KR101311911B1

KR101311911B1 - 단결정 실리콘 인상 장치, 실리콘 융액의 오염 방지 방법 및 실리콘 융액의 오염 방지 장치

Info

Publication number: KR101311911B1
Application number: KR1020137007398A
Authority: KR
Inventors: 마코토 카모가와; 코이치 시모무라; 요시유키 스즈키; 다이스케 에비
Original assignee: 사무코 테크시부 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2013-09-27
Also published as: US9080251B2; US8404046B2; DE112006004261A5; US20120222613A1; TW200714753A; DE112006004261B4; KR20080042146A; JP4349493B2; DE112006002580T5; KR20130045932A; WO2007037052A1; JP2007091493A; KR101327064B1; TWI324642B; DE112006002580B4; US20090229512A1

Abstract

통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속은 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체의 배치에 영향을 받는다. 따라서, 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체의 상대적인 위치를 조정하여, 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속을 제어한다. 이와 같이 하면, 실리콘 융액으로의 티끌 낙하가 저감되며, 단결정 실리콘의 품질 저하가 방지된다.

Description

단결정 실리콘 인상 장치, 실리콘 융액의 오염 방지 방법 및 실리콘 융액의 오염 방지 장치{SINGLE CRYSTAL SILICON PULLING APPARATUS, METHOD FOR PREVENTING CONTAMINATION OF SILICON MELT, AND APPARATUS FOR PREVENTING CONTAMINATION OF SILICON MELT}

본 발명은 열차폐체로부터 실리콘 융액에 티끌이 낙하하여 실리콘 융액이 오염되는 것을 방지하는 단결정 실리콘 인상(Pulling) 장치, 실리콘 융액의 오염 방지 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 단결정 실리콘 인상 장치의 모식도이다.

단결정 인상 장치(10)의 반응로(1)의 내부에는, 반응로(1)의 내벽면의 내측에 배치되어 반응로 내외의 열전달을 차단하는 단열재(2)와, 다결정 실리콘과 같은 실리콘 재료를 보관 유지하며 이 실리콘 원료를 용해한 후의 실리콘 융액을 저장하는 도가니(3)와, 도가니(3)을 둘러싸도록 배치되며 도가니(3)을 통해 실리콘 재료를 가열하는 히터(4)와, 단결정 실리콘(8)의 인상 경로를 둘러싸도록 도가니(3)의 상방에 배치되는 열차폐체(5)가 설치된다.

또한, 단결정 실리콘(8)의 인상 경로를 둘러싸도록 도가니(3)의 상방에 냉각 코일(6)이 설치되는 경우도 있다. 냉각 코일(6)은 냉각수가 흐르는 관로가 나선형상으로 감겨져 형성되어 있으며, 전체의 형상이 통형상이다. 냉각 코일(6)은 결정의 인상 경로가 나선의 내측에 위치하도록 도가니(3)의 상방에 배치된다. 냉각 코일(6)에 의해 단결정 실리콘(8)의 냉각 속도가 빨라지면, 단결정 실리콘(8)에 포함되는 구멍 형상의 결함, 소위 COP의 사이즈가 작아지기 때문에 결정 품질이 향상된다. 또한, 단결정 실리콘(8)의 제조 사이클이 빨라지기 때문에 제조 효율이 향상된다. 또한, 단결정 실리콘(8)의 산소 석출물을 제어하는 경우나 산화막의 내압을 개선하는 경우가 있으며, 냉각 코일(6)의 위치와 거의 같은 위치에 냉각 코일이 아니라 통형상의 가열 히터나 퍼지 튜브가 설치되는 일도 있다.

여기서 단결정 인상 장치(10)을 이용한 단결정 실리콘 제조의 처리 순서를 간단하게 설명한다. 도가니(3)에 실리콘 재료를 투입하고 히터(4)를 기동한다. 그러면 실리콘 재료가 가열되고 용해되어 실리콘 융액이 생성된다. 생성된 실리콘 융액에 실리콘의 종결정을 침지한다. 이 종결정을 인상하면 종결정의 주위에는 단결정 실리콘(8)이 육성된다. 단결정 실리콘(8)의 인상 시에는 인상 속도나 열차폐체(5)의 위치 등을 조정한다. 또한, 냉각 코일(6)의 관로에 냉각수를 흘려 보내 단결정 실리콘(8)을 강제적으로 냉각한다.

단결정 실리콘(8)의 육성 시에는 반응로(1) 내의 상방으로부터 Ar가스가 공급된다. 도 5는 일반적인 반응로 내의 가스 흐름을 나타내는 도면이다. 도 5(a)에는 단결정 실리콘의 육성 초기의 가스 흐름이 도시되어 있으며, 도 5(b)에는 단결정 실리콘의 육성 초기 후의 가스 흐름이 도시되어 있다.

도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘(8)의 육성 초기에는, 반응로(1)내의 상방으로부터 공급되는 Ar가스가 냉각 코일(6)의 내측을 통과하여 실리콘 융액근방까지 하강한다. 또한, 도가니(3)과 히터(4)의 극간을 하강하여, 반응로(1)의 하부에 설치된 가스 배출구(1a)로부터 반응로(1)의 외부로 유출된다. 또한, 반응로(1) 내의 상방으로부터 공급되는 Ar가스의 일부는 냉각 코일(6)의 내측을 통과한 후에, 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간을 통과하고 냉각 코일(6)과 열차폐체(5)의 극간을 상승하여, 반응로(1)의 상방으로부터 공급되는 Ar가스와 합류한다.

도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘(8)의 육성 초기 후에는, 반응로(1)내의 상방으로부터 공급되는 Ar가스의 일부가 냉각 코일(6)의 내측, 즉, 냉각 코일(6)과 단결정 실리콘(8)의 극간을 통과하여 실리콘 융액 근방까지 하강한다. 또한, 도가니(3)과 히터(4)의 극간을 하강하여, 반응로(1)의 하부에 설치된 가스 배출구(1a)로부터 반응로(1)의 외부로 유출된다. 또한, 반응로(1) 내의 상방으로부터 공급되는 Ar가스의 일부는 냉각 코일(6)과 열차폐체(5)의 극간을 하강하여 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간을 통과하고, 냉각 코일(6)의 내측을 통과해 온 Ar가스와 합류한다.

도5(a), 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘(8)의 육성 초기와 그 후에는 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간을 흐르는 Ar가스의 진행 방향이 변화한다. 이 때, 유속의 변화량이 크면 열차폐체(5)에 부착하는 티끌이 박리하는 경우가 있다. 박리된 티끌은 열차폐체(5)를 따라 떨어져 실리콘 융액에 낙하한다.

또한, 반응로(1)의 상부에 부착하는 티끌이 낙하하는 경우도 있다. 티끌은 열차폐체(5)에 낙하하며, 열차폐체(5)를 따라 떨어져 실리콘 융액에 낙하한다.

실리콘 융액에 티끌이 낙하하면 실리콘 융액이 오염된다. 특히, 실리콘 융액 중의 티끌이 육성되는 결정에 들어가면 결정의 단결정화가 저해되어 단결정 실리콘의 품질이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 방지할 필요가 있다.

본 발명은 이러한 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 저감하며, 단결정 실리콘의 품질 저하를 방지하는 것을 해결 과제로 한다.

제 1 발명은, 단결정 실리콘의 인상 경로를 둘러싸는 통상체와, 이 통상체를 둘러싸는 열차폐체를 반응로 내에 구비하며, 반응로 내의 상방에서 하방으로 가스를 공급하면서 단결정 실리콘을 인상하는 단결정 실리콘 인상 장치에 있어서, 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 가스의 유속이 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 방지할 수 있을 정도가 되도록 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체가 배치된 것을 특징으로 한다.

제 2 발명은, 단결정 실리콘의 인상 경로를 둘러싸는 통상체와, 이 통상체를 둘러싸는 열차폐체를 반응로 내에 구비하며, 반응로 내의 상방에서 하방으로 가스를 공급하면서 단결정 실리콘을 인상하는 단결정 실리콘 인상 장치에 있어서, 단결정 실리콘의 측면과 통상체의 내벽면으로 형성되는 환상 공간 중, 결정의 인상축과 직교하는 평면에 포함되는 단면 부분의 면적을 S1로 하고, 통상체의 하단에서 하방으로 연장되는 통형상 공간 중, 통상체와 열차폐의 사이에 위치하는 부분의 측면의 면적을 S2로 했을 경우에, S2/S1가 1.01 이하인 것을 특징으로 한다.

제1, 제2 발명을 설명한다.

단결정 실리콘 인상 장치의 반응로 내의 상방으로부터 Ar가스가 공급되면, Ar가스는 단결정 실리콘을 따라 하강한다. 단결정 실리콘의 육성 초기와 그 후에는 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 진행 방향이 변화하지만, 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속이 느리면 Ar가스의 진행 방향이 변화하여도 그 유속의 변화량은 작다. 따라서, Ar가스의 진행 방향의 변화에 기인하는 열차폐체로부터의 티끌이 박리되는 것이 방지된다. 따라서, 티끌이 실리콘 융액으로 낙하하는 것이 방지된다.

통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속은, 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체의 배치에 영향을 받는다. 따라서 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체의 상대적인 위치를 조정하면 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속을 제어할 수 있다.

구체적으로는, 단결정 실리콘의 측면과 통상체의 내벽면으로 형성되는 환상 공간 중, 결정의 인상축과 직교하는 평면에 포함되는 단면 부분의 면적을 S1로 하고, 통상체의 하단에서 하방으로 연장되는 통형상 공간 중, 통상체와 열차폐체의 사이에 위치하는 부분의 측면의 면적을 S2로 했을 경우에, S2/S1가 1.01 이하가 되도록 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체가 배치된다.

제 3 발명은, 단결정 실리콘의 인상 경로를 둘러싸는 통상체와, 이 통상체를 둘러싸는 열차폐체를 반응로 내에 구비한 단결정 실리콘 인상 장치에서, 반응로 내의 상방으로부터 하강하는 가스에 의해 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 방지하는 실리콘 융액의 오염 방지 방법에 있어서, 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 가스의 유속이 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 방지할 수 있을 정도가 되도록 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체의 상대적인 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.

제 4 발명은, 단결정 실리콘의 인상 경로를 둘러싸는 통상체와, 이 통상체를 둘러싸는 열차폐체를 반응로 내에 구비한 단결정 실리콘 인상 장치에서, 반응로 내의 상방으로부터 하강하는 가스에 의해 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 방지하는 실리콘 융액의 오염 방지 방법에 있어서, 단결정 실리콘의 측면과 통상체의 내벽면으로 형성되는 환상 공간 중, 결정의 인상축과 직교하는 평면에 포함되는 단면 부분의 면적을 S1로 하고, 통상체의 하단에서 하방으로 연장되는 통형상 공간 중, 통상체와 열차폐의 사이에 위치하는 부분의 측면의 면적을 S2로 했을 경우에, S2/S1를 1.01 이하로 하도록 단결정 실리콘의 인상 경로와 통상체와 열차폐체의 상대적인 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명은 제 1 발명을 방법 발명으로 치환한 것이며, 제 4 발명은 제 2 발명을 방법 발명으로 치환한 것이다.

제 5 발명은, 단결정 실리콘의 인상 경로를 둘러싸는 열차폐체로부터 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 방지하는 실리콘 융액의 오염 방지 장치에 있어서, 열차폐체는, 하방의 개구보다 상방의 개구가 크고, 상방의 개구와 하방의 개구 사이에서 단결정 실리콘의 인상 경로측을 향해 경사면을 가지며, 이 경사면에 높낮이 차이가 0.5~10.0mm정도인 요철을 가지는 것을 특징으로 한다.

열차폐체 상의 티끌은 열차폐체 표면의 요철 부분에 머무르게 되어 실리콘 융액으로 낙하하지 않는다. 요철의 높낮이 차이가 너무 크면 열차폐체 자체의 대형화를 초래하며, 너무 작으면 티끌을 모으는 역할을 완수하지 못한다. 따라서 0.5~10.0mm정도가 적절하다.

제 6 발명은, 온도 조정용 매체가 공급되는 파이프가 단결정 실리콘의 인상 경로를 거의 중심으로 하여 나선형상으로 감겨져 이루어지는 온도 조정 코일과, 이 온도 조정 코일을 둘러싸는 열차폐체를 반응로 내에 구비하며, 반응로 내의 상방에서 하방으로 가스를 공급하면서 단결정 실리콘을 인상하는 단결정 실리콘 인상 장치에 있어서, 상기 온도 조정 코일 하단의 전체 또는 일부를 따라 장착되어 상기 온도 조정 코일과 함께 코일체를 형성하는 코일 보완 부재를 가지며, 상기 코일체 하단의 어느 한 부분과 상기 열차폐체의 극간이 일정한 것을 특징으로 한다.

나선형상의 파이프로 이루어지는 온도 조정 코일은 하단에 높낮이 차이가 생긴다. 이 때문에 온도 조정 코일의 하단과 온도 조정 코일의 주위를 둘러싸는 열차폐체의 극간이 장소에 따라 달라진다. 이러한 극간의 불균일을 방지하기 위해서, 온도 조정 코일의 하단 전체 또는 일부에 높낮이 차이를 보완하는 코일 보완 부재가 장착된다. 코일 보완 부재와 온도 조정 코일은 일체가 되어 코일체를 형성한다. 코일체의 하단과 열차폐체의 극간은 모든 부분에서 거의 일정하게 된다. 따라서, 코일체와 열차폐의 극간에서 가스 흐름의 불균일화가 발생하지 않게 된다.

제 1 ~ 제 4 발명에 의하면, 냉각 코일 등의 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속을 느리게 할 수 있다. 이에 따라 가스 흐름의 변화에 기인하는 열차폐체 표면으로부터 티끌이 박리하는 현상이 저감된다. 따라서 실리콘 융액으로의 티끌 낙하가 저감되어 단결정실리콘의 품질 저하가 방지된다.

제 5 발명에 의하면, 반응로 내의 상부로부터 열차폐체에 낙하하는 티끌 및 열차폐체 상의 티끌을 열차폐체에 모아둘 수 있다. 따라서 열처폐체로부터 실리콘 융액으로의 티끌 낙하가 저감되어 단결정 실리콘의 품질 저하가 방지된다.

제 6 발명에 의하면, 냉각 코일과 같은 온도 조정 코일의 하단에 코일 보완 부재를 설치하여 코일체를 형성하기 때문에, 코일체의 하단과 열차폐체의 극간을 모든 부분에서 일정하게 할 수 있다. 따라서 코일체와 열차폐체의 극간에서 가스 흐름의 불균일화가 발생하지 않게 된다. 또한, 반응로 내의 상부에 퇴적된 미소한 티끌의 낙하를 유발하지 않게 되며, 실리콘 융액으로의 티끌 낙하가 저감되어 단결정 실리콘의 품질 저하가 방지된다.

도 1은 단결정 실리콘 인상 장치의 모식도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에서 이용하는 면적 S1, S2를 나타내는 도면이다.
도 3은 제 1 실시 형태에 의한 반응로 내의 가스 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 열차폐체의 단면 모식도이다.
도 5는 일반적인 반응로 내의 가스 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6은 일반적인 냉각 코일의 모식도이다.
도 7(a), (b)는 코일 보완 부재가 장착된 냉각 코일의 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

실시예 1은 냉각 코일의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 가스 흐름의 제어에 관한 것이며, 실시예 2 및 실시예 3은 열차폐체의 형상에 관한 것이다.

*[실시예 1]

본 실시 형태의 장치 구성은 도 1에 나타내는 단결정 인상 장치(10)과 같지만, 열차폐체(5)와 냉각 코일(6)과 단결정 실리콘(8)의 인상 경로의 배치가 후술하는 면적 S1, S2를 기본으로 하여 결정되고 있다는 점에서 다르다.

열차폐체(5)와 냉각 코일(6)과 단결정 실리콘(8)의 인상 경로의 상대적인 위치는, 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간을 통과하는 가스의 유속이 열차폐체(5)로부터 티끌을 박리시키지 않을 정도가 되도록 조정된다. 그 위치는, 예를 들면 단결정 인상 장치(10)의 제조 단계에서, 각 구성 요소의 사이즈/형상에 따라 후술하는 면적비 S2/S1를 구하여 결정된다.

또한, 냉각 코일(6)과 열차폐체(5) 중 적어도 한쪽을 승강 동작이 자유롭게 하여, 냉각 코일(6)과 열차폐체(5)의 상대적인 위치를 적당히 변화시켜도 좋다. 이 경우, 냉각 코일(6)과 열차폐체(5)의 승강 동작은 도시하지 않는 컨트롤러로 제어된다. 또한, 본 실시 형태에서는 단결정 실리콘(8)의 인상 경로를 둘러싸는 통상체를 냉각 코일(6)으로서 설명하지만, 냉각 코일(6) 대신에 가열 히터나 퍼지 튜브가 설치되는 경우에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

도 2는 본 실시 형태에서 이용하는 면적 S1, S2를 나타내는 도면이다.

본 실시 형태에서는 단결정 실리콘(8)의 인상 경로와 냉각 코일(6)과 열차폐체(5)의 상대적인 위치 조정을 면적 S1, S2라고 하는 요소에 근거하여 실시한다.

단결정 실리콘(8)의 측면과 냉각 코일(6)의 내벽면의 사이에는 환상 공간(21)이 형성된다. 환상 공간(21)에 있어서, 축과 직교하는 평면에 포함되는 단면 부분의 단면(21a)를 도 2(b)에 나타낸다. 이 단면(21a)의 면적을 S1이라 한다. 다음, 냉각 코일(6)이 하방으로 연장되는 경우를 생각할 수 있다. 이러한 경우에 냉각 코일(6)의 하부에는 통형상 공간(22)가 형성된다. 이 통형상 공간(22)에 있어서, 냉각 코일(6)과 열차폐체(5)의 사이에 형성되는 부분(22a)를 도 2(c)에 나타낸다. 이 부분(22a)의 둘레의 면적을 S2라 한다.

면적 S1는 인상하는 단결정 실리콘(8)의 지름과 냉각 코일(6)의 지름에 따라 결정된다. 면적 S2는 열차폐체(5)의 형상과 냉각 코일(6)의 지름, 그리고 열차폐체(5) 및 냉각 코일(6)의 위치에 따라 결정된다. 여기서 중요한 것은 면적 S1, S2의 값이 아니라 그 비S2/S1(또는S1/S2)이다.

표 1에 면적비 S2/S1에 관한 본 발명자의 실험 데이터를 나타낸다. 표 1은 직경 200mm의 결정을 인상한 경우의 데이터이다.

S2/S1	효과
1.15	X
1.01	O
0.8	O

실리콘 융액 중의 티끌은 단결정 실리콘의 품질에 영향을 미친다. 구체적으로는 티끌은 결정의 단결정화를 저해한다. 실리콘 융액 중에 티끌이 많을수록 생성된 결정의 단결정화율은 낮아지며, 반대로 다결정화율이 높아진다. 면적비 S2/S1를 1.15로 했을 경우에 생성된 결정은 단결정화율이 낮아, 제품으로서 허용할 수 없었다. 면적비 S2/S1를 1.15 미만으로 했을 경우(1.01, 0.8)에 생성된 결정은 단결정화율이 높다. 본 발명자는 면적비 S2/S1의 값 0.01~1.15사이에, 생성되는 결정의 단결정화율이 제품으로서 허용할 수 있는지 없을지를 결정하는 문턱값이 있다고 생각하고 있다. 따라서 면적비 S2/S1가 1.15 미만이 되도록(바람직하게는 1.01 이하) 열차폐체(5)와 냉각 코일(6)과 단결정 실리콘(8)의 인상 경로의 상대적인 위치를 조정하면, 제품으로서 양호한 결정을 생성할 수 있다.

표 1은 직경 200mm의 데이터이지만, 다른 지름의 결정에서도 같은 결과를 얻을 수 있다.

도 3은 본 실시 형태에 의한 반응로 내의 가스 흐름을 나타내는 도면이다. 도 3(a)에는 단결정 실리콘의 육성 초기의 가스 흐름이 도시되어 있으며, 도 3(b)에는 단결정 실리콘의 육성 초기 후의 가스 흐름이 도시되어 있다.

단결정 실리콘 인상 장치의 반응로 내의 상방으로부터 Ar가스를 공급하면, Ar가스는 단결정 실리콘(8)의 인상 경로를 따라 하강한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 면적비 S2/S1가 적당한 값이라면, 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간을 통과하는 가스의 유속이 느려진다. 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속이 느려지면 Ar가스의 진행 방향에 변화가 있어도 유속의 변화량은 작다. 따라서 Ar가스의 진행 방향의 변화에 기인하는 열차폐체(5)로부터의 티끌의 낙하가 억제된다.

본 실시 형태에 의하면, 냉각 코일 등의 통상체의 하단과 열차폐체의 극간을 통과하는 Ar가스의 유속을 느리게 할 수 있다. 따라서 가스 흐름의 변화에 기인하는 열차폐체 표면으로부터의 티끌의 박리가 저감됨으로써, 실리콘 융액으로의 티끌 낙하가 저감되어 단결정 실리콘의 품질 저하가 방지된다.

[실시예 2]

도 4는 열차폐체의 단면의 모식도이다.

열차폐체(55)에 있어서, 단결정 실리콘(58)측의 표면(55a)는 요철형상이다. 요철의 높낮이 차이는 열차폐체(55)의 표면(55a)을 따라 떨어지는 티끌을 모아둘 수 있을 정도이다. 구체적으로는 0.5~10.0 mm정도이다.

본 실시 형태에 의하면, 반응로 내의 상부로부터 열차폐체에 낙하하는 티끌 및 열차폐체 상의 티끌을 열차폐체에 모아둘 수 있다. 따라서 열차폐체로부터 실리콘융액으로의 티끌 낙하가 저감되어 단결정 실리콘의 품질 저하가 방지된다.

[실시예 3]

하지만, 도 6으로 나타내는 바와 같이, 실제의 냉각 코일(6)은 단결정 실리콘(8)의 인상 경로를 중심으로 하여 나선형상으로 감겨진 냉각 파이프(6b)를 가진다. 이 냉각 파이프(6b)의 내부에는 냉각 매체인 냉각수가, 도시하지 않는 냉각수 공급 기구로부터 공급된다. 이와 같이 냉각 파이프(6b)를 나선형상으로 하여 통형상의 냉각 코일(6)을 형성했을 경우에, 냉각 코일(6)의 하단(6a)는 평탄하게 되지 않으며, 최대로 파이프 1개 만큼의 높낮이 차이 L1－L2가 생긴다. 이 때문에 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간은 장소에 따라 달라지며, 가스 흐름이 빠른 부분과 느린 부분이 발생하여 가스 흐름의 불균일화가 발생한다. 이와 같이 냉각 코일(6)의 하단(6a)와 열차폐체(5)의 극간에서 가스 흐름이 불균일화 되면, 단결정 실리콘(8)의 인상에 수반하여 가스 흐름이 변화될 때에, 반응로 내의 상부에 퇴적된 미소한 티끌(카본 등)의 낙하를 유발하는 일이 있다.

본 실시 형태에서는, 이러한 높낮이 차이에 기인하는 티끌의 낙하를 방지하기 위해서, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 냉각 코일(6)의 하단(6a)의 일부를 따라 코일 보완 부재(61)이 장착되어 있다. 코일 보완 부재(61)은 냉각 코일(6)의 곡률과 동일한 곡률을 가진다. 냉각 코일(6)과 코일 보완 부재(61)는 일체화되며, 여기에서는 일체화된 구조체를 코일체(60)라 부른다. 코일 보완 부재(61)은 냉각 코일(6)에서의 하단(6a)의 높낮이 차이를 보완하여, 코일체(60)의 하단을 거의 평탄하게 한다. 코일 보완 부재(61)의 재료는 단결정 실리콘(8)의 형성이나 품질에 지장을 초래하지 않는 것이라면 어떠한 것이라도 좋다.

도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 냉각 코일(6)의 하단(6a) 일부에 코일 보완 부재(61)이 장착되는 것이 아니라, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 냉각 코일(6)의 하단(6a) 전체에 코일 보완 부재(62)가 장착되어도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 코일 보완 부재(61)을 통형상의 냉각 파이프(6)에 설치하고 있지만, 이것에 한정하지 않으며, 코일 보완 부재(61)을 나선형상의 파이프에 온도 조정 매체를 흘려 보내는 통형상의 코일에 설치하여도 좋다.

본 실시 형태에 의하면, 냉각 코일과 같은 온도 조정 코일의 하단에 코일 보완 부재를 부착하여 코일체를 형성하기 때문에, 코일체의 하단과 열차폐체의 극간을 모든 부분에서 일정하게 할 수 있다. 따라서, 코일체와 열차폐체의 극간에서 가스 흐름의 불균일화가 발생하지 않게 된다. 또한, 반응로 내의 상부에 퇴적된 미소한 티끌의 낙하를 유발하는 일이 없어져서, 실리콘 융액으로의 티끌 낙하가 저감되어 단결정 실리콘의 품질 저하가 방지된다.

1:반응로
5, 45, 55:열차폐체
6:냉각 코일
8:단결정 실리콘
10:단결정 인상 장치
60:코일체
61:코일 보완 부재

Claims

단결정 실리콘의 인상 경로를 둘러싸는 열차폐체로부터 실리콘 융액으로의 티끌 낙하를 방지하는 실리콘 융액의 오염 방지 장치에 있어서,
열차폐체는 하방의 개구보다 상방의 개구가 크며, 상방의 개구와 하방의 개구 사이에서 단결정 실리콘의 인상 경로측을 향해 경사면을 가지며, 이 경사면에 높낮이 차이가 0.5~10.0 mm정도인 요철을 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘 융액의 오염 방지 장치.