KR20220146808A - Apparatus for growing silicon single crystal ingot - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저산소의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to an apparatus for growing a silicon single crystal ingot, and more particularly, to an apparatus for growing a silicon single crystal ingot with low oxygen.
통상적인 실리콘 웨이퍼는, 단결정 잉곳을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정 잉곳을 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 ingot to obtain a thin disk-shaped wafer, and damage due to mechanical processing remaining on the wafer due to the cutting. .
실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 실리콘 융액이 저장되는 도가니와, 도가니를 지지하고 승강시키는 지지부재를 포함하고, 도가니 측면의 가열 부재와 도가니가 승강가능할 수 있다.The silicon single crystal ingot growth apparatus includes a crucible in which the silicon melt is stored, and a support member for supporting and elevating the crucible, and the heating member and the crucible at the side of the crucible may be elevated.
이때, 실리콘 융액으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳에는 산소 원자가 포함될 수 있는데, 실리콘 단결정 잉곳으로부터 제조되는 웨이퍼가 불량을 일으키지 않으려면 저산소 농도를 유지할 필요가 있다.In this case, the silicon single crystal ingot grown from the silicon melt may contain oxygen atoms, and it is necessary to maintain a low oxygen concentration in order not to cause defects in the wafer manufactured from the silicon single crystal ingot.
그리고, 실리콘 단결정 잉곳 내의 산소 원자는 실리콘 융액에 포함된 산소 원자로부터 유래하고, 상기 산소 원자는 도가니로부터 실리콘 융액으로 공급될 수 있다. 특히, 고온으로 가열된 석영 도가니의 바닥면으로부터 산소가 실리콘 융액으로 집중적으로 공급되어, 결과적으로 제조되는 웨이퍼의 산소 농도의 증가를 초래할 수 있다.In addition, oxygen atoms in the silicon single crystal ingot are derived from oxygen atoms included in the silicon melt, and the oxygen atoms may be supplied from the crucible to the silicon melt. In particular, oxygen is intensively supplied to the silicon melt from the bottom surface of the quartz crucible heated to a high temperature, which may result in an increase in the oxygen concentration of the wafer to be manufactured.
따라서, 석영 도가니로부터 실리콘 융액에 공급되는 산소 농도를 저감시킬 필요가 있다.Therefore, it is necessary to reduce the oxygen concentration supplied to the silicon melt from the quartz crucible.
실시예는 실리콘 단결정 잉곳으로부터 제조되는 웨이퍼의 저산소 농도를 구현할 수 있는, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공하고자 한다.The embodiment is intended to provide an apparatus for growing a silicon single crystal ingot that can implement a low oxygen concentration of a wafer manufactured from a silicon single crystal ingot.
실시예는 챔버 바디; 상기 챔버 바디의 내부에 구비되는 도가니; 상기 도가니의 둘레에 구비되는 가열 부재; 상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체; 상기 도가니의 하부에 구비되어 상기 도가니를 승강시키는 지지부재; 상기 도가니의 하부에서 상기 지지부재를 둘러싸고 배치되는 단열부재; 및 상기 단열 부재의 중간 영역에 배치되는 도가니 냉각 라인을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공한다.Embodiments include a chamber body; a crucible provided inside the chamber body; a heating member provided around the crucible; a heat shield provided on an upper portion of the crucible; a support member provided at a lower portion of the crucible to elevate the crucible; a heat insulating member disposed to surround the support member at a lower portion of the crucible; and a crucible cooling line disposed in the middle region of the heat insulating member.
실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 챔버 바디는 두께를 가지고, 상기 챔버 바디의 내부에서 상기 도가니의 둘레를 적어도 1회 감싸며 구비되는 챔버 냉각 라인을 더 포함할 수 있다.The apparatus for growing a silicon single crystal ingot may further include a chamber cooling line having a thickness in the chamber body and being provided to wrap around the crucible at least once in the interior of the chamber body.
도가니 냉각 라인의 일 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 연결되고, 상기 도가니 냉각 라인과 상기 챔버 냉각 라인의 내부에는 냉각수가 적어도 일부 채워질 수 있다.One end of the crucible cooling line may be connected to the chamber cooling line, and cooling water may be at least partially filled in the crucible cooling line and the chamber cooling line.
지지 부재는, 상기 도가니의 바닥면과 직접 접촉하는 지지부 및 상기 지지부와 연결된 승강축을 포함하고, 상기 지지부의 폭은 상기 승강축의 폭보다 크고, 상기 도가니 냉각 라인은, 상기 승강축을 사이에 두고 서로 마주보는 제1 도가니 냉각 라인과 제2 도가니 냉각 라인을 포함할 수 있다.The support member includes a support part in direct contact with the bottom surface of the crucible and a lifting shaft connected to the support part, a width of the support part is greater than a width of the lifting shaft, and the crucible cooling line faces each other with the lifting shaft interposed therebetween. The vessel may include a first crucible cooling line and a second crucible cooling line.
제1 도가니 냉각 라인의 제1 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제1-1 영역에서 연결되고, 상기 제1 도가니 냉각 라인의 제2 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제1-2 영역에서 연결되고, 상기 제1-1 영역과 제1-2 영역은 상기 승강축을 사이에 두고 서로 마주볼 수 있다.A first end of the first crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in region 1-1, and a second end of the first crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in region 1-2, and The 1-1 area and the 1-2 area may face each other with the lifting shaft interposed therebetween.
제2 도가니 냉각 라인의 제1 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제2-1 영역에서 연결되고, 상기 제2 도가니 냉각 라인의 제2 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제2-2 영역에서 연결되고, 상기 제2-1 영역과 제2-2 영역은 상기 승강축을 사이에 두고 서로 마주볼 수 있다.A first end of the second crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in a region 2-1, and a second end of the second crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in a region 2-2, and The 2-1 region and the 2-2 region may face each other with the lifting shaft interposed therebetween.
제1-1 영역과 제2-1 영역은 서로 인접하고, 상기 제1-2 영역과 제2-2 영역은 서로 인접할 수 있다.The region 1-1 and the region 2-1 may be adjacent to each other, and the region 1-2 and the region 2-2 may be adjacent to each other.
챔버 냉각 라인으로부터 냉각수가 제1-1 단부를 통하여 상기 제1 도가니 냉각 라인으로 공급되고, 상기 냉각수는 상기 제1-2 단부를 통하여 상기 제1 도가니 냉각 라인으로부터 상기 챔버 냉각 라인으로 방출될 수 있다.Cooling water may be supplied from the chamber cooling line to the first crucible cooling line through the 1-1 end, and the cooling water may be discharged from the first crucible cooling line to the chamber cooling line through the 1-2 end. .
챔버 냉각 라인으로부터 냉각수가 제2-2 단부를 통하여 상기 제2 도가니 냉각 라인으로 공급되고, 상기 냉각수는 상기 제2-1 단부를 통하여 상기 제2 도가니 냉각 라인으로부터 상기 챔버 냉각 라인으로 방출될 수 있다.Cooling water from the chamber cooling line may be supplied to the second crucible cooling line through a 2-2 end, and the cooling water may be discharged from the second crucible cooling line to the chamber cooling line through the 2-1 end. .
도가니 냉각 라인에서 냉각수가 흐르는 단면의 면적은, 상기 챔버 냉각 라인에서 냉각수가 흐르는 단면의 면적보다 작을 수 있다.An area of a cross section through which the coolant flows in the crucible cooling line may be smaller than an area of a cross section through which the coolant flows in the chamber cooling line.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 챔버 냉각 라인으로부터 도가니 하부의 도가니 냉각 라인으로 냉각수가 공급되어 도가니의 하부 영역의 가열을 방지하여, 특히 석영 도가니의 하면에서 산소 원자가 용출되어 실리콘 융액으로 공급되는 것을 방지하여, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼 내에서 산소 원자가 감소하여 웨이퍼의 품질이 향상될 수 있다.In the silicon single crystal ingot growth apparatus according to the embodiment, cooling water is supplied from the chamber cooling line to the crucible cooling line under the crucible to prevent heating of the lower region of the crucible, and in particular, oxygen atoms are eluted from the lower surface of the quartz crucible to form a silicon melt. By preventing the supply, oxygen atoms in the silicon single crystal ingot and the wafer to be grown are reduced, so that the quality of the wafer can be improved.
도 1은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 'A' 영역의 단면도이고,
도 3은 도 1의 챔버 냉각 라인을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1의 지지 부재와 단열 부재를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도가니의 하부와 측면의 온도 분포 변화를 나타낸 도면이고,
도 6a 및 도 6b는 실리콘 융액 내의 온도 분포 변화를 나타낸 도면이고,
도 7a 및 도 7b는 실리콘 융액 내의 온도 분포 변화에 따른 산소 농도 변화를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment;
Figure 2 is a cross-sectional view of the area 'A' of Figure 1,
Figure 3 is a view showing the chamber cooling line of Figure 1,
4 is a view illustrating a support member and a heat insulating member of FIG. 1 .
5a and 5b are views showing the temperature distribution change of the lower and side surfaces of the crucible,
6a and 6b are views showing the temperature distribution change in the silicon melt,
7A and 7B are diagrams illustrating changes in oxygen concentration according to a change in temperature distribution in a silicon melt.
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, examples will be described 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 below. The embodiments of the present invention are provided in order 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 1은 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 'A' 영역의 단면도이고, 도 3은 도 1의 챔버 냉각 라인을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 지지 부재와 단열 부재를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 설명한다.1 is a view showing an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of region 'A' of FIG. 1, FIG. 3 is a view showing the chamber cooling line of FIG. 1, FIG. 4 is FIG. 1 is a view showing the support member and the heat insulating member. Hereinafter, an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치(1000)는 내부에 실리콘 융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)이 성장하기 위한 공간이 형성되는 챔버 바디(110)와, 상기 실리콘 융액이 수용되기 위한 도가니(120)와, 상기 도가니(120)를 가열하기 위한 가열 부재(130)와, 도가니(120)를 지지하고 회전 및 승강시키는 도가니 지지 부재(150)와, 실리콘 단결정 잉곳을 향한 가열 부재(130)의 열을 차단하기 위하여 도가니(120)의 상부에 위치되는 열차폐체(140)와, 챔버 바디(110) 내부의 상부에 구비되어 상승되는 고온의 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키는 수냉관(미도시)과, 챔버 바디(110)의 내부 영역으로 비활성 기체를 공급하는 비활성 기체 공급 유닛(미도시)과, 도가니(120)의 하부에서 지지부재(150)를 둘러싸고 배치되는 단열부재(200), 및 단열 부재(200)의 중간 영역에 배치되는 도가니 냉각 라인(160)을 포함할 수 있다.The silicon single crystal
챔버 바디(110)는 실리콘 융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)을 형성시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다.The
도가니(120)는 실리콘 융액(Si melt)을 담을 수 있도록 챔버 바디(110)의 내부에 구비될 수 있다. 도가니(120)는, 실리콘 융액과 직접 접촉되는 제1 도가니(121)와, 제1 도가니(121)의 외면을 둘러싸면서 지지하는 제2 도가니(122)로 이루어질 수 있다. 제1 도가니(121)는 석영으로 이루어질 수 있고, 제2 도가니(122)는 흑연으로 이루어질 수 있다.The
석영으로 이루어진 제1 도가니(121)가 고온으로 가열될 경우, 제1 도가니(121)로부터 산소가 용출될 수 있다. 제2 도가니(122)는, 제1 도가니(121)가 열에 의하여 팽창될 경우를 대비하여, 2개 또는 4개로 분할되어 구비될 수도 있다. 예를 들어 제2 도가니(122)가 2개로 분할될 경우, 2개의 부분 사이에는 틈이 형성되어, 내부의 제1 도가니(121)가 팽창되어도 제2 도가니(122)가 손상되지 않을 수 있다.When the
챔버 바디(110) 내에는 가열 부재(130)의 열이 방출되지 못하도록 단열재를 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 도가니(120) 상부의 열차폐체(140)만이 도시되고 있으나, 도가니(120)의 측면과 하부에도 각각 단열재가 배치될 수도 있다.A heat insulating material may be provided in the
가열 부재(130)는 도가니(120) 내에 공급된 다결정의 실리콘을 녹여서 실리콘 융액(Si melt)으로 만들 수 있는데, 가열 부재(130) 상부에 배치되는 전류 공급 로드(미도시)로부터 전류를 공급받을 수 있다.The
챔버 바디(110)의 외부에는 자기장 발생 유닛(미도시)이 구비되어 도가니(120)에 수평 자기장을 인가할 수 있다.A magnetic field generating unit (not shown) may be provided outside the
도가니(120)의 바닥면의 중앙에는 지지 부재(150)가 배치되어 도가니(120)를 지지하고 승강시키거나 회전시킬 수 있다. 지지 부재(150)는, 도가니(120)의 바닥면과 직접 접촉하는 지지부(151) 및 지지부(151)와 연결된 승강축(152)을 포함할 수 있다. 이때, 지지부(151)의 폭은 승강축의 폭(152)보다 클 수 있는데, 여기서의 폭은 도 1 등에서 가로 방향의 폭일 수 있다.A
도가니(120) 상부의 시드척(미도시)에 매달린 시드(seed, 미도시)가 실리콘 융액(Si melt)에 잠기고, 상기 시드로부터 실리콘 융액(Si melt)이 응고되면서 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)이 성장될 수 있다.A seed (not shown) suspended on a seed chuck (not shown) above the
실리콘 단결정 잉곳이 성장되는 공정 중에 챔버 바디(110)의 내부에는 비활성 기체, 예를 들면 아르곤(Ar)이 공급될 수 있다.During the process of growing the silicon single crystal ingot, an inert gas, for example, argon (Ar) may be supplied to the inside of the
도 2는 도 1의 'A' 영역을 도시하고 도 3은 도 1의 챔버 냉각 라인을 도시하여, 도가니 냉각 라인(160)과 챔버 냉각 라인(300)에서의 냉각수의 순환을 도시한다.FIG. 2 shows area 'A' of FIG. 1 and FIG. 3 shows the chamber cooling line of FIG. 1 , showing the circulation of cooling water in the
도 3에 도시된 바와 같이 챔버 바디(110)는 두께를 가지는데, 즉 챔버 바디(110)의 내측면(110a)과 외측면(110b)에 의하여 정의되는 두께를 가질 수 있다. 그리고, 챔버 바디(110)의 내부에서 도가니의 둘레를 적어도 1회 감싸며 구비되는 챔버 냉각 라인(300)이 구비될 수 있다.As shown in FIG. 3 , the
도 3을 참조하면, 챔버 냉각 라인(300)은 제1 챔버 냉각 라인 내지 제4 챔버 냉각 라인(300a~300d)을 포함할 수 있다. 제1 챔버 냉각 라인(300a)은 챔버 바디(300)의 하부 영역에 구비되며, 외부로부터 냉각수가 공급되는 냉각수 공급부(냉각수 In)이 구비될 수 있다. 제4 챔버 냉각 라인(300d)은 챔버 바디(300)의 상부 영역에 구비되며, 외부로 냉각수를 방출하는 냉각수 방출부(냉각수 Out)이 구비될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
제1 챔버 냉각 라인(300a)으로부터 제4 챔버 냉각 라인(300d) 방향으로 제2 챔버 냉각 라인(300b)와 제3 챔버 냉각 라인(300c)이 차례로 배치될 수 있다. 챔버 냉각 라인(300)의 개수는 3개에 한정되지 않으며, 또한, 도 3에서 설명의 편의상, 제1 챔버 냉각 라인 내지 제4 챔버 냉각 라인(300a~300d)이 서로 분리되어 도시되나, 실제로는 서로 연결되어, 챔버 바디(110)의 외부로부터 공급된 냉각수가 챔버 바디(110)의 둘레를 고르게 통과하며 내부의 도가니(120)의 과열을 방지할 수 있다.A second
또한, 도 3에서 챔버 바디(110)의 하부 영역에 냉각수 공급부(냉각수 In)이 구비되고, 상부 영역에 냉각수 방출부(냉각수 Out)이 구비되나, 이에 한정하지 않고 반대로 구비될 수도 있다.In addition, although the cooling water supply unit (coolant In) is provided in the lower region of the
도 1의 'A'영역에는 도 2에 도시된 바와 같이, 단열 부재(200)의 사이에 도가니 냉각 라인(160)이 구비되는데, 본 실시예에서는 승강축(152)를 사이에 두고 제1 도가니 냉각 라인(161)과 제2 도가니 냉각 라인(162)이 구비될 수 있다.As shown in FIG. 2, in area 'A' of FIG. 1, a
그리고, 도 2에 도시된 바와 다르게, 제1,2 도가니 냉각 라인(161, 162)과, 단열 부재(200)는 서로 직접 접촉하지 않고 이격될 수 있다.And, unlike shown in FIG. 2 , the first and second
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 도가니 냉각 라인(161)은 제1 단부(161a)는 제1-1 영역에서 챔버 냉각 라인(300)과 연결되고, 제1 도가니 냉각 라인(161)의 제2 단부(161b)는 제1-2 영역에서 챔버 냉각 라인(300)과 연결되고, 상기 제1-1 영역과 제1-2 영역은 승강축(152)를 사이에 두고 서로 마주보는 영역에 구비될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the first
그리고, 제2 도가니 냉각 라인(162)은 제1 단부(162a)는 제2-1 영역에서 챔버 냉각 라인(300)과 연결되고, 제2 도가니 냉각 라인(162)의 제2 단부(162b)는 제2-2 영역에서 챔버 냉각 라인(300)과 연결되고, 제2-1 영역과 제2-2 영역은 승강축(152)를 사이에 두고 서로 마주보는 영역에 구비될 수 있다.In addition, the second
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1-1 영역과 제2-1 영역은 서로 인접하고, 제1-2 영역과 제2-2 영역은 서로 인접할 수 있다.Also, as illustrated in FIG. 2 , the 1-1 region and the 2-1 region may be adjacent to each other, and the 1-2 region and the 2-2 region may be adjacent to each other.
챔버 냉각 라인(300)과 도가니 냉각 라인(160)의 내부는 적어도 일부에 냉각수가 채워져서 순환할 수 있으며, 도 2에서 화살표로 냉각수의 순환이 도시되고 있다.At least a portion of the inside of the
상세하게는, 챔버 냉각 라인(300)으로부터 냉각수가 제1-1 단부(161a)를 통하여 제1 도가니 냉각 라인(161)으로 공급되고, 냉각수는 제1-2 단부(161b)를 통하여 제1 도가니 냉각 라인(161)으로부터 챔버 냉각 라인(300)으로 방출될 수 있다.In detail, the cooling water is supplied from the
또한, 챔버 냉각 라인(300)으로부터 냉각수가 제2-2 단부(162b)를 통하여 제2 도가니 냉각 라인(162)으로 공급되고, 냉각수는 제2-1 단부(162a)를 통하여 제2 도가니 냉각 라인(162)으로부터 챔버 냉각 라인(300)으로 방출될 수 있다.In addition, the cooling water is supplied from the
그리고, 도가니 냉각 라인(160)에서 냉각수가 흐르는 단면의 면적(Wb)은, 챔버 냉각 라인(300)에서 냉각수가 흐르는 단면의 면적(Wa)보다 클 수 있다. 이러한 단면적의 차이로 인하여, 도가니 냉각 라인(160) 내에서의 냉각수의 흐름이 상대적으로 빨라져서, 도가니(120) 하부의 냉각 효과를 증가시킬 수 있다.In addition, the area Wb of the cross section through which the coolant flows in the
도 4에서, 도 1의 지지 부재(150)와 단열 부재(200)의 구조의 일 실시예가 상세히 도시된다.In FIG. 4 , an embodiment of the structure of the
도가니 냉각 라인(160)은 단열 부재(200)의 사이에서 배치되고 있다. 즉, 도가니 냉각 라인(160)의 하부에서 단열 부재의 제1 부분(210)과 제2 부분(220)이 서로 맞물리고 배치되며 도가니 냉각 라인(160)을 안정적으로 지지하고 있다. 또한, 도가니 냉각 라인(160)의 상부에서 단열 부재의 제3 부분(230)이 도가니 냉각 라인(160)을 덮으며 배치되고 있다.The
이러한 구조는 도가니 냉각 라인(160)을 안정적으로 지지하고, 단열 부재(200)의 제1 내지 제3 부분(210~230)의 중앙 영역에서 승강축(152)이 인상되거나 또는 하강할 수 있다.This structure stably supports the
도 5a 및 도 5b는 도가니의 하부와 측면의 온도 분포 변화를 나타낸 도면이다. 케이스 1(비교예)은 도가니 냉각 라인이 구비되지 않은 경우이고, 케이스 2(실시예)는 도가니 냉각 라인이 구비되어 도가니 하부가 냉각수에 의하여 냉각되는 경우를 나타낸다.5A and 5B are diagrams illustrating a change in temperature distribution of a lower portion and a side surface of a crucible. Case 1 (Comparative Example) is a case in which a crucible cooling line is not provided, and Case 2 (Example) is a case in which a crucible cooling line is provided and the lower part of the crucible is cooled by cooling water.
실시예의 경우 도가니의 하부 온도가 비교예에 비하여 낮아짐을 알 수 있다.In the case of the example, it can be seen that the lower temperature of the crucible is lower than that of the comparative example.
도 6a 및 도 6b는 실리콘 융액 내의 온도 분포 변화를 나타낸 도면이다. 비교예에 비하여 실시예의 경우, 실리콘 융액 내의 온도가 특히 도가니의 하면에서 낮아짐을 알 수 있다.6a and 6b are diagrams showing the temperature distribution change in the silicon melt. In the case of the example compared to the comparative example, it can be seen that the temperature in the silicon melt is lowered particularly at the lower surface of the crucible.
도 7a 및 도 7b는 실리콘 융액 내의 온도 분포 변화에 따른 산소 농도 변화를 나타낸 도면이다. 비교예에 비하여 실시예의 경우, 실리콘 융액 내의 산소 농도(ppma 단위)가 특히 도가니의 하면에서 작아짐을 알 수 있다.7A and 7B are diagrams illustrating changes in oxygen concentration according to a change in temperature distribution in a silicon melt. It can be seen that in the case of the example compared to the comparative example, the oxygen concentration (in ppma) in the silicon melt is particularly small at the lower surface of the crucible.
상술한 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 챔버 냉각 라인으로부터 도가니 하부의 도가니 냉각 라인으로 냉각수가 공급되어 도가니의 하부 영역의 가열을 방지하여, 특히 석영 도가니의 하면에서 산소 원자가 용출되어 실리콘 융액으로 공급되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도가니 냉각 라인이 단열 부재의 내부에서 안정적으로 배치될 수 있다.In the above-described silicon single crystal ingot growth apparatus, cooling water is supplied from the chamber cooling line to the crucible cooling line at the bottom of the crucible to prevent heating of the lower region of the crucible, and in particular, oxygen atoms are eluted from the lower surface of the quartz crucible and supplied as a silicon melt. it can be prevented In addition, the crucible cooling line may be stably disposed inside the heat insulating member.
따라서, 실리콘 융액에 공급되는 산소 원자가 줄어들어서, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳 및 웨이퍼 내에서 산소 원자가 감소하여 웨이퍼의 품질이 향상될 수 있다.Accordingly, oxygen atoms supplied to the silicon melt are reduced, and oxygen atoms in the grown silicon single crystal ingot and wafer are reduced, so that the quality of the wafer can be improved.
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.
110: 챔버 바디 120: 도가니
121: 제1 도가니 122: 제2 도가니
130: 가열 부재 140: 열차폐체
150: 지지 부재 151: 지지부
152: 승강축 160: 도가니 냉각 라인
161, 162: 제1,2 도가니 냉각 라인
161a, 162a: 제1 단부 162b, 162b: 제2 단부
200: 단열 부재 210~230: 제1 내지 제3 부분
300: 챔버 냉각 라인 300a~300d: 제1 내지 제3 챔버 냉각 라인
1000: 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치110: chamber body 120: crucible
121: first crucible 122: second crucible
130: heating member 140: heat shield
150: support member 151: support portion
152: lifting shaft 160: crucible cooling line
161, 162: first and second crucible cooling lines
161a, 162a:
200:
300:
1000: growth device for silicon single crystal ingot
Claims (10)
상기 챔버 바디의 내부에 구비되는 도가니;
상기 도가니의 둘레에 구비되는 가열 부재;
상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체;
상기 도가니의 하부에 구비되어 상기 도가니를 승강시키는 지지부재;
상기 도가니의 하부에서 상기 지지부재를 둘러싸고 배치되는 단열부재; 및
상기 단열 부재의 중간 영역에 배치되는 도가니 냉각 라인을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.chamber body;
a crucible provided inside the chamber body;
a heating member provided around the crucible;
a heat shield provided on an upper portion of the crucible;
a support member provided at a lower portion of the crucible to elevate the crucible;
a heat insulating member disposed to surround the support member at a lower portion of the crucible; and
An apparatus for growing a silicon single crystal ingot including a crucible cooling line disposed in an intermediate region of the heat insulating member.
상기 챔버 바디는 두께를 가지고, 상기 챔버 바디의 내부에서 상기 도가니의 둘레를 적어도 1회 감싸며 구비되는 챔버 냉각 라인을 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.The method of claim 1,
The chamber body has a thickness, the silicon single crystal ingot growth apparatus further comprising a chamber cooling line provided to wrap around the crucible at least once in the interior of the chamber body.
상기 도가니 냉각 라인의 일 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 연결되고, 상기 도가니 냉각 라인과 상기 챔버 냉각 라인의 내부에는 냉각수가 적어도 일부 채워진 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.3. The method of claim 2,
One end of the crucible cooling line is connected to the chamber cooling line, and cooling water is at least partially filled in the crucible cooling line and the chamber cooling line.
상기 지지 부재는, 상기 도가니의 바닥면과 직접 접촉하는 지지부 및 상기 지지부와 연결된 승강축을 포함하고,
상기 지지부의 폭은 상기 승강축의 폭보다 크고,
상기 도가니 냉각 라인은, 상기 승강축을 사이에 두고 서로 마주보는 제1 도가니 냉각 라인과 제2 도가니 냉각 라인을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.The method of claim 1,
The support member includes a support portion in direct contact with the bottom surface of the crucible and a lifting shaft connected to the support portion,
The width of the support portion is greater than the width of the lifting shaft,
The crucible cooling line is an apparatus for growing a silicon single crystal ingot including a first crucible cooling line and a second crucible cooling line facing each other with the lifting shaft interposed therebetween.
상기 제1 도가니 냉각 라인의 제1 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제1-1 영역에서 연결되고, 상기 제1 도가니 냉각 라인의 제2 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제1-2 영역에서 연결되고, 상기 제1-1 영역과 제1-2 영역은 상기 승강축을 사이에 두고 서로 마주보는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.5. The method of claim 4,
A first end of the first crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in region 1-1, and a second end of the first crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in region 1-2, The 1-1 region and the 1-2 region are the silicon single crystal ingot growing apparatus facing each other with the elevating axis interposed therebetween.
상기 제2 도가니 냉각 라인의 제1 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제2-1 영역에서 연결되고, 상기 제2 도가니 냉각 라인의 제2 단부는 상기 챔버 냉각 라인과 제2-2 영역에서 연결되고, 상기 제2-1 영역과 제2-2 영역은 상기 승강축을 사이에 두고 서로 마주보는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.6. The method of claim 5,
A first end of the second crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in region 2-1, and a second end of the second crucible cooling line is connected to the chamber cooling line in region 2-2, The 2-1 region and the 2-2 region are the silicon single crystal ingot growing apparatus facing each other with the elevating axis interposed therebetween.
상기 제1-1 영역과 제2-1 영역은 서로 인접하고, 상기 제1-2 영역과 제2-2 영역은 서로 인접하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.7. The method of claim 6,
The 1-1 region and the 2-1 region are adjacent to each other, and the 1-2 region and the 2-2 region are adjacent to each other.
상기 챔버 냉각 라인으로부터 냉각수가 제1-1 단부를 통하여 상기 제1 도가니 냉각 라인으로 공급되고, 상기 냉각수는 상기 제1-2 단부를 통하여 상기 제1 도가니 냉각 라인으로부터 상기 챔버 냉각 라인으로 방출되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.8. The method of claim 7,
The silicon cooling water is supplied from the chamber cooling line to the first crucible cooling line through the 1-1 end, and the cooling water is discharged from the first crucible cooling line to the chamber cooling line through the 1-2 end. Single crystal ingot growth apparatus.
상기 챔버 냉각 라인으로부터 냉각수가 제2-2 단부를 통하여 상기 제2 도가니 냉각 라인으로 공급되고, 상기 냉각수는 상기 제2-1 단부를 통하여 상기 제2 도가니 냉각 라인으로부터 상기 챔버 냉각 라인으로 방출되는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.9. The method of claim 8,
The silicon cooling water is supplied from the chamber cooling line to the second crucible cooling line through the 2-2 end, and the cooling water is discharged from the second crucible cooling line to the chamber cooling line through the 2-1 end. Single crystal ingot growth apparatus.
상기 도가니 냉각 라인에서 냉각수가 흐르는 단면의 면적은, 상기 챔버 냉각 라인에서 냉각수가 흐르는 단면의 면적보다 작은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.4. The method of claim 3,
The area of the cross section through which the coolant flows in the crucible cooling line is smaller than the area of the cross section through which the coolant flows in the chamber cooling line.
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