tail The shape of the portion may be a larger ratio (eg, 1, 2, 1, 3, etc.) than the shape of the target portion.
또한, 상술한 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도의 증가 외에, 공정 챔버 내의 온도를 증가시키거나 또는 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 실리콘 멜트(melt)가 수용된 도가니의 위치를 하강시킬 수도 있다.In addition to increasing the pulling speed of the silicon single crystal ingot described above, the temperature in the process chamber may be increased or the crucible containing the silicon melt for growth of the silicon single crystal ingot may be lowered.
상술한 보정 방법들은, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 내에서 멜트 갭을 증가시키는 것과 유사한 작용을 할 수 있다.The correction methods described above can act similar to increasing the melt gap in the growth apparatus of silicon single crystal ingots.
그리고, 테일 부분의 실제 형상(A)이 타겟 형상(T)보다 작을 경우(No), 테일 부분의 형상 내지 크기를 증가시키는 보정(S170)을 할 수 있다. 이 경우는 도 6a 내지 도 6b에 해당하는 경우일 수 있다.When the actual shape A of the tail portion is smaller than the target shape T (No), correction (S170) of increasing the shape or size of the tail portion may be performed. This case may correspond to FIGS. 6A to 6B.
상세하게는, 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 실리콘 멜트(melt)가 수용된 도가니의 위치를 인상시킬 수 있다. 이때, 도가니의 위치 인상 분은 아래의 수학식 2와 같을 수 있다.In detail, it is possible to raise the position of the crucible containing the silicon melt for the growth of the silicon single crystal ingot. At this time, the position increase of the crucible may be as shown in Equation 2 below.
<수학식 2><Equation 2>
CL=-Error×CLR×A_P/SCL = -Error X CLR X A_P / S
여기서, A_PS는 보정 전에 측정된 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도이고, Error는 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 작은 비율이고, CLR는 도가니의 이동 속도일 수 있으며, (-)부호는 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일 부분이 타겟보다 작게 성장되었음을 뜻한다.Here, A_PS is the pulling speed of the silicon single crystal ingot measured before correction, Error is the ratio of the shape of the tail portion is smaller than the target shape, CLR may be the moving speed of the crucible, and (-) sign is the grown silicon single crystal The tail of the ingot has grown smaller than the target.
상술한 방법을 통하여 실리콘 단결정 잉곳의 성장시에 특히 테일 부분의 실제 형상을 길이와 외관만을 측정하고 타겟 형상과 비교하여, 불일치할 경우 상술한 방법과 같이 성장 조건을 달리하여 테일 부분이 타겟과 동일하거나 유사하게 성장되도록 할 수 있다. 따라서, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 후반부의 테일 형성 공정에서 도가니의 위치와 잉곳의 인상 속도 및 멜트 갭을 조절하여 잉곳이 도가니로부터 급작스레 분되는 팝 아웃(pop out) 현상을 방지할 수 있다.When the silicon single crystal ingot is grown through the above-described method, in particular, the actual shape of the tail portion is measured only in length and appearance and compared with the target shape. If there is a mismatch, the tail portion is the same as the target by varying the growth conditions as described above. Or similar growth. Therefore, in the tail forming process of the late growth stage of the silicon single crystal ingot, it is possible to prevent the pop out phenomenon in which the ingot suddenly splits from the crucible by adjusting the position of the crucible, the pulling speed of the ingot and the melt gap.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
100: 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치
110: 챔버 120,122: 도가니
130: 회전축 140: 가열부
160: 상방 단열 부재 180: 시드척
185: 시드척 190: 수냉관100: growth device of silicon single crystal ingot
110:
130: rotating shaft 140: heating
160: upward insulation member 180: seed chuck
185: seed chuck 190: water cooling tube
Claims (7)
상기 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일(tail) 부분의 형상을, 타겟 형상과 비교하는 단계; 및
상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상과 불일치 할 경우, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도를 보정하는 단계를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법.Growing a silicon single crystal ingot;
Comparing a shape of a tail portion of the grown silicon single crystal ingot with a target shape; And
Correcting the pulling speed of the silicon single crystal ingot when the shape of the tail portion is inconsistent with the target shape.
상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 클 경우, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도를 증가시키는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법.According to claim 1,
And the pulling speed of the silicon single crystal ingot is increased when the shape of the tail portion is larger than the target shape.
상기 보정된 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도는, 상기 보정 전의 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도와 상기 상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 큰 비율의 곱과 동일한 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법.The method of claim 2,
And the pulling speed of the corrected silicon single crystal ingot is equal to the product of the pulling speed of the silicon single crystal ingot before correction and the ratio of the shape of the tail portion is larger than the target shape.
상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 클 경우, 공정 챔버 내의 온도를 증가시키거나 또는 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 실리콘 멜트(melt)가 수용된 도가니의 위치를 하강시키는 단계를 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법.The method according to claim 2 or 3,
If the shape of the tail portion is larger than the target shape, increasing the temperature in the process chamber or lowering the location of the crucible containing the silicon melt for growth of the silicon single crystal ingot; Shape correction method of ingot.
상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 작을 경우, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 실리콘 멜트(melt)가 수용된 도가니의 위치를 인상시키는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법.According to claim 1,
When the shape of the tail portion is smaller than the target shape, the shape correction method of the silicon single crystal ingot to raise the position of the crucible containing the silicon melt for the growth of the silicon single crystal ingot.
상기 도가니의 위치 인상 분은, 상기 보정 전의 실리콘 단결정 잉곳의 인상 속도와 상기 상기 테일 부분의 형상이 상기 타겟 형상보다 작은 비율 및 상기 도가니의 이동 속도의 곱과 동일한 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법.The method of claim 5,
The position raising part of the said crucible is the shape correction method of the silicon single crystal ingot same as the product of the pulling speed of the silicon single crystal ingot before the said correction, the shape of the said tail part is smaller than the said target shape, and the moving speed of the said crucible.
상기 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 테일(tail) 부분의 형상이 상기 타겟 형상과 동일한 경우, 상기 테일 부분의 길이를 측정하는 단계를 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 형상 보정 방법.According to claim 1,
And measuring the length of the tail portion when the shape of a tail portion of the grown silicon single crystal ingot is the same as the target shape.
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