[논문]실리콘 단결정 잉곳용 석영유리 도가니의 brownish ring에 대한 연구

정윤성; 최재호; 민경원; 변영민; 임원빈; 노성훈; 강남훈; 김형준

doi:10.6111/jkcgct.2022.32.3.115

실리콘 단결정 잉곳용 석영유리 도가니의 brownish ring에 대한 연구
A study on the brownish ring of quartz glass crucible for silicon single crystal ingot 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.32 no.3, 2022년, pp.115 - 120

정윤성 (한양대학교 신소재공학과) , 최재호 (한양대학교 신소재공학과) , 민경원 (한양대학교 신소재공학과) , 변영민 (한양대학교 신소재공학과) , 임원빈 (한양대학교 신소재공학과) , 노성훈 (SGC 에너지) , 강남훈 (SGC 에너지) , 김형준 (한국세라믹기술원 엔지니어링소재센터)

초록
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반도체 웨이퍼용 실리콘 잉곳 제조과정에서 사용되는 석영유리 도가니 내측표면의brownish ring (BR)에 대해 연구하였다. BR의 크기는 20~30 ㎛이고 비대칭 갈색 고리형태이다. 도가니 위치에 따라 BR의 크기와 분포가 상이하며, Si 잉곳 성장시 도가니 온도가 가장 높은 round 부가 가장 크고 많았다. BR은 석영유리보다 열팽창계수가 큰 cristobalite를 함유하고 있어 표면 crack이 나타나는 것으로 판단된다. BR의 발색 현상과 p in hole은 산소 결손에 의한 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

A brown ring (hereinafter referred to as BR) on the inner surface of a quartz glass crucible used in the manufacturing process of a silicon ingot for semiconductor wafers was studied. BR is 20~30 ㎛ in size and has an asymmetric brown ring shape. The size and distribution of BR were different depending on the crucible location, and the size and distribution of BR were the largest and most abundant in the round part with the highest crucible temperature during Si ingot growth. BR contains cristobalite, which has a higher coefficient of thermal expansion than quartz glass, so it is considered that surface cracks appear. The color development of BR and pin holes are presumed to be due to oxygen vacancies.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Optical micrographs of brownish rings on the inner surface according to the position of quartz glass crucible after reaction with silicon melt; (a) wall, (b) bottom, (c) round.
그림 Fig. 2. Photo images of each parts of the quartz crucible for analysis; (a) wall, (b) bottom, (c) round.
그림 Fig. 3. (a) The average of diameter of brownish rings according to part of quartz crucible (b) The number per unit area of brownish rings according to part of quartz crucible.
그림 Fig. 4. The average thickness of brownish ring according to part of quartz crucible.
그림 Fig. 5. Surface microstructure of brownish ring; (a) brown part (yellow square point), (b) white part (black square point).
그림 Fig. 6. Raman spectrum of (a) quartz glass, (b) brown, and (c) white parts of brownish ring.
그림 Fig. 7. Residual stress profile of brownish ring surround transparent inner layer.
그림 Fig. 8. Section view images of brownish ring. (a) thick brown part, (b) white part, (c) thin brown part.

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