KR101216521B1 - Silicon ingot growing apparatus including feed unit - Google Patents

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박건
유호정
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유호정
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Abstract

PURPOSE: A silicon ingot growth device is provided to grow the volume of an ingot by charging secondly supplying material after first charging and melting processes. CONSTITUTION: A furnace(1) comprises a supply port. A crucible(10) is installed in inside the furnace. A heater(14) fuses a single crystal seed(20) and supplying material. A temperature sensor measures temperature of the supplying material filled in the crucible. A feed unit is connected to the supply port and supplies the supplying material to the crucible.

Description

피드유닛을 구비하는 실리콘 잉곳 성장 장치{SILICON INGOT GROWING APPARATUS INCLUDING FEED UNIT}Silicon ingot growth apparatus with feed unit {SILICON INGOT GROWING APPARATUS INCLUDING FEED UNIT}

본 발명은 실리콘 잉곳 성장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피드유닛을 통해 공급원료를 공급하는 실리콘 잉곳 성장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon ingot growth apparatus, and more particularly, to a silicon ingot growth apparatus for supplying a feedstock through a feed unit.

실리콘과 같은 단결정 물질은, 반도체 및 광기전성 산업에서 중요한 산업적 응용을 갖는다. 예를 들면, 마이크로프로세서가 양자 크기에서 작동하는 반도체 응용에서, 결정 입계의 존재가 국소적인 전기적 특성을 바꿈으로써 전계 효과 트랜지스터의 기능성에 중대한 영향을 끼칠 수 있다. 유사하게, 태양 전지용 실리콘과 같은 물질을 이용할 때, 일반적으로 단결정 실리콘 태양 전지는 다결정 실리콘 태양 전지와 비교시 높은 효율성을 나타낸다. 일반적으로, 결정 입계는 더 많은 불순물 및 결함을 나타내므로, 단결정 실리콘으로 제조된 태양 전지는 다결정 실리콘으로 제조된 태양 전지에 비해 성능을 증가시킬 수 있다.
Single crystal materials such as silicon have important industrial applications in the semiconductor and photovoltaic industries. For example, in semiconductor applications where microprocessors operate at quantum sizes, the presence of grain boundaries can have a significant impact on the functionality of field effect transistors by changing local electrical properties. Similarly, when using materials such as silicon for solar cells, monocrystalline silicon solar cells generally exhibit high efficiency compared to polycrystalline silicon solar cells. In general, since grain boundaries show more impurities and defects, solar cells made of monocrystalline silicon can increase performance compared to solar cells made of polycrystalline silicon.

실리콘 태양전지는 실리콘 잉곳으로부터 제조되며, 실리콘 잉곳을 상업적으로 제조하는 기술은 초크랄스키(Czochralski)법 및 일방향성 응고법이 있다. 일방향성 응고법을 통해 다결정 실리콘 잉곳을 생산할 수 있으며, 초크랄스키법에 비해 저렴한 생산비용을 장점으로 들 수 있다. 일방향성 응고법에서, 공급원료를 수용한 도가니는 열교환기 블록 위에 위치될 수 있다. 공급원료는 도가니의 주위에 설치된 히터를 통해 약 1412도 이상에서 용융되며, 안정화시간을 거쳐 용융점 이하의 온도로 서서히 냉각되어 일방향 응고가 진행된다. 일방향성 응고 공정에는 유도 가열 또는 저항 가열 중의 하나가 사용될 수 있다. 초크랄스키 성장과 달리, 일방향성 응고에서의 응고는 도가니의 바닥으로부터 상부쪽으로 응고가 진행되며, 고액 계면이 성장 사이클에 의해 핵성장과 결정성장이 이루어진다. 이때, 물질분배계수에 의해 불순물을 상부쪽으로 부유시킨다.
Silicon solar cells are manufactured from silicon ingots, and commercially available technologies for producing silicon ingots include Czochralski method and unidirectional solidification method. It is possible to produce polycrystalline silicon ingot through unidirectional solidification method, and the low production cost is an advantage compared to Czochralski method. In unidirectional coagulation, the crucible containing the feedstock can be located above the heat exchanger block. The feedstock is melted at about 1412 degrees or more through a heater installed around the crucible, and gradually cools to a temperature below the melting point through a stabilization time, thereby unidirectionally solidifying. In the unidirectional solidification process, either induction heating or resistance heating can be used. Unlike Czochralski growth, coagulation in unidirectional coagulation proceeds from the bottom of the crucible to the top, and the solid-liquid interface undergoes nuclear growth and crystal growth. At this time, impurities are suspended to the upper side by the mass distribution coefficient.

이와 같이, 다결정 실리콘인 공급원료를 용융시킨 후, 하부로부터 상부 방향으로 일방향성 응고를 통해 다결정 실리콘 잉곳을 제조할 수 있다. 다결정 실리콘 잉곳을 생산하는 비용은 초크랄스키법을 통해 생산되는 단결정 실리콘 잉곳의 비용에 비해 저렴하나, 다결정 실리콘 잉곳은 그레인 사이즈가 작기 때문에 단결정 실리콘 잉곳에 비해 광전변환 효율이 낮다.As such, after melting the feedstock, which is polycrystalline silicon, a polycrystalline silicon ingot can be produced through unidirectional solidification from the bottom to the top. The cost of producing polycrystalline silicon ingots is lower than the cost of monocrystalline silicon ingots produced by the Czochralski method.

한국공개특허공보 2008-0086544호 2008.09.25.Korean Laid-Open Patent Publication 2008-0086544 2008.09.25.

본 발명의 목적은 피드유닛을 이용하여 도가니 내부에 공급원료를 채울 수 있는 실리콘 잉곳 성장 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention to provide a silicon ingot growth apparatus that can be used to fill the feedstock in the crucible using a feed unit.

본 발명의 다른 목적은 부피가 큰 잉곳을 성장시켜 기존 대비 생산성을 향상시킬 수 있는 실리콘 잉곳 성장 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a silicon ingot growth apparatus that can increase the productivity compared to the existing by growing a bulky ingot.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.Still other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and drawings.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 실리콘 잉곳 성장 장치는, 외부로부터 공급원료가 공급되는 공급포트를 구비하는 로(furnace); 상기 로의 내부에 설치되며, 단결정 시드 및 상기 단결정 시드의 상부에 공급원료가 채워지는 도가니; 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 시드 및 상기 공급원료를 용융시키는 히터; 그리고 상기 공급포트에 연결되어 상기 도가니에 상기 공급원료를 공급하는 피드유닛을 포함하되, 상기 피드유닛은, 상기 공급원료가 내부에 채워지며, 하부에 형성된 배출포트를 통해 상기 공급원료를 배출하는 호퍼; 그리고 상기 배출포트를 향해 개방된 입구를 가지는 공급튜브와 상기 로의 내부를 향해 하향경사진 배출튜브를 가지는 고정관을 구비한다.According to one embodiment of the present invention, a silicon ingot growth apparatus includes a furnace having a supply port through which a feedstock is supplied from the outside; A crucible installed inside the furnace and having a feedstock filled with a single crystal seed and an upper portion of the single crystal seed; A heater for heating the crucible to melt the single crystal seed and the feedstock; And a feed unit connected to the supply port to supply the feedstock to the crucible, wherein the feed unit is filled with the feedstock therein and discharges the feedstock through a discharge port formed at a lower portion thereof. ; And a fixing tube having a supply tube having an inlet open toward the discharge port and a discharge tube inclined downward toward the inside of the furnace.

상기 피드유닛은, 상기 배출튜브 상에 설치되어 상기 배출튜브를 따라 이동가능하며, 하단에 형성된 토출구를 통해 상기 도가니의 내부에 상기 공급원료를 토출하는 이동관을 더 구비할 수 있다.The feed unit may be further provided on the discharge tube is movable along the discharge tube, the moving tube for discharging the feedstock in the crucible through the discharge port formed at the bottom.

상기 피드유닛은 상기 이동관에 연결되어 기설정된 주파수로 상기 이동관에 진동을 가하는 진동피더를 더 구비할 수 있다.The feed unit may further include a vibration feeder connected to the moving tube to apply vibration to the moving tube at a predetermined frequency.

상기 피드유닛은, 상기 이동관의 이동방향과 나란하게 배치되며, 외주면에 나사산이 형성되는 이동로드; 그리고 상기 이동관에 고정설치되며, 내주면에 형성된 나사산을 통해 상기 이동로드에 나사결합되어 상기 이동로드가 회전함에 따라 상기 이동로드를 따라 이동하는 연결브래킷을 더 구비할 수 있다.The feed unit may be arranged in parallel with the moving direction of the moving tube, the moving rod is formed on the outer peripheral surface thread; And it may be further provided with a connecting bracket fixed to the moving tube, screwed to the moving rod through a screw thread formed on the inner peripheral surface to move along the moving rod as the moving rod rotates.

상기 이동관은, 상기 토출구가 상기 공급포트로부터 최대 이격된 상기 도가니의 측벽과 인접하게 배치되어 상기 공급 원료를 공급하는 제1 공급위치; 그리고 상기 토출구가 상기 공급포트로부터 최소 이격된 상기 도가니의 측벽과 인접하게 배치되어 상기 공급 원료를 공급하는 제2 공급위치로 전환 가능하다.The moving tube may include: a first supply position at which the discharge port is disposed adjacent to the sidewall of the crucible spaced apart from the supply port at a maximum distance to supply the feedstock; And the discharge port is arranged adjacent to the side wall of the crucible at least spaced from the supply port can be switched to the second supply position for supplying the feedstock.

상기 이동관은 상기 제1 및 제2 공급위치의 사이에 위치하여 상기 공급원료를 공급하는 제3 공급위치로 전환가능하다.The movable pipe is located between the first and second supply positions and is switchable to a third supply position for supplying the feedstock.

상기 이동관은 상기 제1 공급위치로부터 상기 제2 공급위치까지 기설정된 거리만큼 순차적으로 이동할 수 있다.The moving tube may sequentially move from the first supply position to the second supply position by a predetermined distance.

상기 실리콘 잉곳 성장 장치는, 상기 이동로드에 연결되어 상기 이동로드를 구동하는 구동모터; 그리고 상기 히터 및 상기 구동모터에 연결되는 제어기를 더 포함하며, 상기 제어기는, 상기 구동모터를 통해 상기 이동관을 상기 제1 및 제2 공급위치로 전환하여 상기 도가니 내에 상기 공급원료를 재공급할 수 있다.The silicon ingot growth apparatus may include: a driving motor connected to the moving rod to drive the moving rod; And a controller connected to the heater and the drive motor, wherein the controller can resupply the feedstock into the crucible by switching the moving tube to the first and second supply positions through the drive motor. .

상기 실리콘 잉곳 성장 장치는 상기 도가니 내에서 용융된 상기 공급원료의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 온도센서를 통해 감지된 상기 온도가 기설정된 범위 이내인 경우 상기 도가니 내에 상기 공급원료를 재공급할 수 있다.The silicon ingot growth apparatus further comprises a temperature sensor for sensing the temperature of the feedstock melted in the crucible, the controller is the temperature in the crucible when the temperature detected by the temperature sensor is within a predetermined range Feedstock can be resupplyed.

상기 실리콘 잉곳 성장 장치는 상기 배출포트와 상기 공급튜브 중 어느 하나를 개폐하는 밸브를 더 포함할 수 있다.The silicon ingot growth apparatus may further include a valve for opening and closing any one of the discharge port and the supply tube.

상기 실리콘 잉곳 성장 장치는 상기 도가니의 하부에 설치되어 상기 도가니로부터 열을 흡수하는 냉각플레이트 더 포함할 수 있다.The silicon ingot growth apparatus may further include a cooling plate installed under the crucible to absorb heat from the crucible.

상기 실리콘 잉곳 성장 장치는 상기 단결정 시드와 대응되는 위치에 배치되어 상기 냉각플레이트와 열접촉하며 내부에 냉매가 흐르는 냉각로드를 더 포함할 수 있다.The silicon ingot growth apparatus may further include a cooling rod disposed at a position corresponding to the single crystal seed, in thermal contact with the cooling plate, and having a refrigerant flowing therein.

상기 도가니는 바닥면으로부터 함몰된 장착홈을 가지며, 상기 실리콘 잉곳 성장 장치는 상기 단결정 시드를 고정하며 상기 장착홈 상에 삽입고정되는 고정척을 더 포함할 수 있다.The crucible has a mounting groove recessed from the bottom surface, and the silicon ingot growth apparatus may further include a fixing chuck to fix the single crystal seed and to be inserted into the mounting groove.

본 발명의 일 실시예에 의하면 피드유닛을 통해 도가니 내부에 공급원료를 채울 수 있으며, 1차 충전 및 용융 이후에 2차로 공급원료를 충전함으로써 부피가 큰 잉곳을 성장시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the feedstock may be filled into the crucible through the feed unit, and the bulky ingot may be grown by filling the feedstock secondly after the primary filling and melting.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳 성장 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 피드유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 도가니 내에 공급원료가 1차적으로 충전된 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 제어기를 통해 구동모터 및 히터를 작동하는 상태를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시한 온도센서의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 3에 도시한 도가니 내에 공급원료를 2차적으로 충전하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1에 도시한 단결정 시드를 고정척을 이용하여 고정한 상태를 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing an ingot growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a feed unit shown in FIG.
3 is a view showing a state in which the feedstock is primarily filled in the crucible shown in FIG.
4 is a block diagram illustrating a state in which a driving motor and a heater are operated through a controller.
5 is a view schematically showing the operation of the temperature sensor shown in FIG.
6 to 8 are views showing the secondary charging of the feedstock in the crucible shown in FIG.
9 is a view showing a state in which the single crystal seed shown in FIG. 1 is fixed by using a fixed chuck.

이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 9를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 9. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments are provided to explain the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description.

한편, 이하에서 사용하는 "연결"은 'A'를 'B'에 직접 연결하는 경우 뿐만 아니라, 'C'를 통해 'A'를 'B'에 연결하는 경우도 포함하는 것으로 해석된다. 또한, 이하에서 사용하는 "연결"은 'A'와 'B'를 기계적으로 연결하는 경우 뿐만 아니라, 'A'와 'B'를 공간적으로 연결하여 어떤 물질이 'A'로부터 'B'로 이동할 수 있는 경우도 포함하는 것으로 해석된다. 또한, 후술하는 잉곳 성장장치는 단결정 성향의 다결정 잉곳을 성장시키는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않으며, 단결정 시드가 제거된 상태에서 다결정 잉곳이 성장할 수 있다.
On the other hand, the "connection" used below is interpreted to include not only the case of directly connecting 'A' to 'B', but also the case of connecting 'A' to 'B' through 'C'. In addition, the following "connection" is used not only to connect the 'A' and 'B' mechanically, but also to spatially connect the 'A' and 'B' to move a material from 'A' to 'B'. It is interpreted to include the case where possible. In addition, the ingot growth apparatus described below is described as growing a polycrystalline ingot of a single crystal tendency, but the scope of the present invention is not limited thereto, and the polycrystalline ingot may be grown in a state where the single crystal seed is removed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳 성장 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시한 피드유닛을 확대한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 잉곳 성장 장치는 로(furnace)(1)를 포함하며, 후술하는 일방향성 응고를 통한 결정 성장은 로(10) 내부에서 이루어진다.
1 is a view schematically showing an ingot growth apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged view of the feed unit shown in FIG. As shown in FIG. 1, the ingot growth apparatus includes a furnace 1, and crystal growth through unidirectional solidification, which will be described later, takes place inside the furnace 10.

도가니(10)는 로(1) 내부에 설치되며, 단결정 시드(20)는 도가니(10) 안에 위치한다. 도가니(10)는 석영 또는 실리카 재질일 수 있으며, 원통형 또는 사각형일 수 있다. 도가니(10)는 상부가 개방된 형상이며, 후술하는 공급원료(23)는 상부를 통해 도가니(10)의 내부에 충전된다. 단결정 시드(20)는 평판 형상이며, 도가니(10)의 바닥면에 밀착된다. 도가니(10) 안에 공급원료(23)를 충전하는 과정에서, 부피가 큰 공급원료(23)의 덩어리를 이용하여 단결정 시드(20) 위에 올려놓는 방법을 통해 단결정 시드(20)는 도가니(10)의 바닥면에 밀착될 수 있으며, 단결정 시드(20)가 도가니(10)의 바닥면에서 분리되어 공급원료(23)와 같이 완전 용융되는 것을 방지할 수 있다. 히터(14)는 도가니(10)의 양측에 배치되며, 도가니(10)를 가열하여 시드(20) 및 공급원료(23)를 용융시킨다.
The crucible 10 is installed inside the furnace 1, and the single crystal seed 20 is located in the crucible 10. The crucible 10 may be made of quartz or silica, and may be cylindrical or rectangular. The crucible 10 has an open top shape, and the feedstock 23 described later is filled in the crucible 10 through the top. The single crystal seed 20 has a flat plate shape and is in close contact with the bottom surface of the crucible 10. In the process of filling the feedstock 23 into the crucible 10, the single crystal seed 20 is placed on the single crystal seed 20 by using a bulk of the bulky feedstock 23. It may be in close contact with the bottom surface of the single crystal seed 20 is separated from the bottom surface of the crucible 10 can be prevented from being completely melted like the feedstock (23). The heater 14 is disposed on both sides of the crucible 10 and heats the crucible 10 to melt the seed 20 and the feedstock 23.

도가니(10)는 냉각플레이트(16)의 상부에 놓여진다. 냉각플레이트(10)는 평판 형상이며, 하부면으로부터 함몰된 수용홈(17)을 가진다. 하나 이상의 냉각로드(18)가 수용홈(17) 내에 설치되며, 냉각로드(18)는 수용홈(17)과 열접촉(thermal contact) 상태에 놓인다. 냉각로드(18)는 냉매공급라인(19)에 연결되며, 냉매는 냉매공급라인(19)을 통해 냉각로드(18)에 공급된다. 냉매공급라인(19)은 밸브(19a)를 통해 개폐된다.
The crucible 10 is placed on top of the cooling plate 16. The cooling plate 10 has a flat plate shape and has a receiving groove 17 recessed from the lower surface. One or more cooling rods 18 are installed in the receiving grooves 17 and the cooling rods 18 are in thermal contact with the receiving grooves 17. The cooling rod 18 is connected to the refrigerant supply line 19, and the refrigerant is supplied to the cooling rod 18 through the refrigerant supply line 19. The coolant supply line 19 is opened and closed through the valve 19a.

공급원료(23)는 작업자에 의해 직접 충전되거나 피드유닛을 통해 자동으로 충전되며, 공급원료(23)는 다결정 실리콘(polycrystalline silicon)일 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 피드유닛은 호퍼(201)와 고정관(208,209), 그리고 이동관(232)을 포함한다. 호퍼(201)는 공급원료들(23)을 담고 있다. 공급원료들(23)은 파우더(powder)나 과립(granule), 칩(chip) 형태일 수 있으며, 깨진 웨이퍼(broken wafer)와 같은 폐실리콘일 수 있다. 호퍼(201)의 상부는 원통 형상이고 호퍼(201)의 하부는 아래로 갈수록 단면적이 감소하는 깔때기 형상이다. 호퍼(201)는 하부에 형성된 배출포트(204)를 구비하며, 호퍼(201) 내에 채워진 공급원료들(23)은 배출포트(204)를 통해 배출될 수 있다.
The feedstock 23 may be directly filled by an operator or automatically charged through a feed unit, and the feedstock 23 may be polycrystalline silicon. As shown in FIG. 2, the feed unit includes a hopper 201, fixed tubes 208 and 209, and a moving tube 232. Hopper 201 contains feedstocks 23. The feedstocks 23 may be in the form of powder, granules, chips, or waste silicon, such as broken wafers. The upper portion of the hopper 201 is cylindrical and the lower portion of the hopper 201 is funnel-shaped, the cross-sectional area of which decreases downward. The hopper 201 has a discharge port 204 formed at the bottom, and the feedstocks 23 filled in the hopper 201 may be discharged through the discharge port 204.

고정관(208,209)은 피드실린더(228)에 고정되며, 공급튜브(208) 및 배출튜브(209)를 구비한다. 공급튜브(208)는 상하방향으로 배치되며, 공급튜브(208)는 배출포트(204)를 향해 개방된 입구를 가진다. 배출튜브(209)는 로(1)의 내부를 향해 하향경사지도록 배치되며, 공급튜브(208)와 연결된다. 배출포트(204)를 통해 배출된 공급원료들(23)은 공급튜브(208)의 입구를 통해 배출튜브(209)의 내부로 이동하며, 배출튜브(209)의 개방된 하부를 통해 배출된다.
The fixed pipes 208 and 209 are fixed to the feed cylinder 228 and have a supply tube 208 and an outlet tube 209. The feed tube 208 is arranged in the vertical direction, the feed tube 208 has an inlet open toward the discharge port (204). The discharge tube 209 is disposed to be inclined downward toward the inside of the furnace 1, and is connected to the supply tube 208. The feedstocks 23 discharged through the discharge port 204 move through the inlet of the supply tube 208 into the discharge tube 209 and are discharged through the open lower portion of the discharge tube 209.

개폐밸브(229)는 배출포트(204)의 하단에 설치되어 배출포트(204)를 개폐하며, 공급원료들(23)의 배출은 개폐밸브(229)를 통해 제한될 수 있다. 개폐밸브(229)의 동작은 후술하는 제어기(40)를 통해 제어될 수 있으며, 작업자는 제어기(40)를 통해 공급원료들(23)의 배출량을 조절할 수 있다. 본 실시예와 달리, 개폐밸브(229)는 공급튜브(208) 상에 설치될 수 있다.
The on-off valve 229 is installed at the lower end of the discharge port 204 to open and close the discharge port 204, the discharge of the feedstock 23 may be limited through the on-off valve 229. The operation of the on-off valve 229 can be controlled through the controller 40 to be described later, the operator can adjust the discharge of the feedstock (23) through the controller 40. Unlike the present embodiment, the on-off valve 229 may be installed on the supply tube (208).

이동관(232)은 배출튜브(209)에 연결되며, 이동관(232)은 배출튜브(209)와 대체로 나란하게 배치된다. 이동관(232)은 배출튜브(209)의 외경보다 큰 내경을 가지며, 배출튜브(209)는 이동관(232)의 내부에 삽입된다. 배출튜브(209)를 통해 배출된 공급원료들(23)은 이동관(232)의 내부로 이동하며, 이동관(232)의 개방된 하부를 통해 도가니(10)의 내부로 공급된다. 이동관(232)은 슬롯(232a)을 가지며, 이동관(232)의 이동시 공급튜브(208)는 슬롯(232a)을 따라 이동한다.
The moving tube 232 is connected to the discharge tube 209, the moving tube 232 is disposed substantially parallel to the discharge tube (209). The moving tube 232 has an inner diameter larger than the outer diameter of the discharge tube 209, the discharge tube 209 is inserted into the moving tube 232. The feedstocks 23 discharged through the discharge tube 209 move into the inside of the moving tube 232, and are supplied into the crucible 10 through the open lower portion of the moving tube 232. The moving tube 232 has a slot 232a, and when the moving tube 232 moves, the supply tube 208 moves along the slot 232a.

진동피더(206)는 이동관(232)에 연결되어 기설정된 주파수로 이동관(232)에 진동(vibration)을 인가한다. 앞서 설명한 바와 같이, 공급원료들(23)은 과립이나 칩 형태일 수 있으며, 이동관(232)을 통해 이동하는 공급원료들(23)이 이동관(232)의 내부에 걸려 이동이 제한될 수 있다. 따라서, 진동피더(206)를 통해 일정한 진동을 인가함으로써 공급원료들(23)의 이동을 원활하게 할 수 있다.
The vibration feeder 206 is connected to the moving tube 232 to apply a vibration to the moving tube 232 at a predetermined frequency. As described above, the feedstocks 23 may be in the form of granules or chips, and the feedstocks 23 moving through the moving tube 232 may be caught inside the moving tube 232 to limit movement. Thus, by applying a constant vibration through the vibration feeder 206 it is possible to facilitate the movement of the feedstock (23).

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 피드유닛은 하우징(210)을 더 포함하며, 하우징(210)은 외부로부터 차단된 내부공간을 가진다. 호퍼(201)는 하우징(210)의 내부공간에 설치될 수 있다. 하우징(210)의 내부공간은 후술하는 피드실린더(228)의 내부와 연통하며, 하우징(210)의 내부공간은 피드실린더(228)에 연결된 배기펌프(도시안함)를 통해 진공상태를 형성할 수 있다. 하우징(210)은 개방된 상부를 가지며, 커버(203)는 하우징(210)의 개방된 상부를 개폐한다. 호퍼(201)에 공급원료들(23)을 충전할 경우, 하우징(210)의 커버(203)를 개방하고 호퍼(201) 내에 공급원료들(23)을 충전할 수 있다. 하우징(210)은 하부에 형성된 연결포트(222)를 가지며, 연결포트(222)는 후술하는 피드실린더(228)의 실린더입구(226)에 연결된다.
On the other hand, as shown in Figure 2, the feed unit further includes a housing 210, the housing 210 has an internal space blocked from the outside. The hopper 201 may be installed in the inner space of the housing 210. The inner space of the housing 210 communicates with the inside of the feed cylinder 228 which will be described later, and the inner space of the housing 210 can form a vacuum state through an exhaust pump (not shown) connected to the feed cylinder 228. have. The housing 210 has an open top, and the cover 203 opens and closes the open top of the housing 210. When filling the hopper 201 with the feedstocks 23, the cover 203 of the housing 210 may be opened and the feedstock 23 may be charged within the hopper 201. The housing 210 has a connection port 222 formed at the bottom, and the connection port 222 is connected to the cylinder inlet 226 of the feed cylinder 228 which will be described later.

피드유닛은 피드실린더(228) 및 이동로드(234)를 더 포함한다. 피드실린더(228)는 실린더출구(228b)를 가지며, 실린더출구(228b)는 공급포트(130)에 연결된다. 피드실린더(228)의 내부는 공급포트(130)(또는 로(1))의 내부와 연통된다.
The feed unit further includes a feed cylinder 228 and a moving rod 234. The feed cylinder 228 has a cylinder outlet 228b, and the cylinder outlet 228b is connected to the supply port 130. The interior of the feed cylinder 228 is in communication with the interior of the supply port 130 (or the furnace 1).

이동관(232)은 연결브래킷(233)을 통해 이동로드(234)에 연결된다. 연결브래킷(233)은 내주면에 나사산이 형성된 체결홀을 가지며, 체결홀은 이동로드(234)의 외주면에 형성된 나사산과 나사결합한다. 따라서, 이동로드(234)의 회전방향에 따라 연결브래킷(233)은 이동로드(234)를 따라 이동할 수 있으며, 이동관(232)은 연결브래킷(233)과 함께 이동할 수 있다. 이동로드(234)는 종동풀리(234a)에 연결되며, 종동풀리(234a)는 벨트를 통해 구동모터(236)에 연결된 구동풀리(236a)에 연결된다.
The moving tube 232 is connected to the moving rod 234 through the connecting bracket 233. The connection bracket 233 has a fastening hole formed with a screw thread on the inner circumferential surface, and the fastening hole is screwed with the screw thread formed on the outer circumferential surface of the moving rod 234. Accordingly, the connecting bracket 233 may move along the moving rod 234 according to the rotation direction of the moving rod 234, and the moving tube 232 may move together with the connecting bracket 233. The moving rod 234 is connected to the driven pulley 234a, and the driven pulley 234a is connected to the drive pulley 236a connected to the drive motor 236 through a belt.

도 3은 도 1에 도시한 도가니 내에 공급원료가 1차적으로 충전된 모습을 나타내는 도면이며, 도 4는 제어기를 통해 구동모터 및 히터를 작동하는 상태를 나타내는 블록도이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참고하여 도가니 내에 공급원료를 충전한 후 용융하는 방법을 설명하기로 한다.
FIG. 3 is a view illustrating a state in which a feedstock is primarily charged in the crucible shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram illustrating a state in which a driving motor and a heater are operated through a controller. Hereinafter, referring to FIGS. 3 and 4, a method of melting and charging the feedstock in the crucible will be described.

먼저, 단결정 시드(20)는 도가니(10)의 바닥면에 밀착되며, 공급원료들(23)은 단결정 시드(20)의 상부에 적재되어 도가니(10)의 내부에 충전된다. 앞서 설명한 바와 같이, 공급원료들(23)은 파우더(powder)나 과립(granule), 칩(chip) 형태일 수 있으며, 깨진 웨이퍼(broken wafer)와 같은 폐실리콘일 수 있다.
First, the single crystal seed 20 is in close contact with the bottom surface of the crucible 10, the feedstock 23 is loaded on the top of the single crystal seed 20 and filled in the crucible 10. As described above, the feedstocks 23 may be in the form of powder, granules, chips, or waste silicon, such as broken wafers.

도 3에 도시한 바와 같이, 도가니(10) 내에 공급원료(23)가 충분히 채워지면, 제어기(40)는 히터(14)를 가동하여 용융과정을 시작한다. 용융과정은 시드(20) 및 공급원료(23)에 대하여 함께 진행되며, 공급원료(23)는 완전히 용융시키되 시드(20)는 완전한 용융을 피하면서 부분적으로(약 2/3 가량) 용융시킨다. 이때, 냉각플레이트(16) 및 냉각로드(18)를 이용하여 시드(20)가 완전히 용융되는 것을 방지할 수 있다.
As shown in FIG. 3, when the feedstock 23 is sufficiently filled in the crucible 10, the controller 40 starts the heater 14 to start the melting process. The melting process proceeds with the seed 20 and the feedstock 23 together, while the feedstock 23 is completely melted while the seed 20 is partially (about 2/3) melted while avoiding complete melting. In this case, the seed 20 may be completely melted by using the cooling plate 16 and the cooling rod 18.

실리콘은 1412℃에서 녹으므로, 도가니(10)의 온도는 약 1415℃ 내지 1550℃ 사이에서 유지된다. 히터(14)는 도가니(10)의 양측에 설치되므로, 공급원료(23)는 도가니(10)의 측벽을 통해 가열되며, 온도분포는 도가니(10)의 중앙에 비해 가장자리가 높게 형성된다.
Since the silicon melts at 1412 ° C., the temperature of the crucible 10 is maintained between about 1415 ° C. and 1550 ° C. Since the heater 14 is installed at both sides of the crucible 10, the feedstock 23 is heated through the side wall of the crucible 10, the temperature distribution is formed with a higher edge than the center of the crucible 10.

도 5는 도 1에 도시한 온도센서의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다. 기설정된 시간 동안 히터(14)를 가동하면, 공급원료(23)는 용융되어 용융물(25)을 형성하며, 제어기(40)는 온도센서(37)를 통해 용융물(25)의 온도를 감지한다. 온도센서(37)는 로(1)의 상부에 설치되며, 로(1)의 투시창(35)을 통해 용융물(25)의 표면 온도를 감지한다. 온도센서(37)는 파이로미터(pyrometer)일 수 있으며, 파이로미터는 조사된 레이저가 물체에 의해 반사되어 나오는 표면 밝기를 기초로 물체 표면의 온도를 측정한다.
5 is a view schematically showing the operation of the temperature sensor shown in FIG. When the heater 14 is operated for a predetermined time, the feedstock 23 melts to form the melt 25, and the controller 40 senses the temperature of the melt 25 through the temperature sensor 37. The temperature sensor 37 is installed on the upper part of the furnace 1 and senses the surface temperature of the melt 25 through the see-through window 35 of the furnace 1. The temperature sensor 37 may be a pyrometer, which measures the temperature of the surface of the object based on the surface brightness from which the irradiated laser is reflected by the object.

온도센서(37)를 통해 감지된 온도가 실리콘의 용융온도(약 1412℃)에 근접한 경우, 공급원료(23)가 일정 수준 이상 용융되었음을 판단할 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 도가니(10) 내부의 온도분포는 중앙에 비해 가장자리가 높게 형성되므로, 온도센서(37)는 도가니(10)의 중앙에 위치하는 용융물(25)의 온도를 측정하는 것이 바람직하며, 도가니(10)의 중앙에 위치하는 용융물(25)이 실리콘의 용융온도에 근접한 경우 공급원료(23)가 거의 용융된 것으로 판단할 수 있다.
When the temperature sensed by the temperature sensor 37 is close to the melting temperature of silicon (about 1412 ° C.), it may be determined that the feedstock 23 is melted at a predetermined level or more. As described above, since the temperature distribution inside the crucible 10 has a higher edge than the center, the temperature sensor 37 preferably measures the temperature of the melt 25 located at the center of the crucible 10. When the melt 25 located at the center of the crucible 10 approaches the melting temperature of silicon, it may be determined that the feedstock 23 is almost melted.

이후, 제어기(40)는 공급원료(23)를 도가니(10)에 추가로 공급한다. 앞서 설명한 바와 같이, 공급원료(23)는 과립(granule)이나 칩(chip) 형태이므로, 충전밀도(packing density)가 낮아 도가니(10) 내에 충전할 수 있는 공급원료(23)의 부피가 제한적이다. 특히, 공급원료(23)의 부피 제한은 잉곳의 생산수율과 처리량에 직접적으로 영향을 미치며, 잉곳의 크기를 직접적으로 제한한다. 따라서, 공급원료(23)를 공급한 후 용융을 통해 충전밀도를 개선한 후, 추가로 공급원료(23)를 공급할 필요가 있다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 도가니(10) 내에 충분한 양의 공급원료(23)를 채운 경우에도, 도 5에 도시한 바와 같이, 공급원료(23)가 용융에 의해 용융물(25)을 형성하면 공급원료(23)가 차지하는 공간이 크게 감소한다.
Thereafter, the controller 40 further supplies the feedstock 23 to the crucible 10. As described above, since the feedstock 23 is in the form of granules or chips, the packing density is low and the volume of the feedstock 23 that can be filled in the crucible 10 is limited. . In particular, the volume limitation of the feedstock 23 directly affects the production yield and throughput of the ingot and directly limits the size of the ingot. Therefore, after supplying the feedstock 23 to improve the filling density through melting, it is necessary to supply the feedstock 23 further. That is, as shown in FIG. 3, even when a sufficient amount of the feedstock 23 is filled in the crucible 10, as shown in FIG. 5, the feedstock 23 melts the melt 25 by melting. When formed, the space occupied by the feedstock 23 is greatly reduced.

도 6 내지 도 8은 도 3에 도시한 도가니 내에 공급원료를 2차적으로 충전하는 모습을 나타내는 도면이다.
6 to 8 are views showing the secondary charging of the feedstock in the crucible shown in FIG.

먼저, 앞서 설명한 바와 같이, 일정한 양의 공급원료(23)가 호퍼(201) 내에 충전된다. 이때, 충전이 완료되면 배기펌프를 통해 로(1)의 내부에 진공상태를 형성할 수 있으며, 배기펌프는 제어기(40)를 통해 제어될 수 있다.
First, as described above, a constant amount of feedstock 23 is filled in hopper 201. In this case, when the filling is completed, a vacuum state may be formed in the furnace 1 through the exhaust pump, and the exhaust pump may be controlled through the controller 40.

이후, 온도센서(37)를 통해 감지된 온도가 기설정된 범위 이내인 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 구동모터(236)를 작동하여 이동관(232)을 최초 공급위치로 이동한다. 구동모터(236)는 제어기(40)에 연결되며, 제어기(40)를 통해 구동모터(236)를 작동할 수 있다. 구동모터(236)의 작동시, 이동로드(234)는 일방향(예를 들어, 시계방향)으로 회전하며, 이동로드(234)의 회전에 의해 이동관(232)은 연결브래킷(233)과 함께 전진할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이동관(232)이 최초 공급위치에 있을 때, 이동관(232)의 토출구는 공급포트(130)로부터 최대 이격된 도가니(10)의 측벽과 인접하게 배치된다. 이후, 제어기(40)를 통해 개폐밸브(229)를 작동하여 배출포트(204)를 개방하며, 공급원료들(23)은 배출튜브(209) 및 이동관(232)을 통해 도가니(10)의 내부에 충전된다.
Thereafter, when the temperature sensed by the temperature sensor 37 is within a predetermined range, as shown in FIG. 6, the driving motor 236 is operated to move the moving tube 232 to the initial supply position. The drive motor 236 is connected to the controller 40 and can operate the drive motor 236 through the controller 40. When the driving motor 236 is operated, the moving rod 234 rotates in one direction (for example, clockwise), and the moving tube 232 moves forward together with the connecting bracket 233 by the rotation of the moving rod 234. can do. As shown in FIG. 6, when the moving tube 232 is in the initial supply position, the discharge port of the moving tube 232 is disposed adjacent to the side wall of the crucible 10 spaced apart from the supply port 130 at the maximum. Thereafter, the on / off valve 229 is operated through the controller 40 to open the discharge port 204, and the feedstocks 23 are inside the crucible 10 through the discharge tube 209 and the moving tube 232. Is charged.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 이동관(232)의 토출구를 통해 토출된 공급원료들(23)은 토출구와 근접한 위치에 집중적으로 적재되어 언덕을 이루며, 도가니(10) 내에 고르게 적재되지 않는다. 이 경우, 도가니(10) 내에 많은 양의 공급원료들(23)을 충전할 수 없을 뿐만 아니라, 추후 히터(14)를 통해 공급원료들(23)을 용융할 경우, 효율저하로 용융속도가 저하될 수 있다. 따라서, 이동관(232)을 최초 공급위치와 다른 공급위치로 이동할 필요가 있다.
On the other hand, as shown in Figure 6, the feedstock 23 discharged through the discharge port of the moving tube 232 is concentrated in a position close to the discharge port to form a hill, it is not evenly loaded in the crucible 10. In this case, it is not possible to charge a large amount of the feedstocks 23 in the crucible 10, and in the future, when the feedstocks 23 are melted through the heater 14, the melting rate decreases due to the decrease in efficiency. Can be. Therefore, it is necessary to move the moving tube 232 to a supply position different from the initial supply position.

이동관(232)이 최초 공급위치에서 기설정된 공급시간 동안 공급원료들(23)을 배출한 이후, 제어기(40)는 구동모터(236)를 작동하여 이동로드(234)를 일방향과 다른 방향(예를 들어, 반시계방향)으로 회전하며, 이동로드(234)의 회전에 의해 이동관(232)은 연결브래킷(233)과 함께 후진할 수 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이동관(232)은 중간 공급위치로 이동하며, 이동관(232)이 중간 공급위치에 있을 때, 이동관(232)의 토출구는 도가니(10)의 중앙에 위치할 수 있다.
After the moving tube 232 discharges the feedstocks 23 for a preset supply time from the initial supply position, the controller 40 operates the drive motor 236 to move the moving rod 234 in a direction different from one direction (eg, For example, it rotates in a counterclockwise direction, and by the rotation of the moving rod 234, the moving tube 232 can be reversed together with the connecting bracket 233. As shown in FIG. 7, the moving tube 232 moves to the intermediate supply position, and when the moving tube 232 is in the intermediate supply position, the discharge port of the moving tube 232 may be located at the center of the crucible 10. .

마찬가지로, 이동관(232)이 중간 공급위치에서 기설정된 공급시간 동안 공급원료들(23)을 배출한 이후, 도 8에 도시한 바와 같이, 이동관(232)은 최후 공급위치로 이동하며, 이동관(232)이 최후 공급위치에 있을 때, 이동관(232)의 토출구는 공급포트(130)로부터 최소 이격된(또는 최대 근접한) 도가니(10)의 측벽과 인접하게 배치된다.
Similarly, after the moving tube 232 discharges the feedstocks 23 for a predetermined supply time from the intermediate supply position, as shown in FIG. 8, the moving tube 232 moves to the last supply position, and the moving tube 232 ) Is in the last supply position, the discharge port of the moving tube 232 is disposed adjacent to the side wall of the crucible 10 that is at least (or closest) to the supply port 130.

도가니(10) 내에 일정량의 공급원료(23)가 충전되면, 제어기(40)는 개폐밸브(229)를 작동하여 배출포트(204)를 폐쇄하며, 공급원료들(23)은 더 이상 도가니(10) 내에 충전되지 않는다. 한편, 최초 공급위치부터 최후 공급위치까지 각각의 위치에서 공급원료(23)를 배출하는 동안 도가니(10) 내에 충전된 공급원료(23)의 양이 증가하므로, 각각의 위치에서 공급원료(23)를 배출하는 공급시간은 점진적으로 감소할 수 있다.
When a certain amount of feedstock 23 is charged in the crucible 10, the controller 40 operates the on / off valve 229 to close the discharge port 204, and the feedstock 23 is no longer a crucible 10. ) Is not charged. On the other hand, since the amount of the feedstock 23 charged in the crucible 10 increases while discharging the feedstock 23 at each position from the first feed position to the last feed position, the feedstock 23 at each position. The feed time for releasing the gas can be reduced gradually.

위와 같은 방법을 통해, 이동관(232)은 최초 공급위치로부터 중간 공급위치, 그리고 최후 공급위치로 이동하면서 공급원료들(23)을 배출할 수 있으며, 공급원료들(23)이 일정 위치에 집중적으로 적재되는 상태를 개선할 수 있다.
Through the above method, the moving pipe 232 may discharge the feedstocks 23 while moving from the initial supply position to the intermediate supply position and the last supply position, and the feedstocks 23 are concentrated at a predetermined position. The state of loading can be improved.

또한, 위와 같은 방법을 통해, 공급원료(23)의 충전밀도를 개선할 수 있으며, 많은 양의 용융물(25)을 확보함으로써 결정 성장을 통해 생성된 잉곳의 크기를 기존 대비 25~35% 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는 두 차례에 걸쳐 공급원료(23)를 충전하는 것으로 설명하였으나, 공급원료(23)의 충전은 세 차례 이상의 과정을 통해 이루어질 수 있으며, 용융물(25)이 도가니(10)의 상단에 도달할 때까지 이루어질 수 있다.
In addition, through the above method, it is possible to improve the filling density of the feedstock 23, and to secure a large amount of the melt 25 to improve the size of the ingot generated through the crystal growth 25 to 35% compared to the existing Can be. In the present embodiment, the feedstock 23 has been described as being charged two times, but the filling of the feedstock 23 may be performed through three or more processes, and the melt 25 is formed at the top of the crucible 10. It can be done until it is reached.

이후, 도가니(10) 내에 공급원료(23)가 충분히 채워지면, 제어기(40)는 히터(14)를 가동하여 용융과정을 시작한다. 용융과정은 시드(20) 및 공급원료(23)에 대하여 함께 진행되며, 공급원료(23)는 완전히 용융시키되 시드(20)는 완전한 용융을 피하면서 부분적으로 용융시킨다. 이때, 냉각플레이트(16) 및 냉각로드(18)를 이용하여 시드(20)가 완전히 용융되는 것을 방지할 수 있다.
Thereafter, when the feedstock 23 is sufficiently filled in the crucible 10, the controller 40 starts the melting process by starting the heater 14. Melting proceeds with the seed 20 and feedstock 23 together, while the feedstock 23 is completely melted while the seed 20 is partially melted while avoiding complete melting. In this case, the seed 20 may be completely melted by using the cooling plate 16 and the cooling rod 18.

공급원료(23)가 용융되고 시드(20)가 부분적으로 용융된 후, 도가니(10)가 냉각됨으로써 용융된 공급원료(23)에 대한 일방향 응고가 진행되며, 결정 성장이 개시되어 잉곳이 생성된다. 냉각로드(18)는 도가니(10)의 하부온도를 실리콘의 용융점 이하로 낮추어 용융물(25)의 초기 응고를 시작하는데 사용될 수 있다.
After the feedstock 23 is melted and the seed 20 is partially melted, the crucible 10 is cooled to unidirectionally solidify the melted feedstock 23, and crystal growth is initiated to produce an ingot. . The cooling rod 18 can be used to start the initial solidification of the melt 25 by lowering the bottom temperature of the crucible 10 below the melting point of silicon.

잉곳은 단결정 상태의 시드(20)로부터 성장하며, 생성된 잉곳은 단결정 영역을 가지는 다결정 실리콘일 수 있다. 이를 단결정 성향의 다결정 실리콘으로 정의할 수 있다. 단결정 성향의 다결정 실리콘의 광전변환 효율은 단결정 실리콘과 유사하게 나타나는 반면, 생산비용은 단결정 잉곳을 생산하는 초크랄스키법에 비해 저렴하며, 다결정 실리콘과 유사하다.
The ingot grows from the seed 20 in a single crystal state, and the resulting ingot may be polycrystalline silicon having a single crystal region. This can be defined as polycrystalline silicon with a single crystal orientation. While the photoelectric conversion efficiency of single crystal-oriented polycrystalline silicon is similar to that of single crystal silicon, the production cost is lower than that of Czochralski method for producing single crystal ingot and is similar to polycrystalline silicon.

용융전 시드(20)의 두께는 25-30mm이며(삽입부는 제외), 부분적으로 시드(20)의 용융 두께가 약 13-17mm 일 때 결정 성장을 개시하는 것이 가장 바람직한 단결정 성향의 다결정 잉곳을 만들 수 있다.
The thickness of the seed 20 before melting is 25-30 mm (excluding the inserts), and in part it is desirable to create a polycrystalline ingot of the single crystal tendency to initiate crystal growth when the melt thickness of the seed 20 is about 13-17 mm. Can be.

도 11은 도 1에 도시한 시드를 고정척을 이용하여 고정한 상태를 나타내는 도면이다. 잉곳 성장 장치는 고정척(27)을 더 포함할 수 있다. 도가니(10)는 바닥면에 함몰형성된 장착홈(12)을 가지며, 시드(20)의 돌출부가 고정척(27)에 삽입고정된 상태에서 고정척(27)은 장착홈(12) 상에 삽입고정될 수 있다. 이는 시드(20) 및 도가니(10)의 손상을 방지하고, 결정 성장 중 시드(20)가 도가니(10)로부터 분리되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 고정척(27)을 통해 도가니(10)의 내부로 용융물(25)이 유입되는 것을 방지하기 위함이다. 고정척(27)은 실리콘 재질일 수 있으며, 시드(20)와 마찬가지로 단결정 실리콘일 수 있다.
11 is a view showing a state in which the seed shown in FIG. 1 is fixed by using a fixing chuck. The ingot growth apparatus may further include a fixed chuck 27. The crucible 10 has a mounting groove 12 recessed in the bottom surface, and the fixing chuck 27 is inserted onto the mounting groove 12 in a state where the projection of the seed 20 is inserted and fixed to the fixing chuck 27. Can be fixed. This is to prevent damage of the seed 20 and the crucible 10 and to prevent the seed 20 from being separated from the crucible 10 during crystal growth. In addition, to prevent the melt 25 from flowing into the crucible 10 through the fixing chuck 27. The fixed chuck 27 may be made of silicon, and like the seed 20, may be single crystal silicon.

본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail by way of examples, other types of embodiments are possible. Therefore, the spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the embodiments.

1 : 로 10 : 도가니
12 : 장착홈 14 : 히터
16 : 냉각플레이트 17 : 수용홈
18 : 냉각로드 19 : 냉매공급라인
23 : 공급원료 25 : 용융물
35 : 투시창 37 : 온도센서
130 : 공급포트 201 : 호퍼
203 : 커버 204 : 배출포트
208 : 공급튜브 209 : 배출튜브
210 : 하우징 222 : 연결포트
226 : 피드실린더 232 : 이동관
233 : 연결브래킷 234 : 이동로드1: by 10: crucible
12: mounting groove 14: heater
16: cooling plate 17: receiving groove
18: cooling rod 19: refrigerant supply line
23 feedstock 25 melt
35: viewing window 37: temperature sensor
130: supply port 201: hopper
203: cover 204: discharge port
208: supply tube 209: discharge tube
210: housing 222: connection port
226: feed cylinder 232: moving tube
233: connecting bracket 234: moving rod

Claims (12)

외부로부터 공급원료가 공급되는 공급포트를 구비하는 로(furnace);
상기 로의 내부에 설치되며, 단결정 시드 및 상기 단결정 시드의 상부에 공급원료가 채워지는 도가니;
상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 시드 및 상기 공급원료를 용융시키는 히터;
상기 도가니 내에 채워진 상기 공급원료의 온도를 측정하는 온도센서;
구동모터;
상기 온도센서 및 상기 구동모터, 그리고 상기 히터에 연결되는 제어기; 및
상기 공급포트에 연결되어 상기 도가니에 상기 공급원료를 공급하는 피드유닛을 포함하되,
상기 피드유닛은,
상기 공급원료가 내부에 채워지며, 하부에 형성된 배출포트를 통해 상기 공급원료를 배출하는 호퍼;
상기 배출포트를 향해 개방된 입구를 가지는 공급튜브와 상기 로의 내부를 향해 하향경사진 배출튜브를 가지는 고정관;
상기 배출튜브 상에 설치되어 상기 배출튜브를 따라 이동가능하며, 하단에 형성된 토출구를 통해 상기 도가니의 내부에 상기 공급원료를 토출하는, 그리고 상기 토출구가 상기 공급포트로부터 최대 이격된 상기 도가니의 측벽과 인접하게 배치되어 상기 공급 원료를 공급하는 제1 공급위치와 상기 토출구가 상기 공급포트로부터 최소 이격된 상기 도가니의 측벽과 인접하게 배치되어 상기 공급 원료를 공급하는 제2 공급위치로 전환 가능한 이동관;
상기 이동관의 이동방향과 나란하게 배치되어 상기 구동모터에 의해 구동되며, 외주면에 나사산이 형성되는 이동로드; 및
상기 이동관에 고정설치되며, 내주면에 형성된 나사산을 통해 상기 이동로드에 나사결합되어 상기 이동로드가 회전함에 따라 상기 이동로드를 따라 이동하는 연결브래킷을 포함하며,
상기 제어기는 상기 히터를 가동하여 상기 도가니 내에 공급된 상기 공급원료를 용융하며, 상기 온도센서를 통해 용융된 상기 공급원료의 온도를 측정하여 상기 온도가 기설정된 온도 이상인 경우 상기 구동모터를 통해 상기 이동관을 상기 제1 및 제2 공급위치로 전환하여 상기 도가니 내에 상기 공급원료를 재공급하고 재공급된 상기 공급원료를 용융하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.Furnace (furnace) having a supply port for supplying the feedstock from the outside;
A crucible installed inside the furnace and having a feedstock filled with a single crystal seed and an upper portion of the single crystal seed;
A heater for heating the crucible to melt the single crystal seed and the feedstock;
A temperature sensor for measuring a temperature of the feedstock filled in the crucible;
Drive motor;
A controller connected to the temperature sensor, the drive motor, and the heater; And
A feed unit connected to the supply port to supply the feedstock to the crucible,
The feed unit,
A hopper filled with the feedstock and discharging the feedstock through a discharge port formed at a lower portion thereof;
A fixed tube having a supply tube having an inlet open toward the discharge port and a discharge tube inclined downward toward the inside of the furnace;
A side wall of the crucible installed on the discharge tube and movable along the discharge tube, for discharging the feedstock into the crucible through a discharge hole formed at a lower end thereof, and the discharge hole being spaced apart from the supply port at a maximum distance; A movable tube disposed adjacent to the first supply position for supplying the feedstock and the discharge port is disposed adjacent to the sidewall of the crucible at least spaced apart from the supply port to switch to a second supply position for supplying the feedstock;
A moving rod disposed in parallel with a moving direction of the moving tube and driven by the driving motor, and having a thread formed on an outer circumferential surface thereof; And
It is fixed to the moving tube, and screwed to the moving rod through a screw thread formed on the inner peripheral surface includes a connecting bracket for moving along the moving rod as the moving rod rotates,
The controller operates the heater to melt the feedstock supplied into the crucible, and measures the temperature of the feedstock melted through the temperature sensor to measure the temperature of the feedstock melted through the temperature sensor. Converting into the first and second feed positions to resupply the feedstock into the crucible and to melt the feedstock that has been resupplied. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 피드유닛은 상기 이동관에 연결되어 기설정된 주파수로 상기 이동관에 진동을 가하는 진동피더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.The method of claim 1,
And the feed unit further comprises a vibration feeder connected to the moving tube to apply vibration to the moving tube at a predetermined frequency. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 이동관은 상기 제1 및 제2 공급위치의 사이에 위치하여 상기 공급원료를 공급하는 제3 공급위치로 전환가능한 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.The method of claim 1,
And the movable tube is switchable between a first supply position and a second supply position to a third supply position for supplying the feedstock. 제1항에 있어서,
상기 이동관은 상기 제1 공급위치로부터 상기 제2 공급위치까지 기설정된 거리만큼 순차적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.The method of claim 1,
And the moving tube sequentially moves from the first supply position to the second supply position by a predetermined distance. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 잉곳 성장 장치는 상기 배출포트와 상기 공급튜브 중 어느 하나를 개폐하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.The method of claim 1,
The ingot growth apparatus further comprises a valve for opening and closing any one of the discharge port and the supply tube. 제1항에 있어서,
상기 잉곳 성장 장치는 상기 도가니의 하부에 설치되어 상기 도가니로부터 열을 흡수하는 냉각플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.The method of claim 1,
The ingot growth apparatus further comprises a cooling plate installed in the lower portion of the crucible to absorb heat from the crucible. 제10항에 있어서,
상기 잉곳 성장 장치는 상기 단결정 시드와 대응되는 위치에 배치되어 상기 냉각플레이트와 열접촉하며 내부에 냉매가 흐르는 냉각로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.The method of claim 10,
The ingot growth apparatus further comprises a cooling rod disposed in a position corresponding to the single crystal seed and in thermal contact with the cooling plate and flowing with a refrigerant therein. 제1항에 있어서,
상기 도가니는 바닥면으로부터 함몰된 장착홈을 가지며,
상기 잉곳 성장 장치는 상기 단결정 시드를 고정하며 상기 장착홈 상에 삽입고정되는 고정척을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장 장치.The method of claim 1,
The crucible has a mounting groove recessed from the bottom surface,
The ingot growth apparatus further comprises a fixing chuck to fix the single crystal seed and is inserted into the mounting groove.
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