KR101390799B1 - Graphite Crucible - Google Patents

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Abstract

실시예는 하부가 오목하고 상부가 개방되어 석영 도가니를 수용하는 내부 공간을 형성하고 흑연을 포함하는 도가니 몸체; 및 상기 도가니 몸체의 외측벽과 내측벽을 관통하는 적어도 하나의 슬릿;을 포함하고, 상기 슬릿은 양 단부가 닫힌 구조로 상기 도가니 몸체의 굴곡진 하부에 형성되는 흑연 도가니를 제공한다.An embodiment includes a crucible body comprising graphite and forming an interior space for receiving a quartz crucible, the lower portion of which is concave and the upper portion is open; And at least one slit passing through an outer side wall and an inner side wall of the crucible body, wherein the slit is formed at a curved lower portion of the crucible body with both ends closed.

Description

흑연 도가니{Graphite Crucible}Graphite crucible {Graphite Crucible}

실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 성장용 흑연 도가니에 관한 것이다.The embodiment relates to a graphite crucible for growth of a silicon single crystal ingot.

반도체 소자의 재료로서 사용되는 실리콘 웨이퍼는, 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼 단위로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정(slicing), 원하는 웨이퍼의 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼의 손상(damage) 제거를 위한 에칭 공정(etching), 표면 경면화 및 평탄도를 향상시키기 위한 연마 공정(polishing), 웨이퍼 표면의 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정(cleaning) 등의 단계를 거쳐 생산된다.Silicon wafers used as materials for semiconductor devices include slicing slicing a single crystal silicon ingot thinly on a wafer basis, lapping improving flatness while polishing to a desired wafer thickness, (Polishing) to improve surface flatness and flatness, and a cleaning process to remove contaminants on the surface of the wafer.

쵸크랄스키(Czochralski)법은 석영 도가니 내에 폴리 실리콘(Poly Silicon)을 충진하여 용융액을 단결정으로 성장시키는 방법으로 실리콘 단결정 잉곳의 성장에 넓게 사용되고 있다.The Czochralski method is widely used to grow silicon monocrystalline ingots by filling polysilicon in a quartz crucible and growing the melt into a single crystal.

도 1을 참조하면, 쵸크랄스키(Czochralski)법이 사용되는 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치(100)는, 내부에 실리콘(Si) 용융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳이 성장하기 위한 공간이 형성되는 챔버(110)와, 상기 챔버(110) 내에 실리콘(Si) 용융액(Si melt)을 수용하는 석영 도가니(160)와, 상기 석영 도가니(160)의 외면을 둘러싸고 상기 석영 도가니(160)를 지지하는 흑연 도가니(170)를 포함하고, 상기 석영 도가니(160) 및 상기 흑연 도가니(170)는 지지 수단(150)에 의해 지지되고 회전 및 상하 이동될 수 있다. 흑연 도가니(170)의 외측에는 상기 도가니(160, 170)를 향하여 열을 방출하기 위한 가열부(120)가 배치되고, 상기 가열부(120)의 외측에는 상기 가열부(120)의 상기 챔버(110)의 내벽을 향한 열을 차단하기 위한 측방 단열부(130)가 설치되고, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 향한 상기 가열부(120)의 열을 차단하기 위하여 상방 단열부(135)가 상기 도가니(160, 170)의 상방에서 상기 챔버(110)의 내벽으로부터 상기 실리콘 용융액과 상기 실리콘 용융액으로부터 성장된 단결정 잉곳의 경계면을 향하여 연장되어, 상기 챔버(110)의 내부 공간은 상기 실리콘 용융액이 가열되고 상기 실리콘 용융액으로부터 단결정 잉곳이 성장되는 가열 챔버(113)와 상기 단결정 잉곳이 냉각되는 냉각 챔버(115)로 구획된다. 또한, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 상태를 감지하기 위한 감지부(미도시)와, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각하기 위한 냉각관(170)을 더 포함할 수 있다.1, an apparatus 100 for manufacturing a silicon single crystal ingot using the Czochralski method includes a chamber 110 in which a space for growing a silicon single crystal ingot is formed from a silicon (Si) melt, A quartz crucible 160 for containing a silicon melt in the chamber 110 and a graphite crucible 170 for supporting the quartz crucible 160 surrounding the quartz crucible 160 And the quartz crucible 160 and the graphite crucible 170 are supported by the support means 150 and can be rotated and moved up and down. A heating unit 120 for discharging heat toward the crucibles 160 and 170 is disposed outside the graphite crucible 170. The heating unit 120 is disposed outside the chamber 120 Side insulating part 130 for blocking the heat toward the inner wall of the silicon single crystal ingot 110 and the upper heat insulating part 135 is provided in the crucible 160 And 170 extending from the inner wall of the chamber 110 toward the interface between the silicon melt and the single crystal ingot grown from the silicon melt, and the internal space of the chamber 110 is heated by the silicon melt, A heating chamber 113 in which a single crystal ingot is grown from the melt and a cooling chamber 115 in which the single crystal ingot is cooled. In addition, a sensing unit (not shown) for sensing the state of the silicon single crystal ingot and a cooling tube 170 for cooling the silicon single crystal ingot may be further included.

또한 실리콘 단결정 잉곳의 성장을 위한 시드(미도시)를 고정하기 위한 시드척(미도시)과 상기 실리콘 단결정 잉곳을 상방으로 이동시키는 이동 수단(미도시)을 포함하고, 상기 이동 수단은 시드 케이블(140)과 상기 단결정 이곳을 상승시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(미도시)를 포함하고, 상기 구동모터에 의해 상기 시드 케이블(140)이 당겨짐으로써 상기 시드척과 상기 시드척에 성장 중인 단결정 잉곳이 함께 당겨져, 단결정 잉곳은 도시된 바와 같이 넥(neck)으로부터 성장을 시작하여 숄더(shoulder)를 거쳐 바디(body)의 성장이 이루어진다.(Not shown) for fixing a seed (not shown) for growing a silicon single crystal ingot and a moving means (not shown) for moving the silicon single crystal ingot upwardly, wherein the moving means comprises a seed cable And a driving motor (not shown) for providing power for raising the single crystal, wherein the seed cable 140 is pulled by the driving motor so that the single crystal ingot growing on the seed chuck and the seed chuck The single crystal ingot begins to grow from the neck as shown, and the body grows through the shoulder.

이와 같은 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치를 이용하여 실리콘 단결정 잉곳을 제조하는 경우, 실리콘 용융액과 석영 도가니가 반응하여 SiO 가스가 발생한다. 이 SiO 가스는 챔버 내에서 Ar 가스와 함께 진공 펌프에 의해 챔버 밖으로 배기되지만, 일부는 흑연 도가니와 석영 도가니의 틈으로 들어가 SiO와 흑연 도가니의 C가 반응하여 흑연 도가니의 SiC화가 진행된다. SiC와 C는 열팽창 계수가 현저히 달라서 흑연 도가니의 냉각/가열 동안에 열팽창 차이에 의한 응력이 발생하여 흑연 도가니는 내구성이 점점 취약해져 균열이 발생하게 된다.When a silicon single crystal ingot is produced by using such an apparatus for producing a silicon single crystal ingot, a silicon melt and a quartz crucible react with each other to generate SiO gas. This SiO gas is exhausted out of the chamber by a vacuum pump together with Ar gas in the chamber, but a part of the SiO gas enters the gap between the graphite crucible and the quartz crucible, and SiO and the C of the graphite crucible react with each other to progress the SiC transformation of the graphite crucible. SiC and C are significantly different in thermal expansion coefficient, so that stress due to the difference in thermal expansion occurs during cooling / heating of the graphite crucible, so that the graphite crucible becomes durable and becomes cracked.

또한, 이 흑연 도가니의 SiC화 층과 석영 도가니의 SiO2가 반응하여 SiO와 CO 가스가 발생하게 되고, 이 가스들의 흐름에 의해 흑연 도가니에서 식각이 발생하게 된다. In addition, the SiC layer of the graphite crucible reacts with SiO 2 of the quartz crucible to generate SiO 2 and CO gas, and the graphite crucible is etched by the flow of these gases.

특히, 흑연 도가니(170)의 하부의 굴곡진 부분에서는 가스의 병목 현상이 발생하여 가스의 흐름이 집중적으로 발생하게 되고 그 결과, 도 2에 도시된 바와 같이 흑연 도가니 하부의 굴곡진 부분에 식각이 발생하여 두께가 감소하고, 수평 방향의 균열(Crack)(175)이 발생한다.Particularly, in the bent portion of the lower portion of the graphite crucible 170, a gas bottleneck occurs, and the flow of gas is intensively generated. As a result, as shown in FIG. 2, the bent portion of the lower portion of the graphite crucible is etched And the thickness thereof is reduced, and cracks (175) in the horizontal direction are generated.

이러한 흑연 도가니의 균열은 흑연 도가니의 수명을 단축시키고, 흑연 도가니의 안쪽에 위치하는 석영 도가니의 모양을 변형시켜 공정의 손실을 초래하게 된다.Such cracking of the graphite crucible shortens the lifetime of the graphite crucible and deforms the shape of the quartz crucible located inside the graphite crucible, resulting in a loss of the process.

흑연 도가니의 균열이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 도 3a에 도시된 바와 같이 흑연 도가니(370)의 하부의 굴곡진 부분에 복수의 관통 구멍(377)을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 상기 관통 구멍(377)을 통해 가스가 흑연 도가니 밖으로 배출될 수 있어서 흑연 도가니에 균열이 발생하는 것이 방지될 수 있다.A method of forming a plurality of through holes 377 in a curved portion of the lower portion of the graphite crucible 370 as shown in Fig. 3A is disclosed in order to solve the problem of cracking of the graphite crucible. The gas can be discharged out of the graphite crucible through the through hole 377 to prevent the generation of cracks in the graphite crucible.

그러나 이 방법은 흑연 도가니(370)의 관통 구멍(377)으로 가스 흐름이 집중적으로 발생하게 되어 그 부위에 식각이 집중적으로 발생하여 도 3b에 도시된 바와 같이 흑연 도가니의 관통 구멍과 닿는 석영 도가니의 부위에 변형(375)이 더 심하게 발생하게 되는 문제점이 있다.However, in this method, a gas flow is intensively generated in the through-hole 377 of the graphite crucible 370, so that etching is intensively generated in the crucible 370, so that the quartz crucible in contact with the through-hole of the graphite crucible There is a problem that the deformation 375 occurs more severely at the site.

또한, 종래의 석영 도가니(160)는 흑연 도가니(370)에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 가열부(120)의 복사열이 직접 석영 도가니(160)로 전달되지 못하고 흑연 도가니(370)를 통과해 열이 전달되므로 열 전달 효율이 떨어지는 문제점도 있다.In addition, since the conventional quartz crucible 160 is surrounded by the graphite crucible 370, the radiant heat of the heating unit 120 can not be directly transmitted to the quartz crucible 160 and the heat is transmitted through the graphite crucible 370 There is a problem that heat transfer efficiency is lowered.

실시예는, 종래에 실리콘 단결정 잉곳의 성장용 흑연 도가니의 하부의 굴곡진 부분에서 균열(crack)이 발생하거나 흑연 도가니의 관통 구멍에 의해 석영 도가니에서 변형이 발생하는 문제점을 개선하여, 흑연 도가니의 사용횟수를 증대시키고 실리콘 단결정 잉곳의 성장 품질을 안정화시키고, 석영 도가니에서의 실리콘의 용융 시간을 단축시키고자 한다.The embodiment improves the problem that cracks are generated in the curved portion of the lower portion of the graphite crucible for growth of the silicon single crystal ingot and deformation occurs in the quartz crucible by the through hole of the graphite crucible, The number of times of use is increased, the growth quality of the silicon single crystal ingot is stabilized, and the melting time of silicon in the quartz crucible is shortened.

실시예는 하부가 오목하고 상부가 개방되어 내부 도가니를 수용하는 내부 공간을 형성하고 흑연을 포함하는 도가니 몸체; 및 상기 도가니 몸체의 외측벽과 내측벽을 관통하는 적어도 하나의 슬릿;을 포함하고, 상기 슬릿은 양 단부가 닫힌 구조로 적어도 일부가 상기 도가니 몸체의 굴곡진 하부에 형성되는 흑연 도가니를 제공한다. An embodiment includes a crucible body comprising graphite and forming an interior space that is recessed in the bottom and open at the top to accommodate the inner crucible; And at least one slit passing through an outer wall and an inner wall of the crucible body, wherein the slit has a closed structure at both ends, and at least a part of the slit is formed in a curved lower portion of the crucible body.

상기 슬릿은 도가니 몸체에 세로 방향으로 형성될 수 있다.The slit may be formed in the crucible body in the longitudinal direction.

상기 슬릿은 도가니 몸체의 길이의 4% 내지 80%까지 연장될 수 있다.The slit may be extended to 4% to 80% of the length of the crucible body.

상기 슬릿의 길이는 1mm 내지 1500mm일 수 있고, 상기 슬릿의 길이는 180mm일 수 있다.The length of the slit may be 1 mm to 1500 mm, and the length of the slit may be 180 mm.

상기 슬릿의 폭은 0.1mm 내지 30mm이거나, 상기 슬릿의 폭은 2mm 내지 3mm일 수 있다.The width of the slit may be from 0.1 mm to 30 mm, or the width of the slit may be from 2 mm to 3 mm.

상기 슬릿의 폭은 상기 도가니 몸체의 외측벽과 내측벽 사이에서 일정할 수 있다.The width of the slit may be constant between the outer wall and the inner wall of the crucible body.

상기 슬릿은 1개 내지 20개일 수 있다.The number of the slits may be one to twenty.

상기 슬릿의 폭은 모두 동일할 수 있다.The widths of the slits may all be the same.

상기 슬릿은 일정한 간격으로 형성되어 있을 수 있다.The slits may be formed at regular intervals.

상기 슬릿은 상기 도가니 몸체에 사선 방향 또는 상기 도가니 몸체에 가로 방향으로 형성될 수 있다.The slit may be formed in an oblique direction to the crucible body or in a transverse direction to the crucible body.

상기 슬릿의 양 단부가 라운드되어 있을 수 있다.Both ends of the slit may be rounded.

상기 도가니 몸체는 2개 이상으로 분할될 수 있다.The crucible body may be divided into two or more.

상기 도가니 몸체의 굴곡진 하부에 적어도 하나의 관통 구멍이 형성될 수 있고, 상기 관통 구멍은 원형 또는 사각형일 수 있다.At least one through hole may be formed in the lower portion of the crucible of the crucible body, and the through hole may be circular or rectangular.

상기 내부 도가니는 석영 도가니일 수 있다.The inner crucible may be a quartz crucible.

실시예에 따르면 흑연 도가니에서 가스가 슬릿을 통해 배출되어 흑연 도가니의 식각이 완화되고 석영 도가니의 변형이 줄어들어, 흑연 도가니의 사용횟수를 증대할 수 있고, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 품질을 안정화 시킬 수 있다. According to the embodiment, the gas is discharged from the graphite crucible through the slit, thereby relieving the etching of the graphite crucible and reducing the deformation of the quartz crucible, thereby increasing the number of times of use of the graphite crucible and stabilizing the growth quality of the silicon single crystal ingot .

또한, 슬릿을 통해 가열부의 복사열이 직접 석영 도가니로 전달되어 실리콘의 용융 시간을 단축시킬 수 있다.Further, the radiant heat of the heating portion is directly transmitted to the quartz crucible through the slit, so that the melting time of the silicon can be shortened.

도 1은 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치를 나타낸 도면이고,
도 2a는 종래 기술에 따른 흑연 도가니의 사시도이고, 도 2b는 종래 기술에 따른 흑연 도가니의 측단면도이고,
도 3a는 종래 기술에 따른 흑연 도가니의 측단면도이고, 도 3b는 변형이 일어난 석영 도가니의 측면도이고,
도 4는 일 실시예에 따른 흑연 도가니의 사시도이고,
도 5는 일 실시예에 따른 흑연 도가니의 측단면도이고,
도 6은 일 실시예에 따른 흑연 도가니의 측면도이고,
도 7은 일 실시예에 따른 흑연 도가니의 횡단면도이고,
도 8은 일 실시예에 따른 슬릿의 일 단부의 확대도이고,
도 9는 일 실시예에 따른 흑연 도가니의 측면도이다.1 is a view showing an apparatus for producing a silicon single crystal ingot,
FIG. 2A is a perspective view of a graphite crucible according to the prior art, FIG. 2B is a side sectional view of a graphite crucible according to the prior art,
FIG. 3A is a side cross-sectional view of a graphite crucible according to the prior art, FIG. 3B is a side view of a quartz crucible in which deformation has occurred,
4 is a perspective view of a graphite crucible according to one embodiment,
5 is a side cross-sectional view of a graphite crucible according to one embodiment,
6 is a side view of a graphite crucible according to one embodiment,
7 is a cross-sectional view of a graphite crucible according to one embodiment,
8 is an enlarged view of one end of the slit according to an embodiment,
9 is a side view of a graphite crucible according to one embodiment.

이하 첨부한 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다.Embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도 4는 실리콘 단결정 잉곳의 성장용 흑연 도가니(400)를 나타낸 도면이다.4 is a graph showing the graphite crucible 400 for growing a silicon single crystal ingot.

본 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장용 흑연 도가니(400)는 상부가 개방되어 있고, 하부가 오목한 구조로 되어 있는 도가니 몸체(410)를 포함한다. 상기 도가니 몸체(410)는 흑연을 포함하고, 실리콘 용융액(Si)과 직접 접촉되는 내부 도가니(미도시)를 수용하는 내부 공간(420)을 형성한다. 또한, 도가니 몸체(410)에는 도가니 몸체의 외측벽(413)과 내측벽(415)을 관통하는 적어도 하나의 슬릿(450)이 형성되어 있고, 상기 슬릿(450)은 양 단부(453, 457)가 닫힌 구조로 상기 슬릿의 적어도 일부가 상기 도가니 몸체(410)의 굴곡진 하부에서 도가니 몸체(410)의 상부로 형성되어 있다. 상기 내부 도가니는 석영 도가니일 수 있다.The graphite crucible 400 for growing a silicon single crystal ingot according to the present embodiment includes a crucible body 410 having an open upper portion and a concave lower portion. The crucible body 410 includes graphite and forms an internal space 420 for receiving an internal crucible (not shown) that is in direct contact with the silicon melt Si. At least one slit 450 passing through the outer wall 413 and the inner wall 415 of the crucible body is formed in the crucible body 410. The slit 450 has both end portions 453 and 457 At least a part of the slit is formed in an upper portion of the crucible body 410 in a curved lower portion of the crucible body 410 in a closed structure. The inner crucible may be a quartz crucible.

슬릿이 형성되어 있지 않은 흑연 도가니의 경우, 흑연 도가니의 하부 굴곡진 부분에 가스의 병목 현상이 발생하여 가스의 흐름이 집중적으로 발생하게 되고 그 부분에 식각현상이 발생하게 된다. 또한, 도가니 몸체에 복수의 관통 구멍이 형성된 흑연 도가니의 경우, 관통 구멍으로 가스의 흐름이 집중되어 관통 구멍 주위에 식각이 집중적으로 발생하고, 석영 도가니의 변형이 발생하게 된다. In the case of a graphite crucible in which no slit is formed, a gas bottleneck occurs at the lower bent portion of the graphite crucible, so that a gas flow is intensively generated, and an etching phenomenon occurs at that portion. Further, in the case of a graphite crucible having a plurality of through holes formed in the crucible body, a flow of gas is concentrated in the through holes, etching is concentrated around the through holes, and deformation of the quartz crucible is caused.

그러나 도가니 몸체(410)의 굴곡진 하부에 외측벽(413)과 내측벽(415)을 관통하는 적어도 하나의 슬릿(450)을 형성하는 경우, 이 슬릿(450)을 통해 가스가 밖으로 배출되어 가스의 흐름 집중을 분산시키고, 관통 구멍보다 넓은 영역에 걸쳐서 가스가 배출되기 때문에 흑연 도가니(400)의 식각 현상을 최소화 할 수 있다. 이렇게 흑연 도가니(400)의 변형이 최소화 됨으로써 석영 도가니 안의 실리콘 용융액의 높이가 일정하게 유지되어 실리콘 단결정 잉곳의 성장 품질을 안정화 시킬 수 있다.However, in the case where at least one slit 450 penetrating the outer wall 413 and the inner wall 415 is formed in the bent lower portion of the crucible body 410, the gas is discharged to the outside through the slit 450, The flow concentration is dispersed and the gas is discharged over a region larger than the through hole, so that the etching phenomenon of the graphite crucible 400 can be minimized. In this way, the deformation of the graphite crucible 400 is minimized, whereby the height of the silicon melt in the quartz crucible is kept constant, and the growth quality of the silicon single crystal ingot can be stabilized.

또한, 슬릿의 양 단부가 열린 구조 즉, 슬릿이 흑연 도가니를 완전히 관통하여 흑연 도가니를 분리시키는 구조인 경우에는, 가스의 흐름 분산에는 효과적일 수 있지만, 그 경우, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 완료 후 석영 도가니의 부피 증가에 따른 흑연 도가니의 물리적인 팽창으로 인해 슬릿의 단부에서 균열이 발생하게 되어 흑연 도가니의 사용횟수 증대라는 목적을 달성 할 수 없다. 그러나 슬릿(450)의 양 단부(453, 457)가 닫힌 구조로 형성된 경우에는, 흑연 도가니(400)의 물리적인 강도가 강하여 가스 흐름을 분산시키면서도 석영 도가니의 부피 팽창에 대해 슬릿(450)의 단부(453, 457)에서의 흑연 도가니(400)의 균열이 방지될 수 있다.In the case of a structure in which the both ends of the slit are open, that is, the slit completely penetrates the graphite crucible and separates the graphite crucible, it may be effective for the flow dispersion of the gas. In that case, Cracks are generated at the ends of the slit due to physical expansion of the graphite crucible due to increase in the volume of the crucible, so that the purpose of increasing the number of times of use of the graphite crucible can not be achieved. However, when the both ends 453 and 457 of the slit 450 are formed in a closed structure, the graphite crucible 400 has a strong physical strength, so that the gas flow is dispersed and the end portion of the slit 450 is pressed against the volume expansion of the quartz crucible. Cracks in the graphite crucible 400 at the openings 453 and 457 can be prevented.

본 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장용 흑연 도가니(400)에서 도가니 몸체(410)의 외측벽(413)과 내측벽(415)을 관통하는 슬릿(450)을 형성하는 경우, 흑연 도가니(400)와 석영 도가니 사이의 틈에서의 가스 흐름이 개선될 뿐만 아니라, 가열부(미도시)로부터의 복사열이 직접 석영 도가니에 전해질 수 있어 실리콘(Si)의 용융시간을 단축시킬 수도 있다.When forming the slit 450 passing through the outer side wall 413 and the inner side wall 415 of the crucible body 410 in the graphite crucible 400 for growing silicon single crystal ingot according to this embodiment, Not only the gas flow in the gap between the quartz crucible and the quartz crucible is improved but also the radiant heat from the heating unit (not shown) can be directly transferred to the quartz crucible, thereby shortening the melting time of silicon (Si).

도 4의 흑연 도가니(400)에서 슬릿(450)은 도가니 몸체(410)에 세로 방향으로 형성된다. 즉, 슬릿(450)은 도가니 몸체(410)의 굴곡진 하부에서부터 상부로 세로 방향으로 길게 연장되어 형성된다. 도 5는 실시예의 흑연 도가니(400)의 측단면도를 나타낸 도면으로서 슬릿(450)이 도가니 몸체(410)에 세로 방향으로 형성된 것을 보여준다. In the graphite crucible 400 of FIG. 4, the slit 450 is formed in the crucible body 410 in the longitudinal direction. That is, the slit 450 is formed to extend vertically from the bent lower portion of the crucible body 410 to the upper portion. 5 is a side cross-sectional view of the graphite crucible 400 of the embodiment, showing that the slit 450 is formed in the crucible body 410 in the longitudinal direction.

슬릿(450)은 도 8에 도시된 바와 같이, 도가니 몸체(410)의 굴곡진 하부에 임의의 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도가니 몸체(410)의 가로 방향 또는 사선 방향으로 형성될 수 있지만, 슬릿(450)이 도가니 몸체(410)에 세로 방향으로 형성된 경우, 흑연 도가니(400)의 굴곡진 하부에서뿐만이 아니라, 흑연 도가니(400)와 석영 도가니의 사이 공간 전체에서 가스를 고르게 분산시킬 수 있어 흑연 도가니(400)의 SiC화 및 식각을 효율적으로 방지할 수 있다.8, the slit 450 may be formed in an arbitrary direction on the lower bent portion of the crucible body 410. For example, the slits 450 may be formed in the transverse direction or oblique direction of the crucible body 410, but when the slits 450 are formed in the crucible body 410 in the longitudinal direction, not only in the curved lower portion of the graphite crucible 400 , It is possible to evenly distribute the gas in the entire space between the graphite crucible 400 and the quartz crucible, thereby effectively preventing SiC formation and etching of the graphite crucible 400.

도 6은 실리콘 단결정 잉곳의 성장용 흑연 도가니(400)의 일 실시예의 측면도이다.6 is a side view of one embodiment of a graphite crucible 400 for growing a silicon single crystal ingot.

상기 흑연 도가니(400)의 도가니 몸체(410)에 형성된 슬릿(450)은 도가니 몸체(410)의 길이의 약 4% 내지 약 80%까지 연장되거나, 상기 슬릿(450)의 길이(L)는 약 1mm 내지 약 1500mm이거나, 상기 슬릿(450)의 길이(L)는 약 180mm이다. 슬릿(450)의 길이(L)가 1mm 또는 도가니 몸체(410)의 길이의 4%보다 짧은 경우에는 가스 흐름의 분산 효과가 적고, 도가니 몸체(410)에 관통 구멍을 형성한 경우와 같이 식각이 슬릿 부위에 집중적으로 발생될 있다(도 3 참조). 슬릿(450)의 길이(L)가 1500mm 또는 도가니 몸체(410)의 길이의 80%보다 긴 경우에는 슬릿(450)의 양 단부(453, 457)에서 흑연 도가니의 물리적 강도가 약해 석영 도가니의 팽창으로 인한 균열이 발생할 수 있다.The slit 450 formed in the crucible body 410 of the graphite crucible 400 may extend to about 4% to about 80% of the length of the crucible body 410 or the length L of the slit 450 may be about 1 mm to about 1500 mm, or the length L of the slit 450 is about 180 mm. When the length L of the slit 450 is less than 1 mm or less than 4% of the length of the crucible body 410, the effect of dispersing the gas flow is small and the etching is carried out as in the case of forming the through hole in the crucible body 410 And is concentrated in the slit region (see FIG. 3). When the length L of the slit 450 is longer than 1500 mm or 80% of the length of the crucible body 410, the physical strength of the graphite crucible at both ends 453 and 457 of the slit 450 is weak, Cracks may occur.

상기 슬릿(450)의 폭(w)은 약 0.1mm 내지 약 30mm이거나, 약 2mm 내지 약 3mm이다. 물론 흑연 도가니(400)의 크기에 따라 상기 슬릿은 다른 폭을 가질 수 있다. 이 경우 슬릿(450)은 흑연 도가니(400)와 석영 도가니 사이 공간의 가스 흐름을 효율적으로 분산시킬 수 있으면서도, 흑연 도가니(400)가 석영 도가니를 지지하는 역할을 충분히 수행할 수 있다.The width w of the slit 450 is about 0.1 mm to about 30 mm, or about 2 mm to about 3 mm. Of course, depending on the size of the graphite crucible 400, the slit may have a different width. In this case, the slit 450 can efficiently disperse the gas flow in the space between the graphite crucible 400 and the quartz crucible, but the graphite crucible 400 can sufficiently perform the role of supporting the quartz crucible.

또한, 슬릿들(450) 사이에 가스 흐름의 분산을 고르게 하여 어느 한 슬릿(450)이 형성된 부위에서만 가스 흐름이 집중적으로 발생하여 식각이 발생하는 것을 방지하기 위해 도가니 몸체(410)에 형성되는 모든 슬릿(450)의 폭(w)을 동일하게 하거나 슬릿들간의 간격(d)을 동일하게 할 수 있다.In order to prevent the occurrence of etching due to intensive gas flow occurring only in a region where a slit 450 is formed by evenly distributing the gas flow between the slits 450, The width w of the slits 450 may be the same or the interval d between the slits may be the same.

그리고 도 7을 참조하면, 상기 슬릿(450)의 도가니 몸체(410)의 외측벽(413)에서의 폭(w1)과 내측벽(415)에서의 폭(w2)이 동일하게 형성되는 경우에는 슬릿(450)에서 가스가 일정한 속도로 배출되므로 슬릿(450) 내부에서의 가스 흐름이 변화되지 않아 도가니 몸체(410)의 외측벽(413)과 내측벽(415)의 슬릿(450)이 형성된 부위에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.7, when the width w1 of the outer wall 413 and the width w2 of the inner wall 415 of the crucible body 410 of the slit 450 are equal to each other, The gas flow inside the slit 450 is not changed so that cracks are formed in the portions where the outer wall 413 of the crucible body 410 and the slits 450 of the inner wall 415 are formed. Can be prevented.

상기 슬릿(450)은 도가니 몸체(410)에 1개 내지 20개 형성될 수 있다. 물론 흑연 도가니(400)의 크기에 따라 슬릿(450)의 개수는 다를 수 있다. 슬릿(450)의 개수가 20개보다 많은 경우, 흑연 도가니(400)의 외측면(413)에서 슬릿(450)이 차지하는 면적이 너무 커져 흑연 도가니(400)의 물리적 강도가 약해져 흑연 도가니(400)가 석영 도가니를 지지하는 역할을 충분히 수행할 수 없다.One to twenty slits 450 may be formed in the crucible body 410. Of course, the number of the slits 450 may be different depending on the size of the graphite crucible 400. The area occupied by the slit 450 on the outer surface 413 of the graphite crucible 400 is excessively large and the physical strength of the graphite crucible 400 is weakened and the graphite crucible 400 is formed, Can not sufficiently perform the role of supporting the quartz crucible.

또한 도 8을 참조하면, 상기 슬릿(450)의 단부(453, 457)는 슬릿 단부(453, 457)에서 균열이 발생하는 것을 최소화하기 위하여 모따기 등에 의해 라운드되어 형성될 수 있다. 8, the ends 453 and 457 of the slit 450 may be rounded by a chamfer or the like so as to minimize the occurrence of cracks at the slit ends 453 and 457.

본 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장용 흑연 도가니(400)는 하나의 단일 유닛으로 고려될 수 있지만, 2개 또는 3개 이상의 부분으로 분할되는 형상을 갖는 흑연 도가니(400)일 수도 있다. The graphite crucible 400 for growing a silicon single crystal ingot according to this embodiment can be considered as one single unit, but it may also be a graphite crucible 400 having a shape divided into two or three or more parts.

또한 상기 도가니 몸체(410)는 굴곡진 하부에는 적어도 하나의 관통 구멍을 추가로 포함할 수 있다. 상기 관통 구멍은 임의의 모양일 수 있으며, 예를 들면 원형 또는 사각형 등일 수 있다. 상기 관통 구멍을 통해서 흑연 도가니(400)와 석영 도가니 사이의 가스가 흑연 도가니(400) 외부로 배출될 수 있다. 흑연 도가니(400)에 관통 구멍만이 존재하는 경우 관통 구멍에 가스의 흐름이 집중되어 식각이 집중되는 문제점이 있었으나, 본 실시예에 따른 슬릿 구조(450)와 함께 관통 구멍을 형성하는 경우에는 슬릿(450)으로도 가스가 흘러 관통 구멍에 가스 흐름이 집중되지 않아 관통 구멍으로 식각이 집중되는 문제는 현저하게 줄어들고 가스 흐름 개선의 효과는 증대될 수 있다.In addition, the crucible body 410 may further include at least one through hole in the bent lower portion. The through hole may have any shape and may be, for example, a circle or a square. The gas between the graphite crucible 400 and the quartz crucible can be discharged to the outside of the graphite crucible 400 through the through hole. In the case where only the through hole is present in the graphite crucible 400, a flow of gas is concentrated on the through hole to concentrate the etching. However, when the through hole is formed together with the slit structure 450 according to the present embodiment, The gas flows into the through hole 450 and the gas flow is not concentrated in the through hole, so that the problem of concentration of the etching in the through hole can be remarkably reduced and the effect of improving the gas flow can be enhanced.

이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

110 : 챔버 160 : 석영 도가니
170 : 흑연 도가니 175 : 균열
113 : 가열 챔버 115 : 냉각 챔버
120 : 가열부 130 : 측방 단열부
135 : 상방 단열부 140 : 케이블
150 : 지지 수단 170 : 냉각관
100 : 실리콘 단결정 잉곳 제조장치
370 : 흑연 도가니 375 : 변형
377 : 관통 구멍
400 : 흑연 도가니
410 : 도가니 몸체 413 : 외측벽
415 : 내측벽 420 : 내부 공간
450 : 슬릿 453, 457 : 슬릿 단부110: chamber 160: quartz crucible
170: graphite crucible 175: crack
113: heating chamber 115: cooling chamber
120: Heating part 130: Side heat insulating part
135: Upper insulation portion 140: Cable
150: support means 170: cooling pipe
100: Silicon single crystal ingot manufacturing apparatus
370: Graphite crucible 375: Deformation
377: Through hole
400: graphite crucible
410: crucible body 413: outer wall
415: inner side wall 420: inner space
450: Slit 453, 457: Slit end

Claims (14)

상부가 개방되어 내부 도가니를 수용하는 내부 공간을 형성하고 흑연을 포함하는 도가니 몸체; 및
상기 도가니 몸체의 외측벽과 내측벽을 관통하는 적어도 하나의 슬릿;을 포함하고,
상기 슬릿은 양 단부가 닫힌 구조로 적어도 일부가 상기 도가니 몸체의 굴곡진 하부에 형성되며 상기 도가니 몸체의 굴곡진 하부에서부터 도가니 상부로 세로 방향으로 형성되는 흑연 도가니.A crucible body having an upper portion opened to form an internal space for accommodating an inner crucible and containing graphite; And
And at least one slit passing through an outer wall and an inner wall of the crucible body,
Wherein the slit is formed in a curved lower portion of the crucible body at least partially at both ends and is formed in a longitudinal direction from a bent lower portion of the crucible body to a crucible upper portion. 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 슬릿은 도가니 몸체의 길이의 4% 내지 80%까지 연장되는 흑연 도가니.The graphite crucible of claim 1, wherein the slits extend from 4% to 80% of the length of the crucible body. 제1 항에 있어서, 상기 슬릿의 길이는 1mm 내지 1500mm인 흑연 도가니.The graphite crucible according to claim 1, wherein the length of the slit is 1 mm to 1500 mm. 제1 항 및 제3 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿의 폭은 0.1mm 내지 30mm인 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein the width of the slit is 0.1 mm to 30 mm. 제1 항 및 제3 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿의 폭은 상기 도가니 몸체의 외측벽과 내측벽 사이에서 일정한 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein the width of the slit is constant between an outer wall and an inner wall of the crucible body. 제1 항 및 제3 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿은 1개 내지 20개인 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein the slit is 1 to 20 graphite crucibles. 제1 항 및 제3 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿의 폭은 모두 동일한 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein the slits have the same width. 제1 항 및 제3 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿은 일정한 간격으로 형성되어 있는 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein the slits are formed at regular intervals. 상부가 개방되어 내부 도가니를 수용하는 내부 공간을 형성하고 흑연을 포함하는 도가니 몸체; 및
상기 도가니 몸체의 외측벽과 내측벽을 관통하는 적어도 하나의 슬릿;을 포함하고,
상기 슬릿은 양 단부가 닫힌 구조로 적어도 일부가 상기 도가니 몸체의 굴곡진 하부에 형성되며 상기 도가니 몸체에 사선 방향 또는 상기 도가니 몸체에 가로 방향으로 형성된 흑연 도가니.A crucible body having an upper portion opened to form an internal space for accommodating an inner crucible and containing graphite; And
And at least one slit passing through an outer wall and an inner wall of the crucible body,
Wherein the slit is formed in a curved lower portion of the crucible body at least partially at both ends thereof, and formed in a diagonal direction with respect to the crucible body or in a transverse direction with respect to the crucible body. 제1 항 및 제3항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿의 양 단부가 라운드되어 있는 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein both ends of the slit are rounded. 제1 항 및 제3 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도가니 몸체는 2개 이상으로 분할되는 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein the crucible body is divided into two or more pieces. 제1 항 및 제3 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도가니 몸체의 굴곡진 하부에 적어도 하나의 관통 구멍이 형성된 흑연 도가니.The graphite crucible according to any one of claims 1 and 3 to 4, wherein at least one through hole is formed in a curved lower portion of the crucible body. 제13 항에 있어서, 상기 관통 구멍은 원형 또는 사각형인 흑연 도가니.14. The graphite crucible of claim 13, wherein the through-hole is circular or rectangular.
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