KR20100094073A - 석영도가니 변형방지용 그라파이트 도가니 링 구조물장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초크랄스키방법(czochralski method)에 의한 실리콘 단결정의 제조방법과, 실리콘 잉곳 성장시 도가니를 보호하는 3분활 susceptor 보호하는 장치이다.

실리콘 잉곳 성장시 도가니 회전축이 회전하면서 3분활 susceptor 슬립면에 온도손실 최소 하여 열적환경 영향을 미치는 원인 최소하기 위한 장치이다

용융도가니,도가니 지지대, susceptor ring

Description

석영도가니 변형방지용 그라파이트 도가니 링 구조물장치{The Crucible contortion prevention ring to used susceptor}

본 발명은 초크랄스키방법(Czochralski method)에 의해 반도체재료로 부터 단결정을 성장시키는 방법에 관한 것으로, 결정성장시 3분할 서셉터(susceptor) 슬립면 온도 손실 최소하여 변형 및 파손 최소화 할수있다.

원통형 단결정(cylindrical single crystal)이 종결정(seedcrystal)상에서 성장한다. 우선, 그 종결정을 용융물(melt)에 합침 시킨다. 그 용융물은 석영유리제 도가니와 통상 그라파이트로 제조된 지지도가니로 구성되어 있는 도가니내에 포함되어 있다. 그 도가니에는 그 석영유리제 도가니가 설정되어 있다. 그 도가니는 회전할 수 있는 축방향 이동축상에 설정시켜 충분한 방열을 발생하는 내열성 구성소자에 의해 축방향으로 포위되어 있고 도가니 내에서 용융시켜 용융상태로 유지하였다. 반도체재료 이외에, 그 용융물에는 필요할 경우 그 도가니벽에서 용해되어 있는 도판트(dopants)와 불가피한 양의 산소 및 기타 불순물을 추가로 포함한다. 일반적으로, 도가니와 성장단결정은 반대방향으로 회전시킨다. 그 이유는 그 용융물과 단결정에서 산소와 도판트의 분포 및 산소의 양적 결합에 어느정도 영향을 줄 수 있기 때문이다.

본 발명의 이루고자 하는 목적은 3분할로 이루어진 susceptor 슬립면의 온도 손실최소 하고 용융도가니 지지하는 3분할 susceptor 열적환경 변화 최소화 하여 결정성장 중 변형에 따른 결정성장 수율 영향 준다고 판단됨 본 발명의 실 시예에 따라서 서셉터 링(susceptor ring)을 장착할 경우 슬립면에 의한 열손실 보존하여 열 환경 변화에 따른 도가니 변형 예방할 수 있다.

본 발명은 석영유리로 된 도가니와, 카본을 포함하며 도가니 및 밑면을 가진 내부면 을 지지하는 서셉터(susceptor)와, 슬립 면을 열적환경 변화에 따른 열손실 최소화 하기 위한 장치이다. 발명의 실 시예에 따라서 susceptor ring 장착시 서셉터의 밑면을 완전히 덮어 절개부가 없다. 본 발명의 이루고자 하는 susceptor ring 장착하여 도가니에 원재료 장입 후 용융하면서 도가니 팽창 하면서 기존의 실리콘 단결정 잉곳과 동일한 품질의 실리콘 단결정 잉곳을 생산하며, 고온에서 석영 도가니의 모양 변형을 최대한 억제할 수 있는 실리콘 단결정 잉곳제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에 따르면, 고온에서 대구경 실리콘 단결정 잉곳의성장시 석영도가니의 변형을 최대한 방지할 수 있으며, 기존의 실리콘 단결정 잉곳의 생산과 비교하여 품질변동이 없는 실리콘 단결정 잉곳을 생산할 수 있다.

본 발명은 초크랄스키(CZ) 방법에 의하여 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치에 관한 것이다 대구경이 큰 실리콘 단결정 잉곳의 제조시, 석영 도가니를 물리적, 열적 충격으로부터 보호하여 석영 도가니의 모양 변형 및 파손을 방지할 수 있도록, 석영 도가니를 지지하는 도가니 지지대를 사용한다. 이 때, 도가니 지지대로 흑연 도가니를 사용하는 것이 일반적이다. 교체기준은 사용횟수에 따라 susceptor 마모 두께에 따라 정해진다.

본 발명을 하고자 하는 방법은 susceptor ring 장착하여 석용 도가니 모양 변형 및 파손을 방지할 수 있도록 하여 3분할 susceptor 슬림면의 열적 손실을 최소화하여 안정적인 성장을 할 수 있다. 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다결정 실리콘 조각이 들어가 용융되는 석영 도가니, 및 상기

석영 도가니를 지지하기 위한 도가니 지지대를 포함하며, 상기 도가니 지지대는, 상기 석영 도가니를 둘러싸도록 일체형으로 형성되며 상기 석영 도가니의 모양 변형을 방지하는 장치이다.

실리콘 단결정 잉곳의 제조 공정은 고온(1100℃~1350℃)에서 진행된다. 따라서, 실리콘 융액을 담고 있는 석영도가니가 팽창하면서 모양이 변형되거나, 석영 도가니가 파손되어 틈이 발생할 수 있다. 이런 경우, 실리콘 융액이 석영 도가니의 틈으로 새어나와 챔버 내의 다른 부분으로 전파될 우려가 있다.

도1 단결정 성장 장치 단면도

도2 sussceptor상단에 susceptor ring을 장착한 단면도

<도면에서 기호 설명 >

(1) 그라파이트 도가니 링 (2) 그라파이트 도가니

(3) 그라파이트 도가니 사용 예 (4) 히터

(5) 그라파이트 도가니 링 지지대 (6) 서셉터 베이스

(7) 페데스탈

Claims (3)

1. 다결정 실리콘 조각이 들어가 용융되는 석영 도가니; 및 상기 석영 도가니를 지지하기 위한 것으로서, 상기 석영 도가니를 둘러싸도록 일체형으로 형성된다.
2. 도가니를 보호 하는 susceptor ring 두께는 20mm~30mm 형성되는 특징이 있다.
3. 다결정 실리콘 조각이 들어가 용융되는 석영 도가니; 및 상기 석영 도가니를 지지하기 위한 것으로서, 상기 석영 도가니를 둘러싸도록 일체형으로 형성되며 상기 석영도가니의 모양 변형을 최소화 할 수 있다.

   단결정 잉곳 제조 장치에 있어서, 상기 이중 구조의 도가니 지지대는 흑연 도가니로 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.

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