JP2014240342A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融液による汚染を防ぎ、かつ周辺に位置する構成物の破損を防止することができる充電装置を提供する。
【解決手段】実施例に係る充電装置は、投入口及び排出口を有するボディーと；複数個に分割された蓋を含み、前記蓋のそれぞれは前記ボディーの一端に連結され、前記ボディーの一端を軸に回転する蓋部と；前記蓋のそれぞれの一面を支持し、前記蓋のそれぞれを前記ボディーの一端と連結された部分を軸に回転させる開閉調節部と；を含む。
【選択図】図２

Description

実施例は、原料物質を充電させる充電装置に関する。

一般に、単結晶インゴット成長装置は、内部空間に形成されるチャンバと、チャンバ内に設置されて、多結晶原料物質が投入され、溶融されるるつぼと、多結晶原料物質を溶融させるためにるつぼを加熱するヒータと、種結晶をるつぼに入っている溶融液に浸漬し、成長される単結晶インゴットを徐々に引き上げる引き上げ手段と、を含むことができる。

チャンバ内に位置するるつぼに原料物質を容易に投入するために、原料充電装置が必要である。このような充電装置は、投入口、排出口、及び内部に原料物質を貯蔵する空間を備える容器の形態であり、排出口は、原料物質が充填された状態では閉鎖されるが、原料物質をるつぼに供給する時には開放される。

充電装置は、原料物質をるつぼに最初に投入する場合に使用したり、溶融液が入っているるつぼに原料物質を再充電する場合にも使用することができる。

原料物質をるつぼに供給するために、充電装置は、引き上げ装置によってチャンバ内でるつぼに隣接するように下降する。そして、充電装置がるつぼに隣接して位置した状態で、充電装置の排出口を開放し、貯蔵された原料物質をるつぼ内に投入することができる。充電装置は、充電のために、るつぼ内の溶融液に近接するため、充電過程で充電装置が溶融液によって汚染することがある。

実施例は、溶融液による汚染を防止することができ、周辺に位置する構成物の破損を防止することができる充電装置を提供する。

実施例に係る充電装置は、投入口及び排出口を有するボディーと；複数個に分割された蓋を含み、前記蓋のそれぞれは前記ボディーの一端に連結され、前記ボディーの一端を軸に回転する蓋部と；前記蓋のそれぞれの一面を支持し、前記蓋のそれぞれを前記ボディーの一端と連結された部分を軸に回転させる開閉調節部と；を含む。

前記蓋部は、中央に開口部を有する板形状であり、前記中央に開口部を有する板が２個以上に分割されて前記蓋を形成することができる。

前記ボディーの一端の外周面には突出部を設けることができ、前記蓋のそれぞれは前記突出部に連結することができる。

前記蓋のそれぞれは、上部面、下部面、及び前記上部面と前記下部面との間に位置する側面を含み、前記側面のうちいずれか一つから拡張する拡張部を有する蓋板と；前記拡張部を前記突出部に連結する連結部と；を含むことができる。

前記連結部は、第１乃至第３ナット（ｎｕｔｓ）と；一端に第１貫通孔を有し、他端は前記突出部を貫通して前記第１ナットと結合する第１固定ボルトと；一端に第２貫通孔を有し、他端は前記突出部を貫通して前記第２ナットと結合する第２固定ボルトと；前記第１貫通孔、前記拡張部、及び前記第２貫通孔を通過して前記第３ナットと結合する連結ボルトと；を含むことができ、前記蓋板は、前記連結ボルトを軸に回転することができる。

前記突出部を貫通する前記第１固定ボルト及び前記第２固定ボルトのそれぞれの他端は、断面が多角形または十字形状であってもよい。

前記開閉調節部は、前記蓋のそれぞれの下部面の一領域を支持する支持コーン（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｃｏｎｅ）と；前記支持コーンの上端と連結され、前記支持コーンを支持する支持台と；を含むことができる。

前記支持コーンを上下移動させることによって、前記蓋板の回転角度を調節することができる。

前記支持コーンは、中央に前記支持台が挿入される溝を有することができ、前記溝に挿入される前記支持台の一端は前記支持コーンの底と結合することができる。

前記投入口に隣接する前記ボディーの外周面には、水平方向に突出する係止突起を形成することができる。

前記充電装置は、前記ボディーの直径方向に延び、両端が前記投入口に隣接した前記ボディーの互いに異なる２つの領域に固定され、前記支持台が挿入される貫通孔を有するガイド部をさらに含むことができる。

前記ボディー内に充電される物質は、直径が０．５ｍｍ〜１００ｍｍである多結晶塊であってもよい。

他の実施例に係る充電装置は、投入口及び排出口を含み、前記投入口と前記排出口との間に中空の貫通部を有するボディーと；複数の蓋を含み、前記複数の蓋のそれぞれは前記排出口に隣接する前記ボディーの一端に連結される蓋部と；前記蓋のそれぞれを支持し、前記蓋を回転させて前記排出口を開放または閉鎖する開閉調節部と；を含む。

前記蓋が前記排出口を閉鎖した形状は、中央に開口部を有し、複数個に分割された板（ｐｌａｔｅ）形状を有することができる。

前記開閉調節部は、前記蓋のそれぞれの下部面の一領域を支持する支持コーン（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｃｏｎｅ）と；前記支持コーンの上端と連結され、前記支持コーンを支持する支持台と；を含むことができる。

前記支持コーンの上下移動によって、前記蓋のそれぞれは前記ボディーの一端と連結された部分を軸に回転することができる。

前記充電装置は、前記ボディーの直径方向に延び、両端が前記投入口に隣接した前記ボディーの互いに異なる２つの領域に固定され、前記支持台が挿入される貫通孔を有するガイド部をさらに含むことができる。

前記ガイド部は、折れ曲がった構造であってもよく、前記折れ曲がったガイド部によって、前記投入口を第１投入口と第２投入口とに区分することができ、前記第１投入口と前記第２投入口は、互いに異なる大きさを有することができる。

実施例に係る成長装置は、内壁から水平方向に突出する支持突起を有するチャンバと；前記チャンバ内に位置するるつぼと；原料物質を貯蔵し、貯蔵された原料物質を前記るつぼに供給する充電装置と；前記充電装置を前記チャンバ内で上下移動させる引き上げ手段と；を含み、前記充電装置は、投入口及び排出口を有し、前記投入口に隣接する外周面に設けられ、前記支持突起に係止される係止突起が形成されるボディーと；複数個に分割された蓋を含み、前記蓋のそれぞれは前記ボディーの一端に連結される蓋部と；前記蓋のそれぞれの下部面を支持する支持コーンと；一端が前記支持コーンの上端と連結され、他端は前記引き上げ手段と連結される支持台と；を含む。

前記充電装置の係止突起が前記チャンバの支持突起に係止された後に、前記支持コーンの上下移動によって、前記蓋が前記ボディーの一端を軸に回転することができる。

実施例は、溶融液による汚染を防止でき、充電装置の周辺に位置する構成物の破損を防止することができる。

実施例に係る充電装置の第１斜視図である。 図１に示された充電装置の第２斜視図である。 図１に示された充電装置の底面図である。 図２の点線部分の第１蓋の分解斜視図である。 図４に示された第１蓋の結合斜視図である。 図３に示された複数の蓋板の平面図である。 図３に示された蓋板を支持する開閉調節部の斜視図である。 図７に示された蓋板と開閉調節部のＡＢ方向の断面図である。 図７に示された支持コーンの拡大図である。 一般的な充電装置の断面図である。 他の実施例に係る蓋を示す図である。 図１１に示された蓋の蓋板を示す図である。 他の実施例に係る充電装置の斜視図である。 実施例に係る充電装置を含む単結晶成長装置の断面図である。 実施例に係る充電装置を用いてるつぼに原料物質を充填することを示す図である。 実施例に係る充電装置を用いてるつぼに原料物質を充填することを示す図である。 実施例に係る充電装置を用いてるつぼに原料物質を充填することを示す図である。

以下、各実施例は、添付の図面及び各実施例についての説明を通じて明白になる。実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパターンの「上／上部（ｏｎ）」に又は「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、「上／上部（ｏｎ）」と「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「別の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。また、各層の上／上部または下／下部に対する基準は、図面を基準にして説明する。

図面において、大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。また、同一の参照番号は図面の説明を通じて同一の要素を示す。以下、添付の図面を参照して、実施例に係る再充電（ｒｅｃｈａｒｇｅ）装置、及びそれを含む単結晶成長装置について説明する。

図１は、実施例に係る充電装置（Ｒｅｃｈａｒｇｅ ａｐｐａｒａｔｕｓ）１００の第１斜視図を示し、図２は、図１に示された充電装置１００の第２斜視図を示し、図３は、図１に示された充電装置１００の底面図を示す。

図１乃至図３を参照すると、充電装置１００は、反応チャンバ（例えば、エピタキシャル反応チャンバ）内に位置する容器（例えば、るつぼ）に原料物質（例えば、ポリシリコン塊）を充填する手段である。

充電装置１００は、投入口１３−１，１３−２及び排出口１５を有するボディー１０と、排出口１５を覆うようにボディー１０の下端に連結される蓋部２０と、蓋部２０を支持し、支持する蓋部２０を調節して排出口１５を開放したり閉鎖したりする開閉調節部３０と、を含む。

ボディー１０は、両端部１２，１４が開放され、長手方向に延び、中空の貫通部を有することができる。例えば、ボディー１０は、円筒形のパイプ（ｐｉｐｅ）またはチューブ（ｔｕｂｅ）の形状であってもよいが、これに限定されるものではなく、内部に原料貯蔵空間を有していれば、いかなる形状でもよい。例えば、ボディー１０の断面は、円、楕円、または多角形などのように様々な形状を有することができる。ここで、端部は、ボディー１０のいずれか一方の先端を意味することができる。

ボディー１０の第１端部１２には、原料物質が投入される投入口１３−１，１３−２を設けることができ、第２端部１４には、投入された原料物質を外部に排出するための排出口１５を設けることができる。ここで、第１端部１２及び第２端部１４は、ボディー１０の互いに反対側に位置することができる。

ボディー１０の第１及び第２端部１２，１４のそれぞれの形状は、円筒形であってもよいが、これに限定されるものではなく、ボディー１０の形状に応じて円形、楕円形、または多角形などに変形可能である。

ボディー１０は、直径方向に延び、両端が第１端部１２の互いに異なる２つの領域に固定されるガイド部（ｇｕｉｄｉｎｇ ｐａｒｔ）１８を有することができる。

ボディー１０の第１端部１２には２個の投入口１３−１，１３−２を設けることができ、ガイド部１８によって第１投入口１３−１及び第２投入口１３−２を互いに区分することができる。ここで、ボディー１０の直径方向は、ボディー１０の長手方向に対して垂直な方向であり得る。

ガイド部１８は、プレート（ｐｌａｔｅ）状またはバー（ｂａｒ）状であってもよく、一端は第１端部１２の一領域と連結し、他端は第１端部１２の他の領域と連結することができる。ガイド部１８は、一端と他端との間に、開閉調節部３０の支持台３４を挿入することができる貫通孔１８−１を備えることができる。

例えば、貫通孔１８−１は、ガイド部１８の中央に備えることができ、貫通孔１８−１は、後述する蓋部２０の開口部２４の中央に整列され得る。

ボディー１０の第１端部１２に隣接する外周面には係止突起１９を形成することができる。係止突起１９は、ボディー１０の上側外周面から水平方向に突出するリング（ｒｉｎｇ）状の構造であってもよいが、これに限定されるものではなく、他の実施例としては、複数の離隔する係止突起を備えることができる。係止突起１９は、後述するチャンバの内部に設けられる支持突起７０１（図１４参照）に係止される役割を果たすことができる。

ボディー１０の第２端部１４の外周面には突出部１４−１を設けることができる。突出部１４−１は、ボディー１０の外周面からボディー１０の外側に突出した構造を有することができる。例えば、突出部１４−１は、ボディー１０の第２端部１４に設けられるフランジ（ｆｌａｎｇｅ）であってもよい。蓋部２０の一端は突出部１４−１に連結することができる。

突出部１４−１は、リング（ｒｉｎｇ）状であってもよいが、これに限定されるものではない。すなわち、他の実施例において、突出部の個数は複数個であってもよく、複数個の突出部は互いに離隔して外周面に設けられてもよく、それぞれの突出部には、蓋部２０の蓋２０−１，２０−２，２０−３，２０−４のうち対応するいずれか一つが連結されてもよい。

ボディー１０の材質は、内部に貯蔵される原料物質の汚染を防止するために、石英（ｑｕａｒｔｚ）であってもよいが、これに限定されるものではない。

蓋部２０は、中央に開口部２４を有する板形状を有することができ、複数個に分割することができる。例えば、蓋部２０は、中央に円形の開口部２４を有する円板形状を有することができ、複数個の蓋２０−１〜２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）に分割することができ、複数個の蓋２０−１〜２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれを、突出部１４−１の互いに異なる領域に連結することができる。

蓋部２０は、複数個の蓋２０−１〜２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）を含むことができる。蓋２０−１〜２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）の数は２個以上であってもよい。

複数の蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）のそれぞれは、一端をボディー１０の第２端部１４に連結することができ、排出口１５を開き戸式に開放または閉鎖するように、第２端部１４に連結された一端を軸に回転することができる。

複数の蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）のそれぞれの長さは、排出口１５の直径の２分の１よりも小さいので、蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）によって閉鎖された排出口１５には、中央に開口部２４が形成され得る。

例えば、排出口１５を閉鎖した蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）の全体形状は、中央に開口部２４を有する板（ｐｌａｔｅ）形状、またはボード（ｂｏａｒｄ）形状であってもよい。

図１は、排出口１５を閉鎖するように蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）が閉じた場合を示し、図２は、排出口１５を開放するように蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）が開いた場合を示す。

図１及び図３に示された開口部２４は円形であるが、これに限定されるものではなく、他の実施例において開口部２４は、楕円形または多角形などであってもよい。

図１乃至図３に示された蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）の閉じた形状は、中央に開口部２４を有する円板形状であるが、蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）の閉じた形状は、排出口１５の形状によって決定され得る。他の実施例では、楕円形または多角形の形状を有することができる。

蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）は、互いに一定距離離隔することができ、それぞれの一端を突出部１４−１に連結することができる。このとき、蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）同士間の離隔距離は、充電装置に貯蔵される原料物質塊の直径よりも小さくすることができる。

蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）のそれぞれは、蓋板と、複数のボルト及びナットを含む連結部とを含むことができる。

図４は、図２の点線部分１１の第１蓋２０−１の分解斜視図を示し、図５は、図４に示された第１蓋２０−１の結合斜視図を示す。残りの第２乃至第４蓋２０−２〜２０−４も第１蓋２０−１と同一の構造を有することができる。

図４及び図５を参照すると、第１蓋２０−１は、蓋板３１０、及び連結部３２２，３２４，３３２，３３４，３５２，３５４を含むことができる。

蓋板３１０，３２０，３３０，３４０（図７参照）のそれぞれは、一端から延長または拡張される拡張部３１２，３２２，３３２，３４２（図７参照）を有することができ、拡張部３１２，３２２，３３２，３４２の互いに対向する二つの側面を通過する貫通孔１０１，１０２，１０３，１０４を有することができる。

例えば、蓋板３１０は、一端から延長または拡張される拡張部３１２を有することができ、拡張部３１２には水平方向に貫通する貫通孔１０１を設けることができる。このとき、水平方向は、拡張部３１２の互いに対向する二つの側面を貫通する方向であり得る。

連結部３２２，３２４，３３２，３３４，３５２，３５４は、拡張部３１２を突出部１４−１に連結することができ、連結部３２２，３２４，３３２，３３４，３５２，３５４を軸に蓋板３１０は回転することができる。

例えば、連結部３２２，３２４，３３２，３３４，３５２，３５４は、第１及び第２固定ボルト３２２，３２４、連結ボルト３３２、及び第１乃至第３ナット３３４，３５２，３５４を含むことができる。

第１固定ボルト３２２は、貫通孔３０１を有する第１部分３２２−１、及び第１部分３２２−１から延びる第２部分３２２−２を含むことができる。第２固定ボルト３２４は、貫通孔３０２を有する第１部分３２４−１、及び第１部分３２４−１から延びる第２部分３２４−２を含むことができる。

第２部分３２２−２，３２４−２の形状は多面体または十字構造であってもよく、第２部分３２２−２，３２４−２の末端には、後述する第２及び第３ナットと結合するためのねじ山を形成することができる。

第１固定ボルト３２２は、拡張部３１２の一側に位置することができ、第２固定ボルト３２４は、拡張部３１２の他側に位置することができる。

連結ボルト３３２は、第１固定ボルト３２２の貫通孔３０１、拡張部３１２の貫通孔１０１、及び第２固定ボルト３２４の貫通孔３０２を通過して第１ナット３３４と結合することができる。

すなわち、連結ボルト３３２は、第１及び第２固定ボルト３２２，３２４と拡張部３１２とを連結することができ、蓋板３１０は、連結ボルト３３２を軸に回転運動を行うことができる。

突出部１４−１は、第１及び第２固定ボルト３２２，３２４のそれぞれの第２部分３２２−２，３２４−２を挿入することができる複数の貫通溝（例えば、３４２，３４４）を有することができる。

貫通溝（例えば、３４２，３４４）のそれぞれの断面形状は、第２部分３２２−２，３２４−２の形状によって決定され得る。例えば、貫通溝（例えば、３４２，３４４）の断面形状は、第２部分３２２−２，３２４−２を挿入することができるように三角形又は四角形などの多角形、または十字形状であってもよい。

第１固定ボルト３２２の第２部分３２２−２は、突出部１４−１に設けられた貫通溝３４２を通過し、通過された第２部分３２２−２の末端は第２ナット３５２と結合することができる。

第２固定ボルト３２４の第２部分３２４−２は、突出部１４−１に設けられた貫通溝３４４を通過し、通過された第２部分３２４−２の末端は第３ナット３５４と結合することができる。

第１及び第２固定ボルト３２２，３２４及び第２及び第３ナット３５２，３５４によって蓋板３１０を突出部１４−１に固定することができる。

第１及び第２固定ボルト３２２，３２４が拡張部３１２の両側で蓋板３１０を支持し、第１及び第２固定ボルト３２２，３２４の第２部分３２２−２，３２４−２の断面が円形ではなく、多角形または十字形状であるので、蓋板３１０が第１及び第２固定ボルト３２２，３２４を軸に回転することを防止することができる。

図６は、図３に示された複数の蓋板３１０〜３４０の平面図を示す。

図３及び図６を参照すると、蓋板３１０〜３４０のそれぞれは、上部面４０１（図４参照）、下部面４０２（図３参照）、及び上部面４０１と下部面４０２との間に位置する複数個の側面４１１，４１２，４１３，４１４を含むことができる。

蓋板３１０〜３４０の閉じた形状（図７参照）は、中央に開口部２４を有する円板形状を有することができ、蓋板３１０〜３４０のそれぞれは、複数の側面４１１，４１２，４１３，４１４のうち第１側面４１１から突出する拡張部３１２，３２２，３３２，３４２を有することができる。

拡張部３１２，３２２，３３２，３４２は、第１側面４１１の一領域から第１方向に突出することができ、拡張部３１２，３２２，３３２，３４２は、貫通孔１０１乃至１０４を有することができる。第１側面４１１は曲面とすることができる。このとき、第１方向は、第２側面４１２から第１側面４１１に向かう方向であり得る。

例えば、第１側面４１１は、円筒形のボディー１０の内周面と同一の曲率を有する曲面であってもよいが、実施例がこれに限定されるものではない。

第１側面４１１と第２側面４１２との間に位置する第３側面４１３及び第４側面４１４は、隣り合う蓋板３２０または３４０の第３側面４１３及び第４側面４１４と互いに対向することができる。

第１側面４１１と対向する第２側面４１２は凹んだ曲面であってもよいが、これに限定されるものではない。第２側面４１２は、支持コーン３２と接する部分であるので、凹んだ曲面は支持コーン３２と密着することができる。

蓋板３１０，３２０，３３０，３４０のそれぞれの直径または長さｄ₁が排出口１５の直径の２分の１よりも小さいので、蓋２０−１〜２０−ｎ（例えば、ｎ＝４）が排出口１５を閉鎖する場合に、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０の第２側面４１２は開口部２４を形成することができる。このとき、第２側面４１２が、凹んだ曲面であるので、開口部２４の形状は円形であるが、実施例がこれに限定されるものではない。

蓋板３１０，３２０，３３０，３４０のそれぞれは、排出口１５の一部領域を覆うことができ、後述する支持コーン３２は開口部２４を覆うことができる。

例えば、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０のそれぞれの直径ｄ₁と排出口１５の直径ｄ₂との比率ｄ₁：ｄ₂は、１：２．５〜４であってもよい。開口部２４の直径ｄ₃と排出口１５の直径ｄ₂との比率ｄ₃：ｄ₂は、１：２〜５であってもよい。そして、支持コーン３２の直径ｄ₄と排出口１５の直径ｄ₂との比率ｄ₄：ｄ₂は、１：２〜５であってもよい。

図１１は、他の実施例に係る蓋２１−１，２１−２を示し、図１２は、図１１に示された蓋２１−１，２１−２の蓋板４１０，４２０を示す。

図１１及び図１２を参照すると、図１に示された実施例は、４個の蓋２０−１〜２０−４を含んでいるが、図１１に示された実施例は、２個の蓋２１−１，２１−２を含むことができる。

第１及び第２蓋２１−１，２１−２のそれぞれは、互いに一定距離離隔することができ、それぞれの一端を突出部１４−１に連結することができる。第１及び第２蓋２１−１，２１−２のそれぞれは、蓋板４１０，４２０、複数のボルト及びナットを含むことができる。第１及び第２蓋２１−１，２１−２に含まれたボルト及びナットは、図４で説明したものと同一の構造であるので、重複説明は省略する。

蓋板４１０，４２０のそれぞれは、円板が二つに分割された構造とすることができ、両者は互いに同一であるか、対称的な形状を有することができる。

蓋板４１０，４２０のそれぞれは、上部面、下部面、及び上部面と下部面との間に位置する複数個の側面５１１，５１２，５１３，５１４を含むことができる。

蓋板４１０，４２０の閉じた形状は、中央に開口部２４を有する円板形状を有することができ、蓋板４１０，４２０のそれぞれは、複数の側面のうち第１側面５１１の一領域から第１方向に突出する拡張部４１０−１または４１０−２を有することができる。拡張部４１０−１または４１０−２は、貫通孔１０１−１，１０１−２を有することができる。第１側面５１１は曲面とすることができる。このとき、第１方向は、第２側面５１２から第１側面５１１に向かう方向であり得る。

第１蓋板４１０の第１側面５１１と第２側面５１２との間に位置する第３側面５１３及び第４側面５１４は、第２蓋板４２０の第３側面及び第４側面と互いに対向することができる。第２側面５１２は、凹んだ曲面であってもよいが、これに限定されるものではない。第２側面５１２は、支持コーン３２と接する部分であるので、凹んだ曲面は支持コーン３２と密着することができる。

開閉調節部３０は、蓋板４１０，４２０のそれぞれを支持することができ、上下に移動することによって蓋板４１０，４２０を回転移動させることができる。蓋板４１０，４２０が回転移動することによって、排出口１５を開放または閉鎖することができる。

図７は、図３に示された蓋板３１０，３２０，３３０，３４０を支持する開閉調節部３０の斜視図を示し、図８は、図７に示された蓋板と開閉調節部のＡＢ方向の断面図を示す。図７は、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０が排出口１５を完全に閉鎖したときの斜視図である。

図７及び図８を参照すると、開閉調節部３０は、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０のそれぞれの下部面４０２の一領域を支持する支持コーン（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｃｏｎｅ）３２、及び一端は支持コーン３２と連結され、他端は外部の引き上げ手段７８０（図１４参照）と連結される支持台３４を含む。

支持コーン３２は、中央部分が縁部分よりも突出したコーン（ｃｏｎｅ）形状を有することができ、原料物質の汚染を防止するために石英（ｑｕａｒｔｚ）からなることができる。支持台３４は、ロッド（ｒｏｄ）形状とすることができ、モリブデン（Ｍｏ）からなることができる。

図９は、図７に示された支持コーン３２の拡大図を示す。

図９を参照すると、支持コーン３２は、下部の側面５０１から一定距離以内に該当する縁領域である第１部分Ｓ１、及び第１領域Ｓ１を除いた中央に位置する残りの領域に該当する第２部分Ｓ２を含むことができる。

図８を参照すると、第１部分Ｓ１は、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０のそれぞれの第２側面４１２に隣接する部分を支持することができる。蓋板３１０，３２０，３３０，３４０を安定的に支持するために、第１部分Ｓ１は平らにすることができる。

第２部分Ｓ２は、中央部分の高いコーン（ｃｏｎｅ）形状を有することができ、コーンの外周面は、一定の曲率Ｒ１を有する曲面とすることができる。例えば、第２部分Ｓ２の曲率Ｒ１は、半径５５ｍｍ〜６５ｍｍである円の曲率と同一であってもよい。

蓋板３１０，３２０，３３０，３４０が回転移動することによって、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０のエッジ部分または角部分は第２部分Ｓ２と摩擦が発生することがある。実施例は、第２部分Ｓ２を一定の曲率を有する曲面とすることで、摩擦による支持コーン３２の破損を防止することができる。

支持コーン３２は、中央に支持台３４を挿入することができ、底を露出する溝３１を有することができる。支持台３４の一端は溝３１に挿入されて、支持コーン３２の底と結合することができる。

例えば、支持コーン３２の溝３１の底にはねじ溝３５を形成することができ、支持台３４の一端には、ねじ溝３５と結合可能なねじ山を形成することができる。支持台３４の一端を溝３１に挿入することができ、挿入された支持台３４の一端は、溝３１に形成されたねじ溝３５と結合することができる。

支持台３４の他端は、上述したガイド部１８の貫通孔１８−１を通過して外部の引き上げ手段７８０（図１４参照）と連結することができる。

ガイド部１８は、支持台３４の上下移動を容易にすることができ、支持台３４が開口部２４の中心に整列するようにガイドすることができ、上下移動時に支持台３４が左右に揺れないようにする役割を果たすことができる。

外部の引き上げ手段７８０（図１４参照）によって、支持台３４に連結された支持コーン３２が移動することができ、支持コーン３２が移動することによって、支持コーン３２によって支持される蓋板３１０，３２０，３３０，３４０が回転軸を中心に回転移動することができる。上述したように、回転軸は、突出部１４−１と蓋板３１０，３２０，３３０，３４０の一端とを連結する連結部、具体的には、図４に示された連結ボルト３３２であり得る。連結部の構造は、図４に限定されるものではなく、連結されて回転可能な構造であれば、十分である。

開閉調節部３０は、基準水平面３３と支持コーン３２の最下端部３６との距離を調節することによって、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０のそれぞれの回転角度を調節することができる。ここで、基準水平面３３は、ボディー１０の第２端部１４と水平であり、第２端部１４と同一平面上に位置する面であり得る。

図１５Ａ乃至図１５Ｃは、実施例に係る充電装置１００を用いて、るつぼ７２０（図１４参照）に原料物質を充填することを示す。

図１５Ａを参照すると、図８に示されたように、蓋２０−１〜２０−４が排出口１５を完全に閉鎖した状態となるように、支持コーン３２の最下端部３６と基準水平面３３との距離Ｄを調節する。

例えば、蓋２０−１〜２０−４が排出口１５を完全に閉鎖した状態の場合、基準水平面３３と支持コーン３２の最下端部３６との距離Ｄはαであり得る。基準水平面３３と支持コーン３２の最下端部３６との距離Ｄがαである場合、基準水平面３３を基準に蓋板３１０，３２０，３３０，３４０が回転移動する角度は０°であり得る。このとき、排出口１５は、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０及び支持コーン３２の第２領域Ｓ２によって閉鎖され得る。

蓋２０−１〜２０−４が排出口１５を完全に閉鎖した状態で、投入口１３−１，１３−２を通じて原料物質８１０（例えば、多結晶塊）をボディー１０の内部に充填する。

ボディー１０に原料物質８１０を充填した後に、引き上げ手段７８０によってチャンバ７１０の内部に充電装置１００を下降させることができる。

下降する充電装置１００の係止突起１９は、チャンバ７１０の内部に設けられた支持突起７０１に係止され、充電装置１００のボディー１０は、支持突起７０１によって、これ以上下降せずに停止することができる。

係止突起１９が支持突起７０１に係止される前に、基準水平面３３と支持コーン３２の最下端部３６との距離Ｄは、αであり得る。

図１５Ｂを参照すると、ボディー１０が支持突起７０１に係止されて停止した後に、引き上げ手段７８０によって開閉調節部３０は下降することによって、蓋２０−１〜２０−４が回転移動することができ、蓋２０−１〜２０−４が回転移動することによって、排出口１５は順次開放され得る。蓋２０−１〜２０−４の回転移動角度が増加することによって、排出口１５が開放される大きさが増加することができる。

開閉調節部３０が下降することによって、基準水平面３３と支持コーン３２の最下端部３６との距離Ｄがαより大きくなることができ、基準水平面３３を基準に蓋板３１０，３２０，３３０，３４０が回転移動する角度は増加することができる。このとき、排出口１５は、蓋板３１０，３２０，３３０，３４０及び支持コーン３２の第２領域Ｓ２によって一部閉鎖及び一部開放され得る。

多結晶塊の原料物質８１０を詰まりなく円滑に排出することができる基準水平面３３と支持コーン３２の最下端部３６との最小距離Ｄは、βであり得る。

支持コーン３２が、図８に示された位置から下降することによって、排出口１５が徐々に開放される。原料物質８１０を詰まりなく円滑に排出することができる基準水平面３３と支持コーン３２の最下端部３６との間の最小距離を、排出口１５の開放距離Ｄと定義することができる。

充電装置１００内に充填される原料物質である多結晶塊８１０（例えば、ポリシリコン塊）の大きさは、１００ｍｍ以下、例えば、０．５ｍｍ〜１００ｍｍであってもよい。

多結晶塊８１０（例えば、ポリシリコン塊）は、その大きさによって区分することができる。例えば、直径が５０ｍｍ未満である多結晶塊を第１多結晶塊（チップポリ（ｃｈｉｐ ｐｏｌｙ）ともいう）とし、直径が５０ｍｍ以上（例えば、５０ｍｍ〜１００ｍｍ）である多結晶塊を第２多結晶塊（ナケットポリ（ｎｕｇｇｅｔ ｐｏｌｙ）ともいう）とすることができる。このとき、多結晶塊の直径は、多結晶塊の最大直径であり得る。

図１５Ｃを参照すると、開閉調節部３０がさらに下降し、支持コーン３２が蓋板３１０，３２０，３３０，３４０の下部面から離隔する場合、基準水平面３３を基準に蓋板３１０，３２０，３３０，３４０が回転移動する角度は、９０°となり得る。このとき、排出口１５は完全に開放され得る。

図１０は、一般的な充電装置９の断面図を示す。

図１０を参照すると、充電装置９は、両端１ａ，１ｂが開放される主本体１と、主本体１の一端を開閉することができる円錐形のリード本体２と、リード本体２に連結されるワイヤ３とを含むことができる。主本体１の下端１ａには投入口４ｂを設けることができ、主本体１の上端１ｂには排出口４ａを設けることができる。

充電装置９内に充填された多結晶塊を排出口４ａに円滑に排出するための主本体１の下端１ａからリード本体２の下端部までの距離ｄ（以下、“開放距離（ｏｐｅｎ ｌｅｎｇｔｈ）”と呼ぶ。）は、多結晶塊の直径によって決定され得る。例えば、多結晶塊の直径が大きいほど、充電装置９の開放距離ｄは増加することができる。

例えば、主本体１の直径が２３０ｍｍである場合において、チップポリの場合、開放距離ｄは８０ｍｍとすることができ、ナケットポリの場合、開放距離ｄは１２０ｍｍとすることができる。

充電装置９を用いて原料物質（例えば、シリコン）を成長させる工程は、原料物質メルティング工程（ｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、充電装置を用いて原料物質を追加的にチャージする追加チャージ工程（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｈａｒｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）、及び結晶成長工程の順に進行することができる。

ここで、追加チャージ工程は、最初の原料物質をるつぼに充電し、充電された原料物質を溶かす場合、原料物質の大きさの差などによって、るつぼ内の溶融液の表面が非常に低くなることがあるため、原料物質を追加的にチャージして溶融液の量を増加させる工程である。

追加チャージ工程で、溶融液の表面は、るつぼの上端部の近くまで上がることができる。したがって、直径の大きいナケットポリを使用することによって充電装置９の開放距離ｄが増加する場合に、リード本体２が、るつぼ内の溶融液（ｍｅｌｔ）、または周辺の構成物（例えば、熱遮蔽部、スケールロッド（ｓｃａｌｅ ｒｏｄ））に接触する危険があり、これによって、充電装置９が汚染したり、周辺の構成物が破損することがある。

サイズが小さいチップポリを使用すると、前記問題点を防止できるが、チップポリは、ナケットポリに比べて、より多くの作製工程を経て生産されるため、単価が高いという問題点がある。

図１０に示されたリード本体２は、排出口４ａ全体を覆わなければならないので、リード本体２の下端部の直径が排出口４ａの直径と同一でなければならない。

しかし、実施例は、蓋部２０によって形成される開口部２４の直径が、排出口１５の直径よりも小さいので、図１０と比較するとき、相対的に大きさ（例えば、高さｈ及び直径ｄ４）が小さい支持コーン３２を使用しても、排出口１５を開放または閉鎖することができる。

したがって、実施例は、大きさが小さい支持コーン３２を使用して排出口１５を開放または閉鎖するので、ナケットポリを円滑に排出するための開放距離β（図１５Ｂ参照）を短縮させることができる。

例えば、図８に示された支持コーン３２の位置から支持コーン３２が１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度のみ下降しても、詰まりなくナケットポリを円滑に排出することができる。

したがって、実施例は、ナケットポリを円滑に排出できる支持コーン３２の下降距離を短縮させることによって、充電装置１００の汚染を防止することができ、充電装置１００の周辺に位置する成長装置の構成物の破損を防止することができる。

また、実施例は、蓋部２０が突出部１４−１を基準に回転移動するので、投下された原料物質によって溶融液がるつぼの外に跳ねることを遮断することができる。

図１３は、他の実施例に係る充電装置１００−１の斜視図を示す。図１と同一の図面符号は同一の構成を示し、同一の構成については、重複説明を避けるために説明を簡略にしたり省略する。

図１３を参照すると、図１に示されたガイド部１８は、直線またはライン（ｌｉｎｅ）形状であるが、充電装置１００−１のガイド部１８０は、中央部分が折れ曲がった形状とすることができる。

ガイド部１８０は、中央に位置する貫通孔１８−１を基準に、一側に位置する第１部分１８２、及び他側に位置する第２部分１８４を含むことができる。ガイド部１８０の第１部分１８２と第２部分１８４は、貫通孔１８−１を基準に折れ曲がった構造とすることができる。

第１部分１８２の一端は第１端部１２の一領域に連結し、他端は第２部分１８４の一端に連結することができる。第２部分１８４の他端は第１端部１２の他の領域に連結することができる。

第１部分１８２及び第２部分１８４によって第１投入口１３−３及び第２投入口１３−４を互いに区分することができる。ガイド部１８０は、中央部分が折れ曲がった形状であるので、第１投入口と第２投入口は互いに大きさが異なる。すなわち、第１投入口１３−３の大きさが第２投入口１３−４の大きさよりも小さい。

充電装置に原料物質塊を充填する時に、円滑に原料物質塊をボディー内に充填するために、ボディーを傾け、二つの投入口のうち下方に位置する投入口に主に原料物質塊を投入することが便利である。

投入口の数は２個であってもよいが、ボディーを傾けて使用するので、便利性のために実際的に１個の投入口のみを使用することができる。このように使用される投入口の大きさを、使用されない投入口の大きさよりも大きくすることで、原料物質塊をより容易に且つ迅速に充電装置に投入することができる。

しかし、第１部分１８２と第２部分１８４との間の角度を過度に大きくする場合には、支持台３４をガイドするガイド部１８０が破損または損傷する危険がある。

第１部分１８２と第２部分１８４とがなす角度θは９０°より大きく、１８０°より小さくすることができる。好ましくは、第１部分１８２と第２部分１８４とがなす角度θは１２０°〜１６０°とすることができる。

原料物質の塊を円滑に投入するために、第１端部１２の直径Ｄ１は２３０ｍｍ〜２６０ｍｍとすることができる。

したがって、実施例は、図１に示された実施例に比べてより迅速で且つ容易に原料物質塊をボディー１０の内部に充填することがことができる。

図１４は、実施例に係る充電装置１００を含む単結晶成長装置２００の断面図を示す。

図１４を参照すると、単結晶成長装置２００は、チャンバ７１０、るつぼ７２０、発熱体７３０、るつぼ支持台７３１、熱遮蔽部７５０、断熱材７６０、及び引き上げ手段７８０を含むことができる。

チャンバ７１０は、結合する位置によって、ボディーチャンバ（ｂｏｄｙ ｃｈａｍｂｅｒ）７１１、ドームチャンバ（ｄｏｍｅ ｃｈａｍｂｅｒ）７１２、及びプルチャンバ（ｐｕｌｌ ｃｈａｍｂｅｒ）７１３を含むことができる。

ボディーチャンバ７１１内にはるつぼ７２０を設置することができ、ドームチャンバ７１２は、ボディーチャンバ７１１の上端において蓋部を形成することができる。ボディーチャンバ７１１とドームチャンバ７１２は、多結晶シリコンをシリコン単結晶インゴットに成長させるための環境を提供する所であって、内部に収容空間を有する円筒であってもよい。プルチャンバ７１３は、ドームチャンバ７１２の上端に位置し、成長されたシリコン単結晶インゴットを引き上げるための空間である。

チャンバ７１０は、内壁から水平方向に突出する支持突起７０１を有することができる。例えば、支持突起７０１は、プルチャンバ７１３の内壁から水平方向に突出することができる。支持突起７０１は、充電装置１００の係止突起１９を支持することができる。

充電装置１００の係止突起１９がチャンバ７１０の支持突起７０１によって支持された後には、引き上げ手段７８０によって開閉調節部３０が下降しても、充電装置１００のボディー１０はこれ以上下降せずに、停止される。

充電装置１００は、支持突起７０１によって停止され、開閉調節部３０が下降することによって蓋２０−１〜２０−４が回転移動し、これによって、排出口１５が順次開放され得る。

るつぼ７２０は、ボディーチャンバ７１１の内部に配置することができ、るつぼ支持台７３１は、るつぼ７２０の下部に位置し、るつぼ７２０を支持することができる。発熱体７３０は、るつぼ７２０の外周面と離隔するようにボディーチャンバ７１１内に配置することができる。

断熱材７６０は、発熱体７３０とボディーチャンバ７１１の内壁との間に設置することができ、発熱体７３０の熱がボディーチャンバ７１１の外部に漏出することを遮断することができる。

引き上げ手段７８０は、成長する対象物または充電装置１００を固定して支持する固定部７８２、及び成長された対象物（例えば、単結晶インゴット）または充電装置１００の開閉調節部３０を上昇または下降させる引き上げ部７８４を含むことができる。

固定部７８２は、ケーブルタイプ（ｃａｂｌｅ ｔｙｐｅ）またはシャフトシタイプ（ｓｈａｆｔ ｔｙｐｅ）であってもよく、一端にはシードチャック７９０を設けることができる。引き上げ部７８４は、モータなどを用いて、固定部７８２に連結された成長された対象物または充電装置１００を上昇または下降させることができる。

単結晶成長のためには、シードチャック７９０にはシード（ｓｅｅｄ）を連結することができる。

単結晶成長装置２００に原料物質を供給するために、シードチャック７９０には充電装置１００を連結することができる。例えば、開閉調節部３０の支持台３４をシードチャック７９０に連結することができ、引き上げ部７８４によって、シードチャック７９０に連結された開閉調節部３０は上昇または下降することができ、開閉調節部３０の上昇または下降によって、蓋部２０が排出口１５を開放または閉鎖することができる。

以上で各実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ず一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関する内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

１０ ボディー
１２ 第１端部
１３−１、１３−２ 投入口
１４ 第２端部
１４−１ 突出部
１８ ガイド部
１９ 係止突起
２０ 蓋部
２０−１〜２０−４ 蓋
３０ 開閉調節部
３２ 支持コーン
３４ 支持台
３１０〜３４０ 蓋板
３２ 拡張部
３２２、３２４、３３２ ボルト
３３４、３５２、３５４ ナット

Claims (14)

1. 投入口及び排出口を有するボディーと、
   複数個に分割された蓋を含み、前記蓋のそれぞれは前記ボディーの一端に連結され、前記ボディーの一端を軸に回転する蓋部と、
   前記蓋のそれぞれの一面を支持し、前記蓋のそれぞれを前記ボディーの一端と連結された部分を軸に回転させる開閉調節部と、を含む、充電装置。
2. 前記開閉調節部は、
   蓋板のそれぞれの下部面の一領域を支持する支持コーン（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｃｏｎｅ）と、
   前記支持コーンの上端と連結され、前記支持コーンを支持する支持台と、を含む、請求項１に記載の充電装置。
3. 前記支持コーンが上下移動することによって、前記蓋板の回転角度が調節される、請求項１又は２に記載の充電装置。
4. 前記支持コーンは、中央に前記支持台が挿入される溝を有し、
   前記溝に挿入される前記支持台の一端は、前記支持コーンの底と結合する、請求項２又は３に記載の充電装置。
5. 前記蓋部は、中央に開口部を有する板形状であり、前記中央に開口部を有する板が２個以上に分割されて前記蓋を形成する、請求項１乃至４のいずれかに記載の充電装置。
6. 前記ボディーの一端の外周面には突出部が設けられ、前記蓋のそれぞれは前記突出部に連結される、請求項１乃至５のいずれかに記載の充電装置。
7. 前記蓋のそれぞれは、
   上部面、下部面、及び前記上部面と前記下部面との間に位置する側面を含み、前記側面のうちいずれか一つから拡張する拡張部を有する蓋板と、
   前記拡張部を前記突出部に連結する連結部と、を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の充電装置。
8. 前記連結部は、
   第１乃至第３ナット（ｎｕｔｓ）と、
   一端に第１貫通孔を有し、他端は前記突出部を貫通して前記第１ナットと結合する第１固定ボルトと、
   一端に第２貫通孔を有し、他端は前記突出部を貫通して前記第２ナットと結合する第２固定ボルトと、
   前記第１貫通孔、前記拡張部、及び前記第２貫通孔を通過して前記第３ナットと結合する連結ボルトと、を含み、
   前記蓋板は、前記連結ボルトを軸に回転する、請求項７に記載の充電装置。
9. 前記突出部を貫通する前記第１固定ボルト及び前記第２固定ボルトのそれぞれの他端は、断面が多角形または十字形状である、請求項８に記載の充電装置。
10. 前記投入口に隣接する前記ボディーの外周面には、水平方向に突出する係止突起が形成される、請求項１乃至９のいずれかに記載の充電装置。
11. 前記ボディーの直径方向に延び、両端が前記投入口に隣接した前記ボディーの互いに異なる２つの領域に固定され、中央に前記支持台が挿入される貫通孔を有するガイド部をさらに含む、請求項２乃至４のいずれかに記載の充電装置。
12. 前記ボディー内に充電される物質は、直径が０．５ｍｍ〜１００ｍｍである多結晶塊である、請求項１乃至１１のいずれかに記載の充電装置。
13. 内壁から水平方向に突出する支持突起を有するチャンバと、
    前記チャンバ内に位置するるつぼと、
    原料物質を貯蔵し、貯蔵された原料物質を前記るつぼに供給する充電装置と、
    前記充電装置を前記チャンバ内で上下移動させる引き上げ手段と、を含み、
    前記充電装置は、
    投入口及び排出口を有し、前記投入口に隣接する外周面に設けられ、前記支持突起に係止される係止突起が形成されるボディーと、
    複数個に分割された蓋を含み、前記蓋のそれぞれは前記ボディーの一端に連結される蓋部と、
    前記蓋のそれぞれの下部面を支持する支持コーンと、
    一端が前記支持コーンの上端と連結され、他端は前記引き上げ手段と連結される支持台と、を含む、成長装置。
14. 前記充電装置の係止突起が前記チャンバの支持突起に係止された後に、前記支持コーンの上下移動によって、前記蓋が前記ボディーの一端を軸に回転する、請求項１３に記載の成長装置。

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