KR20210117780A - Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot - Google Patents

Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot Download PDF

Info

Publication number
KR20210117780A
KR20210117780A KR1020200034479A KR20200034479A KR20210117780A KR 20210117780 A KR20210117780 A KR 20210117780A KR 1020200034479 A KR1020200034479 A KR 1020200034479A KR 20200034479 A KR20200034479 A KR 20200034479A KR 20210117780 A KR20210117780 A KR 20210117780A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
crystal ingot
silicon single
silicon
growing
Prior art date
Application number
KR1020200034479A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김세훈
정한솔
정호섭
Original Assignee
에스케이실트론 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 에스케이실트론 주식회사 filed Critical 에스케이실트론 주식회사
Priority to KR1020200034479A priority Critical patent/KR20210117780A/en
Publication of KR20210117780A publication Critical patent/KR20210117780A/en

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
    • 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
    • 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
    • C30B30/00—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions
    • C30B30/04—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions using magnetic fields

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

The present invention relates to a silicon single crystal ingot growth apparatus, which comprises: a chamber; a crucible provided in the chamber and accommodating a silicon melt; a heating unit provided in the chamber and disposed around the crucible; a water cooling tube fixed to an upper part of the chamber and disposed around the silicon single crystal ingot grown and pulled up from the crucible; a heat shield body provided on an upper part of the crucible; a first gas supply unit supplying inert gas to an inner region of the chamber; a temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the silicon melt; and a second gas supply unit for supplying inert gas to a region having low temperature among the surfaces of the silicon melt. The present invention is to evenly distribute the oxygen concentration in the entire region of a silicon single crystal ingot.

Description

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GROWING SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}Silicon single crystal ingot growth apparatus and method {APPARATUS AND METHOD FOR GROWING SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}

실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 성장에 관한 것으로, 보다 상세하게는 면내 산소 농도가 균일한 실리콘 단결정 잉곳을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The embodiment relates to the growth of a silicon single crystal ingot, and more particularly, to an apparatus and method for manufacturing a silicon single crystal ingot having a uniform in-plane oxygen concentration.

통상적인 실리콘 웨이퍼는, 단결정(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정을 절삭(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 절삭공정과, 상기 절삭으로 인하여 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하는 연삭(Lapping) 공정과, 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼를 경면화하고 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정 공정을 포함하여 이루어진다.A typical silicon wafer includes a single crystal growth process for making a single crystal (ingot), a cutting process for cutting a single crystal to obtain a thin disk-shaped wafer, and damage due to mechanical processing remaining on the wafer due to the cutting ( Damage), a polishing process for mirror-finishing the wafer, and a cleaning process for mirror-finishing the polished wafer and removing abrasives or foreign substances adhering to the wafer.

상술한 공정 중 실리콘 단결정을 성장시키는 공정은, 고순도 실리콘 용융액을 장입한 성장로를 고온에서 가열하여 원료를 용용한 후, 초크랄스키법(Czochralski Method, 이하 'CZ'법이라 함) 등으로 성장시킬 수 있으며, 본 특허에서 다루고자 하는 방법은 종자결정이 실리콘 용융액 상부에 위치하여 단결정을 성장시키는 CZ법에 적용할 수 있다.In the process of growing a silicon single crystal among the above processes, the raw material is melted by heating a growth furnace charged with a high-purity silicon melt at a high temperature, and then grown by the Czochralski method (hereinafter referred to as the 'CZ' method). The method to be dealt with in this patent can be applied to the CZ method in which the seed crystal is positioned on top of the silicon melt to grow a single crystal.

CZ법은 고순도의 실리콘 단결정 잉곳을 좋은 수율로 제조하는 것이 필요하고, 실리콘 단결정 잉곳의 대구경화에 수반하여 단결정 인상작업이 장시간화하기 때문에, 석영으로 이루어진 고순도의 도가니를 사용하고 있다.The CZ method uses a high-purity crucible made of quartz because it is necessary to manufacture a high-purity silicon single-crystal ingot with a good yield, and the single-crystal pulling operation is prolonged due to the large diameter of the silicon single-crystal ingot.

그러나, 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 아래와 같은 문제점이 있다.However, the conventional silicon single crystal ingot growth apparatus has the following problems.

석영으로 이루어진 도가니에 담겨진 실리콘 용융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)이 성장될 때, 석영 도가니의 표면으로부터 산소가 용해(dissolution)되어 실리콘 용융액으로 공급될 수 있다.When a silicon single crystal ingot is grown from a silicon melt contained in a crucible made of quartz, oxygen may be dissolved from the surface of the quartz crucible and supplied as a silicon melt.

그리고, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 잉곳의 성장 공정 중에 챔버 내부로 아르곤 가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 10-0958296에서는 도 2등에 도시된 바와 같이, 복수 개의 가스 라인을 통하여 아르곤 가스가 챔버 내부로 공급되고, 각각의 가스 라인에는 질량유량조절기(MFC, Mass Flow Controller)가 구비되어, 해당 가스 라인을 통하여 챔버 내부로 공급되는 아르곤 가스의 유량을 조절할 수 있다.In addition, the silicon single crystal ingot growth apparatus may supply argon gas into the chamber during the ingot growth process. For example, in Korean Patent No. 10-0958296, as shown in FIG. 2, argon gas is supplied into the chamber through a plurality of gas lines, and a mass flow controller (MFC) is provided in each gas line. provided, it is possible to adjust the flow rate of the argon gas supplied into the chamber through the corresponding gas line.

그리고, 실리콘 용융액은 도가니 내에서 대류(convection)를 하는데, 실리콘 용융액 내에 용해된 산소의 대부분은 대기 중으로 증발(evaporation)되나 일부 또는 극소량은 성장되는 실리콘 단결정 잉곳 내로 포함되어 Oi 등의 결함을 이룰 수 있다.In addition, the silicon melt conducts convection in the crucible, and most of the oxygen dissolved in the silicon melt is evaporated into the atmosphere, but some or a very small amount is contained in the silicon single crystal ingot to be grown to form defects such as Oi. have.

이때, 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳과 실리콘 용융액의 계면의 바로 아래에서 실리콘 용융액이 실리콘 단결정 잉곳의 내측으로 유입되는데, 잉곳의 가장자리(edge)부가 잉곳의 중심(center)보다 증발(evaporation)이 많아서, 실리콘 단결정 잉곳의 가장 자리(edge) 부근에서 산소 농도가 낮을 수 있고, 이로 인해 중심부(center)와 가장 자리(edge)부의 유입되는 산소 농도 차이로 면 면내 산소가 농도가 균일하지 않는 문제가 있다.At this time, the silicon melt flows into the inside of the silicon single crystal ingot just below the interface between the growing silicon single crystal ingot and the silicon melt, and the edge of the ingot has more evaporation than the center of the ingot, so silicon Oxygen concentration may be low near the edge of the single crystal ingot, so there is a problem in that the in-plane oxygen concentration is not uniform due to the difference in oxygen concentration flowing between the center and the edge.

도 1은 실리콘 용융액의 계면에서 흐름과 산소 농도가 낮은 영역을 나타낸 도면이고, 도가니에 담겨진 실리콘 용융액의 흐름을 상부에서 나타낸 도면이다.1 is a view showing a region where the flow and oxygen concentration are low at the interface of the silicon melt, and is a view showing the flow of the silicon melt contained in a crucible from the top.

수평 방향의 자기장이 인가되는 도가니에 담겨진 실리콘 용융액의 흐름(Melt flow)은 도시된 바와 같고, 내부의 백색 영역은 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳을 나타낼 수 있다.A melt flow of a silicon melt contained in a crucible to which a horizontal magnetic field is applied is as shown, and a white area inside may represent a growing silicon single crystal ingot.

특히 화살표로 표시된 영역에서 산소 농도가 낮게 나타난다. 낮은 산소 농도는 산소의 증발에 기인하며, 도시된 바와 같이 산소 농도가 낮은 실리콘 용융액은 내부의 잉곳으로 유입되어, 상술한 바와 같이 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 면내 산소 농도 저하의 원인이 될 수 있다.In particular, the oxygen concentration is low in the area indicated by the arrow. The low oxygen concentration is due to the evaporation of oxygen, and as shown, the silicon melt with a low oxygen concentration flows into the inner ingot, which may cause a decrease in the in-plane oxygen concentration of the silicon single crystal ingot grown as described above.

실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 단결정 잉곳의 전영역에서 산소 농도를 고르게 분포시키고자 하는 것이다.The embodiment is intended to solve the above-described problem, and to evenly distribute the oxygen concentration in the entire region of the silicon single crystal ingot.

실시예는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되고, 실리콘 용융액이 수용되는 도가니; 상기 챔버의 내부에 구비되고, 상기 도가니의 둘레에 배치되는 가열부; 상기 챔버 내부의 상부에 고정되어 구비되고, 상기 도가니로부터 성장되어 인상되는 실리콘 단결정 잉곳의 둘레에 배치되는 수냉관; 상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체; 상기 챔버의 내부 영역으로 비활성 기체를 공급하는 제1 기체 공급 유닛; 상기 실리콘 용융액의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 유닛; 및 상기 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 낮은 영역에 비활성 기체를 공급하는 제2 기체 공급 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공한다.An embodiment is a chamber; a crucible provided in the chamber and accommodating a silicon melt; a heating unit provided in the chamber and disposed around the crucible; a water cooling tube fixed to the upper portion of the chamber and disposed around the silicon single crystal ingot grown and pulled up from the crucible; a heat shield provided on an upper portion of the crucible; a first gas supply unit supplying an inert gas to the inner region of the chamber; a temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the silicon melt; and a second gas supply unit for supplying an inert gas to a region having a low temperature among the surfaces of the silicon melt.

제1 기체 공급 유닛과 상기 제2 기체 공급 유닛에서 공급되는 비활성 기체는 아르곤(Ar)일 수 있다.The inert gas supplied from the first gas supply unit and the second gas supply unit may be argon (Ar).

제2 기체 공급 유닛은, 상기 실리콘 단결정 잉곳이 인상되는 영역을 둘러싸는 몸체와 상기 몸체로부터 하부로 연장된 한 쌍의 기체 분사 유닛을 포함할 수 있다.The second gas supply unit may include a body surrounding a region in which the silicon single crystal ingot is pulled up, and a pair of gas injection units extending downward from the body.

기체 분사 유닛은, 상기 실리콘 용융액의 표면 상부에 한 쌍이 구비될 수 있다.A pair of gas injection units may be provided on the upper surface of the silicon melt.

한 쌍의 기체 분사 유닛은, 상기 챔버의 중심에 대하여 대칭으로 구비될 수 있다.The pair of gas injection units may be provided symmetrically with respect to the center of the chamber.

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 제2 기체 공급 유닛은, 상기 몸체에 연장되어 구비되고 상기 몸체에 상기 기체를 공급하는 기체 공급관을 더 포함할 수 있다.The apparatus for growing a silicon single crystal ingot may include a second gas supply unit extending from the body and further comprising a gas supply pipe for supplying the gas to the body.

한 쌍의 기체 분사 유닛의 상기 실리콘 용융액 방향의 제1 단부는, 수직 방향에 대하여 가장 자리 방향으로 경사를 가지고 배치될 수 있다.The first ends of the pair of gas injection units in the direction of the silicon melt may be disposed with an inclination in an edge direction with respect to a vertical direction.

챔버의 상부 영역에 한 쌍의 투명 영역이 구비되고, 상기 온도 측정 유닛은 상기 한 쌍의 투명 영역을 통하여 상기 실리콘 용융액의 표면 온도를 측정하는 한 쌍의 열화상 카메라일 수 있다.A pair of transparent regions may be provided in the upper region of the chamber, and the temperature measuring unit may be a pair of thermal imaging cameras that measure the surface temperature of the silicon melt through the pair of transparent regions.

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 온도 측정 유닛에서 측정된 상기 실리콘 용융액의 표면 온도에 따라, 상기 제2 기체 공급 유닛의 위치를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for growing a silicon single crystal ingot may further include a controller for controlling a position of the second gas supply unit according to the surface temperature of the silicon melt measured by the temperature measuring unit.

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 제어부의 신호에 따라, 상기 제2 기체 공급 유닛을 수평 방향에서 회전시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for growing a silicon single crystal ingot may further include a driving unit configured to rotate the second gas supply unit in a horizontal direction according to a signal from the control unit.

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 챔버의 내부에 수평 방향의 자기장을 가하는 자기장 발생 유닛을 더 포함할 수 있다.The apparatus for growing a silicon single crystal ingot may further include a magnetic field generating unit that applies a horizontal magnetic field to the inside of the chamber.

다른 실시예는 도가니에 담겨진 실리콘 용융액으로부터 쵸크랄스키법으로 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키며 인상하는 (a) 단계; 상기 (a) 단계 중에서 상기 실리콘 용융액 표면의 온도를 측정하는 (b) 단계; 및 상기 (b) 단계에서 측정된 결과에 따라, 상부로부터 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 가장 낮은 영역에 아르곤 기체를 공급하는 (c) 단계를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 제공한다.Another embodiment comprises the steps of: (a) raising and growing a silicon single crystal ingot by the Czochralski method from a silicon melt contained in a crucible; (b) measuring the temperature of the silicon melt surface in the step (a); and (c) supplying argon gas to the region having the lowest temperature among the surfaces of the silicon melt from the top according to the result measured in step (b).

(a) 단계에서, 상기 도가니에 담겨진 실리콘 용융액에 수평 방향의 자기장이 인가될 수 있다.In step (a), a magnetic field in a horizontal direction may be applied to the silicon melt contained in the crucible.

(b) 단계에서, 상기 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳 주변의 제1,2 지점에서 상기 실리콘 용융액 표면의 온도를 측정하고, 상기 제1,2 지점은 상기 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳의 중심에 대하여 대칭으로 위치할 수 있다.In step (b), the temperature of the silicon melt surface is measured at first and second points around the growing silicon single crystal ingot, and the first and second points are located symmetrically with respect to the center of the growing silicon single crystal ingot can do.

(c) 단계에서, 상기 아르곤 기체는 상기 실리콘 단결정 잉곳에 인접한 방향으로부터 가장 자리 방향으로 경사를 가지고 공급될 수 있다.In step (c), the argon gas may be supplied with an inclination from a direction adjacent to the silicon single crystal ingot to an edge direction.

본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법은, 실리콘 용융액의 표면에서 온도가 가장 낮은 영역을 확인하고, 온도가 가장 낮은 영역에 상부로부터 하부 방향으로 그리고, 실리콘 단결정 잉곳에 인접한 방향으로부터 도가니의 가장 자리 방향으로 향하는 경사를 가지고 비활성 기체가 분사되어 공급되며, 따라서, 실리콘 용융액의 표면 흐름이 도가니의 가장 자리 방향을 향하여, 표면에서 산소가 증발되어 산소 농도가 낮은 실리콘 용융액이 실리콘 단결정 잉곳으로 유입되지 않아서, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 면내 산소 농도가 감소하지 않을 수 있다.An apparatus and method for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention check the region with the lowest temperature on the surface of a silicon melt, and from the top to the bottom in the region with the lowest temperature, and from the direction adjacent to the silicon single crystal ingot of the crucible Inert gas is injected and supplied with an inclination toward the edge. Therefore, the surface flow of the silicon melt is directed toward the edge of the crucible, and oxygen is evaporated from the surface so that the silicon melt with low oxygen concentration flows into the silicon single crystal ingot. not, the in-plane oxygen concentration of the grown silicon single crystal ingot may not decrease.

도 1은 실리콘 용융액의 계면에서 흐름과 산소 농도가 낮은 영역을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 제2 기체 공급 유닛을 나타낸 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 도 2에서 제2 기체 공급 유닛의 작용을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2의 열화상 카메라와 도 3의 제2 기체 공급 유닛의 상호 작용을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법의 흐름도이다.1 is a view showing a region where the flow and oxygen concentration are low at the interface of the silicon melt,
2 is a view showing an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a view showing the second gas supply unit of Figure 2,
4a to 4c are views showing the operation of the second gas supply unit in FIG. 2,
5 is a view showing the interaction between the thermal imaging camera of FIG. 2 and the second gas supply unit of FIG. 3;
6 is a flowchart of a method for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention.

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 accompanying drawings to help the understanding of the present invention by giving examples, and to explain the present invention in detail.

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, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill 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, as used hereinafter, relational terms such as "first" and "second," "upper" and "lower", etc., shall not necessarily require or imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements. In other words, it may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이다. 이하에서 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 설명한다.2 is a view showing an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치(1000)는 내부에 실리콘 용융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)이 성장하기 위한 공간이 형성되는 챔버(100)와, 상기 실리콘 용융액(Si melt)이 수용되기 위한 도가니(200, 250)와, 상기 도가니(200, 250)를 가열하기 위한 가열부(400)와, 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)의 성장을 위한 시드(미도시)를 고정하기 위한 시드척(10)과, 도가니(200, 250)를 회전시키고 상승시키는 지지대(300)와, 실리콘 단결정 잉곳을 향한 가열부(400)의 열을 차단하기 위하여 도가니(200)의 상부에 위치되는 열차폐체(600)와, 챔버(100) 내부의 상부에 구비되어 상승되는 고온의 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키는 수냉관(500)과, 챔버(100)의 내부 영역으로 비활성 기체를 공급하는 제1 기체 공급 유닛(미도시)과, 실리콘 용융액의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 유닛(800), 및 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 낮은 영역에 비활성 기체를 공급하는 제2 기체 공급 유닛(700)을 포함할 수 있다.The silicon single crystal ingot growth apparatus 1000 according to the embodiment includes a chamber 100 in which a space for growing a silicon single crystal ingot from a silicon melt (Si melt) is formed, and the silicon melt (Si melt) Seeds for fixing the crucibles 200 and 250 for accommodating the crucibles 200 and 250, the heating unit 400 for heating the crucibles 200 and 250, and the seed (not shown) for growth of a silicon single crystal ingot. The chuck 10, the support 300 for rotating and raising the crucibles 200 and 250, and a heat shield positioned above the crucible 200 to block the heat of the heating unit 400 toward the silicon single crystal ingot 600 , a water cooling tube 500 for cooling a high-temperature silicon single crystal ingot provided in the upper portion of the chamber 100 , and a first gas supply unit for supplying an inert gas to the inner region of the chamber 100 . (not shown), a temperature measurement unit 800 for measuring the surface temperature of the silicon melt, and a second gas supply unit 700 for supplying an inert gas to a region having a low temperature among the surfaces of the silicon melt. .

챔버(100)는 실리콘 용융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)을 형성시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다.The chamber 100 provides a space in which predetermined processes for forming a silicon single crystal ingot from a silicon melt (Si melt) are performed.

도가니(200, 250)는 실리콘 용융액(Si melt)을 담을 수 있도록 챔버(100)의 내부에 구비될 수 있다. 도가니(200, 250)는, 상기 실리콘 용융액과 직접 접촉되는 제1 도가니(200)와, 제1 도가니(200)의 외면을 둘러싸면서 지지하는 제2 도가니(250)로 이루어질 수 있다. 제1 도가니(250)는 석영으로 이루어질 수 있고, 제2 도가니(250)는 흑연으로 이루어질 수 있다.The crucibles 200 and 250 may be provided inside the chamber 100 to contain a silicon melt. The crucibles 200 and 250 may include a first crucible 200 that is in direct contact with the silicon melt, and a second crucible 250 that surrounds and supports the outer surface of the first crucible 200 . The first crucible 250 may be made of quartz, and the second crucible 250 may be made of graphite.

제2 도가니(250)는 제1 도가니(200)가 열에 의하여 팽창될 경우를 대비하여, 2개 또는 4개로 분할되어 구비될 수 있다. 예를 들어 제2 도가니(250)가 2개로 분할될 경우, 2개의 부분 사이에는 틈이 형성되어, 내부의 제1 도가니(200)가 팽창되어도 제2 도가니(250)가 손상되지 않을 수 있다.The second crucible 250 may be divided into two or four in case the first crucible 200 is expanded by heat. For example, when the second crucible 250 is divided into two, a gap is formed between the two parts, so that the second crucible 250 may not be damaged even when the first crucible 200 inside is expanded.

챔버(100) 내에는 가열부(400)의 열이 방출되지 못하도록 단열재를 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 도가니(200, 250) 상부의 열차폐체(600)만이 도시되고 있으나, 도가니(200, 250)의 측면과 하부에 각각 단열재가 배치될 수도 있다.A heat insulating material may be provided in the chamber 100 to prevent the heat of the heating unit 400 from being emitted. In the present embodiment, only the heat shielding body 600 of the upper portions of the crucibles 200 and 250 is illustrated, but insulating materials may be respectively disposed on the side and lower portions of the crucibles 200 and 250 .

가열부(400)는 도가니(200, 250) 내에 공급된 다결정의 실리콘을 녹여서 실리콘 용융액(Si melt)으로 만들 수 있는데, 가열부(400) 상부에 배치되는 전류 공급 로드(미도시)로부터 전류를 공급받을 수 있다.The heating unit 400 may melt polycrystalline silicon supplied in the crucibles 200 and 250 to make a silicon melt (Si melt), and the heating unit 400 receives a current from a current supply rod (not shown) disposed on the upper portion of the heating unit 400 . can be supplied.

도가니(200, 250)의 바닥면의 중앙에는 지지대(300)가 배치되어 도가니(200, 250)를 지지할 수 있다. 도가니(200, 250) 상부의 시드(미도시)로부터 실리콘 용융액(Si melt)이 일부 응고되어 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)이 성장된다.A support 300 is disposed at the center of the bottom surface of the crucibles 200 and 250 to support the crucibles 200 and 250 . A silicon melt is partially solidified from a seed (not shown) on the crucibles 200 and 250 to grow a silicon single crystal ingot.

챔버(100)의 외부에는 자기장 발생 유닛(미도시)이 구비되어 도가니(200, 250)에 수평 자기장을 인가할 수 있다.A magnetic field generating unit (not shown) is provided outside the chamber 100 to apply a horizontal magnetic field to the crucibles 200 and 250 .

실리콘 단결정 잉곳이 성장되는 동안 챔버(100)의 내부에는 비활성 기체, 예를 들면 아르곤(Ar)이 공급될 수 있는데, 본 실시예에서는 제1 기체 공급 유닛(미도시)와 제2 기체 공급 유닛(700)에서 아르곤이 공급될 수 있다.An inert gas, for example, argon (Ar) may be supplied to the inside of the chamber 100 while the silicon single crystal ingot is grown. In this embodiment, a first gas supply unit (not shown) and a second gas supply unit ( 700), argon may be supplied.

제1 기체 공급 유닛은 챔버(100)의 외부에 구비되어 챔버(100)의 상부 영역에 구비된 개구부를 통하여 챔버(100) 내부로 아르곤을 공급할 수 있다. 제1 기체 공급 유닛에서 공급되는 아르곤은 실리콘 용융액(Si melt)로부터 증발되어 챔버(100) 내부에 잔존하는 산소를 배기할 수 있다.The first gas supply unit may be provided outside the chamber 100 to supply argon into the chamber 100 through an opening provided in an upper region of the chamber 100 . Argon supplied from the first gas supply unit may be evaporated from a silicon melt (Si melt) to exhaust oxygen remaining in the chamber 100 .

온도 측정 유닛(800)은 예를 들면 열화상 카메라일 수 있는데, 도시된 바와 같이 챔버(100)의 상부에 한 쌍이 구비될 수 있고, 챔버(100)의 중심에 대하여 대칭인 위치에 구비될 수 있다. 온도 측정 유닛(800)이 온도를 측정하는 실리콘 용융액 표면의 범위는, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 직경보다 50 밀리미터 정도 바깥 영역까지일 수 있다.The temperature measuring unit 800 may be, for example, a thermal imaging camera. As shown, a pair may be provided on the upper portion of the chamber 100 , and may be provided at a position symmetrical with respect to the center of the chamber 100 . have. The range of the surface of the silicon melt in which the temperature measuring unit 800 measures the temperature may be up to an area outside the diameter of the silicon single crystal ingot to be grown by about 50 millimeters.

챔버(100)의 상부 영역에는 한 쌍의 투명 영역(110)이 구비되는데, 예를 들면 투명 부재가 투명 영역(110)에 배치되고, 한 쌍의 온도 측정 유닛(800)은 한 쌍의 투명 영역(110)을 통하여 실리콘 용융액(Si melt)의 표면 온도를 측정할 수 있다.A pair of transparent regions 110 are provided in the upper region of the chamber 100 , for example, a transparent member is disposed on the transparent region 110 , and the pair of temperature measurement units 800 are provided with a pair of transparent regions Through (110) it is possible to measure the surface temperature of the silicon melt (Si melt).

도 2에서 온도 측정 유닛(800)에서 방출된 광은 투명 영역(110)을 통과하고 챔버(100) 내부에서 열차폐체(600) 및 제2 기체 공급 유닛(700) 사이의 공간을 통하여 실리콘 용융액(Si melt)의 표면에 전달될 수 있다.In FIG. 2, the light emitted from the temperature measuring unit 800 passes through the transparent region 110 and through the space between the heat shield 600 and the second gas supply unit 700 inside the chamber 100, the silicon melt ( Si melt) can be transferred to the surface.

제2 기체 공급 유닛(700)은, 온도 측정 유닛(800)에서 측정한 데이타를 바탕으로 하여 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 낮은 영역에 아르곤을 공급할 수 있다. 이때, 제2 기체 공급 유닛(700)은, 예를 들면 상술한 대한민국 등록특허 10-0958296에서 제3 가스 라인을 통하여 아르곤 가스를 챔버(100) 내부로 공급할 수 있으며, 질량유량조절기(MFC, Mass Flow Controller)가 구비되어 챔버(100) 내부로 공급되는 아르곤 가스의 유량을 조절할 수 있다.The second gas supply unit 700 may supply argon to a region having a low temperature among the surfaces of the silicon melt based on the data measured by the temperature measurement unit 800 . At this time, the second gas supply unit 700 may supply argon gas to the inside of the chamber 100 through the third gas line in Korean Patent Registration No. 10-0958296 described above, for example, and a mass flow controller (MFC, Mass Flow Controller) is provided to control the flow rate of argon gas supplied into the chamber 100 .

도 3은 도 2의 제2 기체 공급 유닛을 나타낸 도면이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 2에서 제2 기체 공급 유닛의 작용을 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating the second gas supply unit of FIG. 2 , and FIGS. 4A to 4C are views illustrating the operation of the second gas supply unit in FIG. 2 .

제2 기체 공급 유닛(700)은 실리콘 단결정 잉곳이 인상되는 영역을 둘러싸는 몸체(710)와 몸체(710)로부터 하부로 연장된 한 쌍의 기체 분사 유닛(730), 및 몸체(710)에 연장되어 구비되고 몸체(710)에 아르곤을 공급하는 기체 공급관(720)을 포함할 수 있으며, 예를 들면 그라파이트(graphite)로 이루어질 수 있다.The second gas supply unit 700 includes a body 710 surrounding an area in which the silicon single crystal ingot is pulled up, a pair of gas injection units 730 extending downward from the body 710 , and the body 710 . It is provided and may include a gas supply pipe 720 for supplying argon to the body 710, and may be made of, for example, graphite.

한 쌍의 기체 분사 유닛(730)은 실리콘 용융액의 상부에 구비되는데, 챔버의 중심 또는 성장중인 실리콘 단결정 잉곳의 중심에 대하여 대칭으로 구비될 수 있다. 즉, 도 4a에서 하나의 기체 분사 유닛(730)이 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)의 좌측 방향의 실리콘 용융액에 아르곤을 분사하고, 다른 하나의 기체 분사 유닛(730)이 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)의 우측 방향의 실리콘 용융액에 아르곤을 분사할 수 있다.The pair of gas injection units 730 are provided on the upper portion of the silicon melt, and may be provided symmetrically with respect to the center of the chamber or the center of the growing silicon single crystal ingot. That is, in FIG. 4A , one gas injection unit 730 injects argon into the silicon melt in the left direction of the silicon single crystal ingot, and the other gas injection unit 730 is the right side of the silicon single crystal ingot. Argon can be sprayed into the silicon melt in the direction.

또한, 기체 분사 유닛(730)으로부터 공급되는 아르곤 기체의 양은 온도 측정 유닛(800)의 측정 결과에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어 실리콘 용융액의 표면에서 산소가 많이 증발되어 온도가 하강할수록, 기체 분사 유닛(730)으로부터 공급되는 아르곤 기체의 양을 증가시켜서, 실리콘 용융액 표면의 흐름을 도가니의 가장 자리 방향으로 더 강하게 할 수도 있다.In addition, the amount of argon gas supplied from the gas injection unit 730 may vary depending on the measurement result of the temperature measurement unit 800, for example, as oxygen evaporates a lot from the surface of the silicon melt and the temperature decreases, the gas injection By increasing the amount of argon gas supplied from the unit 730, the flow of the silicon melt surface may be made stronger in the direction of the edge of the crucible.

도 4a에 도시된 바와 같이, 도가니(200)에 저장된 실리콘 용융액(Si melt)의 표면으로부터 산소(O2)가 증발되고, 따라서 산소(O2)의 증발량이 많은 실리콘 용융액 특히, 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)과 인접한 영역의 실리콘 용융액이 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)을 유입되지 않게 할 필요가 있다. 이때, 상기의 기체 분사 유닛(730)으로부터 아르곤이 실리콘 용융액의 표면으로 분사되어 실리콘 용융액의 흐름을 실리콘 단결정 잉곳 방향이 아닌 도가니(200) 방향으로 바꿀 수 있다. As shown in Figure 4a, oxygen (O 2 ) is evaporated from the surface of the silicon melt (Si melt) stored in the crucible 200, and thus oxygen (O 2 ) of a large amount of evaporation of the silicon melt, particularly the silicon single crystal ingot ( It is necessary to prevent the silicon melt in the region adjacent to the ingot from flowing into the silicon single crystal ingot. At this time, argon is sprayed from the gas injection unit 730 to the surface of the silicon melt to change the flow of the silicon melt in the crucible 200 direction rather than the silicon single crystal ingot direction.

도 4a에서 기체 분사 유닛(730)의 하부에는 제1 단부(732)가 구비되는데, 한 쌍의 제1 단부(732)는 각각 기체 분사 유닛(730)과 기설정된 각도(θ)를 이루는데, 상세하게는 제1 단부(732)는 상부 방향으로부터 하부 방향으로 갈수록 도가니(200)의 가장 자리 방향으로 경사를 가질 수 있다.A first end 732 is provided at the lower portion of the gas injection unit 730 in FIG. 4A, and a pair of first ends 732 form a predetermined angle θ with the gas injection unit 730, respectively, In detail, the first end 732 may have an inclination toward the edge of the crucible 200 from the upper direction to the lower direction.

이러한 제1 단부(732)의 배치는 기체 분사 유닛(730)으로부터 공급되어 제1 단부(732)를 통하여 실리콘 용융액으로 공급되는 아르곤이 실리콘 용융액의 흐름을 도가니(200)의 가장 자리 방향으로 바꿀 수 있고, 따라서 실리콘 단결정 잉곳으로 산소가 부족한 실리콘 용융액이 유입되는 것을 방지할 수 있다.The arrangement of the first end 732 is such that argon supplied from the gas injection unit 730 and supplied to the silicon melt through the first end 732 can change the flow of the silicon melt to the edge direction of the crucible 200. Therefore, it is possible to prevent a silicon melt lacking oxygen from flowing into the silicon single crystal ingot.

도 4b는 제2 기체 공급 유닛의 다른 실시예의 작용을 나타낸다. 도 4b에서 한 쌍의 제1 단부(732)는 각각 기체 분사 유닛(730)과 제2 각도(θ2)를 이루는데, 이때 제2 각도(θ2)는 도 4a에서의 기설정된 각도(θ)보다 작아서, 제1 단부(732)과 기체 분사 유닛(730)의 배열이 일직선에 가까울 수 있다.4B shows the operation of another embodiment of the second gas supply unit. In FIG. 4B , the pair of first ends 732 each form a second angle θ2 with the gas injection unit 730 , wherein the second angle θ2 is greater than the preset angle θ in FIG. 4A . Since it is small, the arrangement of the first end 732 and the gas injection unit 730 may be close to a straight line.

도 4a와 도 4b에서 제1 단부(732)의 배열 각도가 변경됨에 따라, 도 2에서 온도 측정 유닛(800)에서 방출되어 실리콘 용융액의 표면에 전달되는 광의 진행 경로가, 제1 단부(732)에 상기의 광이 차단되지 않도록, 달라질 수 있다.As the arrangement angle of the first end 732 in FIGS. 4A and 4B is changed, the propagation path of the light emitted from the temperature measuring unit 800 and transmitted to the surface of the silicon melt in FIG. 2 is the first end 732 It can be varied, so that the above light is not blocked.

도 4cb는 'Ar tube'라고 표시된 것이 기체 도 4a의 기체 분사 유닛(730)이고, 도 4a에서 설명한 바와 같이 제1 단부(732)의 작용으로 아르곤의 흐름이 도가니의 가장 자리를 향할 수 있다. 4cb shows the gas injection unit 730 of FIG. 4a indicated by 'Ar tube', and as described in FIG. 4a, the flow of argon may be directed toward the edge of the crucible by the action of the first end 732.

도 4c에서 실리콘 용융액의 온도는 가장 자리의 적색이 고온이고, 내부의 잉곳은 청색으로 상대적으로 저온이고, 기체 분사 유닛(730)의 하부에서는 실리콘 용융액의 온도는 다른 영역의 실리콘 용융액의 온도보다 낮은 것을 알 수 있다.4c, the temperature of the silicon melt is high in red at the edge, the ingot inside is relatively low in blue, and the temperature of the silicon melt in the lower part of the gas injection unit 730 is lower than the temperature of the silicon melt in other regions it can be seen that

수평 자기장이 인가되며 실리콘 용융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳이 성장될 때, 잉곳의 외곽에서 서로 대칭인 두 곳에서 상술한 바와 같이 상대적으로 저온 영역의 실리콘 용융액이 형성될 수 있다.When a horizontal magnetic field is applied and a silicon single crystal ingot is grown from a silicon melt, a silicon melt in a relatively low temperature region may be formed at two places symmetrical to each other at the outer edge of the ingot.

도 5는 도 2의 열화상 카메라와 도 3의 제2 기체 공급 유닛의 상호 작용을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에서, 온도 측정 유닛, 예를 들면 열화상 카메라(800)와, 제2 기체 공급 유닛(700)의 상호 작용을 설명한다.FIG. 5 is a diagram illustrating the interaction between the thermal imaging camera of FIG. 2 and the second gas supply unit of FIG. 3 . Hereinafter, with reference to FIG. 5 , in the apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present embodiment, the interaction between the temperature measuring unit, for example, the thermal imaging camera 800 , and the second gas supply unit 700 will be described. do.

열화상 카메라(700)는 제어부(850)와 연결되는데, 제어부(850)는 열화상 카메라(800)에서 측정된 실리콘 용융액의 표면 온도에 따라 제2 기체 공급 유닛(700)의 위치를 제어할 수 있다. 상세하게는, 제어부(850)의 제어 신호는 구동부(750)로 전달되고, 상기 구동부(750)는 상기 제어 신호에 따라 상기 제2 기체 공급 유닛을 이동시킬 수 있다.The thermal imaging camera 700 is connected to the control unit 850, and the control unit 850 may control the position of the second gas supply unit 700 according to the surface temperature of the silicon melt measured by the thermal imaging camera 800. have. In detail, the control signal of the control unit 850 is transmitted to the driving unit 750 , and the driving unit 750 may move the second gas supply unit according to the control signal.

이때, 구동부(750)는 제2 기체 공급 유닛(700)을 수직 방향으로 승강시킬 뿐만 아니라 수평 방향에서 회전시킬 수도 있다. 즉, 열화상 카메라(800)에서 측정된 결과를 바탕으로, 실리콘 용융액 중 표면 온도가 가장 낮은 영역의 상부로, 제2 기체 공급 유닛(700)의 기체 분사 유닛(730)을 회전시켜서 이동시킬 수 있다. 이때, 상세하게는 기체 분사 유닛(730)의 제1 단부(732)가 실리콘 용융액 중 표면 온도가 가장 낮은 영역의 상부로 이동하도록, 구동부(750)는 제2 기체 공급 유닛(700)을 이동시킬 수 있다. 그리고, 구동부(750)가 제2 기체 공급 유닛(700)을 수직 방향으로 하강시킬 때, 상술한 제1 단부(732)가 열차폐체(600)보다 아래까지 하강될 수도 있다.In this case, the driving unit 750 may not only raise and lower the second gas supply unit 700 in a vertical direction but also rotate it in a horizontal direction. That is, based on the results measured by the thermal imaging camera 800, the gas injection unit 730 of the second gas supply unit 700 can be rotated and moved to the upper portion of the region having the lowest surface temperature among the silicon melt. have. At this time, in detail, the driving unit 750 moves the second gas supply unit 700 so that the first end 732 of the gas injection unit 730 moves to the upper portion of the region having the lowest surface temperature in the silicon melt. can Also, when the driving unit 750 lowers the second gas supply unit 700 in the vertical direction, the above-described first end 732 may be lowered below the heat shield 600 .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법의 흐름도이다. 이하에서, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 설명한다.6 is a flowchart of a method for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 .

먼저, 도가니에 담겨진 실리콘 용융액으로부터 쵸크랄스키법(CZ법)으로 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키며 인상시킬 수 있고(S100), 이때 도가니에는 수평 방향의 자기장이 인가될 수 있다.First, a silicon single crystal ingot may be grown and raised from a silicon melt contained in a crucible by the Czochralski method (CZ method) (S100), and a horizontal magnetic field may be applied to the crucible at this time.

그리고, 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키며, 실리콘 용융액 표면의 온도를 측정할 수 있다(S200). 이때, 수평 자기장의 작용에 의하여, 도가니 내의 실리콘 용융액의 온도 분포는 도 4b에 따른 분포를 가질 수 있다.Then, the silicon single crystal ingot is grown, and the temperature of the surface of the silicon melt can be measured (S200). At this time, by the action of the horizontal magnetic field, the temperature distribution of the silicon melt in the crucible may have a distribution according to FIG. 4B .

그리고, 측정된 도가니 내의 실리콘 용융액의 온도 데이타를 바탕으로 하여, 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 가장 낮은 영역에 상부로부터 비활성 기체, 예를 들면 아르곤 기체를 분사하여 공급할 수 있다.And, based on the measured temperature data of the silicon melt in the crucible, an inert gas, for example, argon gas, may be sprayed and supplied to the region with the lowest temperature among the surfaces of the silicon melt from the top.

상세하게는, 실리콘 용융액 표면의 온도를 측정할 때, 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳 주변의 제1,2 지점에서 실리콘 용융액 표면의 온도를 측정하는데 이때 상기 제1,2 지점은 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳의 중심에 대하여 대칭으로 위치할 수 있다.Specifically, when measuring the temperature of the silicon melt surface, the temperature of the silicon melt surface is measured at first and second points around the growing silicon single crystal ingot, wherein the first and second points are the center of the growing silicon single crystal ingot can be positioned symmetrically with respect to

상세하게는 기체 분사 유닛을 상술한 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 가장 낮은 영역의 위로 이동시킨 후(S300), 비활성 기체를 상기 표면 온도가 가장 낮은 지점으로 공급할 수 있다(S400). 이때, 비활성 기체는 도가니의 가장 자리 방향으로 분사되고, 상세하게는 비활성 기체는 실리콘 단결정 잉곳에 인접한 방향으로부터 도가니의 가장 자리 방향으로 향하는 경사를 가지고 실리콘 용융액에 공급될 수 있다. 따라서, 실리콘 용융액의 표면 흐름도 도가니의 가장 자리 방향을 향할 수 있고, 실리콘 용융액의 표면에서 산소가 증발되어 산소 농도가 낮은 실리콘 용융액이 실리콘 단결정 잉곳으로 유입되지 않을 수 있다.In detail, after moving the gas injection unit above the region having the lowest temperature among the surfaces of the silicon melt (S300), the inert gas may be supplied to the point having the lowest surface temperature (S400). At this time, the inert gas may be injected in the direction of the edge of the crucible, and in detail, the inert gas may be supplied to the silicon melt with an inclination from the direction adjacent to the silicon single crystal ingot to the edge direction of the crucible. Accordingly, the surface flow of the silicon melt may also be directed toward the edge of the crucible, and oxygen may be evaporated from the surface of the silicon melt, so that the silicon melt having a low oxygen concentration may not flow into the silicon single crystal ingot.

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 embodiment has been described with reference to the limited embodiment and the drawings, the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from these 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 defined by the following claims as well as the claims and equivalents.

10: 시드척 100: 챔버
110: 투명 영역 200: 제1 도가니
250: 제2 도가니 300: 지지대
400: 가열부 500: 수냉관
600: 열차폐체 700: 제2 기체 공급 유닛
710: 몸체 720: 기체 공급관
730: 기체 분사 유닛 732: 제1 단부
800: 온도 측정 유닛 850: 제어부
1000: 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치10: seed chuck 100: chamber
110: transparent area 200: first crucible
250: second crucible 300: support
400: heating unit 500: water cooling tube
600: heat shield 700: second gas supply unit
710: body 720: gas supply pipe
730: gas injection unit 732: first end
800: temperature measuring unit 850: control unit
1000: growth device for silicon single crystal ingot

Claims (15)

챔버;
상기 챔버의 내부에 구비되고, 실리콘 용융액이 수용되는 도가니;
상기 챔버의 내부에 구비되고, 상기 도가니의 둘레에 배치되는 가열부;
상기 챔버 내부의 상부에 고정되어 구비되고, 상기 도가니로부터 성장되어 인상되는 실리콘 단결정 잉곳의 둘레에 배치되는 수냉관;
상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체;
상기 챔버의 내부 영역으로 비활성 기체를 공급하는 제1 기체 공급 유닛;
상기 실리콘 용융액의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 유닛; 및
상기 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 낮은 영역에 비활성 기체를 공급하는 제2 기체 공급 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.chamber;
a crucible provided in the chamber and accommodating a silicon melt;
a heating unit provided in the chamber and disposed around the crucible;
a water cooling tube fixed to the upper portion of the chamber and disposed around the silicon single crystal ingot grown and pulled up from the crucible;
a heat shield provided on an upper portion of the crucible;
a first gas supply unit supplying an inert gas to the inner region of the chamber;
a temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the silicon melt; and
and a second gas supply unit for supplying an inert gas to a region having a low temperature among the surfaces of the silicon melt. 제1 항에 있어서,
상기 제1 기체 공급 유닛과 상기 제2 기체 공급 유닛에서 공급되는 비활성 기체는 아르곤(Ar)인 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.According to claim 1,
The inert gas supplied from the first gas supply unit and the second gas supply unit is argon (Ar). 제1 항에 있어서,
상기 제2 기체 공급 유닛은, 상기 실리콘 단결정 잉곳이 인상되는 영역을 둘러싸는 몸체와 상기 몸체로부터 하부로 연장된 한 쌍의 기체 분사 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.According to claim 1,
The second gas supply unit may include a body surrounding a region in which the silicon single crystal ingot is pulled up, and a pair of gas injection units extending downward from the body. 제3 항에 있어서,
상기 기체 분사 유닛은, 상기 실리콘 용융액의 표면 상부에 한 쌍이 구비되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.4. The method of claim 3,
The gas injection unit is an apparatus for growing a silicon single crystal ingot provided with a pair on the upper surface of the silicon melt. 제3 항에 있어서,
상기 한 쌍의 기체 분사 유닛은, 상기 챔버의 중심에 대하여 대칭으로 구비되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.4. The method of claim 3,
The pair of gas injection units is an apparatus for growing a silicon single crystal ingot that is provided symmetrically with respect to the center of the chamber. 제3 항에 있어서,
상기 제2 기체 공급 유닛은, 상기 몸체에 연장되어 구비되고 상기 몸체에 상기 기체를 공급하는 기체 공급관을 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.4. The method of claim 3,
The second gas supply unit, the silicon single crystal ingot growing apparatus is provided extending from the body and further comprising a gas supply pipe for supplying the gas to the body. 제3 항에 있어서,
상기 한 쌍의 기체 분사 유닛의 상기 실리콘 용융액 방향의 제1 단부는, 수직 방향에 대하여 가장 자리 방향으로 경사를 가지고 배치되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.4. The method of claim 3,
A silicon single crystal ingot growing apparatus in which the first end of the pair of gas injection units in the direction of the silicon melt is disposed with an inclination in an edge direction with respect to a vertical direction. 제1 항에 있어서,
상기 챔버의 상부 영역에 한 쌍의 투명 영역이 구비되고, 상기 온도 측정 유닛은 상기 한 쌍의 투명 영역을 통하여 상기 실리콘 용융액의 표면 온도를 측정하는 한 쌍의 열화상 카메라인 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.According to claim 1,
A pair of transparent regions is provided in the upper region of the chamber, and the temperature measuring unit is a silicon single crystal ingot growing apparatus that is a pair of thermal imaging cameras that measure the surface temperature of the silicon melt through the pair of transparent regions. . 제1 항에 있어서,
상기 온도 측정 유닛에서 측정된 상기 실리콘 용융액의 표면 온도에 따라, 상기 제2 기체 공급 유닛의 위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.According to claim 1,
The apparatus for growing a silicon single crystal ingot further comprising a controller for controlling a position of the second gas supply unit according to the surface temperature of the silicon melt measured by the temperature measuring unit. 제9 항에 있어서,
상기 제어부의 신호에 따라, 상기 제2 기체 공급 유닛을 수평 방향에서 회전시키는 구동부를 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.10. The method of claim 9,
The apparatus for growing a silicon single crystal ingot further comprising a driving unit configured to rotate the second gas supply unit in a horizontal direction according to a signal from the control unit. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버의 내부에 수평 방향의 자기장을 가하는 자기장 발생 유닛을 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The apparatus for growing a silicon single crystal ingot further comprising a magnetic field generating unit for applying a horizontal magnetic field to the inside of the chamber. 도가니에 담겨진 실리콘 용융액으로부터 쵸크랄스키법으로 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키며 인상하는 (a) 단계;
상기 (a) 단계 중에서 상기 실리콘 용융액 표면의 온도를 측정하는 (b) 단계; 및
상기 (b) 단계에서 측정된 결과에 따라, 상부로부터 실리콘 용융액의 표면 중 온도가 가장 낮은 영역에 아르곤 기체를 공급하는 (c) 단계를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.(a) raising and growing a silicon single crystal ingot by the Czochralski method from the silicon melt contained in the crucible;
(b) measuring the temperature of the silicon melt surface in the step (a); and
According to the result measured in step (b), the method of growing a silicon single crystal ingot comprising the step (c) of supplying argon gas from the top to the region having the lowest temperature among the surfaces of the silicon melt. 제12 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상기 도가니에 담겨진 실리콘 용융액에 수평 방향의 자기장이 인가되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.13. The method of claim 12,
In the step (a), a method of growing a silicon single crystal ingot in which a horizontal magnetic field is applied to the silicon melt contained in the crucible. 제12 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳 주변의 제1,2 지점에서 상기 실리콘 용융액 표면의 온도를 측정하고, 상기 제1,2 지점은 상기 성장 중인 실리콘 단결정 잉곳의 중심에 대하여 대칭으로 위치하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.13. The method of claim 12,
In step (b), the temperature of the silicon melt surface is measured at first and second points around the growing silicon single crystal ingot, and the first and second points are symmetrically with respect to the center of the growing silicon single crystal ingot A method of growing a silicon single crystal ingot on which it is located. 제14 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 상기 아르곤 기체는 상기 실리콘 단결정 잉곳에 인접한 방향으로부터 가장 자리 방향으로 경사를 가지고 공급되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.15. The method of claim 14,
In the step (c), the argon gas is supplied with an inclination from a direction adjacent to the silicon single crystal ingot to an edge direction.
KR1020200034479A 2020-03-20 2020-03-20 Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot KR20210117780A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200034479A KR20210117780A (en) 2020-03-20 2020-03-20 Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200034479A KR20210117780A (en) 2020-03-20 2020-03-20 Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210117780A true KR20210117780A (en) 2021-09-29

Family

ID=77925021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200034479A KR20210117780A (en) 2020-03-20 2020-03-20 Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210117780A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100735902B1 (en) Method for preparing silicon single crystal and silicon single crystal
CN109196144B (en) Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal
EP0867531A1 (en) Single crystal production apparatus and process
US20100101485A1 (en) Manufacturing method of silicon single crystal
JP2001518442A (en) Heat shield for crystal puller
CN112323141A (en) Single crystal growth method and single crystal growth apparatus
KR101385997B1 (en) Apparatus for producing single crystal and method for producing single crystal
KR20180101586A (en) Manufacturing method of silicon single crystal
JP2017105654A (en) Method of manufacturing silicon single crystal
KR101117477B1 (en) Method for Producing Single Crystal and Single Crystal
JP4293395B2 (en) CZ method single crystal ingot manufacturing apparatus and method
JPH11268987A (en) Silicon single crystal and its production
TWI726813B (en) A semiconductor crystal growth apparatus
KR20210117780A (en) Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot
KR101402840B1 (en) Apparatus and method for growing silicon single crystal ingot
US11891718B2 (en) Method and apparatus for growing silicon single crystal ingot
KR100906281B1 (en) Heat shield structure for growing silicon single crystal ingot and grower using the same
KR102492237B1 (en) Method and apparatus for growing silicon single crystal ingot
KR20200086019A (en) Method and apparatus for growing silicon single crytal ingot
JP2003055084A (en) Device and method for pulling single crystal
KR20210097966A (en) Crucible and apparatus for growing silicon single crystal ingot including the same
KR101741101B1 (en) Silicon single crystal ingot and method for manufacturing the same
JP2000211990A (en) Single crystal pulling apparatus and method
KR101506876B1 (en) Apparatus for growing a silicon single crystal
KR20220146808A (en) Apparatus for growing silicon single crystal ingot

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal