The Effect of an Axial Magnetic Field on Czochralski Growth of Silicon

초크랄스키법에 의한 실리콘 단결정 성장시 축방향 자기장의 영향

A suppression of turbulent fluid motion and a control of oxygen and dopants could be improved by application of magnetic field in Czochralski growth of silicon. The effect of an axial magnetic field on Czochralski system was numerically calculated. The fluid motions induced by temperature gradients and by crystal and crucible rotations were suppressed by magnetic force. The S/L interface was gradually flattened in proportion to the increase of magnetic field due to a reduced ascending velocity in the vicinity of center line. The t.emperature distributions in the melt at 8=0.3 Tesla were similar to those analyzed by the conduction heat transfer only. The dissipated amounts of heat flux from melt and crystal surfaces by Ar gas blowing was Jess than 3 %.

초크랄스키 법에 의한 실리콘 단결정 성장시 액상내의 난류 특성 억제 및 산소, 첨가제 등의 제어를 위해 보통 자기장을 걸어주고 있으며 본 연구에서는 축방향 자기장을 걸어주었을 경우 나타나는 자장의 효과를 수치적으로 계산하였다. 자기력의 증가에 따라 액상내의 유속의 크기는 상당히 억제되었다. 자장의 크기가 증가함에 따라 중심축 부근에서 상승하는 유동의 속도가 감소하기 때문에 S/L 응고계면은 점점 평탄해졌으며, B=0.3 Tesla에서 액상내의 온도 분포는 중심축 부근을 제외하고는 오직 전호 효과로만 계산된 결과와 거의 유사하였다. 또한 고상 및 액상 표면을 통한 열방출량 중 Ar 가스에 의한 열방출량은 3% 미만이었으며 대부분의 열량은 복사를 통해 방출되었다.