WO2014204119A1 - 실리콘 단결정 성장 장치 및 그 성장 방법 - Google Patents

실리콘 단결정 성장 장치 및 그 성장 방법 Download PDF

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Abstract

본발명의 단결정 성장장치는, 실리콘 융액이 수용된 도가니를 포함하는 챔버, 상기 도가니를 지지하면서, 상기 도가니를 회전 및 승강시키는 지지축, 상기 도가니의 측방향에 마련되어, 상기 도가니 측으로 열을 가하기 위한 메인 히터부, 상기 도가니 상측에 위치하는 상부 열차폐제 및 상기 상부 열차폐제 하단부에 위치하는 상부 히터부를 포함하고, 상기 상부 히터부는 상기 도가니의 중심을 기준으로 서로 상이한 직경을 가지며, 소정의 간격으로 이격된 복수개의 링 형상의 히터로 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 개별 제어가능한 상부 히터부로 인해 도가니에 수용되어 있는 실리콘 융액에 동일한 열적 환경을 제공할 수 있으며, 실리콘 융액의 국부적인 응고 현상을 방지하여 실리콘 단결정의 품질과 잉곳의 인상속도 제어를 용이하게 할 수 있다.

Description

실리콘 단결정 성장 장치 및 그 성장 방법
본 발명은 단결정 성장 장치 및 실리콘 단결정 성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도가니에 수용되어 있는 실리콘 융액이 도가니 내부에서 빠르게 용융될 수 있는 열적 환경을 제공하는 단결정 성장 장치 및 성장 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스 제조용 기판으로 이용되는 실리콘 단결정은 쵸크랄스키법(Czochralski method, 이하 Cz)으로 제조된다. 상기 Cz법은 석영도가니에 다결정 실리콘을 넣고, 도가니를 가열하여 용융된 실리콘 융액에 종자 단결정을 접촉시킨 후 서서히 끌어올리면서 단결정으로 성장시키는 방법이다.
대부분 결정제조 장치는 강철 재질로 원형을 이루고 있으며, 내부에는 열을 차단하기 위한 단열재와 실리콘을 용융시키기 위한 발열체, 석영도가니를 감싸는 석영도가니, 이를 지지하는 지지축 등으로 구성되며 내부 구조물들을 핫존(Hot zone)이라 한다.
고품질 실리콘 단결정을 성장시키기 위해서는 계면 주위의 열 환경을 일정하게 형성 및 유지하여, 단결정이 성장하여 길이가 증가하여도 단결정의 품질과 인상속도를 유지시키며, 인상속도 제어가 용이하여야 한다. 좀더 자세히 설명하면, 실리콘 용융액은 히터로부터 계속적으로 열을 전달받고, 열차폐 구조에 의해 열 손실이 차단되어 일정한 온도구배를 유지하여야 한다.
그러나, 실리콘 잉곳이 대구경화되어 감에 따라, 단결정 성장 장치의 규격이 커지게 되고 특히, 도가니가 커지게 되면 상기 도가니에서 용융되어야 하는 폴리실리콘이 빠른 시간에 액화되지 못하여 단결정 성장 공정 시간이 늘어나고 있는 실정이다. 또한, 실리콘 융액 자체가 균일한 온도를 유지하지 못하여 국부적으로 실리콘 융액의 응고가 발생하면, 성장되어야 할 실리콘 단결정에 로스(loss)가 발생하고, 성장된 단결정의 품질에도 영향을 미치는 문제점이 있다. 또한, 결정 성장 공정에 있어서 멜트 표면 및 내부의 온도분포 불균일이 발생하여 실리콘 단결정에 로스(loss)가 발생하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본발명의 목적은 도가니에 수용되어 있는 실리콘 융액에 동일한 열적 환경을 제공할 수 있는 히터 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 성장 장치 및 성장 방법을 제공하는 것이다.
또한, 투입되는 폴리실리콘이 도가니 내에서 빠르게 액화되어, 실리콘 단결정의 결정 품질과 전체 공정의 속도를 향상시킬 수 있는 실리콘 단결정 성장 장치 및 성장 방법을 제공하는 것이다.
제안하는 바와 같이 본발명에 따른 단결정 성장 장치는, 실리콘 융액이 수용된 도가니를 포함하는 챔버; 상기 도가니를 지지하면서, 상기 도가니를 회전 및 승강시키는 지지축; 상기 도가니의 측방향에 마련되어, 상기 도가니 측으로 열을 가하기 위한 메인 히터부; 상기 도가니 상측에 위치하는 상부 열차폐제; 및 상기 상부 열차폐제 하단부에 위치하는 상부 히터부;를 포함하고, 상기 상부 히터부는 상기 도가니의 중심을 기준으로 서로 상이한 직경을 가지며, 소정의 간격으로 이격된 복수개의 링 형상의 히터로 구성된다.
또한, 본발명에 따른 단결정 성장 방법은, 공정 챔버 내부에 마련된 도가니에 폴리실리콘을 충진하고, 상기 도가니 측면에 형성된 메인 히터부 및 상기 폴리실리콘 상부에 형성된 상부 히터부의 발열에 의해 상기 폴리실리콘을 용융시키는 단계; 및 상기 도가니에 종자 씨드 디핑 후, 숄더 공정, 바디 공정, 테일 공정을 진행하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 단계;를 포함하고, 상기 도가니에 충진된 폴리실리콘을 용융시키는 단계, 숄더 공정, 바디 공정, 테일 공정을 수행하는 단계에서, 상기 메인 히터부를 발열시키는 동시에 폴리실리콘 용융액의 고액계면 온도 정보에 따라 상기 상부 히터부에 마련된 일부의 히터만을 발열시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 도가니에 수용되어 있는 실리콘 융액에 동일한 열적 환경을 제공할 수 있으며, 실리콘 융액의 국부적인 응고 현상을 방지하여 실리콘 단결정의 품질과 잉곳의 인상속도 제어를 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실리콘 단결정 계면 주위의 열적 환경을 제어할 수 있어, 폴리실리콘이 도가니에 빠르게 용융되어 단결정 성장에 필요한 공정시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본발명의 제1 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본발명의 제2 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 마련되는 상부 히터부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본발명의 제3 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타낸 도면이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 본발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 바와 같이 단결정 성장 장치는 실리콘 융액이 수용된 도가니(110)를 포함하는 챔버(100), 상기 도가니(110)를 지지하면서, 상기 도가니(110)를 회전 및 승강시키는 지지축(160), 상기 도가니(110)의 측방향에 마련되어, 상기 도가니(110) 측으로 열을 가하기 위한 메인 히터부(140), 상기 메인 히터부(140)의 측방향에 설치되는 측면 열차폐제(130), 상기 측면 열차폐제(130)의 상측에 위치하는 상측 열차폐제(130), 실리콘 융액 상부에서 열을 발생시키기 위한 복수개의 히터부(170) 및 상기 히터부(170)에서 발생되는 열을 차단하기 위한 상부 열차폐제(175)를 포함한다.
상기 단결정 제조장치를 이용하여 실리콘 단결정을 제조함에 있어서, 도가니(110) 내부에 폴리실리콘을 수용하고, 상기 메인 히터부(140)에서 열을 가함으로써, 실리콘 융액으로 융융시킨다. 이후, 상기 실리콘 융액을 단결정 잉곳으로 성장시킨다. 즉, 쵸크랄스키법으로 다결정 실리콘을 용융시킨 후, 실리콘 단결정으로 성장시키는 단계에서 상기 도가니(110)가 대구경화되어 감에 따라 폴리실리콘이 도가니(110) 내부에서 용융되는 시간이 길어지며, 이로 인해 단결정 잉곳의 수율이 낮아지게 된다. 또한, 메인 히터부(140)에서 발생되는 열은 실리콘 용융액의 대류에 따른 고액계면에서의 온도 제어가 용이하지 않아 고품질의 실리콘 단결정을 제조하는데 어려움이 있다.
이런 손실을 해결하기 위해 본발명에서는 도가니에 열을 가하는 메인 히터부(140) 뿐만 아니라, 실리콘 용융액 표면과 소정의 거리만큼 이격되어 형성되는 히터로 이루어진 상부 히터부(170)를 구비함으로써, 실리콘 용융액에 대한 열이력을 용이하게 제어하는 단결정 성장 장치를 제안한다.
도 1을 참조하여 본 발명에서 제안하는 상부 히터부(170)에 대해 상세히 개시한다. 도 1은 상부 히터부(170)의 제1 실시예로서, 상기 상부 히터부(170)에 마련되는 각각의 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e)는 복수개의 링 형상으로 제공된다. 즉, 복수개의 링 형상의 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e) 각각은 실리콘 단결정 잉곳을 둘러싸는 원형의 링 형상이며, 실리콘 잉곳을 중심으로 서로 다른 직경으로 형성되고, 각각의 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e)는 소정의 거리만큼 이격되어 형성된다.
본 발명의 도면에서는 상부 히터부(170)의 히터 갯수가 실리콘 단결정 잉곳 성장의 제어에 있어서 바람직한 실시예인 5개로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 적어도 2개 이상의 히터로 형성되는 실시예에 모두 적용할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 상부 히터부(170)에 구비된 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e) 각각은 제어부에 연결되어, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e) 각각의 개별 동작이 가능하다. 즉, 상기 상부 히터부(170)에 구비된 히터의 개별 동작에 의하여, 실리콘 단결정 잉곳을 중심으로 직경 방향으로의 온도 구배를 일정하게 제어할 수 있기 때문에 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다.
이에, 챔버의 상부에는 실리콘 단결정 잉곳의 직경방향으로 실리콘 용융액의 온도를 측정하기 위한 파이로미터(Pyrometer, 195)가 복수개 마련될 수 있다. 상기 파이로미터는 실리콘 용융액의 온도를 측정하고, 온도가 불안정한 지점 혹은 주변보다 높거나 낮은 지점을 파악하여, 즉 직경 방향 온도 구배에 대한 정보를 제어부로 전송한다.
또한, 상기 챔버의 외부에는 카메라(190)가 구비될 수 있다. 상기 카메라(190)는 챔버의 외부에서 고액계면의 영상정보를 촬영하며, 고액계면의 형상 또는 색 정보를 통해 온도를 파악할 수 있다. 상기 카메라(190) 역시 제어부에 연결되며, 고액계면의 온도 상태를 실시간으로 파악하여 상기 제어부에 전송함으로써 고액계면의 온도상태를 탄력적으로 제어할 수 있다.
그리고, 제어부는 실리콘 용융액의 온도가 특정 지점에서 높거나 낮게 나타날 경우, 상기 특정 지점의 상부에 위치한 상부 히터부(170)의 특정 히터만을 사용자의 선택에 따라 턴온 또는 턴오프시키거나 파워를 다르게 설정함으로써 실리콘 용융액의 온도 구배를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 온도가 낮게 측정된 지점의 상부에 위치하는 상부 히터부(170)의 특정 히터의 파워를 크게하여, 실리콘 융액이 응고되거나 액화되지 않은 영역에 열을 가하여 실리콘 융액의 직경방향에 따른 온도 편차를 감소시켜, 단결정 잉곳의 수율을 증가시킬 수 있다.
즉, 상기 각각의 상부 히터부(170)의 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e)는 일체형으로 제작되어 있으며, 실리콘 융액과 소정의 거리만큼 이격되어 상기 실리콘 융액 전표면에 대해 온도를 제어하는 것이 가능하다. 턴온된 상부 히터부(170)는 하부의 실리콘 융액 표면을 집중 가열하므로 융액 표면 근처에서 수직 방향의 강제대류와 수평 방향의 자연대류를 활성화시킨다. 여기서 강제 대류는 도가니(110)의 회전에 의해 형성되고 자연 대류는 융액의 온도 편차에 의해 형성된다. 강제 대류와 자연대류가 활성화되면, 융액 표면의 온도 구배가 증가하고 융액 표면의 수평 방향에서의 온도 구배의 편차가 감소한다.
대구경 실리콘 단결정을 성장시키기 위해서는 고온에서 장시간동안 실리콘을 성장시키게 되는데, 상기 상부 히터부(170)는 실리콘 융액 표면 상부에 위치하여, 융액 근처의 열이 빠져나가지 못하게 하는 단열재의 역할까지 하게 되므로, 대구경의 실리콘 단결정을 안정적으로 성장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 제2 실시예는 제1 실시예의 단결정 성장 장치에 구비된 복수개의 상부 히터부(170)의 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e) 각각을 구분하는 히터 쉴드(172)가 마련된 것을 특징으로 한다. 상기 히터 쉴드는 상기 히터부(170)에 마련된 각각의 히터 측면을 차단하는 측면 차단막과, 각각의 히터 하면을 차단하는 하면 차단막으로 이루어질 수 있다.
상기 히터 쉴드(172)는 텅스텐 혹은 그라파이트 재질로 형성될 수 있으며, 상부 히터부(170)의 개별 히터가 동작할시 인접하는 히터간 열이력의 간섭을 방지하기 위해 마련된다. 즉, 실리콘 융액 온도를 보다 정밀하게 제어하기 위해서는 각각의 히터에서 발생하는 열이 최대한 변화없이 각각의 히터 수직방향의 하부에 위치하는 고액 표면에 전달되어야 한다.
즉, 상기 히터 쉴드(172)는 상부 히터부(170)의 개별 히터가 실리콘 융액의 열을 전달할 시, 인접하는 히터의 영향을 최소화하기 위해 마련되는 것이다. 이를 위해서 상부 히터부(170)의 개별 히터 사이에 위치하는 히터 쉴드(172)에는 반사막을 형성하는 재질을 코팅하여 열이력 간섭을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 상부 히터부(170) 하부에 위치하는 히터 쉴드(172)는 상부 히터부(170)의 개별 히터의 턴온 또는 턴오프 상태에 따라 개폐가 가능하여, 턴온되는 상부 히터부(170)의 개별 히터 하부에 위치하는 실리콘 융액의 온도 상태를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
상기 히터 쉴드(172)는 단열재(175) 하부에 위치하며, 상기 단열재(175) 하부에 홈을 형성하여 각각의 히터 쉴드(175)를 결합시킬 수 있다. 상기 홈을 공정조건에 맞도록 설계하여, 상기 상부 히터부(170)의 갯수에 맞도록 히터 쉴드(172)를 탄력적으로 결합하여 적용할 수 있다.
상기 상부 히터부(170)에 히터 쉴드(172)가 더 구비된 단결정 성장 장치는 도가니에 수용되어 있는 실리콘 융액에 동일한 열적 환경을 제공할 수 있으며, 실리콘 융액의 국부적인 응고 현상을 방지하여 실리콘 단결정의 품질과 잉곳의 인상속도 제어를 용이하게 할 수 있다.
또한, 실리콘 단결정 계면 주위의 열적 환경을 제어할 수 있어, 폴리실리콘이 도가니에 빠르게 용융되어 단결정 성장에 필요한 공정시간을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 단결정 성장 장치에 구비된 상부 히터부(170)만을 상세히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 링 형상으로 이루어진 상부 히터부(170)의 개별 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e) 각각은 일체형으로 형성되며, 임의의 일단과 마주보는 일단에는 상부 히터부(170)를 지지하기 위한 지지프레임(171)이 마련될 수 있다. 상기 지지프레임(171)은 각각의 개별 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e)가 소정의 거리를 유지할 수 있도록 지지하기 위한 역할을 하는 것으로서, 도 3에 도시된 도면은 하나의 예시일 뿐 다른 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
상기 지지프레임(171)은 상부에 위치한 단열재(175)를 관통하여 단결정 성장 장치 내부 챔버에 결합될 수 있다. 또한, 각각의 히터(170a, 170b, 170c, 170d, 170e)는 지지프레임 없이 상부의 단열재(175)에 형성된 홈에 의해 견고하게 결합되는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예는 제2 실시예의 단결정 성장 장치에서 하부 히터부(176)를 추가로 구비할 수 있다. 또한, 상기 하부 히터부(176), 메인 히터부 (140) 및 상부 히터부(170)를 연결하는 제어부(180)가 구비될 수 있으며, 예를 들어PLC(Progammable logic controller)가 사용될 수 있다.
상기 하부 히터(176)는 도가니지지대의 하부에 위치하며, 상부 히터부(170)와 마찬가지로 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 히터(176)는 실리콘 용융액 하부의 온도를 제어하기 위해 마련되며, 제어부의 제어에 따라 턴온, 턴오프될 수 있다. 상기 하부 히터(176)는 폴리실리콘과 같은 고체 원료를 도가니에 용융시키는 공정시 턴온시켜, 상기 폴리실리콘이 도가니의 상부와 하부에서 고르게 용융될 수 있도록 할 수 있다.
제어부인 PLC(180)를 통해 사용자는 상기 하부 히터(176), 메인 히터부 (140) 및 상부 히터부(170)의 동작을 제어하여 히터의 파워를 조절함으로써, 실리콘 용융액의 온도를 부분별로 제어할 수 있다. 상기 제어부(180)는 챔버 상부에 구비된 파이로미터(195)와 연결되어 실리콘 융액 각지점의 온도 정보를 기록하고, 주변에 비해 온도가 낮거나 높은 부분을 파악하여 그 지점의 상부에 위치하는 개별 히터의 파워를 높게 인가하거나 인접하는 히터의 파워를 낮게 인가할 수 있다. 또한, 카메라(190)를 통해 고액계면을 촬영하여, 고액계면의 형상 또는 색 정보를 통해 온도를 파악하여 제어부(180)로 전송한다.
이로 인해, 실리콘 융액의 온도를 실리콘 잉곳 중심을 기준으로 직경 방향의 온도 구배를 일정하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 메인 히터부 및 하부 히터부를 제어하여 실리콘 단결정 잉곳의 공정 조건에 적합한 환경을 제어할 수 있다.
이하는, 본 발명의 실리콘 단결정 성장 장치를 이용하여 실리콘 단결정 잉곳을 제조하는 방법에 대하여 개시한다.
쵸크랄스키법(Czochralski)을 이용한 단결정 성장방법을 사용하며, 먼저 준비단계는 실리콘 단결정으로 성장될 폴리실리콘과 단결정 종자를 준비하는 단계이다. 도가니의 선단에는 단결정 종자를 담고, 폴리실리콘과 단결정 종자가 담긴 도가니를 단결정 성장 장치 내부의 히트 존에 장입시킨다. 이때, 도가니의 중심부분이 복수개의 히터에 둘러싸이는 형태가 되도록 도가니를 위치시킨다.
다음으로, 도가니에 충전된 폴리실리콘 및 단결정 종자에 열처리를 실시하는 단계로 메인 히터부 및 상부 히터부를 동작시켜 실리콘 융액으로의 멜팅을 실시한다. 이 단계에서는 단결정 성장 장치에 전원을 공급하여 도가니 둘레에 배치되어 있는 메인 히터부 및 복수개의 상부 히터부를 발열시키며, 제어부를 통해 발열온도 및 승온속도를 제어할 수 있다. 이 때, 하부 히터부를 추가적으로 발열시켜 도가니 내부의 폴리실리콘이 용융되는 것을 제어할 수 있다.
마지막으로, 용융된 폴리실리콘과 단결정 종자를 응고시켜 단결정을 만드는 단계이다. 실리콘 단결정의 바디 공정에 있어서, 개별 제어 가능한 복수개의 상부 히터부에 마련된 히터를 제어한다. 즉, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳에 가장 가깝게 배치된 히터(170e) 쪽에서 석영도가니의 측벽과 가장 가깝도록 마련된 히터(170a) 방향으로 파워를 크게 하여, 즉 발열온도가 커지도록 제어함으로써 고액 계면에 가해지는 열을 점진적으로 증가시킬 수 있고, 이를 통해 고액 계면의 안정화를 이룰 수 있다.
또한, 실리콘 단결정 바디 공정 중 파이로미터 및 카메라로 측정된 고액계면의 온도구배가 특정 지점에서 높거나 낮게 나타날 경우, 개별 제어 가능한 상부 히터부의 히터 중에서 성장되는 실리콘 단결정 잉곳에 가장 가깝게 배치된 히터(170e)의 파워를 가장 크게 인가하거나, 석영도가니의 측벽와 가장 가까게 배치된 히터(170a)의 파워를 가장 크게 인가하거나, 복수개의 상부 히터부 가운데에 위치한 히터(170c)의 파워를 가장 크게 하여 실리콘 융액에 동일한 열적환경을 제공할 수 있고, 이로 인해 고품질의 실리콘 단결정 잉곳을 제조할 수 있게 된다.
따라서 본발명의 실시예는, 상부 히터부에 마련되는 개별 제어가능한 복수개의 히터를 적용하여 도가니에 수용되어 있는 실리콘 융액에 동일한 열적 환경을 제공할 수 있으며, 실리콘 융액의 국부적인 응고 현상을 방지하여 실리콘 단결정의 품질과 잉곳의 인상속도 제어를 용이하게 할 수 있다.
그리고, 메인 히터부 뿐만 아니라 하부 히터부를 적용하여 폴리실리콘이 도가니에 빠르게 용융되어 단결정 성장에 필요한 공정시간을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 실시예는 웨이퍼를 제작하기 위한 단결정 성장 장치에서 실시 가능하므로, 그 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (17)

  1. 실리콘 융액이 수용된 도가니를 포함하는 챔버;
    상기 도가니를 지지하면서, 상기 도가니를 회전 및 승강시키는 지지축;
    상기 도가니의 측방향에 마련되며, 상기 도가니측으로 열을 가하는 메인 헤터부;
    상기 도가니 상측에 위치하는 상부 열차폐제; 및
    상기 상부 열차폐제 하단부에 위치하는 상부 히터부;를 포함하고,
    상기 상부 히터부는 상기 도가니의 중심을 기준으로 서로 상이한 직경을 가지며, 소정의 간격으로 이격된 복수개의 링 형상의 히터로 구성되는 단결정 성장 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버 상부에 위치하며, 실리콘 단결정 고액계면의 온도를 파악하는 복수개의 파이로미터를 더 포함하는 단결정 성장 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버 외부에 위치하며, 실리콘 단결정 고액계면의 영상을 촬영하여 실리콘 단결정 고액계면의 온도를 파악하는 카메라를 더 포함하는 단결정 성장 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 히터부와 연결되는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부에 전송된 고액계면의 온도 정보에 따라 상부 히터부 각각은 사용자의 선택에 따라 개별적으로 동작가능한 단결정 성장 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 히터부에 마련되며 인접하는 히터 사이의 열전달을 차단하는 히터 쉴드를 더 포함하는 단결정 성장 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 히터 쉴드는 상기 상부 히터부에 마련된 각각의 히터 측면을 차단하는 측면 차단막과 각각의 히터 하면을 차단하는 하면 차단막으로 이루어지는 단결정 성장 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 차단막은 인접하는 히터간의 열을 차단하기 위한 반사막이 코팅되는 단결정 성장 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 히터 쉴드는 그라파이트 또는 텅스텐인 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 히터부와 연결되는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 고액계면의 온도 정보에 따라 상기 상부 히터부에 마련된 각각의 히터 파워를 상이하게 조절하거나 임의의 히터만을 턴온시키는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 지지축을 둘러싸면서 도가니 지지대 하측에 마련되며, 상기 제어부와 연결되는 링 형상의 하부 히터를 더 포함하는 단결정 성장 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는 실리콘 단결정의 용융 상태에 따라 상기 하부 히터를 턴온 또는 턴오프 시키는 단결정 성장 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 상부 히터부, 메인 히터부 및 하부 히터 각각은 사용자의 선택에 따라 개별적으로 동작가능한 단결정 성장 장치.
  13. 쵸크랄스키법을 이용한 단결정 성장 방법으로서,
    공정 챔버 내부에 마련된 도가니에 폴리실리콘을 충진하고, 상기 도가니 측면에 형성된 메인 히터부 및 상기 폴리실리콘 상부에 형성된 상부 히터부의 발열에 의해 상기 폴리실리콘을 용융시키는 단계; 및
    상기 도가니에 종자 씨드 디핑 후, 숄더 공정, 바디 공정, 테일 공정을 진행하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 단계;를 포함하고,
    상기 도가니에 충진된 폴리실리콘을 용융시키는 단계, 숄더 공정, 바디 공정, 테일 공정을 수행하는 단계에서, 상기 메인 히터부를 발열시키는 동시에 폴리실리콘 용융액의 고액계면 온도 정보에 따라 상기 상부 히터부에 마련된 일부의 히터만을 발열시키는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 공정 챔버 외부에 마련된 파이로미터 및 카메라를 통해 용융된 폴리실리콘 고액계면 정보를 제어부로 전송하여 상기 상부 히터부의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 단결정 성장 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 도가니에 충진된 폴리실리콘을 용융시키는 단계에서는, 상기 도가니에 수용된 폴리실리콘의 용융을 위해 상기 도가니 하부에 마련된 하부 히터를 발열시키는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 바디 공정을 실시함에 있어서 상부 히터부에 마련된 히터는, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳과 가장 가까운 히터에서 상기 도가니의 측벽과 가장 가까운 히터로 갈수록 파워를 크게 하여 실리콘 용융액 고액 계면의 온도를 제어하는 단결정 성장 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 바디 공정을 실시함에 있어서 상부 히터부에 마련된 히터는, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳과 가장 가까운 히터, 상기 도가니의 측벽과 가장 가까운 히터, 상기 상부 히터부의 중심에 위치하는 히터 중 어느 하나의 파워를 가장 크게 하여 실리콘 용융액 고액 계면의 온도를 제어하는 단결정 성장 방법.
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