KR102167633B1 - 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기 - Google Patents

결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기 Download PDF

Info

Publication number
KR102167633B1
KR102167633B1 KR1020180169369A KR20180169369A KR102167633B1 KR 102167633 B1 KR102167633 B1 KR 102167633B1 KR 1020180169369 A KR1020180169369 A KR 1020180169369A KR 20180169369 A KR20180169369 A KR 20180169369A KR 102167633 B1 KR102167633 B1 KR 102167633B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating material
heat
single crystal
space
support
Prior art date
Application number
KR1020180169369A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200079799A (ko
Inventor
김태규
이철우
Original Assignee
주식회사 영도글로발
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 영도글로발 filed Critical 주식회사 영도글로발
Priority to KR1020180169369A priority Critical patent/KR102167633B1/ko
Publication of KR20200079799A publication Critical patent/KR20200079799A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102167633B1 publication Critical patent/KR102167633B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명에서는 용융로와 지지부를 구비하는 인상기가 개시되며, 상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와, 상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와, 상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재로 구성된 열차단 에셈블리를 포함하며, 상기 내부 단열재는, 하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되도록 하기 위한 상부 단열재; 상기 일부가 절개된 부분에 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질로 형성되며, 선택적으로 삽입 가능한 열전도부; 상기 상부 단열재가 없는 빈 공간에 삽입 가능한 하부 단열재를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 하나의 리플렉터를 타입1과 타입2로 조합함으로써 COP free용 단결정과 EPI substrate용 단결정을 함께 성장 할 수 있게 된다. 특히 타입1은 하부 단열재 공간과 Graphite 지지대인 전도부를 이용하여 전도와 복사에 의해 열을 전달함으로써 공간의 크기와 지지대 길이 두께를 변화 시킴으로써 결정으로 보내는 열량을 조절할 수 있다.

Description

결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기{Crystal pull-up heat tracing and impeller}
본 발명은 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기 에 관한 것으로, 특히 실리콘(Silicon) 단결정을 저성장속도의 COP free 단결정과 고성장속도의 EPI sub용 단결정으로 성장시키는 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기에 관한 것이다.
일반적으로, 단결정 실리콘은 초크랄스키(CZ)법에 의해 제조되며, 제조장치는 챔버내에 단열재, 그라파이트 재질의 히터, 열차단 리플렉터, 도가니, 수냉자켓으로 구성되어 있다.
단결정 실리콘은 액상에서 단결정으로 성장되면서 결정이 서서히 냉각하게 되며, 냉각시의 온도에 의해 결정내부의 결함들이 성장하게 된다.
초기 결함은 결정의 응고 온도(약 1410도)에서 1250도까지 점결함들이 생성/소멸 및 확산이 활발하게 일어난다.
점결함은 격자내의 원자가 격자를 벗어난 경우 빈격자점과 격자간 원자가 발생되며, 빈격자점과 격자간 원자가 재결합되면 소멸하게 된다.
1250도 이하의 온도에서는 점결함들의 확산속도가 떨어지고, 에너지적으로 낮아지기 위해 점결함끼리 결합해서 성장하게 된다. 이 때 빈격자점(Vacancy)끼리 결합하게 되면 Void type의 결함, COP 와 같은 결함으로 성장하게 되고, 격자간 원자(Self-Interstitial)가 결합하게 되면 Interstitial type 결함, D결함으로 성장하게 된다.
이러한 결함의 형성을 제어하기 위해서는 결정의 성장속도(V) 와 결정의 축방향 온도구배(G)을 제어하여 V/G값이 임계값을 가지도록 하는 방법이 보편적으로 사용되고 있다.(Voronkov's law)
즉, COP free 단결정을 성장하기 위해서는 결정의 성장속도(V) 와 결정의 축방향 온도구배(G)를 제어해야 하며, 이를 위해 결정의 냉각되는 과정에 영향을 주는 적절한 반사판 리플렉터를 구성해야 한다.
이에 관한 종래기술로 국내특허공개 10-2006-0101453호와 국내공개특허 10-2013-0080171호가 개시되어 있다.
도 1에 기존의 COP free 단결정 성장하기 위한 리플렉터 형상과 이때의 V/G값을 나타내었다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 결정 중심의 축방향 온도구배(Gc)와 결정edge의 축방향 온도구배(Ge)는 항상외기와 접촉하는 외곽이 중심보다 냉각이 잘되기 때문에 온도구배가 높게 나타난다. 즉, V/G값의 임계값이 중심과 외곽이 달라지게 되며 이에 따라 전면이 COP free한 결정을 얻기가 어렵다.
따라서, COP free 단결정을 성장하기 위한 리플렉터는 점결함의 소멸 확산이 활발하게 일어나는 온도구간(1412~1250도)으로 열을 공급하는 형태를 가짐으로써 V/G값을 결정 중심과 외곽을 비슷하게 유지시키게 된다. 이때의 V/G의 임계값은 0.12~0.22mm2/mink값을 가지게 된다.
이러한 형태의 리플렉터를 포함한 결정인상기에서 Ar gas flow를 보면 리플렉터 지나기 전단과 리플렉터 후단에서의 공간의 차이로 인해 Ar 유속이 급격히 약해지게 된다.
도 2는 종래의 EPI substrate 단결정 리플렉터 형상과 이때의 V/G값을 나타내었다.
도 2를 참조하면, EPI substrate용 단결정은 Wafer에 Epitaxial 증착을 하기 때문에 V/G값이 임계값을 가질 필요가 없다.
따라서, EPI sub용 단결정은 일반적으로 높은 생산성을 가질 수 있도록 열차단을 많이 하는 형태로 리플렉터가 설계된다.
도 2를 참조하면, EPI substrate용 단결정을 성장하기 위한 리플렉터 형상은 결정의 축방향 온도구배가 크게 나타남을 알 수 있다.
그리고, 결정 중심부 축방향 온도구배가 COP free용 리플렉터 적용시 22.9도/cm 에서 EPI Substrate용 리플렉터 적용 시에는 27.9도/cm 까지 증가하여 결정의 생산성을 높일 수 있게 된다.
이와 같이 종래의 COP free용리플렉터는 결정의 품질을 고려해야 하고, EPI sub용 리플렉터는 높은 생산성을 고려해야 하기 때문에 형상이 다르게 되며, 두가지 제품을 생산하기 위해서는 일반적으로 두가지 형태의 리플렉터를 보유해야만 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, COP free용 단결정과 EPI substrate용 단결정과 같이 두가지 타입의 제품을 함께 성장시킬 수 있도록 설계된 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두가지 제품을 생산할 수 있도록 설계된 하나의 리플렉터로 고품질 확보와 열차단 효율이 좋은 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열차단 에셈블리는,
용융로와 지지부를 구비하는 인상기내의 열차단 어셈블리로서,
상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,
상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,
상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재를 포함하며,
상기 내부 단열재는,
하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되도록 하기 위한 상부 단열재;
상기 일부가 절개된 부분에 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질로 형성되는 열전도부;
상기 상부 단열재가 없는 빈 공간에 삽입 가능한 하부 단열재를 포함한다.
상기 상부 단열재 하부에는 상기 열전도부 또는 상기 하부 단열재를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 리플렉터의 상부측에서 이너의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상된다.
따라서 성장되는 잉곳은 상기 이너의 내측을 상향으로 지나게 된다.
상기 이너와 아우터의 사이인 단열공간에는 단열재가 충진되는 것이 보통이며, 이때 단열재가 노출되면 이물이 발생 될 수 있기 때문에 이너와 아우터는 상호 기밀을 유지하여 결합 된다.
아우터와 이너는 각각 용융로의 상부측에서 상기 아우터의 상부 절곡부가 지지부의 상부에 걸쳐진 상태로 고정되어 있다.
삭제
상기 열전도부는 흑연(Graphite)를 포함하는 25W/mK이상의 열전도도를 가지는 재질과 1~50mm 두께를 가지며, 직선 및 곡선형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
COP free용 단결정을 생산할 수 있는 단결정의 V/G값은 0.12~0.22mm2/mink 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기는,
용융로와 지지부를 구비하는 인상기로서,
상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,
상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,
상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재로 구성된 열차단 어셈블리를 포함하며,
상기 내부 단열재는,
하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되도록 하기 위한 상부 단열재;
상기 일부가 절개된 부분에 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질로 형성되는 열전도부;
상기 상부 단열재가 없는 빈 공간에 삽입 가능한 하부 단열재를 포함한다.
상기 상부 단열재 하부에는 상기 열전도부 또는 상기 하부 단열재를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서는 하나의 리플렉터를 타입1과 타입2로 조합함으로써 COP free용 단결정과 EPI substrate용 단결정을 함께 성장 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서 타입1은 하부 단열재 공간과 Graphite 지지대를 이용하여 전도 와 복사에 의해 열을 전달함으로써 공간의 크기와 지지대 길이 두께를 변화 시킴으로써 결정으로 보내는 열량을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 시뮬레이션을 통해 얻은 V/G 값은 타입1은 임계 V/G값(0.12~0.22mm2/minK)보다 낮은 범위를 가짐으로써 기존 COP free용 단결정에 비해 높은 품질이 예측되며, 타입2형태는 결정의 축방향 냉각속도인 G값이 27.9K/cm로 기존 EPI sub용 리플렉터와 동등한 수준의 높은 생산성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 COP free형태 리플렉터 형상과 V/G 값을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 EPI substrate 단결정 리플렉터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입1으로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입1으로 적용하는 경우의 분리 사시도 및 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기를 타입1으로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리 및 인상기를 타입1으로 적용하는 경우의 V/G 밸류를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입2로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입2로 적용하는 경우의 분리 사시도 및 결합 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기를 타입2로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리 및 인상기를 타입2로 적용하는 경우의 V/G 밸류를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입1으로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입1으로 적용하는 경우의 분리 사시도 및 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기를 타입1으로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리 및 인상기를 타입1으로 적용하는 경우의 V/G 밸류를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입2로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 타입2로 적용하는 경우의 분리 사시도 및 결합 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기를 타입2로 적용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리 및 인상기를 타입2로 적용하는 경우의 V/G 밸류를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리는,
용융로(40)와 지지부(50)를 구비하는 인상기내의 열차단 어셈블리로서,
상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부(50)에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터(1)와,
상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너(2)와,
상기 아우터(1)와 이너(2)의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재(3)를 포함하며,
상기 내부 단열재(3)는,
하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되도록 하기 위한 상부 단열재(31);
상기 일부가 절개된 부분에 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질로 형성되는 열전도부(4);
상기 상부 단열재가 없는 빈 공간에 삽입 가능한 하부 단열재(32)를 포함한다.
상기 상부 단열재 하부에는 상기 열전도부(4) 또는 상기 하부 단열재(32)를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
타입 1의 경우, 상부 단열재(31)의 하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재(3)가 없는 빈 공간(5)이 형성된다. 상기 일부가 절개된 부분에는 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질의 열전도부(4)가 설치된다.
타입 2의 경우, 상부 단열재(31)의 하단 일부가 절개된 부분에 하부 단열재(32)가 채워진다.
하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 열차단 에셈블리의 상부측에서 이너(2)의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상된다.
따라서 성장되는 잉곳은 상기 이너(2)의 내측을 상향으로 지나게 된다.
상기 이너(2)와 아우터(1)의 사이인 단열공간에는 상부 단열재(31)가 충진되는 것이 보통이며, 이때 상부 단열재(31)가 노출되면 이물이 발생 될 수 있기 때문에 이너(2)와 아우터(1)는 상호 기밀을 유지하여 결합된다.
아우터(1)와 이너(2)는 각각 용융로(40)의 상부측에서 상기 아우터(1)의 상부 절곡부가 지지부(50)의 상부에 걸쳐진 상태로 고정되어 있다.
상기 아우터(1)와 이너(2)는 상기 열전도부(4)는 흑연(Graphite)를 포함하는 25W/mK이상의 열전도도를 가지는 재질과 1~50mm 두께를 가지며, 직선 및 곡선형태를 가진다.
특히, 이너(2) 방향에서 아우터(1) 방향으로 경사를 가지면서 링 형태로 형성된다. 경사도는 바닥면과 열전도부(4)가 이루는 각이 25도 내지 45도 사이가 적절하다.
COP free용 단결정을 생산할 수 있는 V/G값은 0.12~0.22mm2/mink 값을 가진다.
본 발명의 실시예의 내부 단열재는 상부단열재(31)와 하부단열재(32) 그리고, 열전도부(4)로 구성되며, COP free용 단결정을 성장할 수 있는 리플렉터 타입 1 과 EPI substrate용 단결정을 성장할 수 있는 타입 2로 조합된다.
타입 1구성은 결정으로 열을 공급하기 위해 결정과 마주보는 리플렉터 외벽의 온도를 높이기 위해 하부단열재를 제거하여 리플렉터 내부에 복사열전달을 위한 공간이 존재하고, Graphite재질의 지지대인 전도부(4)를 통한 전도에 의한 열을 공급하는 구조로 구성된 형태를 나타낸다.
특히 이러한 형상을 통해결정의 점결함 확산 및 소멸구간(1250~1412도)으로 열을 충분히 공급하여 결정의 수평 품질을 균일하게 함으로써 높은 품질의 Wafer를 생산할 수 있다.
타입 1는 COP free용 단결정을 성장할 수 있도록 한다. 이때의 결정의 V/G값은 임계값은 0.12~0.22mm2/mink 보다 낮은 범위의 값을가짐으로써 상대적으로 높은 품질을 얻을 수 있음을 예측할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 결정의 점결함 확산 및 소멸구간(1250~1412도)에서 결정으로 열을 공급하기 위해 내부 단열재(3)의 하단을 제거하는 형태로 되어 있다.
그리고 결정으로 많은 열을 공급하기 위해 열전도도가 높은 흑연(Graphite) 소재의 열전도부(4)를 내부에 추가 하였다.
이러한 형태의 본 발명의 실시예에 따른 열차단 어셈블리는 내부 빈 공간(5)에서의 복사열전달과 열전도부(4)에 의한 전도에 의한 열전달이 발생하여 결정과 마주보는 흑연 소재의 온도를 높여준다.
이로 인해 결정으로 더 많은 열을 공급할 수 있으며, 내부 공간의 크기 및 내부 흑연소재 이너(2)의 두께 등으로 결정으로의 열 공급을 제어할 수 있다. 이때의 열전도부(4)는 1mm에서 50mm 이하의 두께를 가지며, 형상은 열을 전달하는 매개체 역할로 직선형이나 곡선형 둘 다 적용 가능하다.
도 5 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 인상기는,
용융로(40)와 지지부(50)를 구비하는 인상기로서,
상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부(50)에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터(1)와,
상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너(2)와,
상기 아우터(1)와 이너(2)의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재(3)로 구성된 열차단 에셈블리를 포함하며,
상기 내부 단열재(3)는,
하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되도록 하기 위한 상부 단열재(31);
상기 일부가 절개된 부분에 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질로 형성되는 열전도부(4);
상기 상부 단열재가 없는 빈 공간에 삽입 가능한 하부 단열재(32)를 포함한다.
상기 상부 단열재 하부에는 상기 열전도부(4) 또는 상기 하부 단열재(32)를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
아우터(1)와 이너(2)의 하단부는 실리콘 등이 용융된 용융로(40)에 가까이 위치하며, 상기 아우터(1)와 이너(2)의 상부단은 지지부(50) 상에 얹혀져 고정된다.
도 6을 참조하면, 결정의 온도 구배를 종래의 리플렉터와 비교하더라도, 이때의 결정의 V/G값은 임계값은 0.12~0.22mm2/mink 보다 낮은 범위의 값을 가짐으로써 상대적으로 높은 품질을 얻을 수 있음을 예측할 수 있다.
Voronkov 이론에 근거하여 V/Gc 가 특정값을 가질 때 높은 품질을 가지기 때문에 Gc값이 높을수록 동일 품질을 높은 성장속도 V 에서 생산할 수 있으며, delta G 값이 낮다는 의미는 결정의 중심과 외곽의 품질차이가 적다는 의미이다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 열차단 어셈블리 적용시 상대적으로 높은 품질을 단결정을 높은 생산성으로 생산할 수 있다.
도 7 내지 도 10에는 타입 2의 구성에 관한 도면이며, 타입 2구성은 Graphite 지지대인 전도부(4)를 제거하고, 내부 공간과 열전도부(4) 영역을 하부단열재(32)로 채운 형상으로 열 차단을 많이 하여 결정의 높은 수직 온도구배를 가질 수 있는 형태로 구성된다.
이러한 타입 2는 높은 생산성을 가진 EPI substrate용 단결정 성장할 수 있는 타입으로 기존의 EPI substrate용 리플렉터와 매우 유사한 형상을 가지게 됨으로써 높은 생산성을 확보할 수 있게 된다.
도 10을 참조하면, 결정의 축방향 온도구배도 EPI sub용 리플렉터와 동일한 수치를 가짐을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 하나의 리플렉터를 타입1과 타입2로 조합함으로써 COP free용 단결정과EPI substrate용 단결정을 함께 성장 할 수 있게 된다. 특히 타입1은 하부 단열재 공간과 Graphite 지지대인 전도부를 이용하여 전도와 복사에 의해 열을 전달함으로써 공간의 크기와 지지대 길이 두께를 변화 시킴으로써 결정으로 보내는 열량을 조절할 수 있다.
도 6을 참조하면, 시뮬레이션을 통해 얻은 V/G 값은 타입1형태의 리플렉터 적용 시 임계 V/G값보다 낮은 범위를 가짐으로써 기존 COP free용 단결정에 비해 높은 품질이 예측되며, 도 10을 참조하면 타입2형태의 리플렉터는 기존 EPI sub용 리플렉터와 동등한 수준의 G값을 가짐으로써 높은 생산성을 확보할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 용융로와 지지부를 구비하는 인상기내의 열차단 어셈블리로서,
    상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,
    상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,
    상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재를 포함하며,
    상기 내부 단열재는,
    하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되도록 하기 위한 상부 단열재;
    상기 일부가 절개된 부분에 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질로 형성되는 열전도부;
    상기 상부 단열재가 없는 빈 공간에 삽입 가능한 하부 단열재를 포함하고,
    상기 상부 단열재 하부에는 상기 열전도부 또는 상기 하부 단열재를 삽입하는 것을 특징으로 하고,
    하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 상부측에서 이너의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상되며,
    성장되는 잉곳은 상기 이너의 내측을 상향으로 지나게 되고,
    상기 이너와 아우터의 사이인 단열공간에는 상부 단열재가 충진되며,
    상기 상부 단열재가 외부에 노출되면 이물이 발생 될 수 있기 때문에 상기 이너와 아우터는 상호 기밀을 유지하여 결합하고,
    상기 아우터와 이너는 각각 용융로의 상부측에서 상기 아우터의 상부 절곡부가 지지부의 상부에 걸쳐진 상태로 고정되어 있고,
    상기 단결정 시드는 결정 중심부 축방향 온도구배가 27도/cm이상으로 결정의 생산성을 높일 수 있고,
    상기 열전도부는 흑연(Graphite)를 포함하는 25W/mK이상의 열전도도를 가지는 재질과 1~50mm 두께를 가지며, 직선 및 곡선형태를 가지고,
    상기 이너 방향에서 아우터 방향으로 경사를 가지면서 링 형태로 형성되고,
    경사도는 바닥면과 상기 열전도부가 이루는 각이 25도 내지 45도 사이인 것을 특징으로 하고,
    COP free용 단결정을 생산할 수 있는 V/G값은 0.12~0.22mm2/mink 값을 가지는 것을 특징으로 하는 열차단 에셈블리.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 용융로와 지지부를 구비하는 인상기로서,
    상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,
    상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,
    상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재로 구성된 열차단 어셈블리를 포함하며,
    상기 내부 단열재는,
    하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되도록 하기 위한 상부 단열재;
    상기 일부가 절개된 부분에 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질로 형성되는 열전도부;
    상기 상부 단열재가 없는 빈 공간에 삽입 가능한 하부 단열재를 포함하고,
    상기 상부 단열재 하부에는 상기 열전도부 또는 상기 하부 단열재를 삽입하는 것을 특징으로 하고,
    하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 상부측에서 이너의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상되며,
    성장되는 잉곳은 상기 이너의 내측을 상향으로 지나게 되고,
    상기 이너와 아우터의 사이인 단열공간에는 상부 단열재가 충진되며,
    상기 상부 단열재가 외부에 노출되면 이물이 발생 될 수 있기 때문에 상기 이너와 아우터는 상호 기밀을 유지하여 결합하고,
    상기 아우터와 이너는 각각 용융로의 상부측에서 상기 아우터의 상부 절곡부가 지지부의 상부에 걸쳐진 상태로 고정되어 있고,
    상기 단결정 시드는 결정 중심부 축방향 온도구배가 27도/cm이상으로 결정의 생산성을 높일 수 있고,
    상기 열전도부는 흑연(Graphite)를 포함하는 25W/mK이상의 열전도도를 가지는 재질과 1~50mm 두께를 가지며, 직선 및 곡선형태를 가지고,
    상기 이너 방향에서 아우터 방향으로 경사를 가지면서 링 형태로 형성되고,
    경사도는 바닥면과 상기 열전도부가 이루는 각이 25도 내지 45도 사이인 것을 특징으로 하고,
    COP free용 단결정을 생산할 수 있는 V/G값은 0.12~0.22mm2/mink 값을 가지는 것을 특징으로 하는 인상기.


  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020180169369A 2018-12-26 2018-12-26 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기 KR102167633B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180169369A KR102167633B1 (ko) 2018-12-26 2018-12-26 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180169369A KR102167633B1 (ko) 2018-12-26 2018-12-26 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200079799A KR20200079799A (ko) 2020-07-06
KR102167633B1 true KR102167633B1 (ko) 2020-10-19

Family

ID=71571500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180169369A KR102167633B1 (ko) 2018-12-26 2018-12-26 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102167633B1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3844536B2 (ja) * 1996-01-19 2006-11-15 コマツ電子金属株式会社 単結晶引上装置
JPH1179889A (ja) * 1997-07-09 1999-03-23 Shin Etsu Handotai Co Ltd 結晶欠陥が少ないシリコン単結晶の製造方法、製造装置並びにこの方法、装置で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ
JP3994602B2 (ja) * 1999-11-12 2007-10-24 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法並びにｓｏｉウエーハ
KR100358029B1 (ko) * 2000-08-16 2002-10-25 미쯔비시 마테리알 실리콘 가부시끼가이샤 열 차폐 부재 및 이를 이용한 실리콘 단결정 인상 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200079799A (ko) 2020-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101997608B1 (ko) 실리콘 단결정 육성장치 및 실리콘 단결정 육성방법
KR100966182B1 (ko) 반도체결정들을 강성 지지물로 탄소도핑과 저항률제어 및 열경사도제어에 의해 성장시키기 위한 방법 및 장치
KR20120051894A (ko) 사파이어 잉곳 성장장치
JP2008105896A (ja) ＳｉＣ単結晶の製造方法
CN105189834A (zh) 冷却速率控制装置及包括其的铸锭生长装置
JP4830312B2 (ja) 化合物半導体単結晶とその製造方法
JP2009149452A (ja) 半導体結晶成長方法
KR102171170B1 (ko) 고품질 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기
KR102167633B1 (ko) 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기
JP3533812B2 (ja) チョクラルスキー法による結晶製造装置、結晶製造方法、およびこの方法から製造される結晶
KR101129112B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 제조장치
JP2010260747A (ja) 半導体結晶の製造方法
JP2006232570A (ja) ＧａＡｓ単結晶の製造方法
KR100841996B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치
JP4144349B2 (ja) 化合物半導体製造装置
KR20020045765A (ko) 단결정 잉곳의 제조장치
JP2009190914A (ja) 半導体結晶製造方法
KR20070064210A (ko) 단결정 잉곳 성장장치
JPH11130579A (ja) 化合物半導体単結晶の製造方法及びその製造装置
TWI707992B (zh) 用於提拉單晶的方法與裝置及矽半導體晶圓
JP3788077B2 (ja) 半導体結晶の製造方法および製造装置
KR100488903B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치
JP2017193469A (ja) アフターヒータ及びサファイア単結晶製造装置
JP2005343737A (ja) 化合物半導体単結晶の製造装置
KR20230111038A (ko) 실리콘 융액을 수용하는 외부 도가니 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant