KR101105547B1 - Heater used for manufacturing single crystal, Apparatus and Method of manufacturing single crystal using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단결정 제조용 흑연 히터, 이를 포함하는 단결정 제조 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 흑연 히터는, 가열 대상을 수용하는 원통형 히터 벽체로 이루어진 흑연 히터로서, 상기 히터 벽체는 하부에서 상부로 가면서 벽체의 외측에 단차를 두어 형성한 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부를 순차적으로 구비하고, 상기 최대 발열부는 히터의 전체 발열량을 기준으로 40% 이상의 발열량을 제공하고, 상기 국부 발열부는 히터의 전체 발열량을 기준으로 15% 이상의 발열량을 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a graphite heater for producing a single crystal, an apparatus and a method for producing a single crystal comprising the same. The graphite heater according to the present invention is a graphite heater consisting of a cylindrical heater wall for receiving a heating object, wherein the heater wall is a maximum heating part, a stabilizing heating part, and a local heat generating a step on the outside of the wall while going from the bottom to the upper part. The unit is sequentially provided, wherein the maximum heat generating unit provides a heat generation amount of 40% or more based on the total heat generation amount of the heater, the local heat generating unit is characterized in that providing a heat generation amount of 15% or more based on the total heat generation amount of the heater.

본 발명에 따른 흑연 히터를 사용하면, 다결정 융해 공정과 융액의 안정화 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 다결정의 융해 시 석영 도가니의 형상 변형이나 결정질 석출물의 발생을 억제할 수 있고, 다결정 융해 부산물로 발생되는 가스의 배출이 용이하고, 융액 표면 근처에서 대류를 활성화시켜 단결정 내의 산소 농도 증가, 단결정 인상속도의 증가 및 V/G에 대한 무결함 공정 마진의 확대가 가능하다.By using the graphite heater according to the present invention, it is possible to shorten the time required for the polycrystalline melting process and the stabilization process of the melt, to suppress the shape deformation of the quartz crucible and the generation of crystalline precipitates during polycrystalline melting, and Emissions of by-product gases are easy and the convection is activated near the melt surface to increase the oxygen concentration in the single crystal, increase the single crystal pulling rate and increase the flawless process margin for V / G.

쵸크랄스키법, 흑연 히터, 발열량, 국부 발열, 단결정 Czochralski method, graphite heater, calorific value, local heat generation, single crystal

Description

단결정 제조용 흑연 히터, 이를 포함하는 단결정 제조 장치 및 방법{Heater used for manufacturing single crystal, Apparatus and Method of manufacturing single crystal using the same}Graphite heater for single crystal production, single crystal manufacturing apparatus and method including the same {Heater used for manufacturing single crystal, Apparatus and Method of manufacturing single crystal using the same}

본 발명은 쵸크랄스키법(Czochralski: CZ법이라 약칭함)을 이용한 단결정 제조 장치에 사용되는 흑연 히터와 이를 이용한 단결정 성장 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a graphite heater used in a single crystal production apparatus using the Czochralski method (abbreviated as CZ method), and a single crystal growth method and apparatus using the same.

반도체 소자의 기판으로서 이용되는 단결정은 주로 CZ법에 의해 제조한다. 여기서, 단결정의 예로는 실리콘 단결정을 들 수 있다. CZ법에 의해 단결정을 제조할 때에는 도 1과 같은 단결정 제조 장치(10)를 사용한다. The single crystal used as a substrate of a semiconductor element is mainly manufactured by CZ method. Here, examples of the single crystal include silicon single crystal. When manufacturing single crystal by the CZ method, the single crystal manufacturing apparatus 10 like FIG. 1 is used.

상기 단결정 제조 장치(10)는 다결정(예컨대, 단결정 실리콘) 원료를 융해하기 위한 부재, 열을 차단하기 위한 부재, 단결정을 인상하기 위한 부재 등을 구비하고, 상기 부재들은 메인 챔버(11) 내에 설치된다. The single crystal manufacturing apparatus 10 includes a member for melting a polycrystalline (eg, single crystal silicon) raw material, a member for blocking heat, a member for pulling up a single crystal, and the like, which are installed in the main chamber 11. do.

상기 메인 챔버(11)는 상부에 위치한 챔버(12)와 연결되며, 챔버(12)의 위쪽에는 종자결정(22)이 달린 와이어(14)를 이용하여 단결정(13)을 인상하는 단결정 인상수단(미 도시)이 설치된다.The main chamber 11 is connected to the chamber 12 located in the upper portion, and the single crystal pulling means for pulling up the single crystal 13 by using a wire 14 having a seed crystal 22 above the chamber 12 ( Not shown) is installed.

상기 메인 챔버(11) 내에는, 융액(15)을 수용하는 석영 도가니(16)와 석영 도가니(16)를 지지하는 흑연 도가니(17)가 설치되고, 도가니(16,17)는 구동기구(미 도시)에 의해 회전 및 승하강하는 샤프트(18)에 의해 지지된다. 도가니(16,17) 구동기구는, 단결정(13)의 인상에 따른 융액(15)의 액면 저하를 보상하기 위해 도가니(16,17)를 액면 저하 분만큼 상승시키도록 동작한다. In the main chamber 11, a quartz crucible 16 accommodating the melt 15 and a graphite crucible 17 supporting the quartz crucible 16 are provided, and the crucibles 16, 17 are driven by a driving mechanism. Is supported by the shaft 18, which is rotated and raised and lowered by the " shown " The crucibles 16 and 17 driving mechanism operates to raise the crucibles 16 and 17 by the liquid level lowered to compensate for the lowering of the liquid level of the melt 15 due to the pulling of the single crystal 13.

도가니(16,17)의 둘레에는 흑연 히터(19)가 배치된다. 흑연 히터(19)는 저항 발열에 의해 도가니(16, 17)를 가열하여 다결정 원료를 용융시킨다. 흑연 히터(19)의 외측에는 흑연 히터(19)를 감싸는 단열부재(20)가 설치된다. 단열부재(20)는 흑연 히터(19)로부터 발생되는 열이 메인 챔버(11)로 직접 복사되는 것을 방지한다.A graphite heater 19 is arranged around the crucibles 16 and 17. The graphite heater 19 heats the crucibles 16 and 17 by resistance heating to melt the polycrystalline raw material. The outer side of the graphite heater 19 is provided with a heat insulating member 20 surrounding the graphite heater 19. The heat insulating member 20 prevents heat generated from the graphite heater 19 from being directly radiated to the main chamber 11.

챔버(12)에는 인상된 단결정을 냉각하는 냉각통(23)이 설치된다. 냉각통(23)의 내측 공간으로는 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스는 단결정의 냉각 효과를 증진시킨다. 냉각통(23)의 하부에는 단결정을 감싸는 열실드(25)가 설치된다. 열실드(25)는 융액 표면으로부터 방출되는 복사 열을 차단하여 복사 열이 단결정(13)에 인가되는 것을 방지한다. 또한 열실드(25)는 단결정 표면에서 방출되는 복사 열을 반사시켜 단결정 표면의 급격한 냉각을 방지한다.The chamber 12 is provided with a cooling cylinder 23 for cooling the raised single crystal. Inert gas is supplied to the inner space of the cooling cylinder 23. Inert gas enhances the cooling effect of the single crystal. The lower portion of the cooling cylinder 23 is provided with a heat shield 25 surrounding the single crystal. The heat shield 25 blocks the radiant heat emitted from the melt surface to prevent radiant heat from being applied to the single crystal 13. In addition, the heat shield 25 reflects radiant heat emitted from the single crystal surface to prevent sudden cooling of the single crystal surface.

흑연 히터(19)의 통상적인 구조는 도 2 및 3에 도시된 바와 같다. 도 2는 흑연 히터(19)의 정면도이고, 도 3은 흑연 히터(19)의 배면도이다. 각 도면의 우측에는 흑연 히터(19)의 A-A'선에 따른 단면을 함께 도시하였다. The conventional structure of the graphite heater 19 is as shown in Figs. 2 is a front view of the graphite heater 19, and FIG. 3 is a rear view of the graphite heater 19. The right side of each figure shows the cross section along the AA 'line of the graphite heater 19 together.

도 2 및 3을 참조하면, 흑연 히터(19)는 원통 형상을 가지며, 주로 등방성 흑연으로 이루어진다. 흑연 히터(19)는 단자부(27)와 발열부(28)를 구비한다. 단자 부(27)는 동작 전류가 인입되고 출력되는 경로를 제공하고 흑연 히터(19)를 메인 챔버(11) 바닥에 견고하게 고정시킨다. 발열부(28)는 단자부(27)를 통해 유입된 전류에 의해 저항 발열을 하여 도가니(16, 17)에 복사열을 인가한다. 발열부(28)는 상부로부터 하부로 절개된 상슬릿(29)과 하부로부터 상부로 절개된 하슬릿(30)을 구비한다. 상슬릿(29)과 하슬릿(30)은 전류 경로의 길이를 증가시키고 전류 경로의 단면적을 감소시켜 발열부(28)의 저항을 극대화시킨다. 슬릿(29, 30)에 의해 발열부(28)의 저항이 증가하면 저항 증가분만큼 흑연 히터(19)의 발열량도 증가한다.2 and 3, the graphite heater 19 has a cylindrical shape and mainly consists of isotropic graphite. The graphite heater 19 includes a terminal portion 27 and a heat generating portion 28. The terminal portion 27 provides a path through which the operating current is drawn in and output and firmly fixes the graphite heater 19 to the bottom of the main chamber 11. The heat generating unit 28 generates resistance heat by the current flowing through the terminal unit 27 and applies radiant heat to the crucibles 16 and 17. The heat generating unit 28 includes an upper slit 29 cut from the top to the bottom and a lower slit 30 cut from the bottom to the top. The upper slit 29 and the lower slit 30 increase the length of the current path and reduce the cross-sectional area of the current path to maximize the resistance of the heat generator 28. When the resistance of the heat generating unit 28 is increased by the slits 29 and 30, the amount of heat generated by the graphite heater 19 also increases by the resistance increase.

흑연 히터(19)에 공급되는 파워는 다결정 원료의 융해 공정(이하, 융해 공정이라 칭함)에서 최고가 된다. 흑연 히터(19)의 최대 발열 부위는 발열부(28)의 중앙부(O)로서 도가니(16, 17)의 측벽 위치와 대응한다. 따라서 융해 공정에서는 석영 도가니(16) 측벽에 가장 많은 열이 가해진다. 석영 도가니(16)의 측벽에 열이 집중되면 다음과 같은 문제가 발생한다.The power supplied to the graphite heater 19 is the highest in the melting step of the polycrystalline raw material (hereinafter referred to as melting step). The maximum heat generating portion of the graphite heater 19 corresponds to the side wall positions of the crucibles 16 and 17 as the center portion O of the heat generating portion 28. Therefore, in the melting process, the most heat is applied to the sidewalls of the quartz crucible 16. When heat is concentrated on the sidewall of the quartz crucible 16, the following problem occurs.

흑연 히터(19)로부터 인가되는 열은 석영 도가니(16) 측벽에 집중되므로 석영 도가니(16) 측벽의 연화 정도가 다른 부분보다 상대적으로 크다. 그 결과 융해 공정의 후반부로 가면서 연화된 석영이 중력에 의해 아래로 유동하여 석영 도가니(16) 측벽에 미세한 두께 편차가 생긴다. 경우에 따라서 석영 도가니(16) 측벽의 상단이 하부로 굴곡되어 도가니 형상이 변형되기도 한다. 이런 경우 융액 내의 대류 대칭성이 교란되어 단결정의 품질이 저하되고 수율이 감소한다.The heat applied from the graphite heater 19 is concentrated on the sidewall of the quartz crucible 16, so that the degree of softening of the sidewall of the quartz crucible 16 is relatively larger than that of the other parts. As a result, the softened quartz flows down by gravity as it goes to the second half of the melting process, resulting in a slight thickness variation on the quartz crucible 16 sidewalls. In some cases, the upper end of the sidewall of the quartz crucible 16 is bent downward to deform the crucible shape. In this case the convection symmetry in the melt is disturbed, resulting in poor quality of the single crystal and reduced yield.

또한 융해 공정이 진행되는 동안 석영 도가니(16)와 융액 사이에서 결정화 반응이 유발되어 석영 도가니(16)의 내벽에는 결정질의 석출물이 형성된다. 결정질 석출물은 석영 도가니(16)가 연화된 지점에서 박리될 가능성이 높다. 석영 도가니(16)의 측벽이 다른 부분보다 연화 정도가 심하므로 석영 도가니(16) 측벽은 결정질 석출물의 박리 소스로 작용한다. 석영 도가니(16)에서 박리된 결정질 석출물은 단결정 성장 공정에서 융액의 대류에 의해 고액 계면까지 전달되어 단결정 내로 유입된다. 단결정 내로 유입된 결정질 석출물은 유전위화의 원인이 된다.In addition, during the melting process, a crystallization reaction is induced between the quartz crucible 16 and the melt to form crystalline precipitates on the inner wall of the quartz crucible 16. The crystalline precipitate is likely to be peeled off at the point where the quartz crucible 16 is softened. Since the sidewall of the quartz crucible 16 is softer than other portions, the sidewall of the quartz crucible 16 serves as a release source of the crystalline precipitate. The crystalline precipitate separated from the quartz crucible 16 is transferred to the solid-liquid interface by convection of the melt in the single crystal growth process and flows into the single crystal. Crystalline precipitates introduced into single crystals are the cause of dielectric degradation.

나아가 용해 공정에서 석영 도가니(16) 측벽에 열이 집중되면 다결정 원료가 융해되는 과정에서 석영 도가니(16)에 손상을 줄 가능성이 있다. 즉 석영 도가니(16) 측벽에 열이 집중되면 석영 도가니(16) 측벽 근처에 있는 원료부터 융해가 시작된다. 그리고 단결정 원료의 융해에 의해 형성된 융액은 대류와 중력에 의해 석영 도가니(16) 하부로 이동하여 주변의 다결정 원료를 녹인다. 이러한 과정에서 석영 도가니(16) 중심부에 있던 다결정이 석영 도가니(16)의 측벽 쪽으로 갑자기 함몰할 수 있다. 이런 경우 융액의 튐 현상이나 석영 도가니(16)의 물리적 손상이 발생될 수 있다.Further, if heat is concentrated on the sidewall of the quartz crucible 16 in the melting process, there is a possibility that the quartz crucible 16 may be damaged in the process of melting the polycrystalline raw material. That is, when heat is concentrated on the sidewalls of the quartz crucible 16, melting starts from the raw material near the sidewalls of the quartz crucible 16. The melt formed by melting of the single crystal raw material is moved to the lower part of the quartz crucible 16 by convection and gravity to dissolve the surrounding polycrystalline raw material. In this process, the polycrystal at the center of the quartz crucible 16 may suddenly sink toward the sidewall of the quartz crucible 16. In this case, the melted phenomenon of the melt or physical damage of the quartz crucible 16 may occur.

아울러 융해 공정의 진행 시 석영 도가니(16) 측벽에 열이 집중되면 융해 과정에서 생기는 기체의 배출이 원활하게 이루어지지 않으므로 융해 공정 시간이 증가한다. 즉 융해 공정에서 발생된 기체는 기포의 형태로 융액 내에 존재하다가 대류에 의해 융액 표면으로 이동한 후 외부로 배출된다. 그런데 석영 도가니(16) 하부의 다결정 원료는 흑연 히터(19)로부터 전달된 열에 의해 직접 융해되기보다 자연 대류로 이동한 융액과의 접촉을 통해 간접 융해된다. 이러한 간접 융해 시 발생된 기체는 융액 표면으로 이동하여 외부로 배출되는데 많은 시간이 소요되므로, 그 만큼 융해 공정 시간이 증가하게 된다. In addition, when heat is concentrated on the sidewall of the quartz crucible 16 during the melting process, the melting process time is increased because the gas generated during the melting process is not smoothly discharged. That is, the gas generated in the melting process is present in the melt in the form of bubbles, and then moved to the surface of the melt by convection and then discharged to the outside. However, the polycrystalline raw material under the quartz crucible 16 is indirectly fused through contact with the melt moving in natural convection, rather than being directly melted by the heat transferred from the graphite heater 19. The gas generated during indirect melting takes a long time to move to the surface of the melt and discharge to the outside, thereby increasing the melting process time.

따라서 본 발명이 속한 기술분야에서는 흑연 히터의 구조를 개선하여 발열량 분포를 국부적으로 개선함으로써 상술한 여러 가지 문제점을 해결하고자 하는 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.Therefore, in the technical field to which the present invention belongs, research and development are continuously made to solve the above-mentioned problems by locally improving the structure of the graphite heater to improve the calorific value distribution.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 융해 공정의 안정성 증대와 융해 공정과 안정화 공정 시간의 단축이 가능하고 단결정 성장 공정에서 단결정의 산소 농도 증가와 무결함 인상속도의 증가를 가능하게 하여 단결정의 생산성과 수율을 증대시킬 수 있는 흑연 히터, 이를 포함하는 단결정 제조 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is possible to increase the stability of the melting process, to shorten the melting process and the stabilization process time, and to increase the oxygen concentration of the single crystal in the single crystal growth process and to increase the pulling speed. It is an object of the present invention to provide a graphite heater, a single crystal manufacturing apparatus and method including the same, which can increase the productivity and yield of a single crystal by enabling the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 흑연 히터는, 가열 대상을 수용하는 원통형 히터 벽체로 이루어진 흑연 히터로서, 상기 히터 벽체는 하부에서 상부로 가면서 벽체의 외측에 단차를 두어 형성한 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부를 순차적으로 구비하고, 상기 최대 발열부는 히터의 전체 발열량을 기준으로 40% 이상의 발열량을 제공하고, 상기 국부 발열부는 히터의 전체 발열량을 기준으로15% 이상의 발열량을 제공하는 것을 특징으로 한다.The graphite heater according to the present invention for achieving the above technical problem is a graphite heater made of a cylindrical heater wall for receiving a heating object, the heater wall is a maximum heating portion formed by placing a step on the outside of the wall going from the bottom to the top And a stabilizing heating part and a local heating part sequentially, wherein the maximum heating part provides a calorific value of 40% or more based on the total calorific value of the heater, and the local heating part provides a calorific value of 15% or more based on the total calorific value of the heater. It is characterized by.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 단결정 제조 장치는, 다결정 원료의 융액이 수용되는 석영 도가니; 상기 석영 도가니의 형상을 지지하는 흑연 도가니; 상기 흑연 도가니의 둘레에 설치되어 다결정 원료의 융해 온도 이상으로 상기 석영 도가니를 가열하고, 하부에서 상부로 가면서 히터 벽체의 외벽에 단차를 두어 형성한 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부를 구비하고, 상기 최대 발열부가 전체 발열량의 40% 이상을 상기 국부 발열부가 전체 발열량의 15% 이상을 제공하는 흑연 히터; 상기 흑연 도가니를 회전 및 승/하강시키는 도가니 구동수단; 및 와이어에 달린 종자결정을 상기 석영 도가니에 수용된 융액에 침지시킨 후 고액 계면을 통해 단결정을 상부로 인상하는 단결정 인상수단을 포함한다.Single crystal manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem, a quartz crucible in which the melt of the polycrystalline raw material is accommodated; A graphite crucible supporting the shape of the quartz crucible; It is provided around the graphite crucible, and the quartz crucible is heated above the melting temperature of the polycrystalline raw material, and is provided with a maximum heating part, a stabilizing heating part, and a local heating part formed with a step on the outer wall of the heater wall while going from the lower part to the upper part. A graphite heater in which the maximum heat generating portion provides 40% or more of the total heat generation amount and the local heat generating portion provides 15% or more of the total heat generation amount; Crucible driving means for rotating and raising / lowering the graphite crucible; And single crystal pulling means for immersing the seed crystal attached to the wire in the melt contained in the quartz crucible and then pulling the single crystal upward through the solid-liquid interface.

본 발명에 따르면, 흑연 히터의 길이를 L이라 할 때 상기 최대 발열부는 20% ~ 30% L의 길이를, 상기 국부 발열부는 10% ~ 20% L의 길이를 가지는 것이 바람직하다. According to the present invention, when the length of the graphite heater is L, it is preferable that the maximum heating part has a length of 20% to 30% L, and the local heating part has a length of 10% to 20% L.

선택적으로, 상기 안정화 발열부는 단차가 서로 다른 제1안정화 발열부와 제2안정화 발열부를 포함한다. 이런 경우, 상기 제1안정화 발열부가 상기 최대 발열부와 연접하고 상기 제2안정화 발열부보다 발열량이 큰 것이 바람직하다. Optionally, the stabilizing heating part includes a first stabilizing heating part and a second stabilizing heating part having different steps. In this case, it is preferable that the first stabilized heat generating portion is in contact with the maximum heat generating portion and the heat generation amount is larger than that of the second stabilized heat generating portion.

바람직하게, 상기 히터 벽체는 상부 끝단에서 하부로 가면서 절개된 상슬릿과 상기 상슬릿으로부터 소정 거리 이격되고 하부 끝단으로부터 상부로 가면서 절개된 하슬릿을 반복 단위로 부분 절개되어 지그재그형의 전류 흐름 경로를 가진다. Preferably, the heater wall is a part of the upper slit that is cut while going from the upper end to the lower part and the lower slit that is spaced apart from the upper slit by the predetermined distance from the lower end to the upper part, and partially cut in a repeating unit to perform a zigzag current flow path. Have

바람직하게, 상기 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부의 길이는, 석영 도가니의 바닥 저점이 최대 발열부의 중심보다 낮아지는 제1위치 조건에서 국부 발열부가 융액 표면의 높이에 대응하고, 석영 도가니의 바닥 저점이 최대 발열부의 중심보다 높아지는 제2위치 조건에서 국부 발열부의 중심이 융액의 높이 h를 기준 으로 0.7 ~ 0.85h에 위치하는 조건으로 설계된다. Preferably, the length of the maximum heating portion, the stabilizing heating portion and the local heating portion, the local heating portion corresponds to the height of the melt surface at the first position condition that the bottom bottom of the quartz crucible is lower than the center of the maximum heating portion, In the second positional condition where the bottom bottom is higher than the center of the maximum heating part, the center of the local heating part is designed to be located at 0.7 to 0.85 h based on the height h of the melt.

바람직하게, 상기 제1위치 조건에서 석영 도가니의 바닥 저점은 최대 발열부의 중심보다 10 ~ 25 mm 낮은 지점에 위치하고, 상기 제2위치 조건에서 석영 도가니의 바닥 저점은 최대 발열부의 중심보다 20 ~ 30 mm 높은 지점에 위치한다.Preferably, the bottom bottom of the quartz crucible in the first position condition is located 10 to 25 mm lower than the center of the maximum heating portion, and the bottom bottom of the quartz crucible in the second position condition is 20 to 30 mm than the center of the maximum heating portion. It is located at a high point.

본 발명에 따른 단결정 제조 장치는, 융액의 높이 h를 기준으로 0.7 ~ 0.85h에 ZGP가 위치하도록 커스프 자기장을 인가하는 자기장 인가수단을 더 포함할 수 있다.The single crystal manufacturing apparatus according to the present invention may further include a magnetic field applying means for applying a cusp magnetic field so that ZGP is located at 0.7 to 0.85h based on the height h of the melt.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 단결정 제조 방법은, 석영 도가니 내에 다결정 원료를 적재하는 단계; 하부에서 상부로 가면서 히터 벽체의 외벽에 단차를 두어 형성한 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부를 구비하고, 상기 최대 발열부가 전체 발열량의 40% 이상을 상기 국부 발열부가 전체 발열량의 15% 이상을 제공하는 흑연 히터를 석영 도가니 둘레에 제공하는 단계; 상기 석영 도가니의 바닥 저점이 상기 최대 발열부의 중심보다 낮은 제1위치 조건으로 상기 석영 도가니의 높이를 조절하는 단계; 상기 흑연 히터를 동작시켜 석영 도가니 내의 다결정 원료를 융해시키는 단계; 상기 석영 도가니의 바닥 저점이 상기 최대 발열부의 중심보다 높은 제2위치 조건으로 상기 석영 도가니의 높이를 조절하는 단계; 및 상기 융액을 안정화시키고 융액에 종자결정을 침지시킨 후 고액 계면을 통해 단결정을 인상하는 단계를 포함한다.Single crystal manufacturing method according to the present invention for achieving the above technical problem, the step of loading a polycrystalline raw material in a quartz crucible; A maximum heating portion, a stabilizing heating portion and a local heating portion formed by stepping on the outer wall of the heater wall while going from the lower portion to the upper portion, wherein the maximum heating portion is 40% or more of the total heat generation amount, and the local heating portion is 15% or more of the total heat generation amount. Providing a graphite heater around the quartz crucible to provide a; Adjusting the height of the quartz crucible under a first positional condition in which a bottom bottom of the quartz crucible is lower than a center of the maximum heating part; Operating the graphite heater to melt a polycrystalline raw material in a quartz crucible; Adjusting the height of the quartz crucible under a second positional condition where a bottom bottom of the quartz crucible is higher than a center of the maximum heating part; And stabilizing the melt and immersing the seed crystal in the melt and then pulling the single crystal through the solid-liquid interface.

본 발명에 따르면, 다결정 원료의 융해 공정에서 석영 도가니에 인가되는 열 적 손상을 최소화할 수 있고 결정질 석출물의 박리 요인을 완화시켜 단결정에 유전위화가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 또한 최대 발열 부위가 히터의 하부에 위치하므로 흑연 히터의 파워를 증진시킬 수 있어 융해 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 아울러 단결정 성장 시에도 고액 계면 근처의 강제 대류와 자연 대류를 활성화시켜 단결정 내로 유입되는 산소 농도를 증가시킬 수 있고 고액 계면의 수직 온도 구배를 상승시켜 무결함 인상속도를 상승시킬 수 있다. 또한 고액 계면의 수평 방향으로 온도 편차를 감소시켜 V/G에 대한 무결함 공정 마진을 확대할 수 있다. 본 발명에 의하면, BMD 제어가 용이한 고품질의 단결정을 높은 수율과 생산성으로 제조할 수 있다. According to the present invention, it is possible to minimize the thermal damage applied to the quartz crucible in the melting process of the polycrystalline raw material, and to reduce the delamination factor of the crystalline precipitates to suppress the occurrence of dielectric dislocation in the single crystal. In addition, since the maximum heat generating portion is located at the bottom of the heater, the power of the graphite heater can be enhanced, thereby reducing the time required for the melting process. In addition, it is possible to increase the oxygen concentration flowing into the single crystal by activating forced convection and natural convection near the solid-liquid interface and increasing the vertical temperature gradient of the solid-liquid interface, thereby increasing the flawless pulling rate. In addition, the temperature variation in the horizontal direction of the solid-liquid interface can be reduced to increase the defect free process margin for V / G. According to the present invention, it is possible to produce a high quality single crystal with easy BMD control with high yield and productivity.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 4와 도 5는 각각 본 발명의 실시예에 따른 단결정 제조용 흑연 히터의 정 면도와 배면도이다. 각 도면의 우측에는 B-B' 선에 따른 단면도를 함께 도시하였다.4 and 5 are a front view and a rear view of the graphite heater for producing a single crystal according to an embodiment of the present invention, respectively. On the right side of each figure is shown a cross-sectional view along the line B-B '.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흑연 히터(40)는 가열 대상이 수용될 수 있는 내부 공간이 정의된 원통형의 히터 벽체(41)로 이루어진다. 일 예로, 상기 가열 대상은 CZ법을 이용한 단결정 제조 장치에 구비되는 석영 도가니이다. 상기 히터 벽체(41)는 하부에서 상부로 가면서 벽체 외벽의 단차에 의해 형성된 최대 발열부(42), 안정화 발열부(43) 및 국부 발열부(44)를 포함한다.4 and 5, the graphite heater 40 according to the embodiment of the present invention is formed of a cylindrical heater wall 41 in which an inner space in which a heating target can be accommodated is defined. For example, the heating target is a quartz crucible provided in the single crystal manufacturing apparatus using the CZ method. The heater wall 41 includes a maximum heating part 42, a stabilizing heating part 43, and a local heating part 44 formed by a step of the wall outer wall while going from the bottom to the top.

상기 최대 발열부(42)는 흑연 히터(40)의 전체 발열량을 기준으로 40% 이상의 발열량을 제공하는 히터 구간이고, 상기 국부 발열부(44)는 흑연 히터(40)의 전체 발열량을 기준으로 15% 이상의 발열량을 제공하는 히터 구간이고, 상기 안정화 발열부(43)는 흑연 히터(40)의 전체 발열량을 기준으로 45% 미만의 발열량을 제공하는 히터 구간이다.The maximum heating part 42 is a heater section that provides a heat generation amount of 40% or more based on the total heat generation amount of the graphite heater 40, and the local heat generation unit 44 is based on the total heat generation amount of the graphite heater 40. A heater section providing a calorific value of more than%, the stabilization heating unit 43 is a heater section providing less than 45% of the heating value based on the total calorific value of the graphite heater 40.

각 발열부(42, 43, 44)의 단차가 증가하면 전류가 흐르는 히터의 단면적이 감소하여 그 만큼 저항이 증가한다. 각 발열부의 단차는 안정화 발열부(43), 국부 발열부(44) 및 최대 발열부(42) 순서로 증가하므로 각 발열부(42, 43, 44)의 저항 크기도 동일한 순서로 증가한다.As the step height of each of the heat generating parts 42, 43, 44 increases, the cross-sectional area of the heater through which current flows decreases and the resistance increases by that amount. Since the step of each heat generating unit increases in the order of stabilization heat generating unit 43, local heat generating unit 44, and maximum heat generating unit 42, the resistance magnitude of each heat generating unit 42, 43, 44 also increases in the same order.

도면에 도시하지 않았지만, 상기 안정화 발열부(43)는 경우에 따라 단차가 서로 다른 제1안정화 발열부와 제2안정화 발열부로 구분될 수 있다. 이런 경우, 상기 제1안정화 발열부는 상기 최대 발열부와 연접하고, 상기 제2안정화 발열부보다 단차가 커서 상기 제2안정화 발열부보다 발열량이 큰 것이 바람직하다.Although not shown in the drawings, the stabilizing heating unit 43 may be classified into a first stabilizing heating unit and a second stabilizing heating unit having different steps in some cases. In this case, it is preferable that the first stabilized heat generating portion is in contact with the maximum heat generating portion, and the step difference is greater than that of the second stabilized heat generating portion, so that the heat generation amount is larger than that of the second stabilized heat generating portion.

상기 히터 벽체(41)는 상슬릿(45)과 하슬릿(46)을 반복 단위로 하여 부분 절개되어 지그재그 형의 전류 흐름 경로를 가진다. 상기 상슬릿(45)은 히터 벽체(41)의 상부 끝단에서 하부로 가면서 히터 벽체(41)를 부분 절개한다. 그리고 상기 하슬릿(46)은 히터 벽체(41)의 하부 끝단에서 상부로 가면서 히터 벽체(41)를 부분 절개한다.The heater wall 41 is partially cut by using the upper slit 45 and the lower slit 46 as a repeating unit to have a zigzag current flow path. The upper slit 45 partially cuts the heater wall 41 while going from the upper end of the heater wall 41 to the lower portion. The lower slit 46 partially cuts the heater wall 41 while going from the lower end of the heater wall 41 to the upper portion.

상기 히터 벽체(41)는 저항 발열을 위한 전류가 인입되거나 출력되는 단자부(47)를 구비한다. 상기 단자부(47)는 전류가 인입되고 출력되는 경로를 제공함과 동시에 히터 벽체(41)를 단결정 제조 장치의 챔버 바닥에 고정시키는 기능을 한다.The heater wall 41 has a terminal portion 47 through which a current for resistance heating is introduced or output. The terminal portion 47 serves to fix the heater wall 41 to the bottom of the chamber of the single crystal manufacturing apparatus while providing a path through which current is drawn in and output.

본 발명에 따른 단결정 제조 장치는 상술한 흑연 히터를 구비한다. 흑연 히터 이외의 나머지 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에 알려진 단결정 제조 장치의 어떠한 구성으로도 대체 가능하다. 일 예로, 도 1에 도시된 단결정 제조 장치의 구성이 그대로 채용될 수 있다. 즉 본 발명에 따른 단결정 제조 장치는, 상술한 흑연 히터와 함께 챔버, 석영 도가니, 흑연 도가니, 샤프트, 도가니 구동기구, 단열재, 열실드, 냉각통, 단결정 인상수단 등을 포함한다. The single crystal manufacturing apparatus which concerns on this invention is equipped with the graphite heater mentioned above. The remaining configurations other than the graphite heater may be replaced by any configuration of the single crystal manufacturing apparatus known in the art. As an example, the configuration of the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 may be employed as it is. That is, the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention includes a chamber, a quartz crucible, a graphite crucible, a shaft, a crucible driving mechanism, a heat insulating material, a heat shield, a cooling cylinder, a single crystal pulling means, etc. together with the above-described graphite heater.

본 발명에 따른 단결정 제조 장치는 단결정을 융해하는 공정과 융액의 안정화 및 단결정 성장 공정에서 흑연 히터를 기준으로 한 석영 도가니의 상대적 위치를 서로 다르게 조정하는 제어부(미 도시)를 더 포함한다. 이하 도면을 참조하여 상기 제어부의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다.The single crystal manufacturing apparatus according to the present invention further includes a control unit (not shown) for differently adjusting the relative position of the quartz crucible relative to the graphite heater in the process of melting the single crystal, stabilizing the melt, and growing the single crystal. Hereinafter, the operation of the controller will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 융해 공정에서 흑연 히터와 석영 도가니의 상대적 위치 관계를 보여주는 도면이다.6 is a view showing the relative positional relationship between the graphite heater and the quartz crucible in the melting process.

도 6을 참조하면, 제어부는 융해 공정이 시작되면 석영 도가니(50)의 바닥부(만곡 개시점 E 이하)에 많은 열이 전달될 수 있도록 석영 도가니(50)의 위치를 제1위치 조건으로 설정한다. 석영 도가니(50)의 위치는 흑연 도가니(51)를 지지하는 샤프트(52)를 구동시켜 설정한다. 제1위치 조건은 석영 도가니(50)의 바닥 저점(C)이 최대 발열부(42)의 중앙 지점(D)보다 낮아지는 조건이다. 바람직하게, 제1위치 조건이 설정되면 석영 도가니(50)의 바닥 저점(C)은 최대 발열부(42)의 중앙 지점(D)보다 10 ~ 25 mm 아래에 위치한다. 여기서, 샤프트(52)의 구동 메커니즘은 공지되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 6, when the melting process starts, the controller sets the position of the quartz crucible 50 as a first position condition so that a large amount of heat can be transferred to the bottom of the quartz crucible 50 (below the curved starting point E). do. The position of the quartz crucible 50 is set by driving the shaft 52 supporting the graphite crucible 51. The first position condition is a condition in which the bottom bottom C of the quartz crucible 50 is lower than the center point D of the maximum heat generating part 42. Preferably, when the first location condition is set, the bottom bottom C of the quartz crucible 50 is located 10 to 25 mm below the center point D of the maximum heating part 42. Here, the driving mechanism of the shaft 52 is known, so the description thereof will be omitted.

본 발명에 따른 단결정 제조 장치는, 제1위치 조건이 설정된 상태에서 융해 공정을 진행한다. 그러면 최대 발열부(42)에서 발산되는 열이 석영 도가니(50)의 바닥부에 집중된다. 최대 발열부(42)는 흑연 히터(40)의 총 발열량 중 40% 이상의 열을 발산한다. 상기 최대 발열부(42)는 흑연 히터(40)의 길이를 L이라 할 때 20% ~ 30% L의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 상기 최대 발열부(42)는 단위 길이당 최대 발열을 하므로 석영 도가니(50)의 바닥부에 있는 다결정부터 융해되기 시작하여 융해 반응이 상부로 서서히 확산된다. 따라서 다결정 원료의 함몰이 안정적으로 이루어져 융해 공정 전반에 걸쳐 석영 도가니(50)의 손상과 융액(53)의 튐 현상을 방지할 수 있다.In the single crystal manufacturing apparatus according to the present invention, the melting process is performed in a state where the first positional conditions are set. Then, the heat emitted from the maximum heat generating portion 42 is concentrated at the bottom of the quartz crucible 50. The maximum heat generating portion 42 dissipates 40% or more of the total amount of heat generated by the graphite heater 40. The maximum heat generating portion 42 preferably has a length of 20% to 30% L when the length of the graphite heater 40 is L. Since the maximum heat generating part 42 generates the maximum heat per unit length, it starts to melt from the polycrystal at the bottom of the quartz crucible 50, and the melting reaction gradually diffuses upward. Therefore, the depression of the polycrystalline raw material is made stable, thereby preventing damage to the quartz crucible 50 and splashing of the melt 53 throughout the melting process.

융해 공정의 후반부로 가면 석영 도가니(50)는 융액(53)으로 채워진다. 이 때, 국부 발열부(44)가 융액 표면(54) 위치에 대응하는 것이 바람직하다. 국부 발열부(43)는 흑연 히터(40)의 길이를 L이라 할 때 10% ~ 20% L의 길이를 가지는 것 이 바람직하다. 상기 국부 발열부(43)는 흑연 히터(40)의 총 발열량의 15% 이상을 융액 표면(54) 근처에 집중시킨다. 그러면 융액 표면(54) 근처의 점성이 작아진다. 이런 경우 석영 도가니(50)의 바닥부로부터 대류에 의해 올라오는 융해 부산물 기체의 외부 배출이 원활해진다.At the end of the melting process, the quartz crucible 50 is filled with the melt 53. At this time, it is preferable that the local heat generating portion 44 corresponds to the position of the melt surface 54. The local heating unit 43 preferably has a length of 10% to 20% L when the length of the graphite heater 40 is L. The local heating portion 43 concentrates at least 15% of the total calorific value of the graphite heater 40 near the melt surface 54. The viscosity near the melt surface 54 then becomes small. In this case, the external discharge of the fusion by-product gas coming up by convection from the bottom of the quartz crucible 50 is smoothed.

석영 도가니(50)의 측벽 부근은 안정화 발열부(43)에 의해 가열된다. 안정화 발열부(43)는 흑연 히터(40)의 길이를 L이라 할 때 50% ~ 70%L의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 안정화 발열부(43)는 흑연 히터(40)가 내는 총 발열량의 45% 미만의 열로 석영 도가니(50)의 측벽을 가열한다. 안정화 발열부(43)의 단위 길이당 발열량은 최대 발열부(42)보다 작다. 따라서 흑연 히터(40)를 동일한 파워로 동작시켰을 때 석영 도가니(50)의 측벽에는 기존보다 많은 열이 인가되지 않는다. 따라서 석영 도가니(50)의 측벽에는 연화 현상에 의한 두께 편차 발생과 결정질 석출물의 박리가 억제된다. 따라서 석영 도가니(50) 측벽의 형상 변형을 방지할 수 있고 단결정에 유전위화가 발생되는 것을 방지할 수 있다.The vicinity of the side wall of the quartz crucible 50 is heated by the stabilizing heating portion 43. The stabilization heating portion 43 preferably has a length of 50% to 70% L when the length of the graphite heater 40 is L. The stabilization heating unit 43 heats the sidewall of the quartz crucible 50 with heat less than 45% of the total amount of heat generated by the graphite heater 40. The amount of heat generated per unit length of the stabilizing heating part 43 is smaller than the maximum heating part 42. Therefore, when the graphite heater 40 is operated at the same power, more heat is not applied to the sidewall of the quartz crucible 50 than before. Therefore, the sidewall of the quartz crucible 50 is suppressed from the thickness variation caused by the softening phenomenon and the peeling of the crystalline precipitate. Therefore, it is possible to prevent the shape deformation of the sidewall of the quartz crucible 50 and to prevent the occurrence of dielectric dislocation in the single crystal.

도 7은 융해 공정이 완료된 후 융액의 안정화 과정에서 흑연 히터와 석영 도가니의 상대적 위치 관계를 보여주는 도면이다.7 is a view showing the relative positional relationship between the graphite heater and the quartz crucible during the stabilization of the melt after the melting process is completed.

도 7을 참조하면, 제어부는 융해 공정이 완료되면 융액(53)을 과냉각 상태로 만들기 위해 흑연 히터(40)를 기준으로 석영 도가니(50)의 상대적 위치를 제2위치 조건으로 설정한다. 과냉각 상태는 고액 계면을 통해 단결정이 성장되기 위한 융액 상태를 말한다. 상기 제2위치 조건은 석영 도가니(50)의 바닥 저점(C)이 최대 발열부(42)의 중앙 지점(D) 보다 높아지는 조건이다. 바람직하게, 상기 제2위치 조건은 석영 도가니(50)의 바닥 저점(C)이 최대 발열부(42)의 중앙 지점(D)보다 20 ~ 30 mm 높아지는 조건이다. 제2위치 조건이 설정되면 국부 발열부(44)의 위치는 융액 표면(54)의 직하부, 바람직하게는 국부 발열부(44)의 중심 지점(F)이 융액(53)의 높이 h를 기준으로 0.7 ~ 0.85h로 이동한다. 제어부는 제2위치 조건의 설정과 함께 샤프트(52)를 구동시켜 석영 도가니(50)를 서서히 회전시킨다. 제어부가 제2위치 조건을 설정하는 구동 메커니즘은 제1위치 조건 설정 시와 동일하다.Referring to FIG. 7, when the melting process is completed, the controller sets the relative position of the quartz crucible 50 based on the graphite heater 40 as the second position condition to make the melt 53 supercooled. The supercooled state refers to a melt state for growing single crystals through a solid-liquid interface. The second position condition is a condition in which the bottom bottom C of the quartz crucible 50 is higher than the center point D of the maximum heating part 42. Preferably, the second position condition is a condition in which the bottom bottom C of the quartz crucible 50 is 20 to 30 mm higher than the center point D of the maximum heating part 42. When the second position condition is set, the position of the local heat generating portion 44 is directly below the melt surface 54, preferably the center point F of the local heat generating portion 44 is referred to the height h of the melt 53. To 0.7 to 0.85h. The controller drives the shaft 52 with the setting of the second position condition to gradually rotate the quartz crucible 50. The driving mechanism for setting the second position condition by the control unit is the same as when setting the first position condition.

제어부가 제2위치 조건을 설정하면, 석영 도가니(50)는 주로 안정화 발열부(43)에 의해 가열되고, 석영 도가니(50)의 바닥 저점(C) 부근은 최대 발열부(42)에 의해 가열되고, 융액 표면(54)의 직하방은 국부 발열부(44)에 의해 가열된다.When the control unit sets the second position condition, the quartz crucible 50 is mainly heated by the stabilizing heating portion 43, and the vicinity of the bottom bottom C of the quartz crucible 50 is heated by the maximum heating portion 42. Directly below the melt surface 54 is heated by the local heat generating section 44.

안정화 발열부(43)는 단위 길이당 발열량이 최대 발열부(42)보다 작다. 따라서 융액(53)은 과냉각 상태로 들어간다. 흑연 히터(40)의 설계 조건을 알면 파워에 따른 히터의 발열량과 발열량 분포를 계산할 수 있으므로 융액(53)을 과냉각 상태로 만들기 위한 히터의 파워는 용이하게 결정할 수 있다. The stabilization heating unit 43 has a heat generation amount per unit length smaller than the maximum heating unit 42. Thus, the melt 53 enters the supercooled state. Knowing the design conditions of the graphite heater 40, the calorific value and the calorific value distribution of the heater according to the power can be calculated, so that the power of the heater for making the melt 53 supercooled can be easily determined.

최대 발열부(42)는 석영 도가니(50)의 바닥 저점(C) 근처에서 열실드를 형성한다. 열실드가 형성되면, 석영 도가니(50)의 바닥으로 융액(53)의 복사열이 방출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 융액(53)의 대류가 안정화되어 단결정 성장 공정의 재현성이 향상된다. The maximum heat generating portion 42 forms a heat shield near the bottom bottom C of the quartz crucible 50. When the heat shield is formed, it is possible to prevent the radiant heat of the melt 53 from being emitted to the bottom of the quartz crucible 50. Therefore, the convection of the melt 53 is stabilized and the reproducibility of the single crystal growth process is improved.

국부 발열부(44)는 융액 표면(54)의 직하부를 집중 가열하므로 융액 표면(54) 근처에서 수직 방향의 강제대류와 수평 방향의 자연대류를 활성화시킨다. 여기서, 강제 대류는 석영 도가니(50)의 회전에 의해 형성되고 자연 대류는 융 액(53) 내의 온도 편차에 의해 형성된다. 강제대류와 자연대류가 활성화되면, 융액 표면(54)의 온도 구배가 증가하고 융액 표면(54)의 수평 방향에서 온도 구배의 편차가 감소한다. 또한 석영 도가니(50)를 구성하는 실리카로부터 용출된 산소가 융액 표면(54) 측으로 원활하게 공급된다.The local heating portion 44 concentrates heating the lower portion of the melt surface 54 to activate the forced convection in the vertical direction and the natural convection in the horizontal direction near the melt surface 54. Here, forced convection is formed by the rotation of the quartz crucible 50 and natural convection is formed by the temperature deviation in the melt 53. When forced convection and natural convection are activated, the temperature gradient of the melt surface 54 increases and the deviation of the temperature gradient in the horizontal direction of the melt surface 54 decreases. In addition, oxygen eluted from the silica constituting the quartz crucible 50 is smoothly supplied to the melt surface 54 side.

제어부는 미리 설정된 시간이 경과하여 융액 표면(54)의 과냉각 상태와 융액(53)의 대류가 안정화되면 단결정 성장을 시작한다. 즉 제어부는 단결정 인상수단을 제어하여 융액 표면(54)에 종자결정을 침지시킨 후 석영 도가니(50)의 회전 방향과 반대 반향으로 종자 결정을 회전시키면서 종자결정을 상부로 서서히 인상시킨다. 그러면 고액 계면을 통해 단결정이 서서히 성장된다. 단결정 성장이 진행되면 융액(53)이 소모되면서 융액의 액면이 낮아진다. 따라서 제어부는 단결정 성장이 이루어지는 동안 샤프트(52)를 구동하여 석영 도가니(50)를 서서히 상승시켜 액면의 낮아짐을 보상할 수 있다. 단결정 성장은 공지의 CZ법에 의한 단결정 성장 법에 의해 이루어지므로 상세한 설명은 생략한다.The controller starts single crystal growth after a predetermined time has elapsed and when the supercooled state of the melt surface 54 and the convection of the melt 53 are stabilized. That is, the controller controls the single crystal pulling means to immerse the seed crystal on the melt surface 54 and then gradually raises the seed crystal upward while rotating the seed crystal in the opposite direction to the direction of rotation of the quartz crucible 50. Then, the single crystal grows slowly through the solid-liquid interface. As the single crystal growth proceeds, the melt 53 is consumed and the liquid level of the melt is lowered. Accordingly, the controller may drive the shaft 52 to gradually raise the quartz crucible 50 during the single crystal growth to compensate for the lowering of the liquid level. Since single crystal growth is performed by the single crystal growth method by a well-known CZ method, detailed description is abbreviate | omitted.

제2위치 조건이 설정된 상태에서 단결정을 성장하면 상술한 바와 같이 국부 발열부(44)에 의해 융액 표면(54) 근처의 강제대류와 자연대류가 활성화된다. 따라서 고액 계면의 온도 구배를 상승시키고 단결정의 중심부와 주변부의 온도 구배 편차를 감소시킬 수 있다. 그 결과, 단결정의 무결함 인상속도와 V/G(V는 인상속도, G는 고액 계면의 온도 구배)에 대한 무결함 공정 마진을 증가시킬 수 있다. 또한 석영 도가니(50)로부터 용출된 산소가 고액 계면으로 원활하게 공급되어 단결정 내에 유입되는 산소의 농도를 증가시킬 수 있다.When the single crystal is grown in the state where the second position condition is set, the forced convection and natural convection near the melt surface 54 are activated by the local heating section 44 as described above. Therefore, it is possible to increase the temperature gradient of the solid-liquid interface and to reduce the temperature gradient variation of the central and peripheral portions of the single crystal. As a result, the defect free pulling speed of the single crystal and the defect free process margin for V / G (V is the pulling speed and G is the temperature gradient of the solid-liquid interface) can be increased. In addition, the oxygen eluted from the quartz crucible 50 may be smoothly supplied to the solid-liquid interface to increase the concentration of oxygen introduced into the single crystal.

본 발명에 따른 단결정 제조 장치는 융액 표면(54) 근처의 강제 대류를 더욱 활성화시키기 위해 자기장 인가 수단(60)을 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 자기장 인가 수단(60)은 커스프 자기장을 융액(53)에 인가한다. 이 때, 커스프 자기장의 ZGP(Zero Gauss Plane)는 국부 발열부(44)의 중심 범위인 0.7 ~ 0.85h에 위치시키는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게, 상기 ZGP는 국부 발열부(44)의 중앙에 위치시킨다. 커스프 자기장의 ZGP 위치가 상기 조건을 만족하면 융액(53) 전체적으로는 대류가 안정되면서도 융액 표면(54) 근처에서는 자기장이 약화되어 융액 표면(54) 근처에서 강제 대류를 더욱 활성화시킬 수 있다. 그러면 단결정 성장 시 국부 발열부(44)에 의해 발생되는 상술한 효과가 더욱 증진된다. 한편 커스프 자기장을 인가하는 기술은 CZ법을 이용한 단결정 성장 기술 분야에서 공지되어 있으므로 자기장 인가 수단에 대한 상세한 설명은 생략한다.The single crystal manufacturing apparatus according to the present invention may further comprise magnetic field applying means 60 to further activate forced convection near the melt surface 54. Preferably, the magnetic field applying means 60 applies a cusp magnetic field to the melt 53. At this time, it is preferable that the ZGP (Zero Gauss Plane) of the cusp magnetic field is located at 0.7 to 0.85 h, which is the center range of the local heating unit 44. More preferably, the ZGP is located in the center of the localized heat generating portion 44. If the ZGP position of the cusp magnetic field satisfies the above conditions, the convection is stabilized as a whole of the melt 53, but the magnetic field is weakened near the melt surface 54 to further activate forced convection near the melt surface 54. Then, the above-described effects generated by the local heating unit 44 during single crystal growth are further enhanced. On the other hand, since the technique for applying the cusp magnetic field is known in the art of single crystal growth using the CZ method, a detailed description of the magnetic field applying means is omitted.

그러면 이하에서는 도 8에 도시된 공정 순서도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단결정 제조 방법을 설명한다.Next, a single crystal manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the process flowchart shown in FIG. 8.

먼저 S10 단계에서 흑연 히터를 석영 도가니 주변에 설치한다. 여기서, 흑연 히터는 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부를 포함한다. 흑연 히터의 구조는 도 4 및 도 5에 잘 개시되어 있다.First, in step S10, a graphite heater is installed around the quartz crucible. Here, the graphite heater includes a maximum heating part, a stabilizing heating part and a local heating part. The structure of the graphite heater is well disclosed in FIGS. 4 and 5.

이어서 S20 단계에서 석영 도가니와 흑연 히터의 상대적 위치를 제1위치 조건으로 설정한다. 제1위치 조건은 석영 도가니의 바닥 저점이 최대 발열부 중심보다 낮아지는 조건이다. Subsequently, in step S20, the relative position of the quartz crucible and the graphite heater is set as the first position condition. The first position condition is a condition in which the bottom bottom of the quartz crucible is lower than the center of the maximum heating portion.

다음, S30 단계에서, 흑연 히터를 가동시켜 석영 도가니에 투입된 다결정 원 료를 융해시킨다. 본 단계에서, 다결정의 융해는 석영 도가니의 바닥부에서 주로 이루어지므로 다결정을 안정적으로 융해시킬 수 있다. 또한 융액 표면은 국부 발열부에 의해 점성이 낮아지므로 다결정의 융해에 따라 발생되는 기체의 원활한 외부 배출이 가능하다. 또한 석영 도가니 측벽은 안정화 발열부에 의해 가열되므로 석영 도가니 측벽의 연화에 의한 결정질 석출물의 박리 및 석영 도가니의 형태 변형을 억제할 수 있다.Next, in step S30, the graphite heater is operated to melt the polycrystalline raw material introduced into the quartz crucible. In this step, since the melting of the polycrystal is mainly performed at the bottom of the quartz crucible, it is possible to stably melt the polycrystal. In addition, since the melt surface becomes less viscous by the local heating unit, smooth external discharge of gas generated by melting of the polycrystal is possible. In addition, since the quartz crucible sidewall is heated by the stabilizing heating portion, it is possible to suppress the crystalline precipitates from being deformed by the softening of the quartz crucible sidewall and the shape deformation of the quartz crucible.

이어서, S40 단계에서, 석영 도가니와 흑연 히터의 상대적 위치를 제2위치 조건으로 설정한다. 제2위치 조건은 석영 도가니의 바닥 저점이 최대 발열부 중심보다 높아지는 조건이다. 이 조건이 설정되면, 흑연 히터의 최대 발열부는 석영 도가니의 바닥 저점 부근에서 열실드를 제공하고, 국부 발열부는 융액 표면 근처에서 강제대류와 자연 대류를 활성화시키고, 안정화 발열부는 융액을 과냉각 상태로 만든다. 제2위치 조건에서, 국부 발열부의 중심은 융액의 높이 h를 기준으로 0.7 ~ 0.85h에 위치하는 것이 바람직하다.Subsequently, in step S40, the relative position of the quartz crucible and the graphite heater is set as the second position condition. The second position condition is a condition in which the bottom bottom of the quartz crucible is higher than the center of the maximum heating portion. When this condition is set, the maximum heating part of the graphite heater provides a heat shield near the bottom of the quartz crucible, the local heating part activates forced convection and natural convection near the melt surface, and the stabilizing heating part makes the melt supercooled. . In the second position condition, the center of the local heating portion is preferably located at 0.7 to 0.85 h based on the height h of the melt.

그 다음, S50 단계에서, 석영 도가니를 서서히 회전시키면서 융액 표면의 과냉각 상태와 융액의 대류를 안정화시킨다. Then, in step S50, the quartz crucible is slowly rotated to stabilize the supercooled state of the melt surface and the convection of the melt.

다음으로, S60 단계에서, 종자결정을 융액에 침지시킨 후 석영 도가니의 회전 방향과 반대 방향으로 종자결정을 회전시키면서 고액 계면을 통해 목표 직경의 단결정을 원하는 길이로 성장시킨다. Next, in step S60, after the seed crystals are immersed in the melt, the single crystals of the target diameter are grown to a desired length through the solid-liquid interface while rotating the seed crystals in a direction opposite to the rotation direction of the quartz crucible.

바람직하게, 단결정 성장 과정에서 융액 소모에 따른 융액의 액면 저하를 보상한다. 액면 저하 보상은 석영 도가니의 위치를 조절하여 수행한다. 선택적으로, 커스프 자기장을 융액에 인가한다. 이런 경우, 커스프 자기장의 ZGP는 융액 표면 근처, 바람직하게는 0.7 ~ 0.85h(h는 융액 깊이임)에 ZGP를 위치시킨다. 더욱 바람직하게, 커스프 자기장의 ZGP는 국부 발열부의 중심 위치와 일치시킨다. 부가적으로, 커스프 자기장을 인가하는 경우 단결정이 성장됨에 따라 자기장 인가 수단의 위치를 조절하여 융액의 액면 저하에 따른 ZGP의 위치 변화를 보상할 수 있다.Preferably, the liquid level decrease of the melt due to the melt consumption during the single crystal growth process is compensated for. Liquid level compensation is performed by adjusting the position of the quartz crucible. Optionally, a cusp magnetic field is applied to the melt. In this case, the ZGP of the cusp magnetic field places the ZGP near the melt surface, preferably at 0.7-0.85 h (h is the melt depth). More preferably, the ZGP of the cusp magnetic field coincides with the center position of the local heating portion. In addition, when the cusp magnetic field is applied, as the single crystal grows, the position of the magnetic field applying means may be adjusted to compensate for the positional change of the ZGP due to the liquid level decrease of the melt.

<실험예>Experimental Example

이하에서는 실험 예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이하의 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 목적에서 기술하는 것이며, 본 발명이 실험예에 기재된 용어나 실험 조건 등에 의해 본 발명이 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. The following experimental examples are described for the purpose of helping the understanding of the present invention, and the present invention should not be construed to limit the present invention to terms or experimental conditions described in the experimental examples.

비교예Comparative example

도 2 및 3에 도시된 종래의 히터를 사용하여 300mm 웨이퍼용으로 사용되는 실리콘 단결정을 성장시켰다. 단결정의 융해 공정과 안정화 공정에서 히터의 중앙 지점은 융액 높이 h(단결정이 모두 융해되었을 때의 높이)를 기준으로 0.6h 지점에 위치시켰다. 안정화 공정 이후의 단결정 인상 시에는 단결정에 베이컨시나 격자간 실리콘으로부터 기인하는 결정 결함이 생기지 않도록 단결정 인상속도를 포함한 공정 조건을 무결함 마진 내에서 제어하였다.Silicon single crystals used for 300 mm wafers were grown using the conventional heaters shown in FIGS. 2 and 3. In the melting and stabilization process of the single crystal, the center point of the heater was positioned at 0.6 h based on the melt height h (the height when all the single crystals were melted). During the single crystal pulling up after the stabilization process, the process conditions including the single crystal pulling rate were controlled within a flawless margin so that the single crystal did not cause crystal defects resulting from bacon or lattice silicon.

실시예Example

도 4 및 5에 도시된 본 발명에 따른 히터를 사용하여 300mm 웨이퍼용으로 사용되는 실리콘 단결정을 성장시켰다. 단결정의 융해 공정에서 석영 도가니의 바닥 저점을 최대 발열부의 중앙 지점보다 15mm 낮게 하였다. 그리고 융액의 안정화 공정에서 석영 도가니의 바닥 저점을 최대 발열부의 중앙 지점보다 22mm 높게 하였다. 안정화 공정 이후의 단결정 인상 시에는 단결정에 베이컨시나 격자간 실리콘으로부터 기인하는 결정 결함이 생기지 않도록 단결정 인상속도를 포함한 공정 조건을 무결함 마진 내에서 제어하였다.Silicon single crystals used for 300 mm wafers were grown using a heater according to the invention shown in FIGS. 4 and 5. In the melting process of the single crystal, the bottom of the quartz crucible was 15 mm lower than the center point of the maximum heating part. In the melt stabilization step, the bottom of the quartz crucible was 22 mm higher than the center point of the maximum heating part. During the single crystal pulling up after the stabilization process, the process conditions including the single crystal pulling rate were controlled within a flawless margin so that the single crystal did not cause crystal defects resulting from bacon or lattice silicon.

안정화 공정까지 소요되는 시간의 비교Comparison of the time taken to stabilize

도 9는 비교예와 실시예에서 다결정의 융해 공정과 안정화 공정이 완료되기까지 소요된 시간과 히터의 파워 변동을 비교하여 나타낸 그래프이다. 도면을 참조하면, 비교예에 비해 실시예의 경우가 상대적으로 낮은 히터 파워에 의해 보다 빨리 융해 공정과 안정화 공정을 완료할 수 있었다. 이로부터, 본 발명에 따른 흑연 히터를 열원으로 사용하여 단결정을 제조하면 생산성을 증대시킬 수 있고 다결정 융해 및 안정화 공정에서 히터 동작에 소요되는 전력을 절감할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 9 is a graph illustrating a comparison between the time taken for the melting and stabilization of the polycrystal to be completed and the power fluctuation of the heater in Comparative Examples and Examples. Referring to the drawings, the melting process and the stabilization process could be completed more quickly by the heater power, which is relatively low in the case of the example compared to the comparative example. From this, it can be seen that when the single crystal is manufactured using the graphite heater according to the present invention as a heat source, productivity can be increased and power required for the heater operation in the polycrystalline melting and stabilization process can be reduced.

단결정의 산소 농도 비교Comparison of Oxygen Concentrations of Single Crystals

도 10은 비교예와 실시예에 의해 성장된 단결정의 산소 농도를 단결정 바디 구간의 길이에 따라 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도면을 참조하면, 비교예에 비해 실시예의 경우가 단결정의 산소 농도가 전체적으로 높았다. 이로부터, 본 발명에 따른 흑연 히터를 열원으로 사용하여 단결정을 성장시키면 웨이퍼의 강도 증가와 불순물의 포집(gattering) 사이트로 기능하는 BMD의 농도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. 10 is a graph showing the results of measuring the oxygen concentration of the single crystal grown by the comparative example and the example along the length of the single crystal body section. Referring to the drawings, the oxygen concentration of the single crystal was higher in the case of the example than in the comparative example. From this, it can be seen that the growth of the single crystal using the graphite heater according to the present invention as a heat source can increase the strength of the wafer and the concentration of BMD serving as a collecting site of impurities.

융액의 온도 분포 비교Comparison of the temperature distribution of the melt

도 11은 비교예와 실시예에서 융액의 안정화 공정이 완료된 직후 융액의 수평 온도 분포와 수직 온도 분포를 측정하여 도시한 그래프들이다. 도면을 참조하면, 비교예에 비해 실시예의 경우가 융액 표면의 수직 방향으로 온도 변화가 큰 반면 융액의 수평 방향으로는 온도 변화가 작았다. 이로부터, 본 발명에 따른 흑연 히터를 사용하여 단결정을 성장시키면 융액 표면의 수직 온도 구배가 증가하여 무결함 마진 내에서 단결정 인상속도를 증가시킬 수 있다. 또한 융액 수평 방향에서의 온도 편차가 감소하므로 무결함 단결정을 성장시킬 수 있는 V/G(G는 고액 계면의 온도 구배, V는 인상속도)의 공정 마진을 확대할 수 있다.FIG. 11 is a graph illustrating measurement of horizontal and vertical temperature distributions of a melt immediately after the stabilization process of the melt is completed in Comparative Examples and Examples. Referring to the drawings, the temperature change was higher in the vertical direction of the melt surface in the case of the Example than in the comparative example, while the temperature change was small in the horizontal direction of the melt. From this, growing the single crystal using the graphite heater according to the present invention can increase the vertical temperature gradient of the melt surface to increase the single crystal pulling rate within the defect free margin. In addition, the temperature deviation in the horizontal direction of the melt decreases, thereby increasing the process margin of V / G (G is the temperature gradient of the solid-liquid interface, V is the pulling rate) to grow a defect-free single crystal.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention includes matters described in such drawings. It should not be construed as limited to.

도 1은 종래의 CZ법을 이용한 단결정 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional single crystal production apparatus using the CZ method.

도 2는 종래의 흑연 히터의 정면도이다.2 is a front view of a conventional graphite heater.

도 3은 종래의 흑연 히터의 배면도이다.3 is a rear view of a conventional graphite heater.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흑연 히터의 정면도이다.4 is a front view of the graphite heater according to the embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 흑연 히터의 배면도이다.5 is a rear view of the graphite heater according to the embodiment of the present invention.

도 6은 다결정의 융해 공정에서 석영 도가니와 흑연 히터의 상대적 위치 관계를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a relative positional relationship between a quartz crucible and a graphite heater in a polycrystalline melting process.

도 7은 융액의 안정화 공정에서 석영 도가니와 흑연 히터의 상대적 위치 관계를 도시한 도면이다.7 is a diagram showing the relative positional relationship between the quartz crucible and the graphite heater in the stabilization process of the melt.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 단결정 제조 방법의 순서를 도시한 공정도이다. 8 is a process chart showing the procedure of the single crystal manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 9는 비교예와 실시예에 따라 단결정의 융해 공정 및 융액 안정화 공정을 시행했을 때 소요되는 시간과 시간에 따른 히터의 파워 변화를 비교하여 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph illustrating a comparison between a power change of a heater according to time and a time required when a single crystal melting process and a melt stabilization process are performed according to a comparative example and an embodiment.

도 10은 비교예와 실시예에 따라 단결정을 성장시켰을 때 단결정의 길이 별 산소 농도를 비교하여 도시한 그래프이다.10 is a graph illustrating comparison of oxygen concentrations by length of single crystals when single crystals are grown according to Comparative Examples and Examples.

도 11은 비교예와 실시예에 따라 다결정의 융해 공정 및 융액 안정화 공정이 완료된 후 융액 표면의 수평 방향과 수직 방향에서 측정한 융액의 온도 분포를 비교하여 나타낸 그래프이다.11 is a graph illustrating a comparison of the temperature distribution of melts measured in the horizontal direction and the vertical direction of the surface of the melt after completion of the melting process and the melt stabilization process of the polycrystals according to Comparative Examples and Examples.

Claims (18)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 다결정 원료의 융액이 수용되는 석영 도가니; A quartz crucible in which a melt of a polycrystalline raw material is accommodated; 상기 석영 도가니의 형상을 지지하는 흑연 도가니; A graphite crucible supporting the shape of the quartz crucible; 상기 흑연 도가니의 둘레에 설치되어 다결정 원료의 융해 온도 이상으로 상기 석영 도가니를 가열하고, 하부에서 상부로 가면서 히터 벽체의 외벽에 단차를 두어 형성한 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부를 구비한 흑연 히터; Installed around the graphite crucible, the quartz crucible is heated above the melting temperature of the polycrystalline raw material, and is provided with a maximum heating part, a stabilizing heating part, and a local heating part formed by stepping on the outer wall of the heater wall while going from bottom to top. Graphite heaters; 상기 흑연 도가니를 회전 및 승/하강시키는 도가니 구동수단; 및Crucible driving means for rotating and raising / lowering the graphite crucible; And 와이어에 달린 종자결정을 상기 석영 도가니에 수용된 융액에 침지시킨 후 고액 계면을 통해 단결정을 상부로 인상하는 단결정 인상수단을 포함하는 단결정 제조 장치에서,In the single crystal manufacturing apparatus comprising a single crystal pulling means for immersing the seed crystals attached to the wire in the melt contained in the quartz crucible and then pulling the single crystals upward through the solid-liquid interface, 상기 흑연 히터의 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부의 길이는, 석영 도가니의 바닥 저점이 최대 발열부의 중심보다 낮아지는 제1위치 조건에서 국부 발열부가 융액 표면의 높이에 대응하고, 석영 도가니의 바닥 저점이 최대 발열부의 중심보다 높아지는 제2위치 조건에서 국부 발열부의 중심이 융액의 높이 h를 기준으로 0.7 ~ 0.85h에 위치하는 조건으로 설계된 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.The length of the maximum heating part, the stabilizing heating part and the local heating part of the graphite heater corresponds to the height of the melt surface of the local heating part in the first positional condition where the bottom bottom of the quartz crucible is lower than the center of the maximum heating part. A single crystal manufacturing apparatus, characterized in that the center of the local heating portion is located at 0.7 ~ 0.85h on the basis of the height h of the melt under the second position condition that the bottom bottom is higher than the center of the maximum heating portion. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 흑연 히터의 길이 L을 기준으로 상기 최대 발열부는 20% ~ 30% L의 길 이를, 상기 국부 발열부는 10% ~ 20% L의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.Single crystal manufacturing apparatus, characterized in that the maximum heating portion has a length of 20% to 30% L, the local heating portion has a length of 10% to 20% L based on the length L of the graphite heater. 제5항에 있어서, 상기 흑연 히터는,The method of claim 5, wherein the graphite heater, 상기 최대 발열부가 전체 발열량의 40% 이상을, 상기 국부 발열부가 전체 발열량의 15% 이상을 제공하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치. And wherein the maximum heat generating portion provides 40% or more of the total calorific value and the local heat generating portion provides 15% or more of the total calorific value. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1위치 조건에서 석영 도가니의 바닥 저점은 최대 발열부의 중심보다 10 ~ 25 mm 낮고, 상기 제2위치 조건에서 석영 도가니의 바닥 저점은 최대 발열부의 중심보다 20 ~ 30 mm 높은 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.The bottom bottom of the quartz crucible in the first position condition is 10 to 25 mm lower than the center of the maximum heating portion, and the bottom bottom of the quartz crucible in the second position condition is 20 to 30 mm higher than the center of the maximum heating portion. Manufacturing device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 안정화 발열부는 단차가 서로 다른 제1안정화 발열부와 제2안정화 발열부를 포함하고, The stabilizing heating unit includes a first stabilizing heating unit and a second stabilizing heating unit having different steps, 상기 제1안정화 발열부가 상기 최대 발열부와 연접하고 상기 제2안정화 발열부보다 발열량이 큰 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.And the first stabilized heat generating portion is in contact with the maximum heat generating portion, and generates a larger amount of heat than the second stabilized heat generating portion. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 히터 벽체는 상부 끝단에서 하부로 가면서 절개된 상슬릿과 상기 상슬릿으로부터 이격되고 하부 끝단으로부터 상부로 가면서 절개된 하슬릿을 반복 단위로 부분 절개되어 지그재그형의 전류 흐름 경로를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.The heater wall has a zigzag-type current flow path by partially cutting the upper slit cut from the upper end and the lower slit spaced apart from the upper slit and cut from the lower end to the upper end in a repeating unit. Single crystal manufacturing apparatus. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 융액의 높이 h를 기준으로 0.7 ~ 0.85h에 ZGP가 위치하도록 커스프 자기장을 인가하는 자기장 인가수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.And a magnetic field applying means for applying a cusp magnetic field such that ZGP is located at 0.7 to 0.85 h based on the height h of the melt. (a) 석영 도가니 내에 다결정 원료를 적재하는 단계; (a) loading a polycrystalline raw material into a quartz crucible; (b) 하부에서 상부로 가면서 히터 벽체의 외벽에 단차를 두어 형성한 최대 발열부, 안정화 발열부 및 국부 발열부를 구비하는 제공하는 흑연 히터를 석영 도가니 둘레에 제공하는 단계; (b) providing a graphite heater provided around the quartz crucible having a maximum heating portion, a stabilizing heating portion, and a local heating portion formed by stepping on an outer wall of the heater wall while going from bottom to top; (c) 상기 석영 도가니의 바닥 저점이 상기 최대 발열부의 중심보다 낮고 국부 발열부가 융액 표면에 대응되는 제1위치 조건으로 상기 석영 도가니의 높이를 조절하는 단계; (c) adjusting the height of the quartz crucible under a first positional condition in which a bottom bottom of the quartz crucible is lower than the center of the maximum heating part and a local heating part corresponds to the melt surface; (d) 상기 흑연 히터를 동작시켜 석영 도가니 내의 다결정 원료를 융해시키는 단계; (d) operating the graphite heater to melt polycrystalline raw materials in a quartz crucible; (e) 상기 석영 도가니의 바닥 저점이 상기 최대 발열부의 중심보다 높고 국부 발열부의 중심이 융액의 높이 h를 기준으로 0.7 ~ 0.85h에 위치하는 제2위치 조건으로 상기 석영 도가니의 높이를 조절하는 단계; 및(e) adjusting the height of the quartz crucible under a second position condition in which the bottom bottom of the quartz crucible is higher than the center of the maximum heating part and the center of the local heating part is located at 0.7 to 0.85 h based on the height h of the melt; ; And (f) 상기 융액을 안정화시키고 융액에 종자결정을 침지시킨 후 고액 계면을 통해 단결정을 인상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.(f) stabilizing the melt and immersing seed crystals in the melt, followed by pulling up a single crystal through a solid-liquid interface. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (c) 단계는, 상기 석영 도가니의 바닥 저점을 최대 발열부의 중심보다 10 ~ 25 mm 낮게 하는 단계임을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.The step (c) is characterized in that the bottom of the quartz crucible is 10 to 25 mm lower than the center of the maximum heating portion. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (e) 단계는, 상기 석영 도가니의 바닥 저점을 최대 발열부의 중심보다 20 ~ 30 mm 높게 하는 단계임을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.The step (e) is characterized in that the bottom of the quartz crucible 20 to 30 mm higher than the center of the maximum heat generating portion single crystal manufacturing method. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (d) 단계는 상기 최대 발열부가 전체 발열량의 40% 이상을, 상기 국부 발열부가 전체 발열량의 15% 이상을 제공하도록 흑연 히터를 동작시키는 단계임을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.The step (d) is a single crystal manufacturing method characterized in that for operating the graphite heater such that the maximum heat generating portion provides more than 40% of the total heat generation amount, the local heat generating portion provides more than 15% of the total heat generation amount. 삭제delete 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (e) 단계에서 융액 높이 h를 기준으로 0.7 ~ 0.85h에 ZGP가 위치하는 커스프 자기장을 융액에 인가하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.Single crystal manufacturing method characterized in that in step (e) applying a cusp magnetic field in which ZGP is located at 0.7 ~ 0.85h based on the melt height h to the melt. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 (f) 단계에서 단결정 성장에 따른 융액의 액면 저하와 ZGP의 위치 상승을 보상하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.Single crystal manufacturing method characterized in that in the step (f) to compensate for the lowering of the liquid level and the position elevation of the ZGP due to the growth of the single crystal.
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