KR100441359B1

KR100441359B1 - 단결정인상장치내의히터전극용손을방지하기위한장치

Info

Publication number: KR100441359B1
Application number: KR1019970012848A
Authority: KR
Inventors: 마사오 사이또오; 다이스께 와까바야시; 다까시 아따미; 히사시 후루야
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤; 미쯔비시 마테리알 실리콘 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 2004-09-30
Also published as: DE19712777A1; DE19712777B4; US5843228A; TW517101B; JP3482979B2; CN1106460C; KR970070256A; CN1168931A; JPH09278585A

Abstract

본 발명은 도가니(103)의 히터(104)에 전류를 공급하는 데에 사용되는 전도성 금속 전극(5, 5)의 용손을 방지하기 위한 것이다. 단결정 인상 장치는 상기 도가니(103)를 둘러싸는 히터(104)와, 히터(104)의 한 쌍의 흑연 중간 전극(6)에 각각 나사 결합된 한 쌍의 전극(5, 5)과, 한 쌍의 전극(5, 5)에 전력을 공급하기 위한 전압원(9)을 구비한다. 스위치(11)는 전력을 전달 및 차단시키도록 절환된다. 전류계(10a)는 히터(104)를 통해 흐르는 전류를 연속적으로 측정한다. 본 발명에 의한 조사에 따르면, 중간 전극(6)의 하부에 균열(8)이 발생하는 경우에 전극(5, 5)의 용손 이전에 균열(8) 내의 전기 대전 형상으로 발생되는 측정된 전류값의 미세한 변동이 있었다. 따라서, 전류계(10a)에 의해 측정된 전류의 변동이 허용 범위 밖에 있게 되면, 제어기(12)는 스위치(11)를 절환시켜 전극(5, 5)으로의 전력 공급을 차단하여 전극(5, 5)의 용손을 방지한다.

Description

단결정 인상 장치 내의 히터 전극 용손을 방지하기 위한 장치

본 발명은 반도체의 단결정이 도가니 내에 저장된 반도체 용융물로부터 인상되는 단결정 인상 장치에 관한 것으로, 특히 도가니를 가열하는 데에 사용되는 히터의 전도성 금속 전극의 용손을 방지하기 위한 장치에 관한 것이다.

CZ 성장 기술은 실리콘(Si) 또는 갈륨비소(GaAs)와 같은 반도체의 단결정을 성장시키기 위한 현재 공지된 방법 중의 한 예이다.

CZ 성장 기술은 큰 직경의 전위되지 않거나 격자 결함이 아주 낮은 고순도 단결정을 간단하게 생성할 수 있기 때문에, 다양한 반도체 결정의 성장에 폭 넓게 사용되고 있다.

최근에, 산소 및 불순물 농도가 균일한 수준이 되는 큰 직경의 고순도 단결정에 대한 요구가 이러한 요구를 충족시키기 위해 다양한 방법으로 이러한 CZ 성장 기술을 개선시켜 왔다.

전술한 CZ 성장 기술의 제안된 개선들 중 하나는 연속 자기장 인가 CZ 기술(이하, 연속 자기장 인가 CZ 기술로 약칭됨)이며, 이는 이중 도가니를 채용한다. 이러한 기술의 특징은 반도체 용융물 내의 대류를 감소시키도록 도가니 내의 용융된 반도체에 외부로부터 자기장을 인가함으로써 양호한 슬립프리 비율(slip-free ratio)을 가지며 산소 농도 수준이 매우 양호하게 제어되는 단결정 성장을 가능하게 하며, 내부 및 외부 도가니 사이에 위치된 위치로 원료의 연속 공급을 허용함으로써 반도체 재료의 긴 단결정을 간단하게 생성할 수 있다. 따라서, 이러한 방법은 큰 직경의 긴 반도체 재료 단결정을 얻는 최적의 방법들 중 하나로 인식된다.

도4는 위에서 설명한 연속 자기장 인가 CZ 기술을 채용하는 일본 특허 공개 제(평)4-305091호에서 제안된 단결정 실리콘 인상 장치의 실시예를 도시하고 있다. 이러한 단결정 인상 장치(101)를 사용함으로써, 이중 도가니(103), 히터(104) 및 원료 공급 튜브(105)가 중공의 기밀 챔버(102) 내부에 위치되고 자석(106)이 챔버(102) 외부에 위치된다.

그러나, 이후에 기술하는 바와 같이 본 발명은 연속 자기장 인가 CZ 기술을 사용하는 단결정 인상 장치뿐만 아니라 자기장이 인가되지 않는 연속 대전 형태의 CZ 기술(CCZ 기술)을 채용하는 단결정 인상 장치 또는 이중 도가니가 아닌 단일 도가니를 구비한 단결정 인상 장치에도 적용될 수 있다.

이중 도가니(103)는 이산화규소로 제조된 대략 반구형의 외부 도가니(111)와 외부 도가니(111) 내부에 끼워지는 원통형 구획체로서 이산화규소로 제조된 내부 도가니(112)를 포함한다. 내부 도가니(112)의 측벽은 각각의 내부 및 외부 도가니(112, 111) 사이의 영역(원료 용융 영역)을 내부 도가니(112)의 내부(결정성장 영역)와 연결시키는 다수의 연결 개구(113)를 포함하고 있다.

이중 도가니(103)는 챔버(102)의 하부의 중앙에 위치하는 수직축(114) 상에 위치되는 서셉터(115) 상에 장착되고, 축(114)의 중심축을 중심으로 특정 각속도로 수평면 내에서 회전될 수 있다. 반도체 용융물(가열에 의해 용융된 반도체 단결정의 발생을 위한 원료, 121)이 이러한 이중 도가니(103) 내부에 저장된다.

원통형 히터(104)가 도가니 내부에서 반도체 원료를 가열시켜 용융시키고, 또한 이렇게 제조된 반도체 용융물(121)의 온도를 유지시킨다. 통상 저항 가열이 사용된다. 히터(104)의 상세한 구성은 이후에 기술된다. 원료 공급 장치로 작용하는 원료 공급 튜브(105)는 하단부 개구로부터 외부 도가니(112) 및 내부 도가니(112) 사이의 반도체 용융물의 표면 상으로 소정 체적의 반도체 원료(110)를 연속적으로 주입하는 데에 사용된다.

전술한 원료 공급 튜브(105)를 통해 공급되는 원료(110)의 일례는, 필요하다면 (실리콘의 p형 단결정을 생산하는 경우에) 붕소(B)와 (실리콘의 n형 단결정을 생산하는 경우에) 인(P)과 같은 도핑제로 공지된 필수 첨가제를 추가 공급함으로써, 분쇄기 내에서 분쇄되어 플레이크 형태로 변환된 폴리실리콘 또는 열증착을 이용하는 기체 상태의 원료로부터 적층된 폴리실리콘 과립을 포함한다.

갈륨비소(GaAs)의 경우에 작업은 위에서 설명한 바와 같으나, 이 경우 사용되는 필수 첨가제는 아연(Zn) 또는 실리콘(Si)이다.

위에서 설명한 단결정 인상 장치(101)를 사용함으로써, 씨결정(125; seed crystal)이 내부 도가니(112) 위에 위치하는 인상 축(124) 상의 (본 도면에 도시되지 않은) 척(chuck)으로부터 현수되고, 반도체(126)의 단결정이 씨결정(125)의 핵 주위의 반도체 용융물(121)의 상부 표면에서 성장한다.

그러나, 일본 특허 공개 제(소)63-303894호에 개시된 바와 같이, 이러한 형태의 단결정 인상 장치를 사용함으로써 단결정의 성장은 폴리실리콘의 덩어리와 같은 다결정 원료가 먼저 용융되어 반도체 용융물(121)이 외부 도가니(111) 내에서 저장되어 생성되는 것을 필요로 하고, 이중 도가니(103)는 내부 도가니(112)를 외부 도가니(111) 위에 위치시켜서 이를 외부 도가니(111) 상에 장착시킴으로써 형성된다.

이중 도가니(103)가 다결정 원료의 용융 이후에 형성되는 이유는 반도체 용융물(121)을 얻기 위해 다결정 원료의 완전 용융을 수행하도록 외부 도가니(111) 내부에서 원료의 온도가 히터(104)를 이용하여 단결정 성장 온도보다 높은 온도로 상승될 필요가 있기 때문이다. 내부 도가니(112)가 용융 단계 이전에 외부 도가니 상에 장착된다면, 내부 도가니(112)의 보다 큰 열변형이 발생하게 된다.

더욱이, 내부 도가니(112)의 연결 개구(113)는 원료가 추가될 때 반도체 용융물(121)이 단지 외부 도가니(111)로부터 내부 도가니(112)로 유동하는 것만을 보장하기에 충분히 작은 소정의 개구 면적으로 설정된다. 이러한 제한 이유는 대류 작용을 통해 반도체 용융물이 단결정 성장 영역으로부터 다시 원료 용융 영역으로 유동할 수 있는 경우에 상기 현상이 발생한다면 단결정 성장 중의 불순물 농도의 제어 및 용융 온도의 제어가 문제가 될 수 있다는 것이다.

도5A 및 도5B는 각각 전술한 한 실시예의 히터(104)의 평면도 및 정면도이고, 반면에 도6은 히터(104)의 전극 부분의 확대도이다.

도5A 및 도5B에 도시된 바와 같이, 히터(104)는 대략 원통형이고, 히터의 바닥 모서리의 대향 측면 부분들로부터 돌출하는 일체형 돌출부(1, 2)가 설치되어 있다. 더욱이, 히터(104)는 수직 방향으로 연장되는 히터(104)의 상부 모서리 및 하부 모서리를 번갈아가며 절단하는 다수의 슬릿(3)을 구비하고 있다. 결과적으로, 한 쌍의 돌출부(1, 2)를 가로질러 전압을 인가함으로써 도5B에 화살표(D) 방향으로 지시된 방향으로 히터(104)를 통과하여 전류가 흐르게 된다. 더욱이, 돌출부(1, 2)가 히터 내부로 돌출하는 형상 또한 가능하다.

도6에 도시된 바와 같이, 히터(104)의 전극부에 의하여, 히터(104)의 돌출부(1)는 관통 개구(1a)를 구비하고, 흑연재 중간 전극(6)의 나사부(6a)가 개구(1a)를 통해 삽입된다. 너트(7)가 나사부(6a)에 나사결합되어 전극을 돌출부(1)에 결합시킨다.

나사형 개구(6b)가 중간 전극(6)의 하단부 내에 형성되고, 전도성 금속 전극(5)의 나사부(5a)가 이러한 나사형 개구(6b) 내로 나사결합된다. 전도성 금속 전극(5)은 상단부의 나사부(5a)와, 플랜지부(5b) 및 작은 직경의 본체부(5c)를 포함한다. 본체부(5c)는 본체를 통해 축방향으로 연장되는 냉각수 통로(5d)가 끼워진다. 전도성 금속 전극(5)은 통상 구리, 구리 합금 또는 스테인레스강과 같은 금속으로 형성될 수 있으나, 이들 재료로 제한되는 것은 아니다.

중간 전극(6)의 하단부는 전도성 금속 전극(5)의 플랜지부(5b)의 상부 표면과 접촉한다. 작은 직경의 본체부(5c)는 (도4에 의하면) 챔버(102)의 기부(102a)를 통과하고, 본체부(5c)가 기부(102a)와 접촉하지 않도록 보장하기 위해 절연 재료로 제조된 슬리브(4)가 기부(102a) 내로 끼워진다.

히터(104)의 다른 돌출부(2)에서의 전극의 구성은 돌출부(1)에서의 전극의 구성과 동일하므로, 관련 도면 및 설명은 생략한다.

이러한 형상을 이용함으로써, 소정값(예컨대, 1500 암페어)의 전류가 히터(104)를 통과할 수 있게 하는 2개의 전도성 금속 전극(5, 5; 하나는 본 도면에 도시되지 않으며, 각각은 양극 및 음극임)을 가로지르는 전압이 인가된다.

도6에 도시된 경우에 있어서, 히터(104)의 진동 또는 중간 전극(6)의 마모와 같은 요인에 의해 균열(8)이 중간 전극(6)의 하단부(나사형 개구부) 내에 형성되는 경우, 전도성 금속 전극(5)으로부터 중간 전극(6)으로의 전류 공급은 균열(8) 위의 나사부(6b) 내에 집중된다. 결과적으로, 냉각수 통로(5d) 내부의 물 온도가 상승되고, 물의 일부가 비등하기 시작하여 냉각수 통로(5d)의 상부 내에 증기로 충전된 공간을 발생시킨다. 이러한 조건 하에서 히터로의 전기 공급이 계속되면, 전도성 급속 전극(5)의 냉각수와 직접 접촉하지 않는 부분의 냉각 효율이 감소하게 되어 전도성 금속 전극(5)의 용손 가능성으로 이어진다. 전도성 금속 전극이 용융되기 시작하면, 냉각수 통로(5d) 내부의 냉각수는 (도4에 의하면) 챔버(102)의 내부로 기포화되어 오염 문제를 초래한다.

본 발명은 단결정 인상 장치 내의 히터 전극 용손을 방지하기 위한 장치를 제공할 목적으로 현재 기술과 관련된 상기 문제점들을 고려하여 히터의 전도성 금속 전극의 용손이 방지될 수 있다.

도1은 단결정 인상 장치 내의 히터 전극 용손을 방지하기 위한 본 발명의 장치의 일 실시예에 관한 제어 블록 다이아그램.

도2는 수평축은 시간(t)을 수직축은 측정된 전류값(A₁)을 도시하는 그래프.

도3A는 균열로 인한 측정된 전류값의 변동을 도시하는 도면.

도3B는 측정 장치의 오차 및 다른 외란으로 인한 측정된 전류값의 변동을 도시하는 도면.

도4는 연속 자기장 인가 CZ 기술을 이용하는 실리콘 단결정 인상 장치의 실시예를 도시한 단면도.

도5A는 히터의 실시예의 평면도.

도5B는 히터의 실시예의 정면도.

도6은 히터의 전극 부분의 확대도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

5 : 금속 전극

6 : 중간 전극

9 : 전압원

11 : 스위치

12 : 제어기

13 : 경보 장치

103 : 도가니

104 : 히터

상기의 목적을 달성하기 위해, 단결정 인상 장치 내의 히터 전극 용손을 방지하기 위한 본 발명에 의한 장치는,

기밀 용기와, 기밀 용기 내에 반도체 용융물을 저장하는 도가니와, 도가니를 둘러싸는 히터와, 각각 냉각수 통로를 구비하고 히터에 연결된 흑연재 중간 전극에 나사결합되는 한 쌍의 전도성 금속 전극과, 적어도 하나의 전도성 금속 전극과 한쌍의 전도성 금속 전극에 전력을 공급하기 위한 전압원 사이의 회로 내에 제공된 스위치와, 히터를 통해 흐르는 전류값을 측정하기 위한 전류 측정 장치와, 그리고 전류 측정 장치에 의해 측정된 전류값을 입력받고 전류값의 허용 범위를 초과하는 변동이 소정의 제1 시간 간격 동안 계속되는 경우에 상기 스위치를 꺼서 전류 공급을 차단시키는 제어기를 포함하고 있으며, 제1 소정 시간 간격은 전도성 금속 전극의 용손 발생에 필요한 측정된 전류값의 허용 범위를 초과하는 연속 변동 시간보다 짧은 기간이다.

본 발명의 발명자들은, 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의하면 균열(8)이 중간 전극(6)의 하단부[나사형 개구부(6b)] 내에 형성되는 경우에, 전도성 금속 전극(5)의 용손이 발생하기 이전에 균열부(8) 내에서 방전 현상이 발생하여 히터(104)를 통해 흐르는 전류의 측정값(A₁)의 미세한 변동(진동; Z)을 발생시킨다는 것을 명확히 하였다. 더욱이, 변동(Z)의 기간이 대략 (예컨대, 10분으로) 일정하다는 것이 관찰되었다.

결국, 히터(104)를 통해 흐르는 전류는 전류계(10a)를 이용하여 연속적으로 측정되었고, 허용 범위(H)를 초과하는 측정값(A₁)의 변동(Z)이 도2에 도시된 바와 같이 소정의 제1 시간 간격(예컨대, 5분) 동안 지속되었다면 제어기(12)는 스위치(11)를 끄고 전압원(9)으로부터 한 쌍의 전도성 금속 전극(5, 5)으로의 전류를 차단하여 전도성 금속 전극의 용손을 방지한다.

본 발명의 다른 형상은 경보 장치를 구비하며, 전류값의 허용 범위를 초과하는 변동이 제1 시간 간격보다 짧은 소정의 제2 시간 간격 동안 지속되면 제어기는 먼저 경보 장치를 작동시킨다.

본 발명의 형상에 의하면, 허용 범위(H)를 초과하는 변동(Z)이 소정의 제1 시간 간격(T₁)보다 짧은 소정의 제2 시간 간격(T₂; 예컨대, 1분) 동안 지속되면, 제어기(12)는 먼저 경보 장치(13)를 작동시켜서 균열이 있는 지의 여부를 작업자에게 즉시 알려준다.

또한, 본 발명의 형상은 히터에 공급되는 전력을 측정하기 위한 전력 측정 장치를 구비하며, 전류 측정 장치에 의해 측정되는 전류값과 전력 측정 장치에 의해 측정되는 바와 같이 전력이 저항값 계산하는 제어기로 연속적으로 입력되며, 저항값의 허용 범위를 초과하는 변동이 소정의 제1 시간 간격 동안 지속되면 제어기가 스위치를 끄게 된다.

본 발명은 전류의 변동이 경보 장치를 작동시키고 히터로의 전류를 차단시키기 위한 원인으로서 사용되는 경우의 형상과, 저항값이 히터로 공급되는 전력 및 전류의 값으로부터 계산되는 형상으로 제한되지는 않으며, 경보 장치를 작동시키고 히터로의 전류를 차단시키는 원인으로서 사용되는 저항값의 변동 또한 가능하다.

다음으로 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.

단결정 인상 장치 내의 히터 전극의 용손을 방지하기 위한 본 발명에 의한 한 실시예의 제어 블록 다이아그램이 도1에 도시되어 있고, 수직축을 따르는 시간(t)과 수평축을 따르는 측정된 전류값(A₁)을 도시하는 그래프가 도2에 도시되어 있다.

본 실시예의 구성은 관련 기술의 설명에 관한 도4 내지 도6에 도시된 구성과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

도1 및 도4에 도시된 바와 같이, 전압원(9)은 전류를 히터(104)를 통해 흐르게 하는 한 쌍의 구리 전극(전도성 금속 전극; 5, 5)을 가로질러 전압을 인가한다. 히터(104)로부터 열이 방출되어 도가니 내부에서 반도체 원료를 용융시키고, 이어서 생성된 반도체 용융물(121)의 온도를 유지시킨다. 스위치(11)는 전압원(9)과 하나의 구리 전극(5) 사이의 회로 내에 구비된다. 스위치가 켜질 때 전류는 전압원(9)으로부터 한 쌍의 구리 전극(5, 5)으로 흐르고, 반면에 상기 스위치가 꺼질 때 이 전류도 차단된다. 스위치(11)를 켜고 끄는 것은 이하에서 언급되는 제어기(12)에 의해 수행된다. (검출 결과에 대한 도2에 의하면) 전류계(10a)는 히터(104)를 통해 흐르는 전류를 연속적으로 검출(측정)하는 전류 측정 장치로서작용한다.

후술하는 다른 실시예에서 전력 측정 장치로 작용하는 전력계(10b)는 본 실시예에서 요구되지 않는다.

제어기(12)는 히터를 통해 흐르는 측정된 전류(A₁)에 관한 전류계(10a)로부터의 입력을 연속적으로 공급받고, 허용 범위(H)를 초과하는 측정된 전류값(A₁)의 변동(Z)은 이하에서 설명되는 소정의 제1 시간 간격(T₁, 예컨대 5분) 동안 지속되는 경우에, 제어기(12)는 스위치(11)를 꺼서 히터(104)로의 전류 흐름을 차단한다. 따라서, 측정된 전류값(A₁)이 소정의 시간 간격(T₁) 동안 허용 범위(H)를 초과하여 변동하면 제어기(12)는 스위치(11)를 끈다. 소정의 제1 시간 간격(T₁)은 구리 전극(5)의 용손 발생에 대해 요구되는 허용 범위(H)를 초과하는 연속 측정된 전류값(A₁)의 연속 변동 시간(본 실시예에서는 대략 10분임)보다 짧은 간격이다. 더욱이, 측정값(A₁)이 소정의 제1 시간 간격(T₁)보다 짧은 소정의 제2 시간 간격(T₂) 동안 허용 범위(H)를 초과하여 변동되면, 제어기(12)는 먼저 경보 장치(13)를 작동시킨다. 경보 장치(13)는, 예컨대 단결정 인상 장치의 작업 패널 상에 부착된다. 소정의 제1 시간 간격(T₁) 및 제2 시간 간격(T₂)의 값은 제어기(12) 내에서 미리 초기화된다.

다음으로, 히터 전극 용손을 방지하는 본 장치의 실시예의 작동을 설명한다.

도2에 도시된 바와 같이, 도가니 내부의 반도체 원료를 가열하여 용융시키고이어서 (도4에 의하면) 연속 생산된 반도체 용융물(121)의 온도를 유지시키기 위해, 제어기(12)는 스위치(11)를 켜서 한 쌍의 구리 전극(5, 5)을 가로질러 전압을 인가하고 히터(104)에 일정한 표준 전류(A₁; 예컨대 1500 A)를 공급한다. 더욱이, 히터(104)를 통해 흐르는 전류는 전류계(10a)에 의해 연속적으로 감시된다.

다양한 요인들에 의해 균열(8)이 (도6에 의하면) 중간 전극(6)의 하부(나사부)에 형성되는 경우에, 전기 방전 현상이 균열(8) 내에서 발생하고 미세한 변동(진동; Z)이 전류의 검출값(A₁) 내에 형성된다.

이러한 변동(Z)이 도3A에 도시된 바와 같이 상한치(X) 및 하한치(Y)에 의해 표현된 허용 범위를 초과할 뿐만 아니라 소정의 제2 시간 간격(T₂; 본 실시예에서는 1분) 동안 지속되면, 제어기(12)는 경보 장치(13)를 작동시킨다. 이는 단결정 인상 장치의 작업자가 전술한 균열의 형성을 인식할 수 있게 한다. 따라서, 허용 범위(H)를 초과하는 변동(Z)이 전류값 내에서 형성될 때, 초기의 경보 장치 작동은 작업자가 (도6에 의하면) 하나의 중간 전극(6) 내에 균열(8)이 형성되는 즉시 알 수 있게 된다는 것을 의미하고, 그 결과 예컨대 중간 전극(6)을 즉시 교체할 수 있어서 생산성 저하를 방지할 수 있다. 허용 범위(H)를 초과하는 변동(Z)은 변동(Z)의 최대값이 허용 범위(H)의 상한치(X) 이상이거나 또는 변동(Z)의 최소값이 상기 허용 범위의 하한치(Y) 이하인 현상으로서 정의된다.

더욱이, 도3A에 도시된 형태의 변동(Z)이 소정의 제1 시간 간격(T₁; 본 실시예에서는 5분)보다 긴 시간 동안 지속되면, 제어기(12)는 즉시 스위치(11)를 끄게된다. 이는 도6에 도시된 바와 같은 구리 전극(5)의 용손이 방지될 수 있게 한다. 따라서, 소정의 변동이 히터(104)를 통해 흐르는 전류값에 형성되는 경우에, 히터(104)의 한 쌍의 구리 전극(5, 5)으로의 전류 공급을 차단함으로써 구리 전극의 용손이 방지되고 (도4에 의하면) 챔버(102) 내부로의 냉각수의 기포화가 회피될 수 있다. 본 실시예에서는, 상한치(X) 및 하한치(Y)는 각각 표준의 전류값(A₁)으로부터 ±5％의 편차를 나타낸다.

측정 장치 오차 및 외란과 같은 요인들에 의해 도3B에 도시된 바와 같이 상한치(X) 및 하한치(Y)에 의해 한정되는 허용 범위 내에 유지되는 변동(Z)이 발생되는 경우에, 제어기는 이러한 변동(Z)을 균열의 형성에 의한 것으로서 진단하지는 않아서 스위치(11)를 켜진 상태로 둔다. 따라서, 전류계(10a)와 같은 측정 장치 내의 오차 또는 외란이 전류값 및 저항값에 변동을 발생시키는 이러한 경우에, 단결정 인상 공정의 생산성의 저하 없이 전류 흐름이 지속된다.

상기 실시예를 사용함으로써, 전류값의 변동은 경보 장치를 작동시키고 히터로의 전류 흐름을 차단시키는 기준으로서 사용되었다. 그러나, 본 발명은 이것으로만 제한되지는 않으며, 저항이 전류 흐름의 제어가 상기 실시예의 전류값의 변동에 따르는 방법으로 전류값과 히터(104)에 공급된 전력값으로부터 연속적으로 계산될 수 있고, 이어서 저항값의 변동이 경보 장치를 작동시키고 상기 히터로의 전류 흐름을 차단시키는 기준으로서 사용된다.

요약하면, 도1에 도시된 바와 같이 히터(104)에 공급된 전력은 전력계(10b)에 의해 연속적으로 측정되고, 전류계(10a)에 의해 측정된 전류값과 전력계(10b)에 의해 측정된 전력값이 저항값을 연속적으로 계산하는 제어기(12)에 연속적으로 입력되며, 저항값의 허용 범위를 초과하는 변동이 소정의 제1 시간 간격 동안 지속되는 경우에 제어기(12)가 스위치(11)를 끈다. 더욱이, 저항값이 소정의 제1 시간 간격보다 짧은 소정의 제2 시간 간격 동안 허용 범위를 초과하여 변동하는 때에는 제어기(12)가 경보 장치(13)를 작동시킨다.

본 실시예에 사용된 단결정 인상 장치는 연속 자기장 인가 CZ 기술을 사용하였다. 그러나, 다른 단결정 생산 기술의 사용 또한 가능하다. 예를 들면, 연속 대전 CZ 기술(CCZ 기술)의 사용 또는 이중 도가니가 아닌 단일 도가니를 구비한 단결정 인상 장치의 사용 또한 가능하다.

본 발명에 따르면, 단결정 인상 장치 내의 히터 전극 용손을 방지하기 위한 장치를 제공하여 히터의 전도성 금속 전극의 용손이 방지될 수 있다.

Claims

단결정 인상 장치 내의 히터 전극 용손을 방지하기 위한 장치에 있어서,

기밀 용기와,

상기 기밀 용기 내부에 반도체 용융물을 저장하는 도가니와,

상기 도가니를 둘러싸는 히터와,

각각 냉각수 통로를 구비하고 히터에 연결된 흑연재 중간 전극에 각각이 나사결합되는 한 쌍의 전도성 금속 전극과,

적어도 하나의 전도성 금속 전극과 한 쌍의 전도성 금속 전극에 전력을 공급하기 위한 전압원 사이의 회로 내에 제공된 스위치와,

히터를 통해 흐르는 전류값을 측정하기 위한 전류 측정 장치와,

전류 측정 장치에 의해 측정된 전류값을 입력받고 전류값의 허용 범위를 초과하는 변동이 소정의 제1 시간 간격 동안 지속되는 경우에 상기 스위치를 꺼서 전류 공급을 차단시키는 제어기를 포함하고 있으며,

제1 소정 시간 간격은 전도성 금속 전극의 용손 발생에 필요한 측정된 전류값의 허용 범위를 초과하는 연속 변동 시간보다 짧은 기간인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 경보 장치가 제공되고, 상기 전류값의 허용 범위를 초과하는 변동이 상기 제1 시간 간격보다 짧은 소정의 제2 시간 간격 동안 지속되는 경우에 상기 제어기는 먼저 상기 경보 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 히터로 공급되는 전력을 측정하기 위한 전력 측정 수단이 제공되고, 상기 전류 측정 수단에 의해 측정되는 전류값과 상기 전력 측정 수단에 의해 측정되는 전력값이 저항값을 계산하는 상기 제어기로 입력되고, 상기 저항값의 허용 범위를 초과하는 변동이 소정의 상기 제1 시간 간격 동안 지속되는 경우에 상기 제어기는 상기 스위치를 끄는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 경보 장치를 구비하고 있으며, 상기 전류값의 허용 범위를 초과하는 변동이 상기 제1 시간 간격보다 짧은 소정의 제2 시간 간격 동안 지속되는 경우에 상기 제어기는 먼저 상기 경보 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 장치.