WO2022114367A1 - 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치 - Google Patents

실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치 Download PDF

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WO2022114367A1
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김우태
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에스케이실트론 주식회사
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    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Definitions

  • the embodiment relates to the growth of a silicon single crystal ingot, and more specifically, during the growth of a silicon single crystal ingot, argon (Ar) atoms are dissolved in a silicon melt, and pinholes are prevented from occurring in a wafer to be manufactured later. It relates to a method and apparatus for growing a silicon single crystal ingot.
  • a typical silicon wafer includes a single crystal growth process for making a single crystal (ingot), a cutting process of cutting a single crystal to obtain a thin disk-shaped wafer, and damage caused by 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 attached to the wafer.
  • the raw material is melted by heating a growth furnace charged with 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.
  • 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 with the large diameter of the silicon single-crystal ingot.
  • the conventional silicon single crystal ingot growth apparatus has the following problems.
  • Si melt silicon melt
  • Poly Si poly silicon
  • Ar argon
  • Argon atoms included in the silicon melt as described above may be included in the silicon single crystal ingot grown from the silicon melt to form voids.
  • the void may form a pin hole, which may lead to a defect in the wafer.
  • the embodiment is intended to provide a method and apparatus for growing a silicon single crystal ingot, in which pinholes are not formed in a manufactured wafer.
  • the embodiment includes the steps of (a) introducing polysilicon into a crucible in a chamber; (b) melting the polysilicon in the crucible to form a silicon melt; (c) measuring the degree of melting of the polysilicon; and (d) increasing the supply amount of the inert gas supplied to the chamber and reducing the pressure in the chamber after the predetermined portion of the polysilicon is melted; provides a method of growing a silicon single crystal ingot comprising a .
  • the method further includes (e) adding the polysilicon to the crucible after the melting of the polysilicon is finished, and in step (e), the pressure in the chamber is adjusted to the same as in step (d). can do.
  • step (e) the supply amount of the inert gas supplied to the chamber may be reduced.
  • the method may further include the step (f) of increasing the supply amount of the inert gas supplied to the chamber after the predetermined portion of the polysilicon input in step (e) is melted.
  • the pressure in the chamber in step (f) may be the same as the pressure in the chamber in step (e).
  • the degree of melting of polysilicon can be determined by measuring the surface of the silicon melt in the crucible and determining the ratio of the portion having the low surface temperature to the portion having the high surface temperature.
  • the temperature of the portion having the low temperature may be 800 to 900° C., and the temperature of the portion having the high temperature may be 1000° C. or more.
  • the pressure in the chamber may be adjusted through an exhaust unit below the chamber.
  • the method may further include (g) rotating the crucible in a predetermined direction or in both directions after step (f).
  • the amount of inert gas supplied to the chamber in step (g) and the pressure in the chamber may be the same as the amount of inert gas supplied to the chamber in step (f) and the pressure in the chamber, respectively.
  • the rotation speed of the crucible may be 5 rpm or more, and the rotation time of the crucible may be 1 hour or more.
  • Another embodiment is a chamber; a crucible provided in the chamber and accommodating the silicon melt; a heating unit provided in the chamber and disposed around the crucible; a heat shield provided on an upper portion of the crucible; an inert gas supply unit for supplying an inert gas to the inner region of the chamber; a temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the silicon melt; an exhaust unit for regulating the pressure inside the chamber; a crucible rotating unit supporting and rotating the crucible; and a control unit for controlling operations of the exhaust unit, the inert gas supply unit, the temperature measurement unit, and the crucible rotation unit.
  • control unit increases the supply amount of the inert gas supplied to the chamber and reduces the pressure in the chamber, the inert gas supply unit and the exhaust unit can be controlled.
  • the polysilicon After the polysilicon initially introduced into the crucible is melted, the polysilicon is further added to the crucible, and the controller maintains the same pressure in the chamber when the polysilicon is additionally added and the amount of inert gas supplied to reduce the inert gas supply unit and the exhaust unit can be controlled.
  • the controller may control the crucible rotating unit to rotate the crucible at a constant speed in a predetermined direction or in both directions.
  • the pinhole defect rate of the manufactured wafer can be reduced by adjusting the pressure inside the chamber, the supply amount of argon, and the rotation of the crucible in the polysilicon input and melting step.
  • FIG. 1 is a view showing an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing the action of each component in the device of Figure 1,
  • FIG. 3 is a view showing a method for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 to 7 are views showing the supply and melting of polysilicon in the method of FIG. 3,
  • FIGS. 8A to 8C are diagrams showing the supply amount of argon and the pressure in the chamber in the method for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention.
  • 9a to 9c are views showing the rotation of the crucible in the method for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention.
  • FIG 10 and 11 are views showing the effects of the method and apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention.
  • 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 this case, it may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.
  • FIG. 1 is a view showing an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention.
  • an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .
  • the silicon single crystal ingot growth apparatus 1000 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)
  • the crucible (200, 250) for being accommodated, the heating unit (400) for heating the crucible (200, 250), and the crucible rotation unit (300) for rotating and raising the crucible (200, 250), and silicon
  • a heat shield 600 positioned above the crucibles 200 and 250 to block the heat of the heating unit 400 toward the single crystal ingot, and a high temperature silicon single crystal ingot provided at the upper portion of the chamber 100 to rise
  • 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.
  • the crucibles 200 and 250 may be provided inside the chamber 100 to contain a silicon melt (Si 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.
  • the second crucible 250 may be divided into two or three, etc. 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 even if the first crucible 200 inside is expanded, the second crucible 250 may not be damaged.
  • a heat insulating material may be provided in the chamber 100 to prevent the heat of the heating unit 400 from being emitted.
  • the heat shielding body 600 of the upper portion of the crucibles 200 and 250 is shown, but insulating materials may be disposed on the side and lower portions of the crucibles 200 and 250, respectively.
  • 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.
  • 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 .
  • the crucible rotation unit 300 is disposed at the center of the bottom surface of the crucibles 200 and 250 to support and rotate the crucibles 200 and 250 .
  • a seed (not shown) suspended from the seed chuck 10 above the crucibles 200 and 250 is immersed in a silicon melt (Si melt), and as the silicon melt is solidified from the seed, a silicon single crystal ingot (Ingot) This can be grown.
  • an inert gas for example, argon (Ar) may be supplied to the inside of the chamber 100, and in this embodiment, argon may be supplied from an inert gas supply unit (not shown).
  • the inert 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 inert gas supply unit is evaporated from the silicon melt (Si melt) to exhaust the oxygen remaining in the chamber 100, but may adhere to the surface of the polysilicon and seep into the silicon melt.
  • an apparatus and method for growing a silicon single crystal ingot may have the following configuration.
  • the temperature measuring unit 800 may be, for example, a pyrometer, and a pair may be provided in the upper portion of the chamber 100 as shown, but is not limited thereto. For example, when the temperature measuring unit 800 is provided as a pair, it may be provided at a position symmetrical with respect to the center of the chamber 100 .
  • the temperature measuring unit 800 may measure the temperature of the surface of the silicon melt.
  • a transparent region 110 is provided in the upper region of the chamber 100 , for example, a transparent member is disposed in the transparent region 110 , and each temperature measurement unit 800 includes a pair of transparent regions 110 . Through this, it is possible to measure the surface temperature of the silicon melt.
  • FIG. 2 is a view showing the operation of each component in the apparatus of FIG. 1 .
  • the silicon single crystal ingot growth apparatus 1000 includes an exhaust unit 150 and an inert gas supply unit 900 in addition to the crucible rotation unit 300 and the temperature measurement unit 800 shown in FIG. 1 .
  • the operation of the exhaust unit 150 , the crucible rotation unit 300 , the temperature measurement unit 800 , and the inert gas supply unit 900 may be controlled by the control unit 700 .
  • FIG. 3 is a view showing a method of growing a silicon single crystal ingot according to an embodiment of the present invention.
  • a method of growing a silicon single crystal ingot using the silicon single crystal ingot growth apparatus of FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG. 3 .
  • polysilicon (poly Si) is put into the crucible in the chamber (S100).
  • argon (Ar) may be supplied into the chamber as an inert gas, argon atoms may be adsorbed to the surface of the polysilicon in the crucible 200 as shown in FIG. 4 .
  • the temperature of the crucible may be raised through a heating member, and polysilicon in the crucible may be melted to form a silicon melt (S110).
  • Si melt silicon melt
  • polysilicon that has not been melted may be floating on the surface of the silicon melt.
  • a part of argon element may still be adsorbed on the surface of the polysilicon.
  • the degree of melting of the polysilicon may be measured (S120).
  • the measurement of the degree of melting of polysilicon may be determined through the ratio of a portion having a low surface temperature to a portion having a high surface temperature on the surface of the silicon melt through the above-described temperature measurement unit or the like. Since the temperature of the polysilicon in the solid state is much lower than the temperature of the silicon melt in the liquid state, when the surface temperature inside the crucible is measured through a temperature measuring unit, the temperature at which the low-temperature polysilicon floats between the high-temperature silicon melts. The distribution shape can be measured.
  • the temperature of the low-temperature portion ie, the low-temperature polysilicon
  • the temperature of the high-temperature portion ie, the silicon melt
  • the temperature of the high-temperature portion ie, the silicon melt
  • the amount of argon gas supplied to the chamber may be increased and the pressure in the chamber may be reduced ( S130 ).
  • the case where the predetermined portion of polysilicon is measured as molten means that it is difficult to actually measure the weight of the molten portion of the polysilicon, so the temperature inside the crucible 200 is measured through the temperature measurement unit.
  • the surface area of the low-temperature polysilicon among the inner surfaces of the crucible 200 is less than a certain portion, it can be estimated that a predetermined portion of the polysilicon is molten, for example, low-temperature polysilicon among the inner surfaces of the crucible 200 . It can be judged that the condition is achieved when the surface area of is 10% or less.
  • the argon gas may be discharged from the surface to the surface adjacent region of the silicon melt by increasing the supply amount or speed of the argon gas.
  • the other atom may be carbon or oxygen.
  • carbon it may be introduced into the silicon melt from various components in the chamber 100
  • oxygen it may be introduced into the silicon melt from quartz in the crucible 200 .
  • carbon or oxygen introduced into the silicon melt may be introduced into the silicon single crystal ingot according to the rotation of the crucible and the seed, it may be discharged to the outside through the above-described increase in the supply amount of argon gas and decrease in pressure in the chamber.
  • Adjustment of the supply amount of argon and the pressure inside the chamber may be made by controlling the operations of the inert gas supply unit 900 and the exhaust unit 150 in the control unit 700 of FIG. 2 .
  • the size of the polysilicon supply device may not be sufficient to input too much polysilicon at once.
  • polysilicon is transferred from the polysilicon supply device to the silicon melt in the crucible It can be additionally input to (S140). That is, as shown in FIG. 7 , poly Si may be additionally supplied to the silicon melt in the crucible 200 .
  • the pressure in the chamber proceeds in the same manner as in step S130, but the supply amount of argon, which is an inert gas, may be reduced. And, the reduced supply amount of argon may be the same as the supply amount of argon in S120.
  • step S150 the degree of melting of polysilicon is measured, and when it is determined that a predetermined portion of polysilicon is melted, the amount of argon gas supplied to the chamber is increased, and the pressure in the chamber is kept constant. can be maintained (S150).
  • step S140 it is possible to reduce the supply of argon gas in order to release the argon atoms adsorbed to the surface and polysilicon of the silicon melt in step S140.
  • steps S130 and S150 The reason for increasing the supply of argon in steps S130 and S150 is that when most of the polysilicon is melted, the temperature inside the chamber and the silicon melt increases, so that the active argon atoms are more likely to be trapped on the surface of the silicon melt, This is to strongly supply argon gas and discharge it to the outside. In addition, when a large amount of polysilicon remains without melting, argon gas is highly likely to be collected by colliding with the polysilicon mass, so that argon gas is not supplied or the supply amount is reduced.
  • the reason for maintaining the constant pressure in the chamber after step S130 is that argon gas is already sufficiently present in the chamber, so that the argon gas is smoothly exhausted.
  • a stabilization step may be performed. For example, by rotating the crucible (S160), the silicon melt in the crucible may be stabilized, and at this time, the temperature or convection state in the silicon melt may be stabilized.
  • the amount of the inert gas supplied to the chamber and the pressure in the chamber in step S160 may be the same as the amount of inert gas supplied to the chamber and the pressure in the chamber in step S150, respectively.
  • the rotation speed of the crucible may be 5 rpm or more
  • the rotation time of the crucible may be 1 hour or more
  • the rotation direction may be in a constant direction or in both directions.
  • FIGS. 8A to 8C are views showing the supply amount of argon and the pressure in the chamber in the method for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention, and FIGS. the drawing shown.
  • FIGS. 8A and 9A show the primary supply and melting stages of polysilicon
  • FIGS. 8B and 9B show secondary and tertiary supply and melting stages of polysilicon
  • FIGS. 8C and 9C show the stabilization process.
  • the numerical values of the horizontal axis and the vertical axis may be arbitrary, and an increase/decrease relationship should be noted.
  • the crucible in the first supply and melting stage of polysilicon, the crucible does not rotate, the pressure in the chamber decreases after a certain time, and the supply amount of argon increases after a certain time, at this time It may be when it is measured that most of the polysilicon supplied as poly is melted.
  • the supply amount of argon supplied to the chamber is repeatedly increased and decreased. After most of the melting of polysilicon is completed, while polysilicon is additionally supplied, the supply amount of argon gas decreases again, and additional supply After most of the melting of the polysilicon is completed, the supply amount of argon may be increased again.
  • polysilicon is additionally supplied twice in FIG. 8B .
  • the pressure in the chamber in FIG. 8B rises after the melting of the polysilicon initially input in FIG. 8A is finished, and is maintained constant in FIG. 8B .
  • the crucible rotates weakly during the additional supply and melting step of polysilicon in FIG. 9B , but the present invention is not limited thereto and may not rotate.
  • the supply amount of argon gas is the same as the supply amount increased in the second half of FIG. 8A , and may be kept constant. And, in FIG. 8C , the pressure in the chamber may be maintained constant.
  • FIG 10 and 11 are views showing the effects of the method and apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention.
  • the horizontal axis represents Comparative Examples and Examples
  • the vertical axis represents the defective rate.
  • the defective rate of the manufactured wafer that is, the pinhole generation degree
  • the pressure and the argon supply amount are adjusted according to the comparative example. It can be seen that it is significantly reduced.
  • the horizontal axis represents the length of the ingot in the axial direction
  • the vertical axis represents the concentration (ppma) of carbon (C) in the portion of the ingot.
  • the apparatus and method according to the embodiment may be used for growth of a silicon single crystal ingot.

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Abstract

실시예는 챔버 내의 도가니에 폴리 실리콘을 투입하는 (a) 단계; 상기 도가니의 폴리 실리콘을 용융하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 (b) 단계; 상기 폴리 실리콘의 용융 정도를 측정하는 (c) 단계; 및 상기 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 이후, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 증가시키고, 상기 챔버 내의 압력을 감소시키는 (d) 단계;를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 제공한다.

Description

실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치
실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 성장에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 중에 아르곤(Ar) 원자가 실리콘 융액에 녹아들어서, 후에 제조되는 웨이퍼에 핀 홀(pin hole)이 발생하는 것을 방지하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치에 관한 것이다.
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.
상술한 공정 중 실리콘 단결정을 성장시키는 공정은, 고순도 실리콘 융액을 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 융액 상부에 위치하여 단결정을 성장시키는 CZ법에 적용할 수 있다.
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.
그러나, 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는 아래와 같은 문제점이 있다.
실리콘 융액(Si melt)를 얻기 위하여, 도가니에 폴리 실리콘(Poly Si)을 공급하여, 도가니를 가열하여 폴리 실리콘을 용융한다. 이때, 챔버의 내부에는 비활성 기체, 예를 들면 아르곤(Ar)이 공급되는데, 고체 상태의 폴리 실리콘의 표면에 아르곤 원자가 달라붙을 수 있고, 용융되는 폴리 실리콘과 함께 실리콘 융액에 포함될 수 있다.
위와 같이 실리콘 융액 내에 포함된 아르곤 원자는, 실리콘 융액으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳에 포함되어 보이드(void)를 이룰 수 있다. 또한, 상술한 공정을 통하여 제조된 웨이퍼에서 상기 보이드는 핀 홀을 형성하여, 웨이퍼의 불량을 초래할 수 있다.
실시예는 제조된 웨이퍼에서 핀 홀을 형성되지 않은, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
실시예는 챔버 내의 도가니에 폴리 실리콘을 투입하는 (a) 단계; 상기 도가니의 폴리 실리콘을 용융하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 (b) 단계; 상기 폴리 실리콘의 용융 정도를 측정하는 (c) 단계; 및 상기 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 이후, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 증가시키고, 상기 챔버 내의 압력을 감소시키는 (d) 단계;를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 제공한다.
상기 방법은 폴리 실리콘의 용융 종료 후에, 상기 폴리 실리콘을 상기 도가니에 추가로 투입하는 (e) 단계를 더 포함하고, 상기 (e) 단계에서, 상기 챔버 내의 압력을 상기 (d) 단계와 동일하게 할 수 있다.
(e) 단계에서, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 감소시킬 수 있다.
상기 방법은, (e) 단계에서 투입된 상기 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 이후, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 증가시키는 (f) 단계를 더 포함할 수 있다.
(f) 단계에서 상기 챔버 내의 압력을 상기 (e) 단계에서 상기 챔버 내의 압력과 동일하게 할 수 있다.
폴리 실리콘의 용융 정도의 측정은, 도가니의 실리콘 융액의 표면을 측정하여, 표면 온도가 낮은 부분과 표면 온도가 높은 부분의 비율을 통하여 판단할 수 있다.
온도가 낮은 부분의 온도는 800~900℃이고, 상기 온도가 높은 부분의 온도는 1000℃이상일 수 있다.
챔버 내의 압력을, 상기 챔버 하부의 배기 유닛을 통하여 조절할 수 있다.
상기 방법은 (f) 단계 이후에, 상기 도가니를 일정 방향 또는 양방향으로 회전시키는 (g) 단계를 더 포함할 수 있다.
(g) 단계에서의 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 양과 상기 챔버 내의 압력을, 상기 (f) 단계에서의 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 양과 상기 챔버 내의 압력과 각각 동일하게 할 수 있다.
도가니의 회전 속도는 5 rpm 이상이고, 상기 도가니의 회전 시간은 1시간 이상일 수 있다.
다른 실시예는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되고, 실리콘 용융액이 수용되는 도가니; 상기 챔버의 내부에 구비되고, 상기 도가니의 둘레에 배치되는 가열부; 상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체; 상기 챔버의 내부 영역으로 비활성 기체를 공급하는 비활성 기체 공급 유닛; 상기 실리콘 용융액의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 유닛; 상기 챔버 내부의 압력을 조절하는 배기 유닛; 상기 도가니를 지지하고 회전시키는 도가니 회전 유닛; 및 상기 배기 유닛과 비활성 기체 공급 유닛과 온도 측정 유닛 및 도가니 회전 유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공한다.
도가니에 초기에 투입된 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 이후에, 상기 제어부는, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 증가시키고 상기 챔버 내의 압력을 감소시키도록, 상기 비활성 기체 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어할 수 있다.
도가니에 초기에 투입된 폴리 실리콘의 용융 종료 후에, 상기 폴리 실리콘을 상기 도가니에 추가로 투입하고, 상기 제어부는, 상기 폴리 실리콘의 추가 투입시에, 상기 챔버 내의 압력을 동일하게 유지하고 비활성 기체의 공급량을 감소시키도록, 상기 비활성 기체 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어할 수 있다.
도가니에 추가로 투입된 폴리 실리콘의 용융이 종료된 후, 상기 제어부는 상기 도가니를 일정 방향 또는 양방향으로 일정 속도로 회전시키도록 상기도가니 회전 유닛을 제어할 수 있다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치는, 폴리 실리콘의 투입과 용융 단계에서 챔버 내부의 압력과 아르곤의 공급량 및 도가니의 회전을 조절하여, 제조된 웨이퍼의 핀홀 불량률이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 장치에서 각 구성의 작용을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타낸 도면이고,
도 4 내지 도 7은 도 3의 방법에서, 폴리 실리콘의 공급과 용융을 나타낸 도면이고,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에서 아르곤의 공급량과 챔버 내의 압력을 나타낸 도면이고,
9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에서 도가니의 회전을 나타낸 도면이고,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치의 효과를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 설명한다.
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(100)와, 상기 실리콘 융액(Si melt)이 수용되기 위한 도가니(200, 250)와, 상기 도가니(200, 250)를 가열하기 위한 가열부(400)와, 도가니(200, 250)를 회전시키고 상승시키는 도가니 회전 유닛(300)과, 실리콘 단결정 잉곳을 향한 가열부(400)의 열을 차단하기 위하여 도가니(200, 250)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 비활성 기체 공급 유닛(미도시), 및 실리콘 융액의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 유닛(800)을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 실리콘 융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)을 형성시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다.
도가니(200, 250)는 실리콘 융액(Si melt)을 담을 수 있도록 챔버(100)의 내부에 구비될 수 있다. 도가니(200, 250)는, 상기 실리콘 융액과 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.
제2 도가니(250)는, 제1 도가니(200)가 열에 의하여 팽창될 경우를 대비하여, 2개 또는 3개 등으로 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.
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.
가열부(400)는 도가니(200, 250) 내에 공급된 다결정의 실리콘을 녹여서 실리콘 융액(Si melt)으로 만들 수 있는데, 가열부(400) 상부에 배치되는 전류 공급 로드(미도시)로부터 전류를 공급받을 수 있다.
챔버(100)의 외부에는 자기장 발생 유닛(미도시)이 구비되어 도가니(200, 250)에 수평 자기장을 인가할 수 있다.
도가니(200, 250)의 바닥면의 중앙에는 도가니 회전 유닛(300)이 배치되어 도가니(200, 250)를 지지하고 회전시킬 수 있다. 도가니(200, 250) 상부의 시드척(10)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.
실리콘 단결정 잉곳이 성장 공정 중에 챔버(100)의 내부에는 비활성 기체, 예를 들면 아르곤(Ar)이 공급될 수 있는데, 본 실시예에서는 비활성 기체 공급 유닛(미도시)에서 아르곤이 공급될 수 있다.
비활성 기체 공급 유닛은 챔버(100)의 외부에 구비되어 챔버(100)의 상부 영역에 구비된 개구부를 통하여 챔버(100) 내부로 아르곤을 공급할 수 있다. 비활성 기체 공급 유닛에서 공급되는 아르곤은 실리콘 융액(Si melt)로부터 증발되어 챔버(100) 내부에 잔존하는 산소를 배기할 수 있으나, 폴리 실리콘의 표면에 달라 붙어서 실리콘 융액 내로 스며들 수도 있다. 아르곤이 실리콘 융액으로 스며들지 않도록, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 및 방법은 아래와 같은 구성을 구비할 수 있다.
온도 측정 유닛(800)은 예를 들면 파이로미터(pyrometer)일 수 있는데, 도시된 바와 같이 챔버(100)의 상부에 한 쌍이 구비될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어 온도 측정 유닛(800)이 한 쌍으로 구비될 경우, 챔버(100)의 중심에 대하여 대칭인 위치에 구비될 수 있다. 온도 측정 유닛(800)은 실리콘 융액 표면의 온도를 측정할 수 있다.
챔버(100)의 상부 영역에는 투명 영역(110)이 구비되는데, 예를 들면 투명 부재가 투명 영역(110)에 배치되고, 각각의 온도 측정 유닛(800)은 한 쌍의 투명 영역(110)을 통하여 실리콘 융액(Si melt)의 표면 온도를 측정할 수 있다.
도 2는 도 1의 장치에서 각 구성의 작용을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치(1000)는 도 1에 도시된 도가니 회전 유닛(300)과 온도 측정 유닛(800) 외에, 배기 유닛(150)과 비활성 기체 공급 유닛(900)을 더 포함할 수 있고, 상기의 배기 유닛(150)과 도가니 회전 유닛(300)과 온도 측정 유닛(800) 및 비활성 기체 공급 유닛(900)의 작용은 제어부(700)에 의하여 제어될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 3을 참조하여, 도 1 및 도 2의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치로 실리콘 단결정 잉곳을 성장하는 방법을 설명한다.
먼저, 챔버 내의 도가니에 폴리 실리콘(poly Si)을 투입한다(S100).
이때, 비활성 기체로 아르곤(Ar)이 챔버 내에 공급될 수 있으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 도가니(200) 내의 폴리 실리콘의 표면에는 아르곤 원자들이 흡착될 수 있다.
그리고, 가열 부재 등을 통하여 도가니의 온도를 상승시키고, 도가니 내의 폴리 실리콘이 용융되어 실리콘 융액(melt)을 형성할 수 있다(S110). 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 폴리 실리콘은 용융되어 실리콘 융액(Si melt)을 이룰 수 있는데, 미처 용융되지 못한 폴리 실리콘이 실리콘 융액의 표면에 떠 있을 수 있다. 이때, 폴리 실리콘의 표면에는 여전히 아르곤 원소가 일부 흡착되어 있을 수 있다.
그리고, 폴리 실리콘의 용융 정도를 측정할 수 있다(S120). 이때, 폴리 실리콘의 용융 정도의 측정은, 상술한 온도 측정 유닛 등을 통하여 실리콘 융액의 표면에서 표면 온도가 낮은 부분과 표면 온도가 높은 부분의 비율을 통하여 판단할 수 있다. 고체 상태의 폴리 실리콘의 온도는 액체 상태의 실리콘 융액의 온도보다 훨씬 낮으므로, 온도 측정 유닛 등을 통하여 도가니 내부의 표면 온도를 측정하면, 고온의 실리콘 융액의 사이에 저온의 폴리 실리콘이 떠 있는 온도 분포 형상을 측정할 수 있다.
예를 들면, 온도가 낮은 부분 즉 저온의 폴리 실리콘의 온도는 800~900℃이고, 온도가 높은 부분 즉 실리콘 융액의 온도는 1000℃이상일 수 있다.
그리고, 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 것으로 측정되면, 챔버에 공급되는 아르곤 기체의 공급량을 증가시키고, 챔버 내의 압력을 감소시킬 수 있다(S130).
이때, 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 것으로 측정되는 경우라 함은, 실제로 폴리 실리콘 중 용융된 부분의 중량을 측정하기는 어려우므로, 온도 측정 유닛을 통하여 도가니(200) 내부의 온도 측정을 통하여 도가니(200) 내부의 표면 중에서 저온의 폴리 실리콘의 표면적이 일정 부분 이하인 경우에 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 것으로 추정할 수 있으며, 예를 들면 도가니(200) 내부의 표면 중에서 저온의 폴리 실리콘의 표면적이 10% 이하인 경우에 조건이 달성된 것으로 판단할 수 있다.
도가니(200)의 내부에 폴리 실리콘이 많이 남아 있을 때는 아르곤 기체를 공급하면 폴리 실리콘의 표면에 아르곤 원자가 흡착될 수 있으므로, 아르곤 기체의 공급량을 증가시키지 않을 수 있었다. 그리고, 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 것으로 판단되면, 아르곤이 폴리 실리콘의 표면에 흡착되거나 포집될 가능성이 적어지므로, 아르곤 공급량을 증가시킬 수 있다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 아르곤 기체의 공급량 내지 속도를 증가시키 실리콘 융액의 표면 내지 표면 인접 영역으로부터 아르곤 기체를 외부로 방출할 수 있다. 이를 위하여, 챔버 내부의 압력을 감소시켜서, 실리콘 융액 표면의 아르곤 원자 및 다른 원자가 잘 방출될 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 다른 원자는 탄소 또는 산소일 수 있다. 예를 들면 탄소의 경우, 챔버(100) 내의 각종 부품들로부터 실리콘 융액에 유입될 수 있고, 산소의 경우 도가니(200) 내의 석영으로부터 실리콘 융액에 유입된 것일 수 있다. 실리콘 융액으로 유입된 탄소 또는 산소는, 도가니와 시드의 회전에 따라 실리콘 단결정 잉곳으로 유입될 수 있으므로, 상술한 아르곤 기체의 공급량 증가와 챔버 내의 압력 감소를 통하여 외부로 방출할 수 있다.
아르곤의 공급량과 챔버 내부의 압력의 조절은 도 2의 제어부(700)에서 비활성 기체 공급 유닛(900) 및 배기 유닛(150)의 작용을 제어하여 이루어질 수 있다.
통상 챔버와 도가니의 크기를 고려할 때, 실리콘 단결정 잉곳을 1회 생산할 때 필요한 실리콘 융액을 마련하기 위하여는, 2회 이상 폴리 실리콘을 도가니에 투입할 필요가 있다. 즉, 너무 많은 양의 폴리 실리콘을 한꺼번에 투입하기에는 폴리 실리콘 공급 장치의 크기가 충분하지 않을 수 있기 때문이다.
상술한 S130 단계를 일정 시간 지속하여 도가니 내의 실리콘 융액의 표면으로부터 아르곤 원자 등이 외부로 방출된 후, 또한 폴리 실리콘의 용융이 종료된 후에, 상술한 폴리 실리콘 공급 장치로부터 폴리 실리콘을 도가니 내의 실리콘 융액에 추가로 투입할 수 있다(S140). 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 도가니(200) 내의 실리콘 융액(Si melt)에 폴리 실리콘(poly Si)이 추가로 공급될 수 있다.
이때, 챔버 내의 압력은 S130 단계와 동일하게 진행하되, 비활성 기체인 아르곤의 공급량은 감소시킬 수 있다. 그리고, 감소된 아르곤의 공급량은 상기의 S120에서의 아르곤의 공급량과 동일 할 수 있다.
그리고, 상술한 S120 단계와 유사하게 폴리 실리콘의 용융 정도를 측정하여, 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 것으로 측정되면, 챔버에 공급되는 아르곤 기체의 공급량을 증가시키고, 챔버 내의 압력은 계속 일정하게 유지할 수 있다(S150).
즉, S140 단계에서 실리콘 융액의 표면 및 폴리 실리콘에 흡착된 아르곤 원자를 방출하기 위하여 아르곤 기체의 공급을 감소시킬 수 있다.
S130 단계와 S150 단계에서, 아르곤의 공급량을 증가시키는 이유는, 폴리 실리콘이 대부분 용융되면 챔버 내부 및 실리콘 융액의 온도가 높아져서, 활동이 활발해진 아르곤 원자가 실리콘 융액의 표면에 포집될 가능성이 커지므로, 아르곤 기체를 강하게 공급하여 외부로 방출하기 위함이다. 또한, 폴리 실리콘이 용융되지 않고 많이 남아 있는 경우에는 아르곤 기체가 폴리 실리콘 덩어리에 충돌하며 포집될 가능성이 크므로, 아르곤 기체를 공급하지 않거나 공급량을 줄이는 것이다.
그리고, S130 단계 이후에 챔버 내의 압력을 일정하게 유지하는 이유는, 챔버 내에 이미 아르곤 기체가 충분히 존재하므로, 아르곤 기체의 원활한 배기를 위함이다.
그리고, 상술한 2회 이상의 폴리 실리콘 투입과 용융 공정이 종료되면, 안정화 단계를 진행할 수 있다. 예를 들면, 도가니를 회전시켜서(S160), 도가니 내의 실리콘 융액을 안정화시킬 수 있는데, 이때 실리콘 융액 내의 온도나 대류 상태가 안정화될 수 있다.
그리고, S160 단계에서 챔버에 공급되는 비활성 기체의 양과 챔버 내의 압력은, 상기의 S150 단계에서기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 양과 챔버 내의 압력과 각각 동일할 수 있다. 상세하게는, 도가니의 회전 속도는 5 rpm 이상이고, 도가니의 회전 시간은 1시간 이상일 수 있으며, 회전 방향은 일정 방향 또는 양방향일 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에서 아르곤의 공급량과 챔버 내의 압력을 나타낸 도면이고, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법에서 도가니의 회전을 나타낸 도면이다.
도 8a과 9a는 폴리 실리콘의 1차 공급과 용융 단계를, 도 8b와 도 9b는 폴리 실리콘의 2차, 3차 공급과 용융 단계를, 그리고 도 8c와 도 9c는 안정화 공정을 나타낸다. 각각의 그래프에서, 가로축과 세로축의 수치는 임의의 것일 수 있으며, 증감 관계에 주목해야 한다.
도 8a와 도 9a에서, 폴리 실리콘의 1차 공급과 용융 단계에서, 도가니는 회전을 하지 않으며, 챔버 내의 압력은 일정 시간 경과 후에 감소하고, 아르곤의 공급량이 일정 시간 이후에 증가하고 있는데, 이때가 폴리 1차로 공급된 폴리 실리콘이 대부분 용융된 것으로 측정된 때일 수 있다.
도 8b와 도 9b에서, 챔버에 공급되는 아르곤의 공급량은 증감을 반복하고 있는데, 폴리 실리콘의 용융이 대부분 완료된 후, 폴리 실리콘이 추가로 공급되는 동안에는 아르곤 기체의 공급량이 다시 감소하고, 또한 추가 공급된 폴리 실리콘의 용융이 대부분 완료된 후에는 다시 아르곤의 공급량이 증가할 수 있다. 도 8a에서의 폴리 실리콘의 초기 투입 이후에, 도 8b에서 폴리 실리콘이 2회 추가로 공급된 것을 알 수 있다. 그리고, 도 8b에서 챔버 내의 압력은, 도 8a에서 초기에 투입된 폴리 실리콘의 용융이 종료된 후에 상승하여, 도 8b에서는 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
그리고, 도 9b에서 폴리 실리콘의 추가 공급과 용융 단계에서, 도가니는 약하게 회전함을 알 수 있는데, 반드시 이에 한정하지 않고 회전하지 않을 수도 있다.
도 8c에서 폴리 실리콘의 초기 및 추가 투입과 용융 공정의 종료 후에, 아르곤 기체의 공급량은, 도 8a의 후반부에서 증가된 공급량과 동일하고, 일정하게 유지될 수 있다. 그리고, 도 8c에서, 챔버 내의 압력은 일정하게 유지할 수 있다.
그리고, 도 9c의 안정화 단계에서, 도가니는 일정 속도로 일정 방향으로 회전함을 알 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치의 효과를 나타낸 도면이다.
도 10에서 가로축은 비교예와 실시예를 나타내고, 세로축은 불량률을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 실시예에 따라 압력(P)과 아르곤 공급량(A)의 조절을 하였을 때 제조된 웨이퍼의 불량률 즉, 핀 홀 발생 정도는, 비교예에 따라 압력과 아르곤 공급량을 조절한 경우보다 현격하게 감소된 것을 알 수 있다.
도 11에서, 가로축은 잉곳의 축 방향의 길이를 나타내고, 세로축은 해당 잉곳의 부분에서 탄소(C)의 농도(ppma)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 비교예에 비하여 실시예에서는 잉곳의 각 부분에서 특히 축 방향의 길이의 후반부에서 탄소와 미세파티클 및 금속의 농도가 현격하게 감소된 것을 알 수 있다. 이는, 전술한 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법 및 장치에서 아르곤의 공급량과 챔버 내부의 압력 제어를 통하여, 실리콘 융액에서 아르곤 원소 및 기타 원소들을 방출할 수 있었기 때문이다.
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.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
실시 예에 따른 장치 및 방법은, 실리콘 단결정 잉곳의 성장에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 챔버 내의 도가니에 폴리 실리콘을 투입하는 (a) 단계;
    상기 도가니의 폴리 실리콘을 용융하여 실리콘 융액(melt)을 형성하는 (b) 단계;
    상기 폴리 실리콘의 용융 정도를 측정하는 (c) 단계; 및
    상기 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 이후, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 증가시키고, 상기 챔버 내의 압력을 감소시키는 (d) 단계;를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리 실리콘의 용융 종료 후에, 상기 폴리 실리콘을 상기 도가니에 추가로 투입하는 (e) 단계를 더 포함하고,
    상기 (e) 단계에서, 상기 챔버 내의 압력을 상기 (d) 단계와 동일하게 하는 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 감소시키는 방법.
  4. 제2항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서 투입된 상기 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 이후, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 증가시키는 (f) 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 챔버 내의 압력을 상기 (e) 단계에서 상기 챔버 내의 압력과 동일하게 하는 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리 실리콘의 용융 정도의 측정은,
    상기 도가니의 실리콘 융액의 표면을 측정하여, 표면 온도가 낮은 부분과 표면 온도가 높은 부분의 비율을 통하여 판단하는 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 온도가 낮은 부분의 온도는 800~900℃이고, 상기 온도가 높은 부분의 온도는 1000℃이상인 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 압력을, 상기 챔버 하부의 배기 유닛을 통하여 조절하는 방법.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후에, 상기 도가니를 일정 방향 또는 양방향으로 회전시키는 (g) 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 (g) 단계에서의 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 양과 상기 챔버 내의 압력을, 상기 (f) 단계에서의 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 양과 상기 챔버 내의 압력과 각각 동일하게 하는 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 도가니의 회전 속도는 5 rpm 이상이고, 상기 도가니의 회전 시간은 1시간 이상인 방법.
  12. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 구비되고, 실리콘 용융액이 수용되는 도가니;
    상기 챔버의 내부에 구비되고, 상기 도가니의 둘레에 배치되는 가열부;
    상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체;
    상기 챔버의 내부 영역으로 비활성 기체를 공급하는 비활성 기체 공급 유닛;
    상기 실리콘 용융액의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 유닛;
    상기 챔버 내부의 압력을 조절하는 배기 유닛;
    상기 도가니를 지지하고 회전시키는 도가니 회전 유닛; 및
    상기 배기 유닛과 비활성 기체 공급 유닛과 온도 측정 유닛 및 도가니 회전 유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 도가니에 초기에 투입된 폴리 실리콘의 기설정된 부분이 용융된 이후에,
    상기 제어부는, 상기 챔버에 공급되는 비활성 기체의 공급량을 증가시키고 상기 챔버 내의 압력을 감소시키도록, 상기 비활성 기체 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 도가니에 초기에 투입된 폴리 실리콘의 용융 종료 후에, 상기 폴리 실리콘을 상기 도가니에 추가로 투입하고,
    상기 제어부는, 상기 폴리 실리콘의 추가 투입시에, 상기 챔버 내의 압력을 동일하게 유지하고 비활성 기체의 공급량을 감소시키도록, 상기 비활성 기체 공급 유닛 및 배기 유닛을 제어하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 도가니에 추가로 투입된 폴리 실리콘의 용융이 종료된 후,
    상기 제어부는 상기 도가니를 일정 방향 또는 양방향으로 일정 속도로 회전시키도록 상기도가니 회전 유닛을 제어하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
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