KR100907908B1 - Silicon Monocrystalline Ingot Production Equipment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쵸크랄스키(CZ) 방법에 의하여 도가니 안에서 용융된 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 생산장치는 내부에 형성된 수용부 및 일측에 관통 형성된 관통공을 가지는 반응챔버와, 수용부에 설치되는 도가니와, 도가니를 감싸도록 배치되어 도가니를 가열하는 히터와, 중공의 형상으로 이루어지며 관통공에 탈착 가능하도록 끼워지며 수용부의 기체가 반응챔버의 외부로 배출되는 가스배출튜브를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 있어서, 가스배출튜브는 복수 개 구비되며, 각 가스배출튜브는 관통공의 중심축 방향으로의 길이가 히터의 하단과 반응챔버의 바닥면 사이의 거리보다 짧게 형성된다.The present invention relates to a silicon single crystal ingot production apparatus, and more particularly, to a silicon single crystal ingot production apparatus for growing a silicon single crystal ingot from a molten silicon melt in a crucible by the Czochralski (CZ) method. The silicon single crystal ingot production apparatus according to the present invention includes a reaction chamber having an accommodating part formed therein and a through hole formed in one side thereof, a crucible installed in the accommodating part, a heater disposed to surround the crucible, and a heater for heating the crucible, and hollow In the silicon single crystal ingot production apparatus comprising a gas discharge tube made of a shape of the and is detachably inserted in the through-hole and the gas of the receiving portion is discharged to the outside of the reaction chamber, a plurality of gas discharge tube is provided, each gas discharge The tube has a length in the direction of the central axis of the through hole shorter than the distance between the bottom of the heater and the bottom surface of the reaction chamber.

실리콘, 가스배출튜브, 반응챔버 Silicon, gas discharge tube, reaction chamber

Description

실리콘 단결정 잉곳 생산장치{Apparatus of manufacturing silicon single crystal ingot}Silicon single crystal ingot production equipment {Apparatus of manufacturing silicon single crystal ingot}

본 발명은 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쵸크랄스키(CZ) 방법에 의하여 도가니 안에서 용융된 실리콘 융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 관한 것이다. The present invention relates to a silicon single crystal ingot production apparatus, and more particularly, to a silicon single crystal ingot production apparatus for growing a silicon single crystal ingot from a molten silicon melt in a crucible by the Czochralski (CZ) method.

일반적으로 실리콘 웨이퍼용 실리콘 단결정 잉곳을 생산하는 방법으로 쵸크랄스키 방법을 이용한다. 도 1에는 쵸크랄스키 방법을 이용하여 실리콘 단결정 잉곳을 생산하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치의 일례가 도시되어 있다.In general, the Czochralski method is used to produce silicon single crystal ingots for silicon wafers. Figure 1 shows an example of a silicon single crystal ingot production apparatus for producing a silicon single crystal ingot using the Czochralski method.

도 1을 참조하면, 실리콘 단결정 잉곳 생산장치(9)는 수용부 및 관통공이 형성된 반응챔버(1)와, 실리콘 융액이 저장되는 석영 도가니(2)와, 석영 도가니(2)에 저장된 실리콘 융액을 가열하는 히터(3)와, 종결정(Seed)이 연결된 케이블(4)과, 반응챔버(1)의 관통공에 끼워지는 가스배출튜브(5)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the silicon single crystal ingot production apparatus 9 includes a reaction chamber 1 having a receiving portion and a through hole, a quartz crucible 2 in which a silicon melt is stored, and a silicon melt stored in a quartz crucible 2. A heater 3 to be heated, a cable 4 to which seed crystals are connected, and a gas discharge tube 5 fitted into the through hole of the reaction chamber 1 are provided.

상기한 실리콘 단결정 잉곳 생산장치(9)를 사용하여 실리콘 단결정 잉곳을 생산하는 과정을 살펴보면, 석영 도가니(2)에 초 고순도의 다결정 실리콘(Poly silicon)과 보론(Boron)을 장입한 후 히터(3)로 가열하여 용융시킨다. 이후, 융해 된 실리콘 융액 내에 종결정을 담근 후, 회전시키면서 서서히 끌어올려 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨다. Looking at the process of producing a silicon single crystal ingot using the silicon single crystal ingot production apparatus 9 described above, the ultra-high purity polycrystalline silicon and boron are charged in a quartz crucible 2 and then the heater 3 Heat to melt). Subsequently, the seed crystal is immersed in the molten silicon melt, and then slowly pulled up while growing to grow a silicon single crystal ingot.

상술한 과정 중, 가스공급장치(상온)에서 아르곤(Ar)이나 헬륨(He) 등과 같은 비활성 가스를 수용부로 공급함으로써, 수용부의 압력을 낮은 상태로 유지함과 동시에 잉곳 성장시 발생되는 산화물(SixOy) 등과 같은 이물질을 가스배출튜브(5)를 통해 외부로 배출한다. 이때, 산화물이 가스배출튜브(5)를 통과하는 동안 냉각됨에 따라 가스배출튜브(5)의 내면에 증착되어 가스배출튜브(5)가 막히게 되는데, 이와 같이 가스배출튜브(5)가 막히면 수용부 내에 존재하는 산화물이 원활하게 배출되지 않으므로 실리콘 단결정 잉곳이 불량하게 성장되게 된다. 따라서, 실리콘 단결정 잉곳의 성장과정이 완료된 후에는 가스배출튜브(5)를 반응챔버(1)에서 분리하여 가스배출튜브(5) 내에 증착된 산화물을 제거하여야 한다.In the above-described process, by supplying an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) in the gas supply device (room temperature) to the receiving portion, the pressure generated during the ingot growth while maintaining the pressure of the containing portion (Si x Foreign matter such as O y ) is discharged to the outside through the gas discharge tube (5). At this time, as the oxide is cooled while passing through the gas discharge tube (5) is deposited on the inner surface of the gas discharge tube (5) to block the gas discharge tube (5). Since the oxides present therein are not smoothly discharged, the silicon single crystal ingot grows poorly. Therefore, after the growth process of the silicon single crystal ingot is completed, the gas discharge tube 5 should be separated from the reaction chamber 1 to remove the oxide deposited in the gas discharge tube 5.

하지만, 도 1에 확대되어 도시되어 있는 바와 같이 종래의 실리콘 단결정 잉곳 생산장치(9)의 경우, 가스배출튜브(5)를 반응챔버(1)에서 분리하는 과정에서 가스배출튜브(5)가 히터(3)에 걸려 분리되지 않으므로, 히터(3)를 먼저 반응챔버(1)에서 분리한 후 가스배출튜브(5)를 분리하여야 했다. 따라서, 가스배출튜브(5)에 증착된 산화물을 제거하는 데 많은 시간과 노동력이 소요되었으며, 이 과정 중에서는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치(9)를 가동하지 못하므로, 실리콘 단결정 잉곳 생산장치(10)의 생산효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the case of the conventional silicon single crystal ingot production apparatus 9 as shown in an enlarged view of FIG. 1, the gas discharge tube 5 is a heater in the process of separating the gas discharge tube 5 from the reaction chamber 1. Since it was not caught by (3), the heater 3 had to be separated first from the reaction chamber 1 and then the gas discharge tube 5 had to be separated. Therefore, it took a lot of time and labor to remove the oxide deposited on the gas discharge tube (5), during this process the silicon single crystal ingot production device (9) can not operate, the silicon single crystal ingot production device (10) There was a problem that the production efficiency is lowered.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가스배출튜브의 설치 및 분리가 용이하게 되어 생산효율이 향상되도록 구조가 개선된 실리콘 단결정 잉곳 생산장치를 제공하는 것이다.The present invention was derived to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a silicon single crystal ingot production apparatus is improved in structure to facilitate the installation and separation of the gas discharge tube to improve the production efficiency.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 생산장치는 내부에 형성된 수용부 및 일측에 관통 형성된 관통공을 가지는 반응챔버와, 상기 수용부에 설치되는 도가니와, 상기 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와, 중공의 형상으로 이루어지며 상기 관통공에 탈착 가능하도록 끼워지며 상기 수용부의 기체가 상기 반응챔버의 외부로 배출되는 가스배출튜브를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 있어서, 상기 가스배출튜브는 복수 개 구비되며, 상기 각 가스배출튜브는 상기 관통공의 중심축 방향으로의 길이가 상기 히터의 하단과 상기 반응챔버의 바닥면 사이의 거리보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the silicon single crystal ingot production apparatus according to the present invention is a reaction chamber having a receiving portion formed therein and through-holes formed on one side, a crucible installed in the receiving portion, and arranged to surround the crucible In the silicon single crystal ingot production apparatus comprising a heater for heating the crucible and a hollow shape and fitted into the through-hole so as to be detachable, the gas discharge tube is discharged to the outside of the reaction chamber And a plurality of gas discharge tubes, wherein each of the gas discharge tubes has a length in the direction of the central axis of the through hole shorter than a distance between the bottom of the heater and the bottom surface of the reaction chamber. .

본 발명에 따르면, 상기 복수 개의 가스배출튜브는, 상기 관통공의 중심축 방향과 직교하는 평면에서의 단면 형상이 서로 동일하게 형성되며, 동축적으로 배치되는 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable that the plurality of gas discharge tubes have the same cross-sectional shape in a plane orthogonal to the direction of the central axis of the through hole, and are arranged coaxially.

또한, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 생산장치는 수용부 및 상기 수용부의 내부와 상기 수용부의 외부를 연통하는 관통공이 형성된 반응챔버와, 상기 수 용부에 설치되는 도가니와, 상기 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와, 중공의 형상으로 탈착 가능하도록 상기 관통공에 끼워지며 상기 수용부 내의 기체가 상기 수용부의 외부로 배출되는 가스배출튜브를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 있어서, 상기 가스배출튜브는, 상기 가스배출튜브의 둘레를 따라 상기 관통공의 중심축 방향으로 구획되며 상호 분리가능한 복수 개의 튜브요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the silicon single crystal ingot production apparatus according to the present invention is disposed to surround the crucible and the crucible installed in the accommodating portion and the reaction chamber is formed with a through-hole communicating the inside of the accommodating portion and the outer portion of the accommodating portion. In the silicon single crystal ingot production apparatus comprising a heater for heating the crucible and a gas discharge tube fitted into the through-hole so as to be detachable in a hollow shape, the gas in the receiving portion is discharged to the outside of the receiving portion. The discharge tube is characterized in that it comprises a plurality of tube elements which are partitioned in the direction of the central axis of the through hole along the circumference of the gas discharge tube and are mutually separable.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 가스배출튜브가 용이하게 설치 및 분리되며, 가스배출튜브에 증착되는 이물질의 양이 감소된다. 따라서, 가스배출튜브 내부에 증착된 이물질을 제거하는데 소요되는 노동력 및 시간이 감소되며, 그 결과 실리콘 단결정 잉곳 생산장치의 생산효율이 향상된다.According to the present invention of the above configuration, the gas discharge tube is easily installed and separated, the amount of foreign matter deposited on the gas discharge tube is reduced. Therefore, the labor and time required to remove the foreign matter deposited inside the gas discharge tube is reduced, and as a result, the production efficiency of the silicon single crystal ingot production apparatus is improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a silicon single crystal ingot production apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 생산장치(100)의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a silicon single crystal ingot production apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 실리콘 단결정 잉곳 생산장치(100)는 반응챔버(10)와, 도가니(20)와, 히터(30)와, 보온벽(40)과, 케이블(50)과, 가스배출튜브(60)를 구비한다.2, the silicon single crystal ingot production apparatus 100 includes a reaction chamber 10, a crucible 20, a heater 30, a heat insulation wall 40, a cable 50, and a gas discharge tube. 60 is provided.

반응챔버(10)는 중공 형상으로 이루어지며, 내부에는 수용부(11)가 형성되어 있다. 또한 반응챔버(10)에는 배출구(12)와 관통공(13)이 형성되어 있다. 배출구(12)는 실리콘 단결정 잉곳이 배출되는 통로이며, 반응챔버(10)의 상부에 관통 형성된다. 관통공(13)은 후술한 가스배출튜브가 끼워지는 곳이며, 반응챔버(10)의 바닥부에 관통 형성된다. The reaction chamber 10 is formed in a hollow shape, the receiving portion 11 is formed inside. In addition, an outlet 12 and a through hole 13 are formed in the reaction chamber 10. The outlet 12 is a passage through which the silicon single crystal ingot is discharged and is formed through the upper portion of the reaction chamber 10. The through hole 13 is where the gas discharge tube described later is fitted, and is formed through the bottom of the reaction chamber 10.

도가니(20)는 석영으로 이루어지며, 반응챔버(10)의 수용부(11)에 회전 가능하게 설치된다. 도가니(20)에는 폴리 실리콘 및 보론이 장입된다. 도가니(20)는 후술할 히터(30)에 의해 가열되며, 도가니(20)의 가열시 폴리 실리콘이 융해되어 실리콘 융액이 된다. The crucible 20 is made of quartz and is rotatably installed in the receiving portion 11 of the reaction chamber 10. The crucible 20 is filled with polysilicon and boron. The crucible 20 is heated by the heater 30 which will be described later, and polysilicon melts when the crucible 20 is heated to form a silicon melt.

히터(30)는 중공의 원통형으로 형성된다. 히터(30)는 관통공(13)의 상측에 설치되며, 히터(30)의 내부에는 도가니(20)가 배치된다. 히터(30)는 전원 인가시 도가니(20)를 가열하여 도가니(20) 내부에 존재하는 폴리 실리콘을 융해시킨다.The heater 30 is formed in a hollow cylindrical shape. The heater 30 is installed above the through hole 13, and the crucible 20 is disposed inside the heater 30. The heater 30 heats the crucible 20 when the power is applied to melt the polysilicon present in the crucible 20.

보온벽(40)은 중공의 원통형으로 형성되며, 그 내부에 히터(30)와 도가니(20)가 배치된다. 보온벽(40)은 히터(30)에서 발산되는 열이 반응챔버(10)의 내벽 쪽으로 확산되는 것을 방지하여 열효율을 향상시키며, 고온의 복사열로부터 반응챔버(10)의 내벽을 보호한다.The insulation wall 40 is formed in a hollow cylindrical shape, the heater 30 and the crucible 20 are disposed therein. The insulating wall 40 improves thermal efficiency by preventing the heat emitted from the heater 30 from being diffused toward the inner wall of the reaction chamber 10, and protects the inner wall of the reaction chamber 10 from high temperature radiant heat.

케이블(50)은 반응챔버(10)의 배출구(12)를 통과하도록 설치되며, 상온 상태의 구동수단(미도시)과 연결되어 회전 및 승강가능하다. 그리고 케이블(50)의 일단에는 종결정(51)이 결합되어 있다. 종결정(51)은 도가니(20) 내의 실리콘 융액에 담긴 후, 케이블(50)과 함께 회전 및 상승하면서 실리콘 단결정 잉곳으로 성장하게 된다.The cable 50 is installed to pass through the outlet 12 of the reaction chamber 10, and is connected to a driving means (not shown) at a room temperature to be rotatable and liftable. The seed crystal 51 is coupled to one end of the cable 50. The seed crystal 51 is immersed in the silicon melt in the crucible 20, and grows into a silicon single crystal ingot while rotating and rising with the cable 50.

가스배출튜브는 반응챔버(10)의 수용부(11) 내에 존재하는 기체가 반응챔버(10)의 외부로 배출되는 통로로서, 반응챔버(10)의 관통공(13)에 탈착가능하게 삽입된다. 가스배출튜브는 종래기술에서 살펴본 바와 같이, 반응챔버(10)로부터 가스배출튜브를 분리할 때 가스배출튜브가 히터(30)의 하단에 걸리게 되는 것이 방지되도록 형성되는데, 이하 첨부된 도면을 참조하여 가스배출튜브의 다양한 실시형태에 대해 설명하기로 한다.The gas discharge tube is a passage through which gas existing in the accommodating part 11 of the reaction chamber 10 is discharged to the outside of the reaction chamber 10, and is detachably inserted into the through hole 13 of the reaction chamber 10. . The gas discharge tube is formed to prevent the gas discharge tube from being caught by the lower end of the heater 30 when separating the gas discharge tube from the reaction chamber 10, as described in the prior art, with reference to the accompanying drawings Various embodiments of the gas discharge tube will be described.

도 3a는 제1실시예에 따른 가스배출튜브의 분리사시도이며, 도 3b는 도 3a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 반응챔버의 관통공(13)에 끼워진 상태의 부분단면도이다. 3A is an exploded perspective view of the gas discharge tube according to the first embodiment, and FIG. 3B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG. 3A fitted into the through hole 13 of the reaction chamber.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1실시예에 따른 가스배출튜브(60)는 3개 구비되며, 관통공(13)의 중심축 방향, 즉 상하방향을 따라 일렬로 배치된다. 각 가스배출튜브(60)는 중공의 원통형으로 상하방향과 수직한 평면에서의 단면이 서로 동일하게 형성된다. 각 가스배출튜브(60)의 상하방향의 길이는 반응챔버의 바닥면(14)과 히터(20) 하단 사이의 거리보다 짧게 형성된다. 3A and 3B, three gas discharge tubes 60 according to the first embodiment are provided and arranged in a line along the central axis direction of the through hole 13, that is, the vertical direction. Each gas discharge tube 60 is a hollow cylindrical cross section in the plane perpendicular to the vertical direction are formed equal to each other. The length of each gas discharge tube 60 in the vertical direction is shorter than the distance between the bottom surface 14 of the reaction chamber and the bottom of the heater 20.

도 4a는 제2실시예에 따른 가스배출튜브 및 고정튜브의 분리사시도이며, 도 4b는 도 4a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 반응챔버의 관통공(13)에 끼워진 상태의 부분단면도이다. 4A is an exploded perspective view of the gas discharge tube and the fixed tube according to the second embodiment, and FIG. 4B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube illustrated in FIG. 4A fitted into the through hole 13 of the reaction chamber.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제2실시예에서는 반응챔버의 관통공(13)에 고정튜브(70A)가 설치되어 있다. 고정튜브(70A)는 중공의 원통 형상으로 형성되어 관통공(13)에 끼워져 고정되며, 단열성이 우수한 소재로 이루어진다. 그리고, 제2실 시예에 따르면, 가스배출튜브(70,71,72)는 중공의 원통 형상으로 형성되며, 3개 구비된다. 3개의 가스배출튜브(70,71,72) 중 하나의 가스배출튜브(70)는 관통공(13)에 끼워져 고정튜브(70A)의 상측에 배치되며, 나머지 두 개의 가스배출튜브 즉 끼움튜브(71,72)는 고정튜브(70A)에 끼워진다. 두 개의 끼움튜브(71,72) 중 상측에 배치되는 끼움튜브(71)의 상단부에는 끼움튜브(71)의 외주면에 대하여 관통공의 직경방향으로 돌출된 플랜지부(71a)가 형성되어 있으며, 이 플랜지부(71a)는 고정튜브(70A)의 상단에 접촉된다. 4A and 4B, in the second embodiment, the fixing tube 70A is installed in the through hole 13 of the reaction chamber. The fixing tube 70A is formed in a hollow cylindrical shape and fitted into the through hole 13 to be fixed, and is made of a material having excellent heat insulation. And, according to the second embodiment, the gas discharge tube (70, 71, 72) is formed in a hollow cylindrical shape, it is provided with three. One gas discharge tube 70 of the three gas discharge tubes 70, 71, and 72 is inserted into the through hole 13 and disposed above the fixed tube 70A, and the other two gas discharge tubes, that is, the fitting tube ( 71 and 72 are fitted to the fixed tube 70A. A flange portion 71a protruding in the radial direction of the through hole with respect to the outer circumferential surface of the fitting tube 71 is formed at the upper end of the fitting tube 71 disposed above the two fitting tubes 71 and 72. The flange portion 71a is in contact with the upper end of the fixed tube 70A.

도 5a는 제3실시예에 따른 가스배출튜브의 분리사시도이며, 도 5b는 도 5a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 반응챔버의 관통공(13)에 끼워진 상태의 부분단면도이다. FIG. 5A is an exploded perspective view of the gas discharge tube according to the third embodiment, and FIG. 5B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube illustrated in FIG. 5A fitted into the through hole 13 of the reaction chamber.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 가스배출튜브(80)는 복수 개의 튜브요소(81,82)를 포함한다. 각 튜브요소(81,82)는 가스배출튜브(80)를 관통공(13)의 중심축과 평행하거나 관통공(13)의 중심축을 포함하는 평면, 즉 수평면에 대해 수직한 평면으로 분할하며 형성된다. 바람직하게는, 히터(20)를 하방향으로 평행이동시켜 반응챔버의 바닥면(14)에 배치할 때, 관통공(13)의 단면 중 히터(20)에 의해 막히지 않은 부분으로 각 튜브요소(81,82)가 통과할 수 있을 정도의 크기로 형성된다. 특히, 제3실시예에 따른 가스배출튜브(80)는 2개의 튜브요소(81,82)를 포함하며, 각 튜브요소(81,82)는 상하방향으로 길게 형성되어 수평면에서의 단면은 고리의 절반 형상으로 형성된다. 각 튜브요소(81,82)는 반응챔버의 관통공(13)에 끼워지며, 두 개의 튜브요소는 관통공(13) 내에서 서로 맞닿아 중공의 원통 형상을 형성한다. 5A and 5B, the gas discharge tube 80 includes a plurality of tube elements 81 and 82. Each tube element 81, 82 is formed by dividing the gas discharge tube 80 into a plane parallel to the central axis of the through hole 13 or including a center axis of the through hole 13, that is, a plane perpendicular to the horizontal plane. do. Preferably, when the heater 20 is moved in parallel in the downward direction and disposed on the bottom surface 14 of the reaction chamber, each of the tube elements may be formed in a section of the through hole 13 that is not blocked by the heater 20. 81, 82 is formed to a size enough to pass through. In particular, the gas discharge tube 80 according to the third embodiment includes two tube elements 81, 82, each tube element 81, 82 is formed long in the vertical direction so that the cross section in the horizontal plane of the ring It is formed in half shape. Each tube element 81 and 82 is fitted into the through hole 13 of the reaction chamber, and the two tube elements contact each other in the through hole 13 to form a hollow cylindrical shape.

도 6a는 제4실시예에 따른 가스배출튜브 및 고정튜브의 분리사시도이며, 도 6b는 도 6a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 반응챔버에 끼워진 상태의 부분단면도이다. 6A is an exploded perspective view of the gas discharge tube and the fixed tube according to the fourth embodiment, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG. 6A fitted to the reaction chamber.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제4실시예에서는 제2실시예와 동일하게 반응챔버의 관통공(13)에 고정튜브(90A)가 설치되어 있다. 고정튜브(90A)는 중공의 원통 형상으로 형성되어 관통공(13)에 끼워져 고정되며, 단열성이 우수한 소재로 이루어진다. 그리고, 제4실시예에 따른 가스배출튜브(90)는 제3실시예에 따른 가스배출튜브(80)와 마찬가지로 중공의 원통 형상으로 형성되며, 2개의 튜브요소(91,92)를 포함한다. 각 튜브요소(91,92)의 상단부에는 튜브요소(91,92)의 외주면에 대하여 관통공(30)의 원주방향으로 돌출된 플랜지부(91a,92a)가 형성되어 있다. 각 튜브요소(91,92)는 고정튜브(90A) 끼워지며, 두 개의 튜브요소(91,92)는 고정튜브(90A) 내에서 서로 맞닿아 중공의 원통 형상을 형성한다. 각 튜브요소의 플랜지부(91a,92a)는 고정튜브(90A)의 상단에 접촉된다.6A and 6B, in the fourth embodiment, the fixing tube 90A is installed in the through hole 13 of the reaction chamber in the same manner as in the second embodiment. The fixing tube 90A is formed in a hollow cylindrical shape and fitted into the through hole 13 to be fixed and made of a material having excellent heat insulation. In addition, the gas discharge tube 90 according to the fourth embodiment is formed in a hollow cylindrical shape similar to the gas discharge tube 80 according to the third embodiment, and includes two tube elements 91 and 92. Flange portions 91a and 92a protruding in the circumferential direction of the through hole 30 with respect to the outer circumferential surfaces of the tube elements 91 and 92 are formed at the upper ends of the respective tube elements 91 and 92. Each tube element 91, 92 is fitted with a fixed tube 90A, and the two tube elements 91, 92 abut each other in the fixed tube 90A to form a hollow cylindrical shape. The flange portions 91a and 92a of each tube element are in contact with the top of the fixed tube 90A.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 가스배출튜브를 반응챔버의 관통공에 삽입 및 분리하는 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of inserting and separating the gas discharge tube configured as described above into the through hole of the reaction chamber will be described.

제1실시예에 따른 가스배출튜브(60)의 경우, 히터(20)의 하단과 반응챔버의 바닥면(14) 사이를 통해 3개의 가스배출튜브(60)를 관통공(13)에 순차적으로 삽입하면, 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 제일 먼저 삽입되는 가스배출튜브(60)가 반응챔버의 걸림턱(15)에 걸려 고정되고, 이 가스배출튜브(60)의 상측으로 나머지 2개의 가스배출튜브(60)가 배치된다. 한편, 관통공(13)에 삽입된 가스배출튜 브(60)를 분리하는 경우에는 도 3b에 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 제일 상측에 배치되어 있는 가스배출튜브(60)부터 차례로 분리하면 된다.In the case of the gas discharge tube 60 according to the first embodiment, three gas discharge tubes 60 are sequentially inserted into the through hole 13 through the lower surface of the heater 20 and the bottom surface 14 of the reaction chamber. When inserted, as shown in FIG. 3B, the first gas discharge tube 60 inserted into the locking jaw 15 of the reaction chamber is fixed to the gas discharge tube 60, and the other two gas discharge tubes are discharged upward. Tube 60 is disposed. On the other hand, in the case of separating the gas discharge tube 60 inserted into the through hole 13, as shown by the dotted line in Figure 3b, the gas discharge tube 60 disposed on the uppermost side may be separated in order.

제2실시예에 따른 가스배출튜브(70,71,72)의 경우, 히터의 하단(20)과 반응챔버의 바닥면(14) 사이를 통해, 끼움튜브(71,72)를 고정튜브(70A)에 순차적으로 삽입하면, 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 플랜지부가 형성되지 않은 끼움튜브(72)가 반응챔버의 걸림턱(15)에 걸려 고정되며, 플랜지부(71a)가 형성된 끼움튜브(71)는 그 하단 및 플랜지부(71a)가 각각 플랜지부가 형성되지 않은 끼움튜브(72)의 상단 및 고정튜브(70A)의 상단에 접촉되어 고정된다. 이후, 가스배출튜브(70)를 관통공(13)에 삽입하면, 가스배출튜브(70)의 하단이 끼움튜브(71)의 플랜지부(71a)에 접촉되어 가스배출튜브(70)가 고정된다. 한편, 관통공(13)에 삽입된 가스배출튜브(70,71,72)를 분리하는 경우에는 도 4b에 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 제일 상측에 배치되어 있는 가스배출튜브(70)부터 차례로 분리하면 된다.In the case of the gas discharge tubes 70, 71 and 72 according to the second embodiment, the fitting tubes 71 and 72 are fixed between the fixing tube 70A through the lower end 20 of the heater and the bottom surface 14 of the reaction chamber. In order to be inserted sequentially), as shown in Figure 4b, the fitting tube 72 is not formed with the flange portion is fixed to the locking jaw 15 of the reaction chamber, the fitting tube 71 is formed with the flange portion 71a ) Is fixed to the lower end and the flange portion 71a in contact with the upper end of the fitting tube 72 and the upper end of the fixed tube 70A, respectively, where the flange portion is not formed. Thereafter, when the gas discharge tube 70 is inserted into the through hole 13, the lower end of the gas discharge tube 70 contacts the flange portion 71a of the fitting tube 71 to fix the gas discharge tube 70. . On the other hand, when separating the gas discharge tube (70, 71, 72) inserted into the through hole 13, as shown by the dotted line in Figure 4b in order to separate from the gas discharge tube 70 disposed on the uppermost side Just do it.

제3실시예에 따른 가스배출튜브(80)의 경우, 먼저 하나의 튜브요소(81)를 관통공(13)으로 삽입한 후 튜브요소(81)를 삽입된 위치의 반대쪽으로 이동시킨다. 이후, 나머지 튜브요소(82)를 삽입하면 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이 가스배출튜브(80)가 설치된다. 한편, 가스배출튜브(80)를 분리하는 경우에는, 도 5b에 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 나중에 삽입된 튜브요소(82)를 먼저 상방향으로 이동시켜 관통공(13)에서 분리하고, 이후 나머지 튜브요소(81)를 분리된 튜브요소(82)가 배치되어 있는 위치로 이동시킨 다음 상방향으로 이동시켜 분리한다.  In the case of the gas discharge tube 80 according to the third embodiment, one tube element 81 is first inserted into the through hole 13 and the tube element 81 is moved to the opposite side of the inserted position. Thereafter, when the remaining tube element 82 is inserted, the gas discharge tube 80 is installed as shown in FIG. 5B. On the other hand, in the case of separating the gas discharge tube 80, as shown by the dotted line in FIG. 5b, the tube element 82 inserted later is first moved upwardly to separate from the through hole 13, and then the rest. The tube element 81 is moved to the position where the separated tube element 82 is disposed, and then moved upward to separate.

제4실시예에 따른 가스배출튜브(90)의 경우, 먼저 하나의 튜브요소(91)를 고 정튜브(90A)로 삽입한 후 튜브요소(91)를 삽입된 위치의 반대쪽으로 이동시킨다. 이후, 나머지 튜브요소(92)를 삽입하면 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이 가스배출튜브(90)가 설치되며, 튜브요소(91,92)의 플랜지부(91a,92a)가 고정튜브(90A)의 상단에 지지된다. 한편, 가스배출튜브(90)를 분리하는 경우에는, 도 6b에 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 나중에 삽입된 튜브요소(92)를 먼저 상방향으로 이동시켜 고정튜브(90A)에서 분리하고, 이후 나머지 튜브요소(91)를 분리된 튜브요소(92)가 배치되어 있는 위치로 이동시킨 다음 상방향으로 이동시켜 분리한다. In the case of the gas discharge tube 90 according to the fourth embodiment, one tube element 91 is first inserted into the stationary tube 90A, and then the tube element 91 is moved to the opposite side of the inserted position. Thereafter, when the remaining tube element 92 is inserted, the gas discharge tube 90 is installed as shown in FIG. 6B, and the flange portions 91a and 92a of the tube elements 91 and 92 are fixed tube 90A. Is supported at the top of the. On the other hand, in the case of separating the gas discharge tube 90, as shown by the dashed line in Fig. 6b, the tube element 92, which is inserted later, is first moved upward to separate from the fixed tube 90A, and then the rest. The tube element 91 is moved to the position where the separated tube element 92 is disposed, and then moved upward to separate it.

상술한 바와 같이, 제1실시예 내지 제4실시예에 따른 가스배출튜브의 경우 히터를 분리하지 않고도 반응챔버의 관통공(13)에 설치 및 분리 가능하다. 따라서, 종래 기술에서 살펴본 바와 같이, 실리콘 단결정 잉곳의 성장과정 중 가스배출튜브 내부에 증착된 산화물 등을 제거하기 위하여 가스배출튜브를 관통공으로부터 분리하는데 소요되는 노동력이 절감된다. 또한, 가스배출튜브 내부에 증착된 산화물을 제거하는 동안에는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치의 가동이 중단되는데, 본 실시예에 따르면 가스배출튜브를 관통공에 삽입 및 분리하는데 소요되는 시간이 단축되므로 실리콘 단결정 잉곳 생산장치의 생산효율이 향상된다.As described above, the gas discharge tube according to the first to fourth embodiments can be installed and separated in the through hole 13 of the reaction chamber without removing the heater. Therefore, as discussed in the related art, labor required to separate the gas discharge tube from the through hole is removed in order to remove oxides deposited in the gas discharge tube during the growth of the silicon single crystal ingot. In addition, the operation of the silicon single crystal ingot production apparatus is stopped while removing the oxide deposited in the gas discharge tube. According to this embodiment, the time required for inserting and separating the gas discharge tube into the through hole is shortened. The production efficiency of the production apparatus is improved.

특히, 제2실시예 및 제4실시예에 따른 가스배출튜브의 경우에는 도 4b 및 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이 가스배출튜브와 관통공(13) 사이에는 고정튜브가 설치되어 있으며, 고정튜브가 단열성이 우수한 소재로 이루어져 있으므로 가스배출튜브와 관통공 내주면 사이의 열전달을 최소화할 수 있다. 따라서, 가스배출튜브의 온도가 종래보다 높은 상태로 유지되며, 그 결과 가스배출튜브에 증착되는 산화물 의 양이 줄어들게 되므로 가스배출튜브 내부에 증착된 산화물을 제거하는데 소요되는 시간 및 횟수가 줄어들게 된다.In particular, in the case of the gas discharge tube according to the second embodiment and the fourth embodiment, a fixed tube is installed between the gas discharge tube and the through hole 13, as shown in FIGS. 4B and 6B. Since it is made of a material having excellent heat insulation, heat transfer between the gas discharge tube and the inner circumferential surface of the through hole can be minimized. Therefore, the temperature of the gas discharge tube is maintained at a higher state than the prior art, and as a result, the amount of oxide deposited on the gas discharge tube is reduced, thereby reducing the time and the number of times required to remove the oxide deposited inside the gas discharge tube.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

도 1은 종래의 실리콘 단결정 잉곳 생산장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional silicon single crystal ingot production apparatus.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 생산장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the silicon single crystal ingot production apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 3a는 제1실시예에 따른 가스배출튜브의 분리사시도이며, 도 3b는 도 3a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 관통공에 끼워진 상태의 부분단면도이다. FIG. 3A is an exploded perspective view of the gas discharge tube according to the first embodiment, and FIG. 3B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube illustrated in FIG. 3A fitted into the through hole.

도 4a는 제2실시예에 따른 가스배출튜브 및 고정튜브의 분리사시도이며, 도 4b는 도 4a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 관통공에 끼워진 상태의 부분단면도이다. 4A is an exploded perspective view of the gas discharge tube and the fixed tube according to the second embodiment, and FIG. 4B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG. 4A fitted into the through hole.

도 5a는 제3실시예에 따른 가스배출튜브의 분리사시도이며, 도 5b는 도 5a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 관통공에 끼워진 상태의 부분단면도이다. FIG. 5A is an exploded perspective view of the gas discharge tube according to the third embodiment, and FIG. 5B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube illustrated in FIG. 5A fitted into the through hole.

도 6a는 제4실시예에 따른 가스배출튜브의 분리사시도이며, 도 6b는 도 6a에 도시되어 있는 가스배출튜브가 관통공에 끼워진 상태의 부분단면도이다. FIG. 6A is an exploded perspective view of the gas discharge tube according to the fourth embodiment, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view of the gas discharge tube illustrated in FIG. 6A fitted into the through hole.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10...반응챔버 20...도가니10 reaction chamber 20 crucible

30...히터 40...보온벽30 ... heater 40 ... heat insulation wall

50...케이블 60,70,80,90...가스배출튜브50 ... Cable 60, 70, 80, 90 ... Gas discharge tube

70A,90A...고정튜브 100...실리콘 단결정 잉곳 생산장치70A, 90A ... Fixed Tube 100 ... Silicone Monocrystalline Ingot Production Equipment

Claims (7)

삭제delete 내부에 형성된 수용부 및 일측에 관통 형성된 관통공을 가지는 반응챔버와, 상기 수용부에 설치되는 도가니와, 상기 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와, 중공의 형상으로 이루어지며 상기 관통공에 탈착 가능하도록 끼워지며 상기 수용부의 기체가 상기 반응챔버의 외부로 배출되는 가스배출튜브를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 있어서,Reaction chamber having an accommodating portion formed therein and a through-hole formed on one side, a crucible installed in the accommodating portion, a heater disposed to surround the crucible, and a heater for heating the crucible, and having a hollow shape. In the silicon single crystal ingot production apparatus including a gas discharge tube is inserted into the ball detachably and the gas of the receiving portion is discharged to the outside of the reaction chamber, 상기 가스배출튜브는 복수 개 구비되며, 상기 각 가스배출튜브는 상기 관통공의 중심축 방향으로의 길이가 상기 히터의 하단과 상기 반응챔버의 바닥면 사이의 거리보다 짧게 형성되며,The gas discharge tube is provided in plurality, each gas discharge tube is formed in the length of the through-hole in the direction of the central axis is shorter than the distance between the bottom of the heater and the bottom surface of the reaction chamber, 상기 복수 개의 가스배출튜브는, 상기 관통공의 중심축 방향과 직교하는 평면에서의 단면 형상이 서로 동일하게 형성되며, 동축적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치.The plurality of gas discharge tubes, the silicon single crystal ingot production apparatus, characterized in that the cross-sectional shape in the plane orthogonal to the direction of the central axis of the through-hole is the same and arranged coaxially. 내부에 형성된 수용부 및 일측에 관통 형성된 관통공을 가지는 반응챔버와, 상기 수용부에 설치되는 도가니와, 상기 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와, 중공의 형상으로 이루어지며 상기 관통공에 탈착 가능하도록 끼워지며 상기 수용부의 기체가 상기 반응챔버의 외부로 배출되는 가스배출튜브를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 있어서,Reaction chamber having an accommodating portion formed therein and a through-hole formed on one side, a crucible installed in the accommodating portion, a heater disposed to surround the crucible, and a heater for heating the crucible, and having a hollow shape. In the silicon single crystal ingot production apparatus including a gas discharge tube is inserted into the ball detachably and the gas of the receiving portion is discharged to the outside of the reaction chamber, 중공의 형상으로 이루어지며 상기 관통공에 끼워져 고정되는 고정튜브를 더 포함하며,It further comprises a fixing tube made of a hollow shape and fitted into the through hole, 상기 가스배출튜브는 복수 개 구비되며, 상기 각 가스배출튜브는 상기 관통공의 중심축 방향으로의 길이가 상기 히터의 하단과 상기 반응챔버의 바닥면 사이의 거리보다 짧게 형성되며,The gas discharge tube is provided in plurality, each gas discharge tube is formed in the length of the through-hole in the direction of the central axis is shorter than the distance between the bottom of the heater and the bottom surface of the reaction chamber, 상기 복수 개의 가스배출튜브 중에는 상기 고정튜브에 끼워지는 끼움튜브가 포함되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치.Silicon single crystal ingot production apparatus, characterized in that the plurality of gas discharge tube includes a fitting tube fitted to the fixed tube. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 고정튜브의 상단부에 끼워지는 상기 끼움튜브의 상단부에는 상기 끼움튜브의 외측면에 대하여 상기 관통공의 직경 방향으로 돌출 형성되며 상기 고정튜브의 상단에 접촉되는 플랜지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치.The upper end of the fitting tube fitted to the upper end of the fixing tube is formed in the protruding radial direction of the through hole with respect to the outer surface of the fitting tube and the flange is in contact with the upper end of the fixed tube is formed Monocrystalline Ingot Production Equipment. 내부에 형성된 수용부 및 일측에 관통 형성된 관통공을 가지는 반응챔버와, 상기 수용부에 설치되는 도가니와, 상기 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터와, 중공의 형상으로 이루어지며 상기 관통공에 탈착 가능하도록 끼워지며 상기 수용부의 기체가 상기 반응챔버의 외부로 배출되는 가스배출튜브를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치에 있어서,Reaction chamber having an accommodating portion formed therein and a through-hole formed on one side, a crucible installed in the accommodating portion, a heater disposed to surround the crucible, and a heater for heating the crucible, and having a hollow shape. In the silicon single crystal ingot production apparatus including a gas discharge tube is inserted into the ball detachably and the gas of the receiving portion is discharged to the outside of the reaction chamber, 상기 가스배출튜브는, 상기 관통공의 중심축에 평행하거나 상기 관통공의 중심축을 포함하는 평면에 의해 분할되는 복수 개의 튜브요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치.The gas discharge tube, the silicon single crystal ingot production apparatus characterized in that it comprises a plurality of tube elements parallel to the central axis of the through hole or divided by a plane including the central axis of the through hole. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 중공의 형상으로 이루어지며 상기 관통공에 끼워져 고정되는 고정튜브를 더 포함하며,It further comprises a fixing tube made of a hollow shape and fitted into the through hole, 상기 복수 개의 튜브요소는 상기 고정튜브에 끼워지는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치.And said plurality of tube elements are fitted into said stationary tube. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 각 고정튜브의 상단부에는 상기 각 고정튜브의 외측면에 대하여 상기 관통공의 직경 방향으로 돌출형성되며 상기 고정튜브의 상단에 접촉되는 플랜지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 생산장치.Silicon single crystal ingot production apparatus characterized in that the upper end of each of the fixing tube is formed with a flange portion protruding in the radial direction of the through hole with respect to the outer surface of the fixing tube and in contact with the top of the fixing tube.
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