KR101464563B1 - Ingot having single crystal, apparatus and method for manufacturing the ingot - Google Patents

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Abstract

실시예의 단결정 잉곳 제조 장치는, 용융액을 수용하는 도가니와, 도가니를 가열하는 히터 및 도가니의 상부에서 종결정을 포위하는 넥 커버를 포함하고, 넥 커버는 적어도 하나의 내벽층 및 적어도 하나의 내벽층 위에 배치되며 넥 커버의 내부로부터 방출된 열의 투과를 차단하는 적어도 하나의 외벽층을 포함한다.The single crystal ingot manufacturing apparatus of the embodiment includes a crucible for accommodating a melt, a heater for heating the crucible, and a neck cover surrounding the seed crystal at the top of the crucible, wherein the neck cover includes at least one inner wall layer and at least one inner wall layer And at least one outer wall layer disposed over and shielding the transmission of heat emitted from the interior of the neck cover.

Description

단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법{Ingot having single crystal, apparatus and method for manufacturing the ingot}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single crystal ingot, an apparatus and a method for manufacturing the ingot,

실시예는 단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a single crystal ingot, an apparatus and a method for producing the ingot.

도 1은 기존의 단결정 잉곳 제조 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional single crystal ingot manufacturing apparatus.

도 1의 단결정 잉곳 제조 장치는 도가니(10), 종결정(30), 열 차폐부(42, 44), 히터(heater)(50), 와이어(wire)(62) 및 인상 모터(motor)(64)로 구성된다.1 includes crucible 10, seed crystal 30, heat shields 42 and 44, a heater 50, a wire 62 and a motor (not shown) 64).

쵸크랄스키(Czochralski)법에 의한 실리콘(silicon) 단결정의 제조 방법에 의하면, 도가니(10) 내에 폴리 실리콘을 채운 후, 히터(50)에 의해 도가니(10)를 가열하여 폴리 실리콘을 용융하여 실리콘 용융액(20)을 생성한다. 이후, 종결정(30)을 실리콘 용융액(20)에 접촉시킨 후, 종결정(30)에 연결된 와이어(62)를 인상 모터(64)에 의해 회전시키면서 끌어올려 넥(neck)부를 형성하고, 이후 종결정(30)을 더 인상하여 숄더(shoulder)부 및 정 지름의 직경부(또는, 직동부)를 순차적으로 형성하여 단결정 잉곳의 육성을 완성한다. 이때, 열 차폐부(42, 44)는 용융액(20)과, 도가니(10)와, 히터(50)로부터 발생하는 복사열을 차단하는 역할을 한다.According to the method of manufacturing a silicon single crystal by the Czochralski method, polysilicon is filled in the crucible 10, and then the crucible 10 is heated by the heater 50 to melt the polysilicon, Thereby producing a melt 20. Thereafter, after the seed crystal 30 is brought into contact with the silicon melt 20, the wire 62 connected to the seed crystal 30 is pulled up by the pull motor 64 to form a neck portion, The seed crystal 30 is further pulled up to form a shoulder portion and a diameter portion (or a straight portion) of a constant diameter in order to complete the growth of the single crystal ingot. At this time, the heat shielding portions 42 and 44 serve to cut off radiant heat generated from the melt 20, the crucible 10, and the heater 50.

종결정(30)을 용융액(20)에 접촉하는 순간에 급격한 온도차에 의한 열 충격으로 종결정(30)에 고밀도로 슬립 전위가 도입된다. 이러한 슬립 전위로 인해 넥부가 파손되어 단결정 잉곳이 낙하하는 등의 중대한 사고가 유발될 수 있다. 특히, 단결정 잉곳이 대구경과 및 고 중량화됨에 따라 이러한 넥부의 파손 문제가 더욱 심각해지고 있다.The slip dislocation is introduced at a high density into the seed crystal 30 by the thermal shock caused by the sudden temperature difference at the moment when the seed crystal 30 is contacted with the melt 20. [ Such slip dislocations may cause breakage of the neck portion and serious accident such as falling of the single crystal ingot may be caused. Particularly, as the monocrystalline ingot becomes larger in diameter and larger in weight, the problem of breakage of the neck portion becomes more serious.

실시예는 두꺼운 직경의 무전위화된 넥부를 갖는 단결정 잉곳을 제공한다.The embodiment provides a monocrystalline ingot having a non-electrified neck portion of a thick diameter.

다른 실시예는 상기 단결정 잉곳을 제조하는 단결정 잉곳 제조 장치 및 방법을 제공한다.Another embodiment provides an apparatus and a method for producing a single crystal ingot for producing the single crystal ingot.

실시예의 단결정 잉곳 제조 장치는, 용융액을 수용하는 도가니; 상기 도가니를 가열하는 히터; 및 상기 도가니의 상부에서 종결정을 포위하는 넥 커버를 포함하고, 상기 넥 커버는 적어도 하나의 내벽층; 및 상기 적어도 하나의 내벽층 위에 배치되며 상기 넥 커버의 내부로부터 방출된 열의 투과를 차단하는 적어도 하나의 외벽층을 포함한다.The single crystal ingot manufacturing apparatus of the embodiment comprises: a crucible for containing a melt; A heater for heating the crucible; And a neck cover surrounding the seed crystal at the top of the crucible, the neck cover comprising: at least one inner wall layer; And at least one outer wall layer disposed over the at least one inner wall layer and blocking transmission of heat emitted from the interior of the neck cover.

상기 적어도 하나의 외벽층의 공극률은 상기 적어도 하나의 내벽층의 공극률보다 높다. 상기 적어도 하나의 외벽층은 버블을 포함하고, 상기 적어도 하나의 내벽층은 버블을 포함하지 않는다.The porosity of the at least one outer wall layer is higher than the porosity of the at least one inner wall layer. Wherein the at least one outer wall layer comprises a bubble and the at least one inner wall layer does not comprise a bubble.

상기 넥 커버는 상기 적어도 하나의 외벽층의 위에 코팅된 적어도 하나의 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층의 외부 표면은 러프니스를 가질 수 있다.The neck cover may further comprise at least one coating layer coated on the at least one outer wall layer. The outer surface of the coating layer may have a roughness.

상기 적어도 하나의 내벽층과 상기 적어도 하나의 외벽층 각각의 재질은 SiO2를 포함하고, 상기 코팅층의 재질은 SiC를 포함할 수 있다.The material of each of the at least one inner wall layer and the at least one outer wall layer may include SiO 2 , and the material of the coating layer may include SiC.

다른 실시예에 의하면, 용융액을 수용하는 도가니와, 상기 도가니를 가열하는 히터 및 상기 도가니의 상부에서 종결정을 포위하며, 적어도 하나의 내벽층 및 상기 적어도 하나의 내벽층 위에 배치되며 상기 넥 커버의 내부로부터 방출된 열의 투과를 차단하는 적어도 하나의 외벽층을 갖는 넥 커버를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치에 의해 수행되는 단결정 잉곳 제조 방법은, 상기 용융액을 생성하는 단계; 상기 종결정과 상기 넥 커버를 함께 하강시키는 단계; 상기 종결정을 상기 용융액에 디핑시킨 후 상기 종결정을 인상하여 넥부를 육성하는 단계; 및 상기 넥부를 육성한 후에, 상기 종결정과 상기 넥 커버를 함께 인상하는 단계를 포함한다.According to another embodiment, there is provided a crucible comprising: a crucible for containing a melt; a heater for heating the crucible; and a seed crystal surrounding the seed crystal at the top of the crucible and being disposed on at least one inner wall layer and the at least one inner wall layer, A method of producing a single crystal ingot performed by a single crystal ingot manufacturing apparatus comprising a neck cover having at least one outer wall layer blocking the transmission of heat radiated from the inside, comprising the steps of: generating the melt; Lowering the seed crystal and the neck cover together; Dipping the seed crystal in the melt and pulling the seed crystal to grow a neck portion; And after the neck portion is cultivated, raising the seed crystal together with the neck cover.

또 다른 실시예에 의하면, 용융액을 수용하는 도가니와, 상기 도가니를 가열하는 히터 및 상기 도가니의 상부에서 종결정을 포위하며, 적어도 하나의 내벽층 및 상기 적어도 하나의 내벽층 위에 배치되며 상기 넥 커버의 내부로부터 방출된 열의 투과를 차단하는 적어도 하나의 외벽층을 갖는 넥 커버를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치에 의해 제조된 단결정 잉곳은, 상기 넥 커버에 의해 포위된 상기 종결정이 상기 용융액에 디핑되어 육성되며, 5.5 ㎜ 이상의 직경을 갖고 무전위인 넥부를 포함할 수 있다.According to another embodiment, there is provided a crucible comprising: a crucible for containing a melt; a heater for heating the crucible; and a seed crystal surrounding the seed crystal at the top of the crucible and being disposed on at least one inner wall layer and the at least one inner wall layer, A single crystal ingot manufactured by a single crystal ingot manufacturing apparatus including a neck cover having at least one outer wall layer blocking transmission of heat emitted from the inside of the neck cover is dipped into the melt by the neck crystal surrounded by the neck cover And may include neck portions having a diameter of 5.5 mm or more and a non-electric potential.

상기 단결정 잉곳은 상기 넥부에 아래에 육성된 숄더부; 및 상기 숄더부의 아래에 육성되며, 300 ㎜ 이상의 직경을 갖는 직경부를 더 포함할 수 있다.Wherein the single crystal ingot has a shoulder portion beneath the neck portion; And a diameter portion having a diameter of 300 mm or more, which is raised below the shoulder portion.

실시예에 따른 단결정 잉곳, 그 잉곳의 제조 장치 및 방법은 열 차폐 부재의 오프닝으로 인입된 넥 커버에 의해 포위된 종결정의 온도가 보온된 상태에서 종결정을 용융액에 디핑함으로써 무전위이며 5.5 ㎜ 이상의 큰 직경을 갖는 넥부와 300 ㎜ 이상의 큰 직경을 갖는 직경부를 포함하는 단결정 잉곳을 육성할 수 있으며, 복수의 층으로 넥 커버를 구현함으로써 넥부를 형성할 때 종결정이 더욱 보온되도록 하여 보다 두껍고 무전위화된 넥부를 육성할 수 있다.A single crystal ingot according to an embodiment, an apparatus and a method for manufacturing the ingot, by dipping the seed crystal into the melt while keeping the temperature of the termination defined by the neck cover brought in by the opening of the heat shield member warmed, It is possible to grow a single crystal ingot including a neck portion having a large diameter and a diameter portion having a large diameter of 300 mm or more. By embodying a neck cover with a plurality of layers, it is possible to heat the seed crystal further when forming the neck portion, The neck portion can be cultivated.

도 1은 기존의 단결정 잉곳 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에 의한 도 2의 넥 커버 및 가이드부를 확대 도시한 단면도를 나타낸다.
도 4 (a)는 도 3에 예시된 탑부의 평면도를 나타내고, 도 4 (b)는 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대 도시한 단면도를 나타낸다.
도 5는 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6a 내지 도 6h는 도 5에 예시된 방법이 수행됨에 따라 넥 커버가 이동함을 보이는 도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치의 도면이다.
도 7은 실시예에 의한 단결정 잉곳의 단면도를 나타낸다.
도 8은 다른 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 실시예에 의한 넥 커버의 단면도를 나타낸다.
도 10은 단일층으로 구현된 넥 커버의 단면도를 나타낸다.1 is a view showing a conventional single crystal ingot manufacturing apparatus.
2 is a view showing a single crystal ingot manufacturing apparatus according to an embodiment.
Fig. 3 is an enlarged sectional view of the neck cover and guide portion of Fig. 2 according to the embodiment.
Fig. 4 (a) is a plan view of the top portion shown in Fig. 3, and Fig. 4 (b) is an enlarged sectional view of the portion 'A' shown in Fig.
5 is a flowchart for explaining a single crystal ingot manufacturing method according to the embodiment.
6A-6H are views of the single crystal ingot manufacturing apparatus illustrated in FIG. 2, wherein the neck cover moves as the method illustrated in FIG. 5 is performed.
7 is a cross-sectional view of a single crystal ingot according to an embodiment.
8 is a view showing a single crystal ingot manufacturing apparatus according to another embodiment.
9A to 9C show cross-sectional views of a neck cover according to an embodiment.
Figure 10 shows a cross-sectional view of a neck cover embodied as a single layer.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

도 2는 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치(100A)를 나타내는 도면이다.Fig. 2 shows a single crystal ingot manufacturing apparatus 100A according to the embodiment.

도 2를 참조하면, 단결정 잉곳 제조 장치(100A)는 도가니(110), 지지 회전축(132), 히터(134), 단열부(136), 반응 챔버(138), 열 차폐 부재(140), 넥 커버(neck cover)(150A), 가이드부(160), 종결정(seed)부(170), 와이어(180), 인상 구동부(182) 및 제어부(184)를 포함한다.2, the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A includes a crucible 110, a supporting rotary shaft 132, a heater 134, a heat insulating portion 136, a reaction chamber 138, a heat shield member 140, And includes a neck cover 150A, a guide portion 160, a seed portion 170, a wire 180, a pull-up driving portion 182, and a control portion 184.

실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치(100A)는 쵸크랄스키(Czochralski)법에 의해 단결정 잉곳을 육성한다.The single crystal ingot manufacturing apparatus 100A according to the embodiment grows a single crystal ingot by the Czochralski method.

반응 챔버(138)는 도가니(110), 지지 회전축(132), 히터(134), 단열부(136), 열 차폐 부재(140), 넥 커버(150A), 가이드부(160), 종결정부(170) 및 와이어(180)를 수용하는 역할을 한다.The reaction chamber 138 includes a crucible 110, a support rotation shaft 132, a heater 134, a heat insulating portion 136, a heat shield member 140, a neck cover 150A, a guide portion 160, 170 and the wire 180, respectively.

도가니(110)는 단결정 잉곳을 육성시키기 위한 용융액을 수용하는 역할을 한다. 실리콘 용융액(130)을 담는 도가니(110)는 안쪽(112)은 석영으로 되어 있고, 바깥쪽(114)은 흑연 또는 탄소로 된 이중 구조를 가질 수 있다. 제어부(184)의 제어 하에, 히터(134)는 도가니(110)를 가열하는 역할을 한다. The crucible 110 serves to receive a melt for growing a single crystal ingot. The crucible 110 for containing the silicon melt 130 may have a double structure in which the inside 112 is made of quartz and the outside 114 is made of graphite or carbon. Under the control of the control unit 184, the heater 134 serves to heat the crucible 110.

종결정부(170)는 종결정(seed) 웨이트(weight)(172), 종결정 척(chuck)(174) 및 종결정(176)을 포함할 수 있지만, 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러 가지의 변형과 응용이 가능함은 물론이다.The termination portion 170 may include a seed weight 172, a seed crystal chuck 174 and a seed crystal 176, but the embodiment is not so limited, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

종결정(176)을 실리콘 용융액(130)에 접촉 또는 침지시킬 때, 인상 구동부(182)에 의해 종결정(176)을 회전시 발생하는 진동 등에 의한 흔들림이 있다. 이러한 흔들림으로 인해 인상 구동부(182)의 회전 중심축과 종결정(176)의 회전 중심축이 서로 어긋날 수 있다. 이를 방지하기 위해, 종결정 웨이트(172)는 와이어(180)의 끝단에 고정 결합되어 무게를 주는 역할을 한다. 종결정 척(174)은 종결정 웨이트(172)의 하부에 결합되고 종결정(176)을 일부 수용하여 결합시키는 역할을 한다. 종결정(176)은 종결정 척(174)에 일단이 착탈 가능하게 결합되고 실리콘 용융액(130)에 그(176)의 하단부가 디핑(deeping)된다.When the seed crystals 176 are brought into contact with or immersed in the silicon melt 130, there is fluctuation due to vibration or the like generated when the seed crystal 176 is rotated by the pull- The rotation center axis of the pull-up driving unit 182 and the rotation center axis of the seed crystal 176 may be displaced from each other. In order to prevent this, the seed crystal weight 172 is fixedly coupled to the end of the wire 180 and serves to weight it. The seed crystal 174 is coupled to the lower portion of the seed crystal weight 172 and serves to partially receive and couple the seed crystal 176. The seed crystal 176 is detachably coupled to the seed crystal chuck 174 at one end and is deeply dipped into the silicon melt 130 at the lower end of the seed crystal 176.

열 차폐 부재(140)는 히터(134)와 실리콘 용융액(130)으로부터의 복사열이 단결정 잉곳으로 전달되는 것을 차단한다. 즉, 열 차폐 부재(140)는 열이 단결정 잉곳으로 전달되는 경로를 차단하여, 복사열에 의한 단결정 잉곳의 가열을 방지할 수 있다. 이와 같이, 열 차폐 부재(140)는 단결정 잉곳의 냉각 열 이력에 큰 영향을 미친다. 게다가, 열 차폐 부재(140)는 용융액(130)의 온도 변동을 억제하는 역할도 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 열 차폐 부재(140)는 단결정 잉곳과 도가니(110) 사이에서 단결정 잉곳을 에워싸도록 배치될 수 있다.The heat shield member 140 blocks radiation heat from the heater 134 and the silicon melt 130 from being transferred to the single crystal ingot. That is, the heat shielding member 140 cuts off the path through which the heat is transferred to the single crystal ingot, thereby preventing heating of the single crystal ingot by radiant heat. As described above, the heat shielding member 140 greatly affects the cooling heat history of the single crystal ingot. In addition, the heat shield member 140 also functions to suppress the temperature fluctuation of the melt 130. In order to perform this role, the heat shield member 140 may be arranged to surround the single crystal ingot between the single crystal ingot and the crucible 110. [

단열부(136)는 히터(134)로부터의 열이 반응 챔버(138)의 외부로 진행하는 것을 차단하는 역할을 한다. 예를 들어, 단열부(136)는 펠트(felt) 소재로 구현될 수 있다.The heat insulating portion 136 serves to prevent the heat from the heater 134 from advancing to the outside of the reaction chamber 138. For example, the heat insulating portion 136 may be formed of a felt material.

제어부(184)의 제어 하에, 인상 구동부(182)는 와이어(180)를 풀어 용융액(130)의 표면의 대략 중심부에 종결정(176)의 선단을 접촉 또는 침지시킨다. 지지축 구동부(미도시)는 도가니(110)의 지지 회전축(132)을 화살표와 같은 방향으로 회전시킨다. 동시에, 인상 구동부(182)는 와이어(180)에 의해 종결정(176)을 화살표 방향으로 회전시키면서 인상하여 단결정 잉곳이 육성되도록 한다. 이때, 단결정 잉곳을 인상하는 속도(V)와 온도 구배(G, △G)를 조절하여 원주 형상의 단결정 잉곳이 완성될 수 있다.Under the control of the control unit 184, the pull-up driving unit 182 releases the wire 180 to contact or immerse the tip of the seed crystal 176 at the approximate center of the surface of the melt 130. The support shaft driving unit (not shown) rotates the support rotation shaft 132 of the crucible 110 in the direction of the arrow. At the same time, the pull-up driving unit 182 pulls the seed crystal 176 while rotating the seed crystal 176 in the direction of the arrow by the wire 180, so that the single crystal ingot is grown. At this time, the circumferential single crystal ingot can be completed by controlling the speed (V) and the temperature gradient (G,? G) for pulling up the single crystal ingot.

도 3은 실시예에 의한 도 2의 넥 커버(150A) 및 가이드부(160)를 확대 도시한 단면도를 나타낸다.3 is an enlarged cross-sectional view of the neck cover 150A and the guide portion 160 of FIG. 2 according to the embodiment.

실시예에 의하면, 넥 커버(150A)는 도가니(110)의 상부에서 종결정부(170)를 포위하며, 소정 구간에서 종결정부(170)의 승강과 연동하여 승강한다. 가이드부(160)는 소정 구간 내에서 넥 커버(150A)의 승강 경로를 가이드하는 역할을 한다.According to the embodiment, the neck cover 150A surrounds the terminating portion 170 at the upper portion of the crucible 110 and moves up and down in conjunction with the lifting and lowering of the terminating portion 170 at a predetermined section. The guide portion 160 serves to guide the lifting path of the neck cover 150A within a predetermined section.

도 2 및 도 3을 참조하면, 가이드부(160)는 몸체(162) 및 스토퍼(stopper)(164)를 포함한다. 몸체(162)의 양단부(160A, 160B)는 소정 구간(L)을 정의한다. 스토퍼(164)는 소정 구간(L)을 정의하는 양단부(160A, 160B) 중 도가니(110)에 가까운 단부(160B)에서 내측으로 돌출되어 형성되어 있으며, 넥 커버(150A)의 승강 경로를 제한한다. 가이드부(160)는 도 2에 예시된 바와 같이 반응 챔버(138)와 일체로 형성될 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 즉, 가이드부(160)는 반응 챔버(138)와 별개로 형성될 수도 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the guide portion 160 includes a body 162 and a stopper 164. Both ends 160A and 160B of the body 162 define a predetermined section L. [ The stopper 164 protrudes inward from an end portion 160B near the crucible 110 of both end portions 160A and 160B defining a predetermined section L and limits a lifting path of the neck cover 150A . The guide portion 160 may be formed integrally with the reaction chamber 138 as illustrated in FIG. 2, but is not limited thereto. That is, the guide portion 160 may be formed separately from the reaction chamber 138.

넥 커버(150A)는 탑(top)부(152), 측부(154) 및 버텀(bottom)부(156)를 포함한다. 탑부(152)는 제1 및 제2 영역(152A, 152B)로 구분될 수 있다. 제1 영역(152A)은 종결정부(170)에 의해 받쳐지며, 종결정부(170)와 연결된 와이어(180)가 관통하는 관통 홀(158)을 갖는다. 제1 영역(152A)이 종결정부(170)에 의해 받쳐지기 위해서, 관통 홀(158)의 폭(W)은 종결정 웨이트(172)의 상단의 폭(W2)보다 더 작다. 제2 영역(152B)은 탑부(152)의 가장 자리로부터 외측으로 돌출되어 하강시에 스토퍼(160B)에 걸리는 돌출부를 갖는다.The neck cover 150A includes a top portion 152, a side portion 154, and a bottom portion 156. [ The top portion 152 can be divided into first and second regions 152A and 152B. The first region 152A is supported by the terminating portion 170 and has a through hole 158 through which the wire 180 connected to the terminating portion 170 passes. The width W of the through hole 158 is smaller than the width W2 of the top end of the seed crystal weight 172 so that the first region 152A is supported by the termination portion 170. [ The second region 152B has a protrusion that protrudes outward from the edge of the top portion 152 and catches on the stopper 160B at the time of lowering.

전술한 바와 같이, 가이드부(160)의 돌출된 스토퍼(164)에 탑부(152)의 제2 영역(152B)의 돌출부가 걸리기 때문에, 넥 커버(150A)가 소정 구간(L)보다 더 하강됨이 저지될 수 있다. 그러나, 스토퍼(164) 및 제2 영역(152B)의 돌출부 각각은 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같은 형상에 국한되지 않고, 넥 커버(150A)이 하강을 저지하기 위해 다양한 형상으로 구현될 수도 있다.The protrusion of the second region 152B of the top portion 152 is caught by the protruded stopper 164 of the guide portion 160 so that the neck cover 150A is lowered further than the predetermined section L Can be inhibited. However, each of the protrusions of the stopper 164 and the second region 152B is not limited to the shape as illustrated in Figs. 2 and 3, and the neck cover 150A may be implemented in various shapes have.

측부(154)는 탑부(152)의 제1 영역(152A)의 단부로부터 연장된다. 버텀부(156)는 측부(154)로부터 내측으로 돌출되어 종결정부(170)를 에워싸며 종결정부(170)가 출입하는 개구(156A)를 형성한다. 이때, 버텀부(156)의 두께는 측부(154)로부터 내측으로 갈수록 감소할 수 있다. 넥 커버(150A)는 열 차폐 부재(140)에 의해 정의되는 오프닝(144)에 인입 가능하다. 이를 위해, 버텀부(156)의 폭은 오프닝(144)의 폭 이하일 수 있다.The side portion 154 extends from the end of the first region 152A of the top portion 152. The bottom portion 156 protrudes inwardly from the side portion 154 to enclose the terminating portion 170 and form an opening 156A through which the terminating portion 170 enters and exits. At this time, the thickness of the bottom portion 156 may decrease from the side portion 154 toward the inside. The neck cover 150A is receivable in the opening 144 defined by the heat shield member 140. To this end, the width of the bottom portion 156 may be less than or equal to the width of the opening 144.

도 4 (a)는 도 3에 예시된 탑부(152)의 평면도를 나타내고, 도 4 (b)는 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대 도시한 단면도를 나타낸다.Fig. 4 (a) is a plan view of the tower 152 shown in Fig. 3, and Fig. 4 (b) is a sectional view showing an enlarged view of the portion 'A' shown in Fig.

도 3, 도 4 (a) 및 도 4 (b)를 참조하면, 탑부(152)의 제1 영역(152A)은 와이어(160)가 관통되는 와이어 홀(158)을 갖는다. 또한, 탑부(152)는 지지판(152-1), 베어링(152-2) 및 부싱(152-4)을 포함한다.Referring to FIGS. 3, 4A and 4B, the first region 152A of the top portion 152 has a wire hole 158 through which the wire 160 passes. The top portion 152 also includes a support plate 152-1, a bearing 152-2, and a bushing 152-4.

베어링(152-2)은 부싱(152-4)의 외주에 배치되며, 베어링 볼(152-2A), 내륜(152-2B) 및 외륜(152-2C)을 포함한다.The bearing 152-2 is disposed on the outer periphery of the bushing 152-4 and includes a bearing ball 152-2A, an inner ring 152-2B and an outer ring 152-2C.

부싱(152-4)은 와이어 홀(158)을 형성하며 와이어(180)와 서로 격리되어 있다. 이로 인해, 종결정 웨이트(172)가 부싱(152-4)으로 인입되기 이전까지, 와이어(180)가 회전 운동한다고 하더라도 부싱(152-4)은 회전 운동을 하지 않는다.The bushing 152-4 forms a wire hole 158 and is isolated from the wire 180. [ Thus, the bushing 152-4 does not rotate even if the wire 180 rotates until the seed crystal weight 172 is drawn into the bushing 152-4.

이후, 종결정 웨이트(172)가 도 4 (b)에 예시된 바와 같이 부싱(152-4)으로 인입된 후, 부싱(152-4)은 종결정 웨이트(172)와 일체로 베어링(152-2)의 내륜(152-2B)과 함께 회전 운동을 하면서 종결정 웨이트(172)와 일체로 함께 수직 상방으로 이동할 수 있. 즉, 넥 커버(150A)가 수직 상방으로 종결정부(170)과 함께 이동할 수 있다.Thereafter, after the seed crystal weight 172 is drawn into the bushing 152-4 as illustrated in Fig. 4 (b), the bushing 152-4 is pushed into the bearing 152- 2 together with the seed crystal weight 172 while rotating together with the inner ring 152-2B of the seed crystal 172. [ That is, the neck cover 150A can move vertically upward together with the terminating portion 170. [

전술한 동작을 위해, 부싱(152-4)은 제1 세그먼트(152-4A) 및 제2 세그먼트(152-4B)를 포함할 수 있다. 제1 세그먼트(152-4A)는 종결정 웨이트(172)의 상부가 인입되는 부분이고, 제2 세그먼트(152-4B)는 제1 세그먼트(152-4A)의 위에 제1 세그먼트(152-4A)와 일체로 연장 배치되어, 와이어 홀(158)을 형성하는 부분이다.For the above-described operation, the bushing 152-4 may include a first segment 152-4A and a second segment 152-4B. The first segment 152-4A is the portion into which the upper portion of the seed crystal weight 172 is drawn and the second segment 152-4B is the portion in which the first segment 152-4A is placed on the first segment 152-4A. So as to form the wire hole 158. The wire-

이때, 제1 세그먼트(152-4A)의 내벽(153)은 경사지게 형성되어, 종결정 웨이트(172)의 상부가 부싱(152-4)으로 인입되는 것을 유도하여 안착시킬 수 있다. 즉, 제1 세그먼트(152-4A)의 내벽(153)이 경사짐으로써, 종결정 웨이트(172)의 상단과 탑부(152)의 부싱(152-4)이 결합할 때 진동이 억제되고 정확한 포지셔닝(positioning) 즉, 정확한 결합이 가능하게 된다.At this time, the inner wall 153 of the first segment 152-4A is inclined so that the upper portion of the seed crystal weight 172 can be guided into the bushing 152-4 to be seated. That is, since the inner wall 153 of the first segment 152-4A is inclined, the vibration is suppressed when the upper end of the seed crystal weight 172 and the bushing 152-4 of the tower portion 152 are engaged, (positioning), that is, accurate coupling becomes possible.

탑부(152)는 도 4 (b)에 예시된 바와 같이 베어링 커버(152-3)를 더 포함할 수 있다. 베어링 커버(152-3)는 지지판(152-1)의 상부와 베어링(152-2)의 상부에 걸쳐서 배치될 수 있다.The top portion 152 may further include a bearing cover 152-3 as illustrated in Fig. 4 (b). The bearing cover 152-3 may be disposed over the upper portion of the support plate 152-1 and the upper portion of the bearing 152-2.

일반적으로 실리콘 단결정 웨이퍼의 주요 품질 항목으로서 산소 농도가 큰 부분을 차지하고 있으며, 이러한 실리콘 단결정 성장 시의 산소 농도를 제어하기 위하여 도가니(110)의 회전, 챔버(138) 내부의 압력 조건 등 다양한 인자들을 조절할 수 있다. 특히, 산소 농도를 제어하기 위하여 단결정 잉곳 제조 장치(100A)의 챔버(138)의 상측에서 그(138)의 내부로 아르곤 가스 같은 캐리어 가스를 주입하여 하부로 배출한다. 이때, 도 4 (a)에 예시된 바와 같이 지지판(152-1)은 캐리어 가스의 흐름을 허용하는 복수의 가스 홀(157-1 ~ 157-4)을 포함할 수 있다.In order to control the oxygen concentration at the time of growing the silicon single crystal, various factors such as the rotation of the crucible 110 and the pressure condition inside the chamber 138 are used as the main quality items of the silicon single crystal wafers Can be adjusted. Particularly, in order to control the oxygen concentration, a carrier gas such as argon gas is injected from the upper side of the chamber 138 of the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A into the inside of the chamber 138 and discharged to the lower portion. At this time, as illustrated in Fig. 4 (a), the support plate 152-1 may include a plurality of gas holes 157-1 to 157-4 that allow the flow of the carrier gas.

전술한 구성을 갖는 넥 커버(150A)에서 탑부(152)의 제2 영역(152B)의 돌출된 부분이 스토퍼(164)에 걸릴 때, 넥 커버(150A)의 버텀부(156)와 열 차폐 부재(140)는 열 차폐막(142)을 형성할 수 있다.When the protruding portion of the second region 152B of the top portion 152 in the neck cover 150A having the above-described configuration is caught by the stopper 164, the bottom portion 156 of the neck cover 150A and the heat- (140) may form the heat shielding film (142).

전술한 역할을 수행하기 위해, 넥 커버(150A)의 탑부(152)와 측부(154)의 재질은 스테인레스강(stainless steel)과 같이 고온에서 안정성을 갖는 금속을 포함할 수도 있고 금속 산화물을 포함할 수도 있다. 또한, 넥 커버(150A)의 버텀부(156)의 재질은 높은 열 반사율을 갖고 고온 안정성을 가지며 높은 순도를 갖는 물질일 수 있다. 버텀부(156)는 M/I(단량체 대 개시제) 1.0 ppma이하인 물질 예를 들어, PBNCG(Pyrolytic Boron Nitride Coated Graphite)을 포함할 수 있다.The material of the top portion 152 and the side portion 154 of the neck cover 150A may include a metal that is stable at high temperatures such as stainless steel and may include a metal oxide It is possible. In addition, the material of the bottom portion 156 of the neck cover 150A may be a material having high heat reflectance, high temperature stability, and high purity. The bottom portion 156 may include a material such as PBNCG (Pyrolytic Boron Nitride Coated Graphite) with M / I (monomer-initiator) of 1.0 ppma or less.

도 5는 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.5 is a flowchart for explaining a single crystal ingot manufacturing method according to the embodiment.

도 5에 예시된 단결정 잉곳 제조 방법은 도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100A)에서 수행될 수 있다.The single crystal ingot manufacturing method illustrated in Fig. 5 can be performed in the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A exemplified in Fig.

도 6a 내지 도 6h는 도 5에 예시된 방법이 수행됨에 따라 넥 커버(150A)가 이동함을 보이는 도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100A)의 도면이다.Figs. 6A-6H are views of the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A illustrated in Fig. 2 in which the neck cover 150A moves as the method illustrated in Fig. 5 is performed.

도 6a에 예시된 바와 같이, 도가니(110) 내에 실리콘의 고순도 다결정 원료(130A)를 투입하고, 히터(134)에 의해 융점 온도 이상으로 도가니(110)를 가열하여, 도 6b에 예시된 바와 같이 다결정 원료(130A)를 실리콘 용융액(130)으로 변화시킨다(제202 단계). 이와 같이, 용융액(130)이 생성되는 동안, 도 6a 및 도 6b에 예시된 넥 커버(150A)는 용융액(130)의 계면(130B)으로부터 최소 100 ㎝ 상부 지점의 풀링 챔버(미도시)에 위치될 수 있다.6A, a high purity polycrystalline silicon material 130A of silicon is charged into the crucible 110 and the crucible 110 is heated to a temperature not lower than the melting point temperature by the heater 134, as shown in FIG. 6B The polycrystalline raw material 130A is changed to the silicon melt 130 (Step 202). 6A and 6B are positioned in a pooling chamber (not shown) at least 100 cm above the interface 130B of the melt 130. The neck cover 150A, .

제202 단계 후에, 도 6c에 예시된 바와 같이 종결정부(170)와 넥 커버(150A)를 함께 소정 구간(L)만큼 하강시켜 넥 커버(150A)의 위치를 넥킹 공정을 위해 세팅시킨다(제204 단계). 도 6a 및 도 6b에 예시된 바와 같이 종결정부(170)가 하강하기 이전에, 넥 커버(150A)의 탑부(152)의 저면은 종결정부(170)에 의해 받쳐져서 고정된다. 그러나, 종결정부(170)를 하강시킬 때, 도 6c에 예시된 바와 같이 넥 커버(150A)는 종결정부(170)와 연동되어 소정 거리(L)만큼 동시에 하강한다.After step 202, the terminating part 170 and the neck cover 150A are lowered together by a predetermined section L as illustrated in FIG. 6C to set the position of the neck cover 150A for the necking process step). The bottom surface of the top portion 152 of the neck cover 150A is supported and fixed by the terminating portion 170 before the terminating portion 170 is lowered as illustrated in Figures 6A and 6B. 6C, the neck cover 150A is concurrently lowered by a predetermined distance L in association with the terminating portion 170. In this case,

제204 단계 후에, 도 2에 예시된 바와 같은 열 차폐막(142)이 형성된 상태에서, 제어부(184)의 제어 하에, 인상 구동부(182)는 와이어(180)를 이용하여 종결정(176)을 도 6d에 예시된 바와 같이 더 하강시켜 용융액(130)에 디핑시킨 후 도 6e에 예시된 바와 같이 종결정부(170)를 인상하여 넥부를 육성한다(제206 단계). 제206 단계가 수행되는 동안, 넥 커버(150A)는 스토퍼(164)에 의해 고정되어 있다. 넥부를 육성할 때, 넥 커버(150A)의 버텀부(156)와 용융액(130) 사이의 온도가 1000 ℃ 이상 예를 들어 1200 ℃ 이상으로 되도록, 제어부(184)는 히터(134)의 발열을 제어할 수 있다. 또한, 넥부를 육성할 때, 넥 커버(150A)의 버텀부(156)와 용융액(130) 사이의 온도 분포에 의한 열 스트레스가 2 Mpa 이하 예를 들어 1.5 MPa 이하로 되도록, 제어부(184)는 히터(134)의 발열량을 조절할 수 있다. 또한, 넥부를 육성할 때, 종결정부(170)가 도 6e에 예시된 바와 같이 인상되는 속도는 4.0 ㎜/min 이하 예를 들어, 2.0 ㎜/min 이하일 수 있다.After the operation 204, the pull-up driving unit 182 drives the seed crystal 176 using the wire 180 under the control of the control unit 184 in a state in which the heat shielding film 142 as illustrated in FIG. 2 is formed The molten liquid 130 is further dipped into the molten liquid 130 as illustrated in FIG. 6D, and then the neck portion is raised by lifting the finishing portion 170 as illustrated in FIG. 6E (Step 206). While step 206 is performed, the neck cover 150A is fixed by the stopper 164. The controller 184 controls the temperature of the heater 134 so that the temperature between the bottom portion 156 of the neck cover 150A and the melt 130 becomes 1000 DEG C or more, Can be controlled. When the neck portion is to be cultivated, the controller 184 controls the thermal stress caused by the temperature distribution between the bottom portion 156 of the neck cover 150A and the melt 130 to be 2 MPa or less, for example, 1.5 MPa or less The amount of heat generated by the heater 134 can be controlled. 6E, the speed at which the finishing unit 170 is pulled up as illustrated in FIG. 6E may be 4.0 mm / min or less, for example, 2.0 mm / min or less.

제206 단계에서 넥부를 육성한 후에, 도 6f 내지 도 6h에 예시된 바와 같이, 제어부(184)는 인상 구동부(182)를 제어하여 와이어(180)를 통해 종결정부(170)와 넥 커버(150A)를 함께 인상시켜 단결정 잉곳의 숄더부를 육성한다(제208 단계).6F to 6H, the controller 184 controls the pull-up driving unit 182 to drive the end closure 170 and the neck cover 150A through the wire 180, Is pulled up together to grow the shoulder portion of the single crystal ingot (Step 208).

즉, 넥부를 도 6e에 예시된 바와 같이 육성한 후에, 도 6f에 예시된 바와 같이 숄더부를 육성하기 시작한다. 이때, 종결정 웨이트(172)의 상부면은 탑부(152)의 저면에 접촉된다.That is, after the neck portion is raised as illustrated in Fig. 6E, the shoulder portion is started to be raised as illustrated in Fig. 6F. At this time, the upper surface of the seed crystal weight 172 is brought into contact with the bottom surface of the tower portion 152.

이후, 도 6g에 예시된 바와 같이 계속해서 숄더부를 육성하기 위해 종결정부(170)를 인상하는 동안 넥 커버(150A)는 동시에 인상된다. 여기서, 종결정부(170)와 넥 커버(150A)를 함께 인상하는 속도는 0.3 ㎜/min 내지 1.0 ㎜/min일 수 있다. 또한, 넥부를 육성한 후에, 도 6f에 예시된 바와 같이 종결정부(170)와 넥 커버(150A)를 동시에 인상하는 시점에 발생 가능한 미세한 진동(vibration)을 억제하기 위해 제어부(184)는 자기장 인가부(미도시)를 제어하여, 도가니(110)에 1000 가우스(G) 이상 예를 들어, 2000 G 내지 5000 G의 수평 자기장을 인가할 수 있다.Thereafter, the neck cover 150A is lifted at the same time while lifting the finishing portion 170 to continue to grow the shoulder portion as illustrated in Fig. 6G. Here, the speed at which the end portion 170 and the neck cover 150A are pulled together may be 0.3 mm / min to 1.0 mm / min. 6F, the control unit 184 controls the rotation of the neck cover 150A by applying a magnetic field to the neck cover 150A, A horizontal magnetic field of 1000 Gauss (G) or more, for example, 2000 G to 5000 G, can be applied to the crucible 110 by controlling a part (not shown).

이후, 도 6h에 예시된 바와 같이 직경부가 육성됨에 따라, 넥 커버(150A)는 종결정부(170)에 의해 도 6a 및 도 6b에 예시된 원래의 위치로 리프트된다.Thereafter, as the diameter portion is raised as illustrated in Fig. 6H, the neck cover 150A is lifted by the terminating portion 170 to the original position illustrated in Figs. 6A and 6B.

도 7은 실시예에 의한 단결정 잉곳의 단면도를 나타낸다.7 is a cross-sectional view of a single crystal ingot according to an embodiment.

전술한 바와 같이, 도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치에 의해 도 5에 예시된 단결정 잉곳 제조 방법을 수행함으로써, 도 7에 예시된 바와 같은 단결정 잉곳(120)이 육성 제조될 수 있다.As described above, by performing the single crystal ingot manufacturing method illustrated in Fig. 5 by the single crystal ingot manufacturing apparatus illustrated in Fig. 2, the monocrystalline ingot 120 illustrated in Fig. 7 can be grown and manufactured.

도 7을 참조하면, 단결정 잉곳(120)은 넥부(122), 숄더부(124) 및 직경부(또는, body부 또는 직동부)(126)를 포함할 수 있다. 넥부(122)는 종결정(176)의 아래에 육성되고, 숄더부(124)는 넥부(122)의 아래에 육성되고, 직경부(126)는 숄더부(124)의 아래에 육성될 수 있다.7, the single crystal ingot 120 may include a neck portion 122, a shoulder portion 124, and a diameter portion (or a body portion or a straight portion) The neck portion 122 is raised below the seed crystal 176 and the shoulder portion 124 is raised below the neck portion 122 and the diameter portion 126 can be raised beneath the shoulder portion 124 .

도 1을 참조하면, 기존의 경우 종결정(30)이 용융액(20)에 디핑되는 동안 종결정(30)과 용융액(20) 사이의 온도차로 인해 열 충격이 발생하고, 이로 인하여 종결정(30)에 슬립 전위가 도입될 수 있다.1, thermal shock occurs due to a temperature difference between the seed crystal 30 and the melt 20 while the seed crystal 30 is dipped in the melt 20, A slip dislocation may be introduced.

반면에, 실시예에 의하면, 열 차폐 부재(140)의 오프닝(144)으로 인입된 넥 커버(150A)에 의해 포위된 종결정(176)의 온도가 보온된 상태에서 종결정(176)이 용융액(130)에 디핑되어 넥부(122)가 육성된다. 따라서, 종결정(176)의 온도가 높아져서 종결정(176) 선단이 용융액(130) 표면에 접촉할 때 열 충격이 현저히 감소하므로, 슬립 전위의 발생이 방지될 수 있다. 따라서, 실시예에 의한 단결정 잉곳(120)의 넥부(122)는 무전위이며 5.5 ㎜ 이상의 직경을 가질 수 있다.On the other hand, according to the embodiment, in the state where the temperature of the seed crystals 176 surrounded by the neck cover 150A led into the opening 144 of the heat shield member 140 is kept warm, (130) to grow the neck portion (122). Therefore, when the temperature of the seed crystal 176 becomes high and the tip of the seed crystal 176 contacts the surface of the melt 130, the thermal shock is significantly reduced, so that the occurrence of the slip dislocation can be prevented. Accordingly, the neck 122 of the single crystal ingot 120 according to the embodiment is non-conductive and can have a diameter of 5.5 mm or more.

또한, 단결정 잉곳(120)이 대구경 및 고중량이라고 할지라도, 실시예에 의하면 넥부(122)의 직경이 두껍게 형성되기 때문에, 넥부(122)가 파손되어 단결정 잉곳(120)이 낙하될 위험성이 해소될 수 있다. 이로 인해, 실시예의 단결정 잉곳(120)에서 직경부(126)는 예를 들어 300 ㎜의 대구경을 가질 수 있다.Even if the single crystal ingot 120 has a large diameter and a heavy weight, since the diameter of the neck 122 is increased according to the embodiment, the risk that the neck 122 is broken and the single crystal ingot 120 falls down is solved . For this reason, in the single crystal ingot 120 of the embodiment, the diameter portion 126 can have a large diameter of, for example, 300 mm.

도 8은 다른 실시예에 의한 단결정 잉곳 제조 장치(100B)를 나타내는 도면이다.8 is a view showing a single crystal ingot manufacturing apparatus 100B according to another embodiment.

도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100A)와 달리, 도 8에 예시된 단결정 실리콘 잉곳 제조 장치(100B)에서 넥 커버(150B)는 가이드부(160)에 의해 가이드되지 않는다. 따라서, 도 8에 도시된 가이드부(160)는 스토퍼(164)를 마련하지 않는다. 또한, 도 2에 예시된 바와 달리, 도 8에 예시된 넥 커버(150B)는 종결정 척(174)과 종결정(176)을 포위하되, 종결정 웨이트(172)를 포위하지 않는다. 이를 제외하면, 도 8에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100B)는 도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100A)와 동일하므로 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하였으며 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다,.Unlike the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A shown in Fig. 2, the neck cover 150B in the single crystal silicon ingot manufacturing apparatus 100B exemplified in Fig. 8 is not guided by the guide section 160. Fig. Therefore, the guide portion 160 shown in Fig. 8 does not have the stopper 164. 2, the neck cover 150B exemplified in Fig. 8 surrounds the longitudinal crystal chuck 174 and the seed crystal 176, but does not surround the longitudinal crystal weights 172. As shown in Fig. Except for this, the single crystal ingot manufacturing apparatus 100B illustrated in FIG. 8 is the same as the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A illustrated in FIG. 2, and thus the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted ,.

도 8에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100B)에서 수행되는 단결정 잉곳 제조 방법을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing a single crystal ingot performed in the single crystal ingot manufacturing apparatus 100B illustrated in FIG. 8 will now be described with reference to FIG.

도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100A)에서 넥 커버(150A)가 소정 구간만큼 이동된 후 고정되고, 종결정(176)만이 용융액(130)에 디핑되어 넥부(122)가 육성된다(제206 단계). 반면에, 도 8에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100B)에서 넥 커버(150B)와 종결정(176)은 용융액(130)에 동시에 디핑되어 넥부(122)가 육성된다(제206 단계). 이를 제외하면, 도 8에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100B)는 도 2에 예시된 단결정 잉곳 제조 장치(100A)와 동일하게 단결정 잉곳 제조 방법을 수행한다.The neck cover 150A is fixed after the neck cover 150A is moved by a predetermined interval and only the seed crystals 176 are dipped in the melt 130 to grow the neck portion 122 in the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A shown in FIG. Step 206). On the other hand, in the single crystal ingot manufacturing apparatus 100B illustrated in FIG. 8, the neck cover 150B and the seed crystals 176 are simultaneously dipped in the melt 130 to grow the neck 122 (operation 206). Except for this, the single crystal ingot manufacturing apparatus 100B exemplified in Fig. 8 performs the single crystal ingot manufacturing method in the same manner as the single crystal ingot manufacturing apparatus 100A illustrated in Fig.

즉, 용융액(130)을 전술한 바와 같이 생성한다(제202 단계). 제202 단계 후에, 종결정(176)과 넥 커버(150B)를 함께 하강시킨다(제204 단계). 제204 단계 후에, 종결정(176)을 용융액(130)에 디핑시킨 후 종결정(176)을 인상하여 넥부(122)를 육성한다(제206 단계). 제206 단계 후에, 종결정(176)과 넥 커버(150B)를 함께 인상하여 숄더부(124)와 직경부(126)를 육성한다(제208 단계).That is, the melt 130 is generated as described above (operation 202). After step 202, the seed crystals 176 and the neck cover 150B are lowered together (step 204). After step 204, the seed crystals 176 are dipped in the melt 130 and then the seed crystals 176 are pulled up to grow the neck 122 (step 206). After step 206, the seed crystal 176 and the neck cover 150B are pulled together to foster the shoulder 124 and the diameter 126 (step 208).

도 9a 내지 도 9c는 실시예에 의한 넥 커버(310A, 310B, 310C)의 단면도를 나타낸다.9A to 9C show cross-sectional views of the neck covers 310A, 310B and 310C according to the embodiment.

도 9a 내지 도 9c에 예시된 넥 커버(310A, 310B, 310C) 각각은 도 2, 도 3 또는 도 8에 예시된 'B' 또는 'C' 부분을 확대 도시한 실시예의 단면도에 해당한다. 즉, 도 2 및 도 8에 예시된 넥 커버(150A, 150B)는 도 9a 내지 도 9c에 예시된 바와 같이 구현될 수 있다.Each of the neck covers 310A, 310B, and 310C illustrated in FIGS. 9A to 9C corresponds to a cross-sectional view of an embodiment that enlarges the 'B' or 'C' portion illustrated in FIG. 2, FIG. 3, or FIG. That is, the neck covers 150A and 150B illustrated in Figs. 2 and 8 may be implemented as illustrated in Figs. 9A to 9C.

도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 넥 커버(310A, 310B, 310C)는 적어도 하나의 내벽층(312) 및 적어도 하나의 외벽층(314)을 포함할 수 있다. 도 9a 내지 도 9c에서 하나의 내벽층(312)과 하나의 외벽층(314)만이 도시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않으며 내벽층(312)과 외벽층(314) 각각은 복수 개로 구현될 수 있음은 물론이다.9A-9C, the neck covers 310A, 310B, and 310C may include at least one inner wall layer 312 and at least one outer wall layer 314. Although only one inner wall layer 312 and one outer wall layer 314 are shown in Figures 9a-9c, embodiments are not limited in this respect, and each of the inner wall layer 312 and outer wall layer 314 may be implemented as a plurality Of course.

적어도 하나의 내벽층(312)은 도 2에 예시된 종결정부(170) 또는, 도 8에 예시된 종결정 척(174)와 종결정(176)을 포위한다. 적어도 하나의 외벽층(314)은 적어도 하나의 내벽층(312) 위에 배치되며 넥 커버(310A, 310B, 310C)의 내부로부터 방출된 열이 넥 커버(310A, 310B, 310C)의 밖으로 투과되는 것을 차단하는 역할을 한다.At least one inner wall layer 312 surrounds the seed crystal 170 illustrated in FIG. 2 or the seed crystal 174 and the seed crystal 176 illustrated in FIG. At least one outer wall layer 314 is disposed over at least one inner wall layer 312 and the heat emitted from the inside of the neck covers 310A, 310B, 310C is transmitted out of the neck covers 310A, 310B, 310C It is a role to block.

또한, 도 9a 내지 도 9c에 예시된 외벽층(314)의 공극률은 내벽층(312)의 공극률보다 높을 수 있다. 또한, 외벽층(314)은 버블(314a)을 포함하는 반면, 내벽층(312)은 버블(314a)을 포함하지 않을 수 있다. 내벽층(312)과 외벽층(314) 각각의 재질은 SiO2를 포함할 수 있다.In addition, the porosity of the outer wall layer 314 illustrated in FIGS. 9A-9C may be higher than the porosity of the inner wall layer 312. In addition, outer wall layer 314 may include bubbles 314a, while inner wall layer 312 may not include bubbles 314a. The materials of the inner wall layer 312 and the outer wall layer 314 may include SiO 2 .

도 10은 단일층으로 구현된 넥 커버(300)의 단면도를 나타낸다.10 shows a cross-sectional view of a neck cover 300 embodied as a single layer.

도 2 또는 도 8에 예시된 넥 커버(150A, 150B)가 도 10에 예시된 바와 같이 단일층(300)으로 이루어진다면, 넥 커버(150A, 150B)의 내부로부터 방출된 열(320)이 단일층(300)을 투과(322)하여 외부로 배출되어 열 손실이 야기될 수도 있다.If the neck cover 150A, 150B illustrated in FIG. 2 or 8 consists of a single layer 300 as illustrated in FIG. 10, the heat 320 emitted from the interior of the neck cover 150A, (322) through the layer (300) and may be discharged to the outside to cause heat loss.

따라서, 도 2 또는 도 8에 예시된 넥 커버(150A, 150B) 각각을 도 9a 내지 도 9c에 예시된 바와 같이 복수의 층 즉, 외벽층(314)과 내벽층(312)으로 구현할 경우, 넥 커버(310A, 310B, 310C)의 내부로부터 방출된 열(320)은 외벽층(314)을 투과하지 못하고 내부로 반사하여 열 손실이 방지될 수 있다.Thus, when each of the neck covers 150A and 150B illustrated in FIG. 2 or FIG. 8 is implemented with a plurality of layers, i.e., an outer wall layer 314 and an inner wall layer 312 as illustrated in FIGS. 9A through 9C, The heat 320 emitted from the inside of the covers 310A, 310B, and 310C can be prevented from transmitting through the outer wall layer 314 and reflected to the inside, thereby preventing heat loss.

일반적으로, 열 차폐 부재(140)와 용융액(130) 사이의 거리인 멜트 갭(melt gap)이 증가함에 따라 종결정(176) 및 넥부(122)로 유입되는 복사 열량이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 이러한 복사 열을 넥 커버(150A, 150B)의 내부로 흡수하기 위해, 도 9b 및 도 9c에 각각 도시된 바와 같이 넥 커버(310B, 310C)는 코팅층(316A, 316B)을 더 마련할 수도 있다. 도 9b 및 도 9c에서 하나의 코팅층(316A, 316B)만이 도시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않으며 복수의 코팅층(316A, 316B)이 외벽층(314) 위에 배치될 수 있음은 물론이다.Generally, as the melt gap, the distance between the heat shield member 140 and the melt 130, increases, the amount of radiant heat flowing into the seed crystal 176 and the neck 122 tends to increase. Thus, in order to absorb such radiant heat into the neck covers 150A and 150B, the neck covers 310B and 310C, as shown in Figures 9B and 9C, respectively, may further comprise coating layers 316A and 316B have. Although only one coating layer 316A, 316B is shown in FIGS. 9B and 9C, it is understood that the embodiment is not limited to this, and a plurality of coating layers 316A, 316B may be disposed on the outer wall layer 314. FIG.

코팅층(316A, 316B)은 외벽층(314)의 위에 코팅될 수 있다. 이때, 코팅층(316B)의 외부 표면은 외부의 복사열을 더 많이 흡수하기 위해 도 9c에 예시된 바와 같이 러프니스(318)를 가질 수도 있다. 코팅층(316A, 316B)의 재질은 고온에서 내열성을 가지며 오염에 대한 위험이 적은 도료 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 코팅층(316A, 316B)의 재질은 SiC를 포함할 수 있다.The coating layers 316A and 316B may be coated on top of the outer wall layer 314. At this time, the outer surface of the coating layer 316B may have a roughness 318 as illustrated in FIG. 9C to absorb more of the external radiant heat. The material of the coating layers 316A and 316B may be a paint material having heat resistance at high temperature and having a small risk of contamination. For example, the material of the coating layers 316A and 316B may include SiC.

전술한 바와 같이, 도 2 또는 도 8에 예시된 넥 커버(150A, 150B)가 도 9a 내지 도 9c에 예시된 바와 같이 구현될 경우, 넥부(122)가 육성되는 네킹 공정에서 종결정(176)과 용융액(130)의 계면 사이 및 종결정(176)이 더욱 보온될 수 있어, 열 충격이 그 만큼 더 완화되므로, 넥부(122)의 무전위화가 더욱 보장되고, 넥부(122)가 그 만큼 더 두꺼운 직경을 갖도록 육성될 수 있다.As described above, when the neck cover 150A, 150B illustrated in FIG. 2 or 8 is implemented as illustrated in FIGS. 9A-9C, the seed crystal 176 in the necking process in which the neck 122 is raised, Between the interface of the melt 130 and the seed crystal 176 can be further warmed and the thermal shock is so much more relaxed that the electrification of the neck 122 is further ensured and the neck 122 is more It can be grown to have a thick diameter.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.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 exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

110: 도가니 120: 단결정 잉곳
122: 넥부 124: 숄더부
126: 직경부 130: 용융액
132: 지지 회전축 134: 히터
136: 단열부 138: 반응 챔버
140: 열 차폐 부재 150A, 150B: 넥 커버
152: 탑부 152-1: 지지판
152-2: 베어링 152-3: 베어링 커버
152-4: 부싱 154: 측부
156: 버텀부 160: 가이드부
170: 종결정부 172: 종결정 웨이트
174: 종결정 척 176: 종결정
180: 와이어 182: 인상 구동부
184: 제어부110: Crucible 120: Monocrystalline ingot
122: neck portion 124: shoulder portion
126: diameter part 130: melt
132: support rotating shaft 134: heater
136: adiabatic part 138: reaction chamber
140: Heat shielding member 150A, 150B: Neck cover
152: top portion 152-1:
152-2: Bearing 152-3: Bearing cover
152-4: Bushing 154: Side
156: a bottom portion 160:
170: terminating end 172: longitudinal deciding weight
174: Specification Chuck 176: Specification
180: wire 182: pull-
184:

Claims (10)

용융액을 수용하는 도가니;
상기 도가니를 가열하는 히터; 및
상기 도가니의 상부에서 종결정을 포위하는 넥 커버를 포함하고,
상기 넥 커버는
적어도 하나의 내벽층; 및
상기 적어도 하나의 내벽층 위에 배치되며 상기 넥 커버의 내부로부터 방출된 열의 투과를 차단하는 적어도 하나의 외벽층을 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.A crucible for containing a melt;
A heater for heating the crucible; And
And a neck cover surrounding the seed crystal at an upper portion of the crucible,
The neck cover
At least one inner wall layer; And
And at least one outer wall layer disposed over the at least one inner wall layer and blocking transmission of heat emitted from the inside of the neck cover. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외벽층의 공극률은 상기 적어도 하나의 내벽층의 공극률보다 높은 단결정 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 1, wherein the porosity of the at least one outer wall layer is higher than the porosity of the at least one inner wall layer. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외벽층은 버블을 포함하고, 상기 적어도 하나의 내벽층은 버블을 포함하지 않는 단결정 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 1, wherein the at least one outer wall layer comprises a bubble and the at least one inner wall layer comprises no bubble. 제1 항에 있어서, 상기 넥 커버는
상기 적어도 하나의 외벽층의 위에 코팅된 적어도 하나의 코팅층을 더 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein the neck cover
And at least one coating layer coated on said at least one outer wall layer. 제4 항에 있어서, 상기 코팅층의 외부 표면은 러프니스를 갖는 단결정 잉곳 제조 장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the outer surface of the coating layer has a roughness. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 내벽층과 상기 적어도 하나의 외벽층 각각의 재질은 SiO2를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 1, wherein the material of each of the at least one inner wall layer and the at least one outer wall layer comprises SiO 2 . 제4 항에 있어서, 상기 코팅층의 재질은 SiC를 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치.5. The single crystal ingot manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the coating layer comprises SiC. 용융액을 수용하는 도가니와, 상기 도가니를 가열하는 히터, 및 상기 도가니의 상부에서 종결정을 포위하는 넥 커버를 포함하되, 상기 넥 커버는 적어도 하나의 내벽층 및 상기 적어도 하나의 내벽층 위에 배치되며 상기 넥 커버의 내부로부터 방출된 열의 투과를 차단하는 적어도 하나의 외벽층을 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치에 의해 수행되는 단결정 잉곳 제조 방법에 있어서,
상기 용융액을 생성하는 단계;
상기 종결정과 상기 넥 커버를 함께 하강시키는 단계;
상기 종결정을 상기 용융액에 디핑시킨 후 상기 종결정을 인상하여 넥부를 육성하는 단계; 및
상기 넥부를 육성한 후에, 상기 종결정과 상기 넥 커버를 함께 인상하는 단계를 포함하는 단결정 잉곳 제조 방법.And a neck cover surrounding the seed crystal at the top of the crucible, wherein the neck cover is disposed over at least one inner wall layer and the at least one inner wall layer And at least one outer wall layer for blocking transmission of heat emitted from the inside of the neck cover, the method comprising the steps of:
Producing the melt;
Lowering the seed crystal and the neck cover together;
Dipping the seed crystal in the melt and pulling the seed crystal to grow a neck portion; And
And after pulling up the neck portion, pulling the seed crystal together with the neck cover together. 용융액을 수용하는 도가니와, 상기 도가니를 가열하는 히터, 및 상기 도가니의 상부에서 종결정을 포위하는 넥 커버를 포함하되, 상기 넥 커버는 적어도 하나의 내벽층 및 상기 적어도 하나의 내벽층 위에 배치되며 상기 넥 커버의 내부로부터 방출된 열의 투과를 차단하는 적어도 하나의 외벽층을 포함하는 단결정 잉곳 제조 장치에 의해 제조된 단결정 잉곳에 있어서,
상기 넥 커버에 의해 포위된 상기 종결정이 상기 용융액에 디핑되어 육성되며, 5.5 ㎜ 이상의 직경을 갖고 무전위인 넥부를 포함하는 단결정 잉곳.And a neck cover surrounding the seed crystal at the top of the crucible, wherein the neck cover is disposed over at least one inner wall layer and the at least one inner wall layer And at least one outer wall layer for blocking transmission of heat radiated from the inside of the neck cover, the monocrystalline ingot being produced by a single crystal ingot manufacturing apparatus,
Wherein the seed crystal encircled by the neck cover is dipped in the melt to be grown, the neck crystal having a diameter of 5.5 mm or more and a non-electric potential. 제9 항에 있어서, 상기 단결정 잉곳은
상기 넥부에 아래에 육성된 숄더부; 및
상기 숄더부의 아래에 육성되며, 300 ㎜ 이상의 직경을 갖는 직경부를 더 포함하는 단결정 잉곳.The method according to claim 9, wherein the monocrystalline ingot
A shoulder portion beneath the neck portion; And
And a diameter portion having a diameter of 300 mm or more, which is grown under the shoulder portion.
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