KR102748193B1 - Method for growing silicone single crystal - Google Patents
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Abstract
실시예는 실리콘 융액의 위에서 시드를 하강하여 1차 디핑(dipping)하는 단계; 및 상기 시드를 상기 실리콘 융액 방향으로 2차 디핑하는 단계;를 포함하고, 상기 1차 디핑의 굿 디핑은 매니스커스 형상의 밝기를 측정하여 판단하고, 상기 2차 디핑의 굿 디핑은 상기 시드의 일정 높이에 표시된 마크(mark)를 확인하여 판단하는 실리콘 단결정의 성장 방법을 제공한다.The invention provides a method for growing a silicon single crystal, comprising: a step of first dipping a seed by lowering it from above a silicon melt; and a step of second dipping the seed in the direction of the silicon melt; wherein good dipping of the first dipping is determined by measuring the brightness of a meniscus shape, and good dipping of the second dipping is determined by confirming a mark displayed at a certain height of the seed.
Description
실시예는 실리콘 단결정의 성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 융액에 시드를 디핑할 때 굿 디핑 여부를 정확히 판정하고 이어서 넥킹 공정을 진행하여 실리콘 단결정을 고품질로 성장시키는 방법에 관한 것이다.The invention relates to a method for growing a silicon single crystal, and more specifically, to a method for accurately determining whether a seed is well-dipped when dipping it in a silicon melt and then performing a necking process to grow a high-quality silicon single crystal.
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 is made by a process including a single crystal growth process to create a single crystal (ingot), a cutting process to cut the single crystal (slicing) to obtain a thin, disc-shaped wafer, a grinding process to remove any mechanical damage remaining on the wafer due to the cutting process, a polishing process to harden the wafer, and a cleaning process to harden the polished wafer and remove any abrasive or foreign substances attached to the wafer.
상술한 공정 중 실리콘 단결정을 성장하는 공정은, 다결정 원료를 도가니에 투입하고 용융하여 실리콘 융액(Si melt)을 제조하고, 실리콘 융액에 시드(seed, 종자 결정)를 디핑(dipping)하고 이로부터 실리콘 단결정을 성장시키며 인상할 수 있다.Among the processes described above, the process of growing a silicon single crystal can be performed by placing polycrystalline raw materials into a crucible and melting them to produce a silicon melt (Si melt), dipping a seed (seed crystal) into the silicon melt, and growing and raising a silicon single crystal therefrom.
실리콘 단결정은 시드로부터 넥(nesk) 부분과 숄더(shoulder) 부분과 바디(bldy) 부분이 차례로 성장된 후 테일(tail) 부분으로 성장이 마무리된다.Silicon single crystals grow sequentially from the seed into the neck, shoulder, and body, and then finish growing into the tail.
시드를 회전시키면서 실리콘 융액에 디핑한 후 실리콘 용융액의 온도가 일정 범위 이내일 때를 굿 디핑(good dipping)이라고 판단한 후, 종자 결정을 끌어올리며 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다. 굿 디핑을 판단하는 것이 실리콘 단결정 잉곳의 성장에서 중요하며, 만약 충분히 예열 전에 시드를 디핑하면, 차가운 시드와 고온의 실리콘 융액 사이의 열 충격으로 인하여 실리콘 융액의 표면으로부터 아이싱(icing)이 발생할 수 있다.After dipping the seed into the silicon melt while rotating, when the temperature of the silicon melt is within a certain range, it is judged as good dipping, and then the seed crystal is pulled up to grow the silicon single crystal ingot. Judging good dipping is important in the growth of the silicon single crystal ingot, and if the seed is dipped before sufficient preheating, icing may occur on the surface of the silicon melt due to the thermal shock between the cold seed and the high-temperature silicon melt.
아이싱의 발생이나 기타 굿 디핑의 실패는, 성장되는 실리콘 단결정의 결정 결함의 발생 등 품질 저하를 초래할 수 있다. 또한, 굿 디핑 여부를 정확히 판단하여야 하는데, 챔버의 외부에서 육안으로 이를 판단하기는 어렵다.The occurrence of icing or other failures in good dipping can result in quality degradation, such as the occurrence of crystal defects in the growing silicon single crystal. In addition, it is difficult to accurately determine whether good dipping has occurred with the naked eye from outside the chamber.
실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 단결정의 성장을 위하여 시드를 실리콘 융액에 굿 디핑하고 이를 판단하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above-described problems and to provide a method for dipping a seed in a silicon melt and determining the same for growing a silicon single crystal.
실시예는 실리콘 융액의 위에서 시드를 하강하여 1차 디핑(dipping)하는 단계; 및 상기 시드를 상기 실리콘 융액 방향으로 2차 디핑하는 단계;를 포함하고, 상기 1차 디핑의 굿 디핑은 매니스커스 형상의 밝기를 측정하여 판단하고, 상기 2차 디핑의 굿 디핑은 상기 시드의 일정 높이에 표시된 마크(mark)를 확인하여 판단하는 실리콘 단결정의 성장 방법을 제공한다.The invention provides a method for growing a silicon single crystal, comprising: a step of first dipping a seed by lowering it from above a silicon melt; and a step of second dipping the seed in the direction of the silicon melt; wherein good dipping of the first dipping is determined by measuring the brightness of a meniscus shape, and good dipping of the second dipping is determined by confirming a mark displayed at a certain height of the seed.
마크는, 수산화바륨이 상기 시드의 표면에 구비되어 형성될 수 있다.The mark can be formed by providing barium hydroxide on the surface of the seed.
마크는, 상기 시드에 함몰부로 형성될 수 있다.The mark may be formed as a depression in the seed.
시드의 횡단면은 정사각형이고, 상기 마크의 횡단면은 원형일 수 있다.The cross-section of the seed may be square, and the cross-section of the mark may be circular.
매니스커스의 밝기의 측정은, 촬상 장치에서 상기 시드가 상기 실리콘 융액에 디핑되어 녹은 부분의 상기 매니스커스 형상을 촬영하여 이루어질 수 있다.Measurement of the brightness of the meniscus can be accomplished by dipping the seed into the silicon melt in an imaging device and photographing the shape of the meniscus at the melted portion.
실리콘 단결정의 성장 방법은 매니스커스 형상의 밝기가 기설정된 값 이상이 되면, 상기 1차 디핑을 굿 디핑으로 판단하고, 실리콘 단결정의 넥킹(necking)을 시작하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for growing a silicon single crystal may further include a step of determining that the first dipping is good dipping when the brightness of the meniscus shape becomes higher than a preset value and starting necking of the silicon single crystal.
실리콘 단결정의 다결정화가 감지되면, 상기 시드를 상기 실리콘 융액 방향으로 2차 디핑하는 단계를 진행할 수 있다.When polycrystallization of a silicon single crystal is detected, a step of secondary dipping of the seed in the direction of the silicon melt can be performed.
실리콘 단결정의 성장 방법은 2차 디핑을 굿 디핑으로 판단하고, 상기 실리콘 단결정의 넥킹(necking)을 재시작하는 단계를 더 포함할 수 있다.A method for growing a silicon single crystal may further include a step of judging the second dipping as good dipping and restarting necking of the silicon single crystal.
상술한 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법에 따르면, 시드를 디핑할 때 촬상장치를 사용하거나, 또는 시드에 수산화바륨 마크 내지 함몰부 형성 등을 통하여, 시드의 디핑이 제대로 이루어졌는지 확인할 수 있어서, 이후의 넥킹 공정을 통하여 실리콘 단결정의 성장이 결정 결함의 발생 없이 잘 이루어질 수 있다.According to the method for growing a silicon single crystal according to the present invention described above, when dipping the seed, it is possible to confirm whether the seed has been properly dipped by using an imaging device or by forming a barium hydroxide mark or depression in the seed, so that the silicon single crystal can be properly grown without occurrence of crystal defects through the subsequent necking process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법을 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 방법에 따른 실리콘 단결정의 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 3은 시드가 실리콘 융액에 디핑될 때 매니스커스의 형상을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1의 방법에 사용되는 시드의 형상의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 1의 방법에 사용되는 시드의 형상의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a drawing showing a method for growing a silicon single crystal according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a drawing showing a silicon single crystal growth device according to the method of Figure 1.
Figure 3 is a drawing showing the shape of the meniscus when the seed is dipped in a silicon melt.
Fig. 4 is a drawing showing one example of the shape of a seed used in the method of Fig. 1.
FIG. 5 is a drawing showing another embodiment of the shape of the seed used in the method of FIG. 1.
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 examples to specifically explain the invention, and in order to help understanding the invention, the invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.However, the embodiments according to the present invention can be modified in various different 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 to more completely explain the present invention to a person having average knowledge 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.Additionally, relational terms such as “first,” “second,” “upper,” and “lower,” as used hereinafter, may be used only to distinguish one entity or element from another, without necessarily requiring or implying any physical or logical relationship or order between such entities or elements.
본 발명에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법은, 시드의 디핑시에 매니스커스 형상의 밝기를 측정하여 굿 디핑 여부를 판단하고, 굿 디핑으로 판단되면 네킹을 시작하여 실리콘 단결정의 성장을 진행하고, 이후에 다결정화 등의 문제가 발생하면, 기성장된 부분을 용융하고 시드를 다시 디핑하는데, 이때의 굿 디핑의 판단은 시드에 표시된 마크를 확인하여 이루어질 수 있다.The method for growing a silicon single crystal according to the present invention measures the brightness of a meniscus shape when dipping a seed to determine whether or not good dipping has occurred, and if it is determined to be good dipping, necking is started to grow a silicon single crystal, and if a problem such as polycrystallization occurs thereafter, the previously grown portion is melted and the seed is dipped again. At this time, the determination of good dipping can be made by checking a mark indicated on the seed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 방법에 따른 실리콘 단결정의 성장 장치를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법의 일 실시예를 설명한다.FIG. 1 is a drawing showing a method for growing a silicon single crystal according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a drawing showing a device for growing a silicon single crystal according to the method of FIG. 1. Hereinafter, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, one embodiment of a method for growing a silicon single crystal according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 실리콘 단결정의 성장에 사용되는 성장 장치(100)는 내부에 실리콘 융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정(Ingot)이 성장되는 공간이 형성되는 챔버(10)와, 실리콘 융액을 수용하는 내부의 석영 도가니(20)와 외부의 흑연 도가니(25)와, 석영 도가니(20) 및 흑연 도가니(25)를 가열하는 가열부(40)와, 실리콘 융액의 의 위에 구비되어 실리콘 단결정(Ingot)을 향한 가열부(40)의 열을 차단하는 열차폐체(50)와, 구동 수단에 의해 회전되어 흑연 도가니(25)를 회전시키고 승강시키는 지지부재(30)와, 시드(seed)를 시드척(85)에 매달아서 실리콘 융액 방향으로 하강시키는 케이블(80)과, 챔버(10)의 상부에 구비되어 실리콘 융액(Si)의 표면 온도를 측정하는 촬상 장치들(60)을 포함할 수 있다.The growth device (100) used for growing a silicon single crystal according to the present invention may include a chamber (10) in which a space is formed inside where a silicon single crystal (Ingot) is grown from a silicon melt (Si melt), an internal quartz crucible (20) and an external graphite crucible (25) that accommodate the silicon melt, a heating unit (40) that heats the quartz crucible (20) and the graphite crucible (25), a heat shield (50) that is provided on top of the silicon melt and blocks the heat of the heating unit (40) directed toward the silicon single crystal (Ingot), a support member (30) that is rotated by a driving means to rotate and elevate the graphite crucible (25), a cable (80) that hangs a seed on a seed chuck (85) and lowers it in the direction of the silicon melt, and imaging devices (60) that are provided on the upper part of the chamber (10) and measure the surface temperature of the silicon melt (Si). there is.
챔버(10)는 내부에 캐비티(cavity)가 형성된 원통 형상일 수 있고, 챔버(110)의 중앙 영역에 석영 도가니(20)와 흑연 도가니(25)가 구비된다. 석영 도가니(20)는 실리콘 융액을 직접 수용하는 전체적으로 오목한 그릇의 형상이고, 흑연 도가니(25)는 석영 도가니(20)의 외면을 둘러싸며 지지한다.The chamber (10) may have a cylindrical shape with a cavity formed inside, and a quartz crucible (20) and a graphite crucible (25) are provided in the central region of the chamber (110). The quartz crucible (20) has an overall concave shape that directly receives a silicon melt, and the graphite crucible (25) surrounds and supports the outer surface of the quartz crucible (20).
촬상 장치들(60)이 챔버(10)의 내부를 촬영할 수 있도록, 챔버(10)에는 촬상 장치들(60)과 실리콘 융액과의 광경로에 뷰 포트(view port)가 구비될 수 있다. 촬상 장치들(60)은 시드(seed)가 실리콘 융액(Si melt)에 디핑될 때, 후술하는 바와 같이 매니스커스의 형상을 촬영하고 또한 온도를 측정할 수 있으며, 예를 들면 CCD 카메라를 포함할 수 있다.In order for the imaging devices (60) to be able to photograph the interior of the chamber (10), the chamber (10) may be provided with a view port in the optical path between the imaging devices (60) and the silicon melt. The imaging devices (60) can photograph the shape of the meniscus and also measure the temperature when the seed is dipped in the silicon melt, as described below, and may include, for example, a CCD camera.
상술한 성장 장치(100)를 사용하여 실리콘 단결정을 성장시킬 때, 먼저 케이블을 하강하여 시드(seed)를 실리콘 융액(Si melt)에 디핑(S110)하는데, 이때의 디핑을 1차 디핑이라고 할 수도 있다.When growing a silicon single crystal using the growth device (100) described above, the cable is first lowered to dip the seed into silicon melt (Si melt) (S110). This dipping may be referred to as the first dipping.
상대적으로 저온의 시드를 챔버 내부에서 예열하고 고온의 실리콘 융액 방향으로 1 내지 10 밀리미터/분(mm/min)의 속도로 회전하면서 하강하면, 시드가 실리콘 융액에 디핑(dipping)되고, 이때 실리콘 융액에 접촉하는 시드의 부분이 녹으며 밝기가 증가하는데, 상술한 부분의 윤곽을 매니스커스(meniscus)라고 할 수 있다. 즉, 매니스커스는 실리콘 융액이 표면 장력 때문에 고체인 시드에 달라붙으며 형성되는 얇은 띠이다.When a relatively low-temperature seed is preheated inside a chamber and rotated at a speed of 1 to 10 millimeters per minute (mm/min) toward a high-temperature silicon melt and lowered, the seed is dipped into the silicon melt, and at this time, a portion of the seed in contact with the silicon melt melts and the brightness increases. The outline of the aforementioned portion can be called a meniscus. In other words, the meniscus is a thin band formed when the silicon melt adheres to the solid seed due to surface tension.
도 3은 시드가 실리콘 융액에 디핑될 때 매니스커스의 형상을 나타낸 도면이다. 실리콘 융액(Si melt)에서 시드가 디핑되는 부분을 촬상 장치에서 촬영하여 매니스커스의 형상이 관측되고 있다.Figure 3 is a drawing showing the shape of the meniscus when the seed is dipped in the silicon melt. The shape of the meniscus is observed by photographing the part where the seed is dipped in the silicon melt (Si melt) with an imaging device.
그리고, 1차 디핑이 잘 이루어지는지, 즉 굿 디핑인지 판단(S115)하는데, 이는 매니스커스의 밝기 측정을 통하여 진행될 수 있다. 상세하게는, 매니스커스의 밝기를 촬상 장치에서 측정하여 지속적으로 모니터링하면, 매니스커스의 밝기가 급격히 상승하는 구간이 생기는데, 이때 시드가 굿 디핑이 된 것으로 판단하고 시드의 하강을 멈춘다.And, whether the first dipping is performed well, i.e., good dipping is determined (S115), which can be done by measuring the brightness of the meniscus. Specifically, if the brightness of the meniscus is measured by an imaging device and continuously monitored, a section in which the brightness of the meniscus rapidly increases occurs, at which time the seed is determined to have been well dipped, and the descent of the seed is stopped.
즉, 매니스커스의 밝기가 급격이 상승하여 기설정된 값 이상이 감지되면 굿 디핑인 것(Yes)으로 판단(Yes)하고, 그렇지 않을 경우 굿 디핑이 이루어지지 않은 것(No)으로 판단한다.That is, if the brightness of the meniscus rises rapidly and is detected to be higher than the preset value, it is judged as good dipping (Yes), otherwise it is judged as not having good dipping (No).
매니스커스의 밝기 측정으로부터 굿 디핑이 판단되면, 실리콘 단결정(Ingot)의 성장을 시작한다(S130). 실리콘 단결정의 성장은 시드로부터 직경이 작게 연장되는 넥(neck) 부분을 성장시키는 네킹 공정과, 넥 부분으로부터 직경이 급격히 증가하는 숄더(shoulder) 부분을 성장시키는 공정과, 가공을 통하여 실리콘 웨이퍼로 사용될 부분인 바디(body) 부분을 성장시키는 공정과, 직경이 급격히 감소하여 실리콘 단결정의 성장이 마무리되는 테일(tail) 부분을 성장시키는 공정을 통하여 이루어진다.When good dipping is determined from the brightness measurement of the meniscus, growth of a silicon single crystal (Ingot) begins (S130). The growth of a silicon single crystal is accomplished through a necking process in which a neck portion extends with a small diameter from a seed is grown, a shoulder portion in which a diameter rapidly increases from the neck portion, a body portion that is to be used as a silicon wafer through processing is grown, and a tail portion in which a diameter rapidly decreases to complete the growth of the silicon single crystal.
그리고, 매니스커스의 밝기가 기설정된 값 이상에 도달하지 못하여 굿 디핑에 실패한 것으로 판단될 경우, 시드를 실리콘 융액 방향으로 추가로 하강하여 2차 디핑을 진행한다(S120).In addition, if it is determined that good dipping has failed because the brightness of the meniscus does not reach a preset value or higher, the seed is further lowered in the direction of the silicon melt to perform a second dipping (S120).
2차 디핑에서는 시드가 1차 디핑보다 더 깊게 실리콘 융액에 디핑될 수 있는데, 이때 시드의 일정 높이에 마크(mark)가 형성되어 있고, 상기 마크를 확인하여 2차 디핑의 굿 디핑 여부를 판단(S125)할 수 있는데, 상기 마크는 후술하는 바와 같이 수산화바륨 또는 폭이 상대적으로 작은 함몰부 부분일 수 있다. 1차 디핑에서 매니스커스의 밝기 증가를 판단하는 것보다는, 2차 디핑에서 수산화바륨이나 함몰부를 관찰하거나 측정하는 것이 더 정확할 수 있다.In the second dipping, the seed may be dipped into the silicon melt more deeply than in the first dipping. At this time, a mark is formed at a certain height of the seed. By checking the mark, it is possible to determine whether the second dipping is good (S125). The mark may be barium hydroxide or a relatively small depression as described below. It may be more accurate to observe or measure barium hydroxide or the depression in the second dipping than to determine the increase in brightness of the meniscus in the first dipping.
도 4는 도 1의 방법에 사용되는 시드의 형상의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 1의 방법에 사용되는 시드의 형상의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a drawing showing one embodiment of the shape of a seed used in the method of FIG. 1, and FIG. 5 is a drawing showing another embodiment of the shape of a seed used in the method of FIG. 1.
도 4에 도시된 실시예에서 시드(seed)에는 일정 높이에 수산화바륨(Ba(OH)2)이 시드의 표면에 구비될 수 있다. 이러한 시드의 일정 높이에서의 표면의 수산화바륨층은, 시드의 해당 높이가 실리콘 융액에 침지되는 순간을 상술한 촬상 장치로 촬영하여, 시드의 특정 높이 내지 부분까지가 디핑되는 것을 확인할 수 있다. 수산화바륨은 실리콘 융액에 도달하여 녹더라도, 성장되는 실리콘 단결정의 품질에 영향을 미치지 않을 수 있다.In the embodiment illustrated in FIG. 4, barium hydroxide (Ba(OH) 2 ) may be provided on the surface of the seed at a certain height. The barium hydroxide layer on the surface of the seed at a certain height can be photographed with the aforementioned imaging device at the moment when the corresponding height of the seed is immersed in the silicon melt, thereby confirming that the seed is dipped to a certain height or part. Even if the barium hydroxide reaches the silicon melt and melts, it may not affect the quality of the grown silicon single crystal.
도 5에 도시된 실시예에서 시드는 일정 높이에서의 폭이 타부분의 폭보다 좁게 구비되어, 즉 함몰부가 형성되고 있다. 시드는 통상적으로 사각형의 횡단면을 가지는데, 그라인딩(grinding) 등의 가공을 통하여 상기의 함볼부에서 시드의 단면은 원형의 형상을 가질 수 있다.In the embodiment illustrated in Fig. 5, the seed is provided with a width narrower than that of other parts at a certain height, i.e., a recessed portion is formed. The seed typically has a rectangular cross-section, but through processing such as grinding, the cross-section of the seed in the recessed portion can have a circular shape.
이때, 정사각형 형상인 시드의 횡단면의 대각선의 길이는 25 내지 30 밀리미터 정도일 수 있으나, 원형으로 가공된 시드의 횡단면의 직경은 20 밀리미터 정도일 수 있다.At this time, the length of the diagonal of the cross-section of the seed having a square shape may be about 25 to 30 millimeters, but the diameter of the cross-section of the seed processed into a circle may be about 20 millimeters.
상술한 수산화바륨층이나 함몰부는 시드의 디핑 한계 라인을 이룰 수 있는데, 즉 촬상 장치에서 수산화바륨층이나 함몰부가 디핑되면 케이블의 하강을 중단하여 시드의 하강을 멈출 수 있다.The above-mentioned barium hydroxide layer or depression can form a dipping limit line of the seed, that is, when the barium hydroxide layer or depression dipped in the imaging device, the descent of the cable could be stopped, thereby stopping the descent of the seed.
그리고, 2차 디핑이 굿 디핑에 실패하면(No), 해당 시드의 디핑을 통한 실리콘 단결정의 성장은 어렵다고 판단하고, 시드를 교체할 수 있다.And, if the second dipping fails to result in good dipping (No), it is judged that it is difficult to grow a silicon single crystal through dipping of the seed, and the seed can be replaced.
또한, 2차 디핑이 굿 디핑이라고 판단되면(Yes), 실리콘 단결정(Ingot)의 성장을 다시 시작할 수 있다(S130).Additionally, if the second dipping is judged to be good dipping (Yes), the growth of the silicon single crystal (Ingot) can be restarted (S130).
그리고, 실리콘 단결정의 성장 중에 다결정화 등의 구조 손실(structure loss)이 발생하거나 기타 결정 품질에 문제가 발생하는지를 판단(S140)할 수 있는데, 결정 품질에 문제가 발생하지 않으면(No) 실리콘 단결정의 성장을 계속(S160)하고, 결정 품질에 문제가 발생하면(Yes) 케이블을 하강하여 기성장된 실리콘 단결정을 실리콘 융액에 담궈서 재용융할 수 있다(S150).And, it is possible to determine whether structure loss such as polycrystallization occurs during the growth of a silicon single crystal or whether other crystal quality problems occur (S140). If no crystal quality problems occur (No), the growth of the silicon single crystal continues (S160), and if a crystal quality problem occurs (Yes), the cable is lowered to re-melt the previously grown silicon single crystal by immersing it in a silicon melt (S150).
그리고, 상술한 시드의 2차 디핑 공정(S120) 및 2차 디핑의 굿 디핑 판단 공정(S125)를 다시 진행할 수 있다.In addition, the second dipping process (S120) of the seed described above and the good dipping judgment process (S125) of the second dipping can be performed again.
따라서, 2차 디핑이 굿 디핑에 실패하면(No), 해당 시드의 디핑을 통한 실리콘 단결정의 성장은 어렵다고 판단하고, 시드를 교체할 수 있다.Therefore, if the second dipping fails to result in good dipping (No), it is judged that it is difficult to grow a silicon single crystal through dipping of the seed, and the seed can be replaced.
또한, 2차 디핑이 굿 디핑이라고 판단되면(Yes), 네킹을 시작하여 실리콘 단결정(Ingot)의 성장을 다시 진행할 수 있다(S130).Additionally, if the second dipping is judged to be good dipping (Yes), necking can be started to resume the growth of the silicon single crystal (ingot) (S130).
그리고, 다결정화 등의 구조 손실이 발생하거나 기타 결정 품질에 문제가 발생하지 않고 실리콘 단결정이 계속 성장하여(S160), 넥 부분과 숄더 부분과 바디 부분 및 테일 부분의 성장이 완료되면, 실리콘 단결정의 성장 공정이 완료된다.And, when the silicon single crystal continues to grow (S160) without causing structural loss such as polycrystallization or other problems in crystal quality, and the growth of the neck portion, shoulder portion, body portion, and tail portion is completed, the growth process of the silicon single crystal is completed.
그리고, 실리콘 단결정의 성장 및 인상이 완료된 후, 절삭 공정과, 연삭 공정과, 연마 공정 및 경면화 및 세정 등의 공정을 진행하여, 실리콘 웨이퍼가 제조될 수 있다.And, after the growth and impression of the silicon single crystal are completed, a silicon wafer can be manufactured by performing processes such as a cutting process, a grinding process, a polishing process, and a hardening and cleaning process.
상술한 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 성장 방법은, 특히 시드를 디핑할 때 촬상장치를 사용하거나, 또는 시드에 수산화바륨 마크 내지 함몰부 형성 등을 통하여, 시드의 디핑이 제대로 이루어졌는지 확인할 수 있어서, 이후의 넥킹 공정을 통하여 실리콘 단결정의 성장이 결정 결함의 발생 없이 잘 이루어질 수 있다.The method for growing a silicon single crystal according to the present invention described above can confirm whether the seed has been properly dipped, particularly by using an imaging device when dipping the seed, or by forming a barium hydroxide mark or depression in the seed, so that the silicon single crystal can be properly grown without occurrence of crystal defects through a subsequent necking process.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the attached drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical idea of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary and not restrictive in all aspects. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within a scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present invention.
10: 챔버 20: 석영 도가니
25: 흑연 도가니 30: 지지 부재
40: 가열부 50: 열차폐체
60: 촬상장치 80: 케이블
85: 시드척 100: 실리콘 단결정의 성장 장치10: Chamber 20: Quartz crucible
25: Graphite crucible 30: Support member
40: Heating section 50: Heat shield
60: Image capture device 80: Cable
85: Seed chuck 100: Silicon single crystal growth device
Claims (8)
상기 1차 디핑이 굿 디핑이 아닌 것으로 판단되면, 상기 시드를 상기 실리콘 융액 방향으로 2차 디핑하는 단계;를 포함하고,
상기 1차 디핑의 굿 디핑은 매니스커스 형상의 밝기를 측정하여 판단하고, 상기 2차 디핑의 굿 디핑은 상기 시드의 일정 높이에 표시된 마크(mark)를 확인하여 판단하고,
상기 마크는, 수산화바륨이 상기 시드의 측면에 형성되는 실리콘 단결정의 성장 방법.A step of first dipping by lowering the seed from above the silicon melt; and
If the first dipping is determined not to be a good dipping, a step of dipping the seed a second time in the direction of the silicon melt is included;
Good dipping of the above first dipping is judged by measuring the brightness of the meniscus shape, and good dipping of the above second dipping is judged by checking the mark displayed at a certain height of the seed.
The above mark is a method for growing a silicon single crystal in which barium hydroxide is formed on the side of the seed.
상기 매니스커스의 밝기의 측정은, 촬상 장치에서 상기 시드가 상기 실리콘 융액에 디핑되어 녹은 부분의 상기 매니스커스 형상을 촬영하여 이루어지는 실리콘 단결정의 성장 방법.In the first paragraph,
A method for growing a silicon single crystal, wherein the measurement of the brightness of the above meniscus is performed by dipping the seed into the silicon melt with an imaging device and photographing the shape of the meniscus of the melted portion.
상기 매니스커스 형상의 밝기가 기설정된 값 이상이 되면, 상기 1차 디핑을 굿 디핑으로 판단하고, 실리콘 단결정의 넥킹(necking)을 시작하는 단계를 더 포함하는 실리콘 단결정의 성장 방법.In the first paragraph,
A method for growing a silicon single crystal, further comprising the step of determining the first dipping as good dipping and starting necking of the silicon single crystal when the brightness of the above meniscus shape becomes higher than a preset value.
상기 실리콘 단결정의 다결정화가 감지되면, 상기 시드를 상기 실리콘 융액 방향으로 2차 디핑하는 단계를 진행하는 실리콘 단결정의 성장 방법.In Article 6,
A method for growing a silicon single crystal, comprising: detecting polycrystallization of the silicon single crystal; performing a step of second-dipping the seed in the direction of the silicon melt.
상기 2차 디핑을 굿 디핑으로 판단하고, 상기 실리콘 단결정의 넥킹(necking)을 재시작하는 단계를 더 포함하는 실리콘 단결정의 성장 방법.In Article 7,
A method for growing a silicon single crystal, further comprising the step of judging the second dipping as good dipping and restarting necking of the silicon single crystal.
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