KR101467117B1 - Ingot growing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단결정 실리콘 잉곳을 생산하는 잉곳성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ingot growing apparatus for producing a single crystal silicon ingot.
많은 반도체를 제조하기 위해서는 웨이퍼를 제조한다. 이때, 웨이퍼의 제조를 위해서는 먼저 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시켜야 하는데, 이를 위해 초크랄스키(czochralski, CZ) 법이 적용될 수 있다.In order to manufacture many semiconductors, wafers are manufactured. At this time, in order to manufacture wafers, monocrystalline silicon must be grown as an ingot, and a czochralski (CZ) method can be applied for this purpose.
CZ법에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 방법은, 석영 도가니에 다결정 실리콘을 용융시킨 후, 종자결정을 융액 표면에 침지시키고, 종자결정을 인상시켜서 가늘고 긴 결정을 성장시키는 넥킹 공정과, 결정을 직경 방향으로 성장시켜 목표 직경으로 만드는 솔더링(shouldering) 공정을 거치게 된다. 이후에는 일정한 직경을 갖는 실리콘 단결정 잉곳을 원하는 길이로 성장시키는 바디 그로잉(body growing) 공정을 거치고, 실리콘 단결정 잉곳의 직경을 점점 줄여나가 실리콘 융액과 잉곳을 분리하는 테일링(tailing) 공정을 거침으로써 실리콘 단결정 잉곳의 성장이 완료된다.A method of growing a silicon single crystal ingot by the CZ method includes a necking step of melting polycrystalline silicon in a quartz crucible and then immersing the seed crystal on the surface of the melt to raise the seed crystals to grow elongated crystals; Direction to a target diameter. Thereafter, a body growing process is performed in which a silicon single crystal ingot having a predetermined diameter is grown to a desired length, and the silicon single crystal ingot is gradually reduced in diameter to carry out a tailing process for separating the silicon melt and the ingot The growth of the silicon single crystal ingot is completed.
상기 CZ법에 의한 실리콘 단결정의 성장 시에는 베이컨시(vacancy)와 격자간 실리콘(interstitial silicon)의 결정이 형성되는 고액계면을 통하여 단결정 내로 유입된다. 그리고, 단결정에 유입된 베이컨시와 격자간 실리콘의 농도가 과포화 상태에 이르면 베이컨시와 격자간 실리콘이 확산 및 응집하여 베이컨시 결함(이하, V 결함이라 함)과 인터스티셜 결함(I 결함이라 함)을 형성한다. 이러한, V 결함과 I 결함은 웨이퍼의 특성에 악영향을 미치므로 단결정 성장 시 V 결함과 I 결함의 형성을 억제하여야 한다. During the growth of the silicon single crystal by the CZ method, the single crystal is introduced into the single crystal through a solid-liquid interface in which crystals of vacancy and interstitial silicon are formed. Then, when the concentration of vacancies and interstitial silicon introduced into the single crystal reaches a supersaturated state, the vacancies and the interstitial silicon diffuse and cohere to form vacancy defects (hereinafter referred to as V defects) and interstitial defects (I defects ). Such V defects and I defects adversely affect the characteristics of the wafers, so that the formation of V defects and I defects should be suppressed during single crystal growth.
상기 V 결함과 I 결함의 발생을 억제하기 위하여, 단결정의 인상속도 V와 고액 계면에서의 온도 구배 G의 비인 V/G를 특정 범위 안에서 제어하는 방법이 주로 사용되고, V/G에 포함된 파라미터 중 G는 단결정 성장 장치의 핫 존(Hot-zone) 설계를 통해 제어한다. In order to suppress the generation of the V and I defects, a method of controlling the V / G ratio of the pulling rate V of the single crystal and the temperature gradient G at the solid-liquid interface within a specific range is mainly used. Among the parameters included in V / G G is controlled through a hot-zone design of a single crystal growth apparatus.
특히, G는 핫 존 구조물인 상측 열차폐체이 구조를 변경하여, 실리콘 융액(Melt)과 상측 열차폐체 사이의 갭(Melt-gap)을 조절하는 것으로 주로 제어하게 된다. 여기서, 상측 열차폐체는 실리콘 단결정이 인상될 때 단결정의 표면과 중심부의 온도 편차를 줄이기 위하여, 단결정의 표면에서 발생되는 복사열의 외부 방출을 방지하는 차열 부재를 말한다. Particularly, G is mainly controlled by changing the structure of the upper side heat shield, which is a hot zone structure, and adjusting the gap between the silicon melt and the upper side heat shield. Here, the upper side heat shield refers to a heat shield member that prevents external radiation of radiant heat generated at the surface of a single crystal in order to reduce a temperature deviation between the surface and the center of the single crystal when the silicon single crystal is pulled up.
그런데, 최근 실리콘 단결정이 대구경화되면서 V/G를 무결함 마진 내에서 제어하는 것이 점점 어려워지고 있다. 즉, 실리콘 단결정의 구경이 커지면 단결정 인상 과정에서 실리콘 융액의 소모량이 증가하여 멜트 갭의 변동 폭이 그 만큼 커지게 되므로, 상측 열차폐체만으로는 결함을 제어하기 힘든 문제점이 발생하였다.However, recently, it has become increasingly difficult to control V / G in a defect-free margin while the silicon single crystal is largely cured. That is, as the diameter of the silicon single crystal increases, the amount of consumption of the silicon melt increases in the single crystal pulling process, and the fluctuation width of the melt gap increases accordingly. Therefore, it is difficult to control the defect with only the upper side heat shield.
또한, 핫 존을 지난 후에도 잉곳의 냉각속도(G)를 제어하기 위하여, 상측 열차폐체의 설계변경 등이 제안되었으나, 변경된 상측 열차폐체는 잉곳성장을 확인하기 위한 시야를 방해하는 문제점이 발생하였다. Further, in order to control the cooling speed G of the ingot even after passing through the hot zone, a design change of the upper side heat shield has been proposed. However, the modified upper side heat shield has a problem of hindering the field of view for confirming the ingot growth.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 성장되는 잉곳의 모니터링이 수행되는 것과 함께, 이러한 모니터링 수단에 의하여 열 손실이 발생하는 것을 줄일 수 있는 잉곳성장장치를 제안하고자 한다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an ingot growing apparatus capable of reducing the generation of heat loss by monitoring the ingot being grown and the monitoring means.
제안되는 본 발명의 잉곳성장장치는 도가니가 수용되는 하부 챔버와, 상기 하부 챔버로부터 개폐가 가능하도록 마련되는 상부 챔버를 포함하는 잉곳성장장치로서, 상기 도가니를 가열하기 위한 히터부; 상기 도가니 상측에 배치되는 상측 열차폐체; 상기 상측 열차폐체의 일부로부터 연장 형성되는 열차폐 연장부; 상기 상측 열차폐체 상측에 배치되고, 성장되는 잉곳의 냉각을 위한 수냉관; 및 상기 열차폐 연장부의 일측벽과 연결되고, 상기의 성장되는 잉곳을 관찰하기 위한 모니터링부;를 포함하고, 상기 모니터링부는 상기 열차폐 연장부의 일측벽과 상기 상부 챔버에 형성된 외부 왼도우를 연결하는 뷰잉 단열관을 포함하는 것을 특징으로 한다. The ingot growing apparatus of the present invention includes a lower chamber in which a crucible is accommodated, and an upper chamber that is openable and closable from the lower chamber, the ingot growing apparatus comprising: a heater unit for heating the crucible; An upper side heat shield disposed above the crucible; A heat shield extension extending from a part of the upper side heat shield; A water cooling pipe disposed above the upper heat shield for cooling the ingot to be grown; And a monitoring unit connected to one side wall of the thermal expansion unit and observing the ingot to be grown, wherein the monitoring unit is configured to connect a side wall of the thermal expansion unit and an outer left door formed in the upper chamber And a viewing insulating pipe.
이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 잉곳성장장치에 별도의 모니터링부를 설치함으로써, 성장되는 잉곳을 명확하게 관찰할 수 있는 장점이 있다.According to the embodiment of the present invention, an ingot to be grown can be clearly observed by providing a separate monitoring unit in the ingot growing apparatus.
또한, 상기 모니터링부는 챔버 내부를 단열하여 열 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다. In addition, the monitoring unit may insulate the inside of the chamber to minimize heat loss.
그리고, 본 실시에에 따르면, 잉곳의 외측부와 중심부의 냉각 속도 편차를 감소시켜 잉곳으로부터 생산되는 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to this embodiment, there is an advantage that the quality of the wafer produced from the ingot can be improved by reducing the cooling speed deviation between the outer side portion and the central portion of the ingot.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 잉곳성장장치의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 상부 챔버와 하부 챔버가 분리될 때의 모니터링부의 측면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 모니터링부와 수냉관 및 열차폐 연장부의 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 모니터링부의 측면을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 가스 주입구가 마련된 수냉관의 내측벽을 나타낸다. 1 shows a schematic view of an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows a side view of the monitoring part when the upper chamber and the lower chamber are separated, according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a monitoring unit, a water-cooled tube, and a thermal expansion unit according to an embodiment of the present invention.
4 shows a side view of a monitoring part according to another embodiment of the present invention.
5 shows an inner wall of a water-cooled tube provided with a gas inlet according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the scope of the inventive concept of the present embodiment can be determined from the matters disclosed in the present embodiment, and the spirit of the present invention possessed by the present embodiment is not limited to the embodiments in which addition, Variations.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 잉곳성장장치의 개략적인 도면을 나타낸다. 1 shows a schematic view of an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉곳성장장치는 챔버와, 실리콘 융액을 수용하는 도가니(500)와, 상기 도가니(500)를 가열하는 히터부(400)와, 상기 실리콘 융액의 열을 차단하는 상측 열차폐체(300)와, 상기 상측 열차폐체를 통과하여 성장되는 잉곳을 단열하는 열차폐 연장부(250)와, 상기 상측 열차폐 연장부(250)의 상측에서 성장되는 잉곳을 냉각하는 수냉관(200)과, 상기 성장되는 잉곳을 관찰할 수 있는 모니터링부(100)를 포함한다. 1, an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber, a crucible 500 for receiving a silicon melt, a
먼저. 상기 챔버는 반도체 등의 전자 부품 소재로 사용되는 웨이퍼용 잉곳을 성장시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공하며, 상기 도가니(500) 등을 수용하는 하부 챔버(650)와, 인상된 잉곳이 성장하는 공간을 제공하는 상부 챔버(600)로 구분될 수 있고, 상부 챔버(600)와 하부 챔버(650)는 분리가 가능하다. first. The chamber provides a space for performing predetermined processes for growing a wafer ingot used as an electronic component material such as a semiconductor and includes a
예를 들어, 상부 챔버(600)와 하부 챔버(650)는 상부 챔버(600)가 상측으로 이동하여 분리가 가능할 수 있고, 상부 챔버(600)와 하부 챔버(650)의 결합부위에 회전 축을 구비하여 상부 챔버(600)가 상기 회전축으로 회전하여 하부 챔버(650)의 상부가 개방되는 것도 가능하다.For example, the
본 실시예에 따른 잉곳성장장치는 챔버 내부에 핫존 구조물로서, 실리콘 융액이 수용되는 석영도가니(500)와 상기 석영 도가니(500)의 외측에 배치되는 흑연 도가니(500)가 마련되고, 상기 흑연 도가니(500)의 하중을 지지하기 위하여 흑연 도가니(500) 하부에는 지지구조체 및 받침대가 장착된다. 그리고, 상기 받침대에는 미도시된 회전 구동장치에 축합되어 회전 및 승강이 가능하다. The ingot growing apparatus according to the present embodiment includes a
또한, 상기 도가니(500)의 외측에는 다결정 실리콘을 용융시키기 위한 열에너지를 공급하는 히터부(400)가 배치되고, 히터의 외측에는 히터부(400)의 열이 챔버 밖으로 방출되지 않도록 하기 위하여 측면 열차폐체 또는 열차폐링 등의 구성이 구비된다. A
그리고, 상기 도가니(500)의 상측에는 실리콘 융액에서 성장되는 잉곳을 둘러싸도록 형성되어, 실리콘 융액에서 방출되는 열을 차단하는 상측 열차폐체(300)가 마련된다.An upper
앞서 설명한 바와 같이, 성장되는 잉곳이 냉각되는 경우, 냉각되는 온도 대역에 따라서 결함이 발생하는데, 상기 결함들은 잉곳 인상속도 V와 실리콘 융액 계면의 온도 구배 G의 비인 V/G 에 의존하여 발생한다. As described above, when the ingot to be grown is cooled, a defect occurs in accordance with the temperature zone to be cooled, which occurs depending on V / G, which is the ratio of the ingot pulling speed V to the temperature gradient G of the silicon melt interface.
상기 상측 열차폐체(300)는 V/G 에 포함된 파라미터 중 G를 제어하기 위한 것이다. 다만, 상측 열차폐체(300)를 지난 후에 잉곳이 냉각될 때도 결함이 추가적으로 발생할 수 있다. The upper
특히, 잉곳이 대구경화 됨에 따라서 잉곳의 중심부와 외측부의 냉각속도 편차가 더욱 크게 발생하게 되어, 잉곳이 상측 열차폐체(300)를 지난 후에도 온도 구배 파라미터 G를 제어할 필요성이 있다. Particularly, as the ingot is largely cured, the cooling speed difference between the central portion and the outer portion of the ingot becomes larger, and it is necessary to control the temperature gradient parameter G even after the ingot passes through the
그러므로, 본 실시예의 잉곳성장장치에는 상측 열차폐체(300)를 통과한 후에도 잉곳을 단열하기 위하여, 상기 상측 열차폐체(300)의 상부에서 상측으로 연장되어 잉곳을 둘러싸는 링형상으로 마련되는 열차폐 연장부(250)가 더 포함된다. Therefore, in the ingot growing apparatus of the present embodiment, in order to insulate the ingot even after passing through the
즉, 상기 열차폐 연장부(250)는 상측 열차폐체(300)를 통과하여 성장하는 잉곳의 외측부를 단열하여, 잉곳의 외측부와 내측부의 냉각속도 편차를 감소시키는 역할을 한다. That is, the
잉곳의 외측부와 내측부의 냉각속도 편차가 감소함으로 인하여, 냉각속도에 의존하여 발생하는 결함은 외측부와 내측부에 균일하게 생성되므로, 잉곳에서 생산된 웨이퍼는 균일한 품질을 갖을 수 있게 된다.Since defects generated depending on the cooling rate are uniformly generated in the outer side and the inner side due to the reduction in the cooling speed deviation between the outer side and the inner side of the ingot, the wafers produced in the ingot can have a uniform quality.
그리고, 상기 열차폐 연장부(250)의 외형은 실리콘 융액과 잉곳의 오염방지를 위해 흑연(graphite)이나 탄소 복합소재(Carbon composite material)로 구성할 수 있고,내부는 단열재(insulator)를 채워 구성할 수 있다. The outer shape of the heat
이러한 상기 열차폐 연장부(250)는 상부 챔버(600)까지 연장되도록 구성될 수 있는데, 이러한 구조로 인하여 상기 열차폐 연장부(250)의 내부에서 성장되는 잉곳의 사방이 밀폐되므로, 상기 잉곳을 관찰할 수 없는 문제점이 발생한다. The
또한, 상기 잉곳이 결함이 발생되는 온도대역을 통과한 후에 냉각될 수 있도록, 상기 열차폐 연장부(250)의 상측에는 상기 잉곳을 둘러싸는 링형상의 수냉관(200)이 상부 챔버(600)에 더 마련되는데, 상기 수냉관(200) 또한 잉곳의 관찰을 방해할 여지가 있다. In addition, a ring-shaped water-
즉, 잉곳의 사방을 둘러싸는 상기 열차폐 연장부(250)와 수냉관(200)에 의하여, 성장되는 잉곳을 챔버(600,650)의 외부에서 관찰하기 힘들게 된다.That is, it is difficult to observe the ingot to be grown from the outside of the
위 문제점을 해결하기 위하여, 상기 열차폐 연장부(250)의 측면에는 상기 열차폐 연장부(250)의 단열효과를 유지하면서 실리콘 융액에서 성장되는 잉곳을 관찰할 수 있도록 하는 모니터링부(100)가 마련된다. In order to solve the above problem, a
특히, 상기 모니터링부(100)는 상부 챔버(600)에 마련되어 챔버 내부를 들여다 볼 수 있도록 하는 외측 윈도우와, 원통 형상의 열차폐 연장부(250)의 측면에 마련되어 수냉관(200) 내부를 들여다 볼 수 있도록 하는 내측 윈도우가 구비되고, 상기 내측 윈도우과 외측 윈도우를 연결하여 챔버 내부의 열이 외부로 방출되는 차단하기 위한 뷰잉 단열관(120)으로 이루어진다.Particularly, the
상기 모니터링부(100)를 좀 더 상세히 설명하기 위하여, 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 상부 챔버와 하부 챔버가 분리될 때의 모니터링부의 측면을 나타낸다.2 shows a side view of the monitoring part when the upper chamber and the lower chamber are separated, according to an embodiment of the present invention.
먼저, 실리콘 융액에서 인상되는 잉곳을 관찰하기 위하여, 상기 열차폐 연장부(250) 내부의 빛을 투과하는 내부 윈도우(110)가 열차폐 연장부(250) 측면에 구비된다. First, in order to observe the ingot pulled up in the silicon melt, an
다만, 도면에 도시된 바와 다르게, 상기 내부 윈도우(110)는 상기 열차폐 연장부(250)와 수냉관(200)이 마련되는 높이에 따라서, 상기 수냉관(200)의 측면에 마련될 수도 있고, 열차폐 연장부(250)와 수냉관(200)을 걸쳐서 배치될 수도 있다. 상기 모니터링부(100)로 잉곳을 관찰할 때에는 잉곳의 직경이 원하는 목표치로 형성되는지를 확인하기 위하여 잉곳의 직경이 형성되는 곳인 메니스커스(meniscus)를 관찰하는 것이 중요한데, 상기 외부 윈도우(130)와 메니스커스를 잇는 연장선상에 배치된 부재에 내부 윈도우(110)가 배치되는 것이 바람직하기 때문이다. However, as shown in the drawing, the
그리고, 본 실시예에서는 상기 상부 챔버(600)와 하부 챔버(650)가 분리될 때 내부 윈도우(110)는 상부 챔버(600)와 결합되어 이동하게 되므로, 내부 윈도우(110)의 하부가 열차폐 연장부(250)와 결합된 경우에는 열차폐 연장부(250)와 탈착이 가능하도록 구성되어야 한다. In this embodiment, when the
상기 내부 윈도우(110)가 수냉관(200)에 배치되어 있는 경우에는, 상기 수냉관(200)에 탈착이 가능하도록 구성하여, 상부 챔버(600)와 하부 챔버(650)를 분리할 수 있다. When the
이하 설명에서는 편의상 모니터링부(100)가 상기 열차폐 연장부(250)에 장착된 것으로 기술한다. In the following description, it is assumed that the
또한, 상기 내부 윈도우(110)는 열차폐 연장부(250) 내부의 시야를 확보하기 위하여 빛을 투과할 수 있을 뿐만 아니라 실리콘 융액의 오염을 방지하고 고온에 강한 소재가 사용되어야 한다. 예를 들어, 상기 내부 윈도우(110)는 빛 투과율이 높은 석영(quartz)으로 구성될 수 있다. In addition, the
한편, 상기 내부 윈도우(110)를 형성되어도 챔버 내부의 열이 내부 윈도우(110)를 통하여 빠져나갈 수 있으며, 이러한 열 방출이 발생된 경우에는 열차폐 연장부(250)의 단열효과나 수냉관(200)의 냉각효과가 떨어질 수 있다. In addition, even if the
그리고, 잉곳 성장시 사용되는 가스나 도가니(500)로부터 발생되는 산소 등에 의하여 상기 내부 윈도우(110)가 불투명해지게 된다면, 열 방출의 문제뿐만 아니라 챔버 내부의 원활한 관찰 역시 어려워질 수 있다. If the
상기 문제점을 방지하기 위하여, 상기 내부 윈도우(110)의 외주면에서 연장되어 외부 윈도우(130)의 외주면에 결합되는 파이프(pipe) 형상의 뷰잉 단열관(120)이 배치된다. In order to prevent the above problem, a pipe-shaped viewing and insulating
예를 들어, 상기 뷰잉 단열관(120)은 내부 윈도우(110)의 외주면을 둘러싸는 사각 관의 형상으로, 외부 윈도우(130)까지 점점 폭이 좁아지면서 연장되어, 외부 유리창의 외주면을 둘러싸는 형상으로 구성될 수 있다. For example, the viewing and insulating
그리고, 상기 뷰잉 단열관(120)은 단열효과를 높이기 위하여 흑연이나 탄소 복합체로 구성될 수 있고, SUS의 표면에 흑연으로 코딩을 하여 구성하는 것도 가능하다. 상기 뷰잉 단열관(120)이 흑연으로 구성되는 경우에는 관의 두께가 10mm 이상으로 형성되는 것이 바람직 하다. The viewing and insulating
마지막으로, 상기 모니터링부(100)의 상부에는 외부 윈도우(130)가 마련된다. 상기 외부 윈도우(130)는 상부 챔버(600)에 구비되어 챔버 내부를 들여다볼 수 있도록 한다. Finally, an
즉, 상기 잉곳과 실리콘 표면에서 방출된 빛이 내부 윈도우(110)와 뷰잉 단열관(120)을 거쳐 외부 윈도우(130)를 통과하게 되어 잉곳을 관찰할 수 있게 된다. That is, the light emitted from the ingot and the silicon surface passes through the
이러한 상기 외부 윈도우(130)를 통해 육안으로 성장되는 잉곳을 관찰하는 것이 가능하고, ccd 카메라와 같은 별도의 광학 이미지 센서를 배치하고 외부 윈도우(130)를 통과하는 빛을 센싱하게 하여 잉곳의 성장상황을 측정하는 것도 가능하다. It is possible to observe the ingot grown by the naked eye through the
그리고, 상기 외부 윈도우(130)는 챔버 외부로 열이 방출되는 것을 최소화 하기 위하여, 내부 윈도우(110) 보다 같거나 작은 사이즈로 제작되는 것이 바람직하다. The
예를 들어, 상기 외부 윈도우(130)는 잉곳의 직경을 충분히 관찰할 수 있도록 30cm 이상의 폭을 갖도록 구성될 수 있다. For example, the
또한, 상기 외부 윈도우(130)와 내부 윈도우(110)는 내구성과 단열효과를 위하여 10mm 이상의 두께로 구성되는 것이 유리하다. In addition, it is advantageous that the outer and
한편, 상기 실리콘 융액에서는 실리콘 산화물(SiOx)와 같은 물질이 발생할 수 있고, 이러한 물질들이 내부 윈도우(110)에 표면에 부착되어 버리면, 모니터링이라는 기능의 관점에서 방해요소가 될 수 있다. 즉, 모니터링의 관점에서 잉곳 성장시에 발생되는 실리콘 산화물은 불순물이 될 수 있다. On the other hand, in the silicon melt, a material such as silicon oxide (SiOx) may be generated. If such materials are adhered to the surface of the
또한, 상기 열차폐 연장부(250)와 내부 윈도우(110)의 온도 차이에 의하여, 상기 열차폐 연장부(250)와 내부 윈도우(110)의 사이에서 와류가 발생할 수 있으며, 상기 와류로 인하여 잉곳의 이상 쿨링(cooling)현상이 발생할 수 있다. In addition, due to the temperature difference between the
위와 같은 현상을 방지하기 위하여, 챔버(600,650) 내부의 가스나 불순물등이 내부 윈도우(110) 표면에 흡착되지 않도록 하는 가스 주입부가 상기 내부 윈도우(110)에 인접하게 배치될 수 있다. In order to prevent the above-described phenomenon, a gas injection unit may be disposed adjacent to the
예를 들어, 상기 가스 주입부는 상기 내부 윈도우(110)의 상측에 배치되어, 하측방향으로 가스를 분사시켜, 챔버 내부의 가스나 불순물이 상기 내부 윈도우(110)로 접근하는 것을 억제할 수 있다. For example, the gas injection unit may be disposed on the upper side of the
그리고, 상기 가스 주입부는 불활성 가스를 내부 윈도우(110)의 표면에 분사하여, 내부 윈도우(110)에 붙은 오염물질을 제거할 수 있으며, 열차폐 연장부(250)와 내부 사이의 와류 또한 제거가 가능하다. The gas injection unit may inject inert gas onto the surface of the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 모니터링부(100)의 측면을 나타낸다. 4 shows a side view of the
도 4를 참조하면, 상기 모니터링부(100)는 내부 유리창을 제거하고, 뷰잉 홀(111)을 배치하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the
본 발명의 다른 실시예는 상기 내부 윈도우(110)로 인하여 와류가 발생할 수 있고, 내부 윈도우(110) 표면에 오염물질로 인하여 잉곳 관찰에 어려움이 있을 수 있으므로, 상기 내부 윈도우(110)를 제거하여 모니터링부(100)를 구성하려는 것이다. In another embodiment of the present invention, a vortex may occur due to the
그런데, 본 발명의 일 실시예로서 상기 내부 윈도우(110)가 투명한 고온저항성 재질(석영 등)로 이루어진 경우에는, 상기 수냉관(200)의 측벽 일부가 투명 재질로 이루어진 경우가 되지만, 다른 실시예로서, 상기 내부 윈도우(111)가 상기 수냉관(200) 측벽에 형성된 홀로 이루어진 경우에는, 상기 수냉관(200) 측벽의 일부가 제거된 것이 되므로, 이러한 내부 윈도우(111)를 구성시키는 것에 의하여 잉곳에 대한 단열효과가 저감될 수 있다. However, in the case where the
상기 열차폐 연장부(250) 일측에 위치하는 내부홀(111)에 의해 단열효과가 저감되는 것을 방지하기 위하여, 복수개의 가스 주입부(140, 145)를 챔버 내에 형성할 수 있으며, 그 실시예로, 상기 내부홀(111)의 상측에 제 2 가스 주입부(140)를 마련하고 상기 뷰잉 단열관(120) 내부에 제 1 가스 주입부(145)를 마련할 수 있다. A plurality of
예를 들어, 상기 제 2 가스 주입부(140)는 내부홀(111) 상측에 열차폐 연장부(250)에 형성되어 수직방향으로 불활성 가스를 분사해 내부홀(111)에 에어 커튼을 형성함으로써, 열차폐 연장부(250) 내부의 열이 뷰잉 단열관(120)으로 방출되는 것을 방지할 수 있다. For example, the second
그리고, 상기 제 1 가스 주입부(145)는 뷰잉 단열관(120) 내부에 장착되어, 상기 열차폐 연장부(250) 내부로 불활성 가스를 분사하여, 열차폐 연장부(250) 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 방지 할 수 있다. The first
도 5는 제 2 가스 주입구가 마련된 열차폐 연장부의 내측벽을 나타내는 도면이다. Fig. 5 is a view showing an inner wall of a heat shield extended portion provided with a second gas inlet. Fig.
도 5를 참조하면, 상기 제 2 가스 주입부(140)는 열차폐 연장부(250)의 내측벽에서 내부 윈도우(110)의 상부 외주면을 따라서 연장되어 배치되는 고정부(141)와, 고정부(141)에 마련되어 가스를 분사하는 노즐부(142)를 포함한다. 5, the second
또한, 본 실시예는 상기 제 2 가스 주입부(140)의 노즐부(142)에 연결되어 불활성 가스를 공급하는 가스 공급장치를 더 포함할 수 있다. In addition, the present embodiment may further include a gas supply unit connected to the
상기 제 2 가스 주입부의 상기 가스 공급장치는 노즐부(142)에 연결된 공급관으로 아르곤 가스(Ar gas)를 주입하여, 노즐부(142)가 아르곤 가스를 분사하도록 할 수 있다. The gas supply unit of the second gas injection unit injects argon gas into a supply pipe connected to the
전술한 바와 같은 본 실시예의 잉곳성장장치에 의해서, 잉곳 성장시 잉곳의 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있고, 잉곳 성장을 명확하게 관찰할 수 있는 장점이 있다. With the ingot growing apparatus of the present embodiment as described above, it is possible to prevent the heat of the ingot from being discharged to the outside during ingot growth, and there is an advantage that the ingot growth can be clearly observed.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible.
100: 모니터링부
200: 수냉관
250: 열차폐 연장부
300: 상측 열차폐체
400: 히터부
500: 도가니
600: 상부 챔버
650: 하부 챔버100: Monitoring section
200: Water cooling tube
250:
300: upper side heat shield
400: heater part
500: Crucible
600: upper chamber
650: lower chamber
Claims (10)
상기 도가니를 가열하기 위한 히터부;
상기 도가니 상측에 배치되는 상측 열차폐체;
상기 상측 열차폐체의 일부로부터 연장 형성되는 열차폐 연장부;
상기 상측 열차폐체 상측에 배치되고, 성장되는 잉곳의 냉각을 위한 수냉관; 및
상기 열차폐 연장부의 일측벽과 연결되어, 상기 성장되는 잉곳을 관찰하기 위한 모니터링부;를 포함하고,
상기 모니터링부는 상기 열차폐 연장부의 일측벽과 상기 상부 챔버에 형성된 외부 왼도우를 연결하는 뷰잉 단열관을 포함하는 잉곳성장장치. 1. An ingot growing apparatus comprising: a lower chamber in which a crucible is accommodated; and an upper chamber which is openable and closable from the lower chamber,
A heater unit for heating the crucible;
An upper side heat shield disposed above the crucible;
A heat shield extension extending from a part of the upper side heat shield;
A water cooling pipe disposed above the upper heat shield for cooling the ingot to be grown; And
And a monitoring unit connected to one side wall of the thermal expansion unit for observing the ingot to be grown,
Wherein the monitoring unit includes a viewing insulation tube connecting one side wall of the thermal expansion unit and an outer left door formed in the upper chamber.
상기 모니터링부는 상기 열차폐 연장부의 일측벽에 형성되는 내부 윈도우를 포함하고,
상기 뷰잉 단열관은 상기 내부 윈도우로부터 상기 외부 윈도우까지 연장형성되는 잉곳성장장치. The method according to claim 1,
Wherein the monitoring unit includes an inner window formed on one side wall of the thermal barrier extension unit,
Wherein the viewing insulated tube extends from the inner window to the outer window.
상기 내부 윈도우는 상기 열차폐 연장부의 일측벽에서 투명한 석영으로 이루어진 잉곳성장장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the inner window is made of transparent quartz at one side wall of the thermal expansion unit.
상기 내부 윈도우는 상기 열차폐 연장부의 일측벽에서 상기 뷰잉 단열관의 입구를 개방하는 홀로 이루어진 잉곳성장장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the inner window comprises a hole for opening an inlet of the viewing and insulating tube at one side wall of the thermal expansion unit.
상기 뷰잉 단열관 내부에는 가스를 분사하는 가스 주입부가 마련되고,
상기 가스 주입부는 상기 내부 윈도우를 향하여 상기 가스를 분사하는 잉곳성장장치. 3. The method of claim 2,
A gas injection unit for injecting a gas is provided in the inside of the viewing /
And the gas injection unit injects the gas toward the inner window.
상기 뷰잉 단열관 내부에 배치되어, 가스를 상기 내부 윈도우를 향하여 분사하는 제 1 가스 주입부와,
상기 열차폐 연장부의 일측벽에 배치되어, 가스를 상기 내부 윈도우를 향하여 분사하는 제 2 가스 주입부를 더 포함하는 잉곳성장장치. 3. The method of claim 2,
A first gas injection unit disposed in the viewing insulating pipe to inject gas toward the inner window,
And a second gas injection unit disposed at one side wall of the thermal expansion unit to inject gas toward the inner window.
상기 내부 윈도우와 상기 열차폐 연장부의 연결부분 중의 일부는 체결분리되도록 연결된 잉곳성장장치.3. The method of claim 2,
And a part of the connection part between the inner window and the heat shield extension part is connected to be connected and detached.
상기 챔버 외부에 광학 이미지 센서부가 마련되고,
상기 광학 이미지 센서부는 상기 모니터링부를 통해 상기 잉곳에서 방출되는 빛을 센싱하여 상기 잉곳의 성장상황을 측정하는 잉곳성장장치. The method according to claim 1,
An optical image sensor unit is provided outside the chamber,
Wherein the optical image sensor unit senses light emitted from the ingot through the monitoring unit and measures a growth condition of the ingot.
상기 뷰잉 단열관은 흑연 또는 탄소 복합체로 구성된 잉곳성장장치.The method according to claim 1,
Wherein the viewing insulating tube is made of a graphite or carbon composite.
상기 뷰잉 단열관의 두께는 10mm 이상으로 형성된 잉곳성장장치.The method according to claim 1,
Wherein the viewing insulating tube has a thickness of 10 mm or more.
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