• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.369-380
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• 2020

대부분의 단결정 실리콘 잉곳은 초크랄스키(Czochralski(Cz)) 공정으로 제조된다. 그러나 단결정 실리콘 잉곳을 제품화 및 태양 전지 기판으로 가공하였을 때 산소 불순물이 있는 경우 낮은 효율성을 나타내는 경향이 있다. 단결정 Si-잉곳의 생산을 위해서는 용융 Si를 녹인 다음 단결정 Si의 시드(Seed)로 결정화하는 초크랄스키(Cz) 공정을 도입한다. 용융된 다결정 Si-덩어리를 단결정 Si-잉곳으로 결정성장 될 때, 열 전달은 Cz-공정의 구조에서 중요한 역할을 한다. 본 연구에서 고품질 단결정 실리콘 잉곳을 얻기 위해 Cz-공정의 최적화된 설계를 구성하였다. 결정 성장 시뮬레이션로부터 결정성장을 위한 Pulling rate 및 Rotation speed에 최적의 변수값을 형성하기 위해 사용되었으며, 변형된 Cz-공정에 대한 연구 및 해당 결과가 논의되며 결정 성장 시뮬레이션을 사용하여 Cz-공정의 Pulling rate, Rotation speed 및 Melt charge level의 최적화된 설계로 인한 결정성장시 단결정 실리콘으로 유입되는 산소 농도 최소화를 설계하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권3호
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• pp.388-397
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• 1999

Numerical simulations are carried out for the magnetic Czochralski single crystal growth system. It Is shown that a magnetic field significantly suppresses the convective flow and as the strength of magnetic field becomes to be stronger, the heat transfer in the melt is dominated by conduction rather than convection. By imposing a cusp magnetic field, the growth interface shape becomes convex toward the melt. When the axial magnetic field is imposed, there occurs an inversion of the interface shape with increase of the magnetic field strength. The oxygen concentration near the interface decreases with increasing cusp magnetic field strength while axial field causes an increase of an oxygen concentration at the central region and decrease of that at the edge of the crystal. The results show that the cusp magnetic field has advantages over an axial magnetic field In the radial uniformity of oxygen as well as in the additional degree of control.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권12호
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• pp.1667-1675
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• 2001

Numerical simulations are carried out for the liquid encapsulant Czochralski(LEC) by imposing a magnetic field. The use of a magnetic field to the crystal growth is to suppress melt convection and to improve the homogeneity of the crystal. In the present numerical investigation, we focus on the range of 0-0.3Tesla strength for the axial and cusped magnetic field and the effect of the magnetic field on the melt-crystal interface, flow field and temperature distribution which are the major factors to determine the quality of the single crystal are of particular interest. For both axial and cusped magnetic field, increase of the magnetic field strength causes a more convex interface to the crystal. In general, the flow is weakened by the application of magnetic field so that the shape of the melt-crystal interface and the transport phenomena are affected by the change of the flow and temperature field.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2397-2408
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• 1996

A numerical study was made of the control of transient oscillatory flow modes in Czochralski convection. The reduction of temperature oscillation was achieved by changing the rotation rate of crystal rod, .OMEGA.$_{S}$=.OMEG $A_{S0}$(1+ $A_{S}$sin(2.pi. $f_{S}$/ $t_{p}$t)). The temporal behavior of oscillation flow was scrutinized over broad ranges of two parameters, i.e., the rotation amplitude( $A_{S}$.leq.0.5) and the nondimensional frequency (0.9.leq. $f_{S}$.leq.1.5). The mixed convection parameter was ranged 0.225.leq.Ra/PrR $e^{2}$.leq.0.929, which encompassed the buoyancy-and forced-dominant convection regimes. Computational results revealed that the temperature oscillations could be reduced effectively by a proper adjustment of the control parameters. The uniformity of temperature distribution near the crystal rod was examined. The control of oscillatory flow modes was also made for a realistic, low value of Pr.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권3호
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• pp.988-1004
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• 1996

The characteristics of flow and oxygen concentration are numerically studied in Czochralski 8" silicon crystal growing process considering radiative heat transfer. The analysis of net radiative heat flux on all relevant surfaces shows growing crystal affects the heater power. Furthermore, the variation of the radiative heat flux along the crystal surface in the growing direction is confirmed and should be a cause of thermal stress and defect of the crystal. The calculated distributions of temperature and, heat flux along the wall boundaries including melt/crystal interface, free surface and crucible wall indicate that the frequently used assumption of the thermal boundary conditions of insulated crucible bottom and constant temperature at crucible side wall is not suitable to meet the real physical boundary conditions. It is necessary, therefore, to calculate radiative heat transfer simultaneously with the melt flow in order to simulate the real CZ crystal growth. If only natural convection is considered, the oxygen concentration on the melt/crystal interface decreases and becomes uniform by the application of a cusp magnetic filed. The heater power needed also increases with increasing the magnetic field. For the case of counter rotation of the crystal and crucible, the magnetic field suppresses azimutal flow produced by the crucible rotation, which results in the higher oxygen concentration near the interface.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권4호
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• pp.539-543
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• 1998

초크랄스키로 성장한 Si 단결정에서 결정 성장 속도를 달리한 sample을 이용하여 COP, FPD 및 LSTD등의 grown-in 결함 밀도와 한 웨이퍼 내에서의 분포를 정확하게 측정하여 이들 결함들간의 상호 관계를 고찰하였다. 이들 결함의 밀도와 한 웨이퍼 내에 발생하는 영역의 크기는 결정 성장 속도가 빠를수록 증가하였다. 또한 한 웨이퍼 내에서 이들 결함의 발생 영역이 일치하는 것으로 보아 이들 결함은 동일한 origin에 의해 생성된 것으로 판단된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제20권1호
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• pp.31-36
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• 2008

목 적: X선이 조사된 물질의 색변화를 통하여 방사선 측정 및 선량분포확인을 위한 물질로서의 가능성에 대하여 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 순수한 KCl과 KCl에 희토류 물질인 Eu를 0.5 mol% 첨가하여 초크랄스키 방법으로 각각의 단결정을 성장시키고 선형가속기를 이용하여 X선조사선량에 따른 KCl결정의 색 변화를 관찰하였다. 결 과: 고 에너지 X선조사에 의해 KCl:Eu 단결정은 가시광의 푸른색 형광과 함께 자주색을 나타내었고 순수한 KCl 단결정은 눈으로 확인할 수 있을 정도의 형광은 관찰되지 않았지만 보라색으로 착색되었다. 결 론: KCl 단결정의 색 변화는 X선으로 인하여 안정된 색 중심이 생기고 이러한 색변화는 X선 측정물질과 펜톰으로 유용하게 사용되어질 것이다.

• 한국결정학회지
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• 제11권4호
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• pp.200-206
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• 2000

In a 200 mm Cz-Si crystal, a macroscopic fluctuation in pulling rate was intentionally introduced then the variations of the pulling rate and the formation behaviors of grow-in defects were compared. The diameters of the OSF-ring and the FPD area were affected by the fluctuation in the region above 1100℃. The COP density depended on the diameter of the OSF-ring. ΔOi and BMD were affected by the fluctuation in the region near 1000Δ. As the result, when a macroscopic fluctuation in pulling rate is introduced, the quality of crystal in the region of 150 mm from the growth interface should be reviewed carefully because it can be affected by the fluctuation.

• 한국결정학회지
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• 제11권4호
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• pp.207-211
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• 2000

In a Czochralski silicon single crystal, the relation between the growth twin and the crystal morphology was investigated. The growth twin is nucleated on the {111} facet planes near the growth ridges. When a {111} growth twin is formed in the <100> silicon crystal, the growth ridge where twin is nucleated will continuous through the twin plane. Other two ridges at the 90。 apart will be displaced about 33° and be deformed to facets. The ridge on the opposite side of twin nucleation will disappear by forming a slight hill. Because the growth ridges of silicon is due to the {111} planes, the variation in the growth ridge formation can be predicted clearly by considering the change of the {111} plane traces in the stereographic projection after twining.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권5호
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• pp.193-198
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• 2011

최근 사파이어 결정은 LED 응용부품에 사용되고 있고, CZ 성장공정은 고 품질의 사파이어 단결정을 성장시키기 위한 중요한 기술중의 하나이다. 고 품질의 단결정을 성장하기 위해서는 CZ 성장로 내부의 열 및 질량 전달현상의 제어가 필요하다. 본 연구에서는 유도 가열된 CZ 성장로에 대한 사파이어 결정의 성장공정을 FEM을 사용하여 수치적으로 분석하였다. 본 연구의 결과, 성장로의 rpm이 증가함에 따라 고온부는 도가니 표면에서 융액의 내부로 이동하고, 고-액 계면은 평편한 형태로 변화되는 것으로 분석되었다. 또한 성장된 결정의 고-액 계면은 초기에 형성된 결정의 shoulder 형상에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났다.