KR102271830B1 - 에너지 절감형 잉곳 성장 장치 - Google Patents

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Abstract

에너지 절감형 잉곳 성장 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 잉곳 성장 장치는 실리콘 용융을 위하여 열원에 의해 가열되는 도가니가 내부에 설치된 챔버; 상기 도가니의 측면을 단열하도록 상기 챔버 내측에 설치된 측면 단열재; 및 상기 도가니 내부를 관찰할 수 있도록 상기 챔버와 측면 단열재를 관통하여 설치된 관찰부;를 포함한다.

Description

에너지 절감형 잉곳 성장 장치{Energy saving type Ingot growing apparatus}
본 발명은 초크랄스키 잉곳 성장 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 에너지 절감형 잉곳 성장장치에 관한 것이다.
일반적으로 쵸크랄스키법을 사용하는 성장로(Grower)는 잉곳의 직경 및 도가니 내부에서 용융된 실리콘의 높이 수준(Melt Level)을 측정하기 위해 CCD 등의 비전 카메라(Vision Camera) 및 직경측정용 센서(Laser 센서 등)를 사용하고 이는 챔버(Chamber)의 상부 혹은 측부에 설치된 뷰 포트(View Port)를 통하여 성장중인 잉곳의 직경 혹은 용융된 실리콘 액면의 높이 수준을 측정한다.
종래 기술의 쵸크랄스키 성장로는 도가니의 측면부와 하부에 열에너지 손실을 단열하기 위해 단열재가 구비되는데, 성장로의 상부 및 상부측면에는 잉곳 직경을 측정하기 위한 CCD 등의 비전 카메라(Vision Camera) 및 레이저 센서 등을 설치하고 카메라 등의 센서와 측정 물체 간의 시야를 확보하기 위해 단열재의 설치가 제한된다. 특별히 뷰 포트(View port)를 통해 잉곳 직경을 측정하는 경우는 잉곳과 용융된 실리콘의 접촉 부위를 직접 관찰하기 위한 시야 확보가 필요하여 상기 접촉 부위를 비롯한 용융된 실리콘 액면 전체로부터 복사에너지지가 직접 뷰 포트(View port)를 통해 방출되기 때문에 에너지 손실에 영향이 크다.
본 발명은 잉곳 성장 장치의 챔버 측면부 및 하부뿐만 아니라 챔버의 상측부에도 단열재가 구비되어 챔버 내의 단열 성능이 향상된 구조를 갖는 에너지 절감형 잉곳 성장 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장 장치는, 실리콘 용융을 위하여 열원에 의해 가열되는 도가니가 내부에 설치된 챔버; 상기 도가니의 측면을 단열하도록 상기 챔버 내측에 설치된 측면 단열재; 및 상기 도가니 내부를 관찰할 수 있도록 상기 챔버와 측면 단열재를 관통하여 설치된 관찰부;를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 관찰부는, 상기 도가니의 내부를 관찰하기 위한 렌즈 부재; 및 상기 챔버 및 상기 측면 단열재를 관통하여 상기 챔버 내부로 연장되며, 상기 렌즈 부재가 내측 단부에 설치된 연장 부재를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재 내부에 구비되는 냉각 유로를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재 일측에 구비되며 상기 렌즈를 청소하기 위하여 상기 렌즈로 분사되는 가스가 유동하는 가스 유로를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재는 상기 챔버로 삽입되는 길이가 조절될 수 있도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재는 상기 챔버로 삽입되는 단부가 하측 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 도가니 상부에는 잉곳이 성장하는 중앙부를 제외하고 상기 도가니의 상부를 덮는 리플렉터가 설치되고, 상기 관찰부는 상기 리플렉터와 상기 도가니의 사이에 배치될 수 있다.
이 때, 상기 리플렉터에는 잉곳이 성장하는 중앙부를 제외하고 상기 리플렉터를 형성하는 몸체 전체에 단열재가 구비될 수 있다.
이 때, 상기 도가니의 상부에서 잉곳이 통과하는 중앙부를 제외한 나머지 부분에 상부 단열재가 상기 챔버 내측에 설치될 수 있다.
이 때, 상기 관찰부는 상기 연장 부재를 상기 챔버 내측 방향으로 신축 가능하게 작동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 구동부는, 상기 챔버에 고정된 프레임; 상기 가이드를 따라 직선 이동 가능하게 설치되고, 상기 연장 부재의 일측이 고정된 구동 부재; 및 상기 프레임에 일단이 고정되고, 상기 구동 부재에 일단부가 고정된 구동 실린더를 포함하고, 상기 구동 실린더가 구동됨에 따라 상기 구동 부재가 연장 방향으로 전후진됨으로써 상기 연장 부재의 챔버 내부로 들어간 길이가 조절될 수 있다.
상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장 장치는 뷰 포트가 제거되었기 때문에 뷰포트로부터 관찰되는 용융된 실리콘 액면까지의 부분에도 단열재를 설치하여 단열 효과를 증대시킬 수 있다.
본 발명에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장 장치는 잉곳 직경 측정을 위하여 리플렉터의 일부분을 절개할 필요가 없기 때문에 리플렉터 몸체 전체에 걸쳐 단열재를 설치하여 단열 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장 장치의 일부 구성요소인 관찰부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장 장치의 일부 구성요소인 관찰부의 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 A부의 확대 부분 단면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장장치(1)를 설명한다. 본 명세서에서는 본 발명의 실시예에 따른 잉곳 성장 장치를 설명함에 있어 발명의 내용과 관련이 없는 구성은 도면의 간략화를 위하여 상세하게 도시하지 않거나 도시를 생략하도록 하고 발명의 사상과 관련된 내용을 중심으로 본 발명에 따른 잉곳 성장 장치를 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감형 잉곳 성장 장치(1)는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 챔버(20), 단열재(30, 31, 32), 관찰부(40)를 포함한다.
상기 챔버(20)는 실리콘 용융을 위하여 열원에 의해 가열되는 도가니(21)가 내부에 설치된다. 통상 작업 중에는 상기 챔버(20)의 내부 온도는 1500℃ 정도를 유지하게 된다. 따라서 외부와 그 온도차가 매우 크고 다양한 가스의 공급과 발생이 이루어지기 때문에 챔버(20)에 의해 외부와 격리해야 한다. 이렇게 높은 온도를 유지해야 하기 때문에 상기 도가니(21)로 지속적으로 열원을 공급해야 하고 통상 히터는 전기를 그 에너지원으로 하고 있고, 온도 유지를 위한 에너지 절약이 제품의 원가에 가장 많이 반영된다. 따라서 열을 효율적으로 소모하는 것도 중요하지만 단열 성능 또한 에너지 소모에 많은 영향을 미치게 된다. 이에 따라 단열 성능을 향상시킴으로써 잉곳을 생산하는 단가를 낮출 수 있다.
이 때, 상기 챔버(20)의 측면과 하부면은 잉곳이 지나가는 통로가 없기 때문에 충분히 단열이 가능하다. 그러나 상기 챔버(20)의 상부에서는 통상 시드가 하강한 다음 상승하면서 잉곳을 성장시키게 되기 때문에 잉곳이 상승 성장하게 되는 통로에는 단열재를 비롯하여 다른 구성품을 설치하는 것이 용이하지 않다. 또한 종래 기술에 따른 잉곳 성장 장치에서는 챔버(20) 내측 상부에 잉곳이 지나가는 통로뿐만 아니라 뷰포트가 구비되어 충실한 단열이 어려웠다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 후술하는 상부 단열재(30)가 상기 챔버(20) 상부 내측에 설치될 때, 잉곳 통로를 간섭하지 않으면서도 전체에 걸쳐 설치된다. 이에 따라, 상기 챔버(20) 내측에 잉곳이 지나가는 통로를 제외한 거의 모든 부위에 단열이 가능하게 되어 에너지를 상당히 많이 절약할 수 있게 된다.
이 때, 상기 챔버(20)는 상기 도가니(21)가 접시형태나 원통형으로 이루어지기 때문에 챔버(20) 또한 원통형으로 이루어지게 된다. 상기 챔버(20) 상부 중앙에는 잉곳이 성장하기 위한 통로가 형성된 형태로 이루어진 것은 전술한 바와 같다.
상기 단열재는, 도 1을 참고하면, 상기 챔버(20)의 내측 상부에 설치된 상부 단열재(30)와, 상기 도가니(21)의 측면을 단열하도록 상기 챔버(20) 내측에 설치된 측면 단열재(32)와, 상기 도가니(21)의 하부를 단열하도록 설치된 하부 단열재(31)를 포함한다.
이 때, 상기 상부 단열재(30)는 잉곳 성장 통로는 개방되고 그 외 부분은 모두 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳 성장 장치는 뷰 포트가 생략되도록 형성되며, 종래 뷰 포트가 설치되었던 부분에도 단열재가 설치될 수 있다. 열원은 상부로 이동하게 되는 것이 일반적이기 때문에 상부 단열재(30)가 추가됨으로써 단열 효율을 많이 상승시킬 수 있는 요인이 된다.
이와 같이 상부 단열재가 챔버 내부에 설치되도록 하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳 성장 장치(1)의 관찰부(40)는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 도가니(21)의 내부 고열을 견디며 상기 도가니(21) 내부를 관찰할 수 있도록 상기 챔버(20)와 측면 단열재(32)를 관통하여 설치될 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 관찰부(40)는 연장 부재(42)을 포함한다. 상기 연장 부재(42)는 상기 챔버(20) 및 상기 측면 단열재(32)를 관통하여 상기 챔버(20) 내부로 연장되며, 단부에 상기 도가니(21)의 내부를 관찰하기 위한 렌즈(45)가 설치된 긴 봉 형태를 가질 수 있다.
상기 연장 부재(42)는 관찰부(40)의 몸체를 이루게 되고, 상기 챔버(20)와 측면 단열재(32)의 2개의 층을 관통하여 설치되어야 하기 때문에 긴 봉 형태로 이루어질 수 있다. 물론 단면 형태는 원형으로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 관찰부(40)의 연장 부재(42)는 그 자유단인 단부에는 렌즈(45)가 장착되고, 렌즈(45)는 카메라용 내열 렌즈(45)가 장착될 수 있는 바, 예를 들면, CCD 등의 비전 카메라(Vision Camera) 및 레이저 센서가 장착될 수 있다. 따라서 단부의 렌즈(45) 부분은 교환이 가능하도록 연장 부재(42)과 조립 및 분해가 될 수 있도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재(42)는 냉각을 위한 냉각 유로를 구비할 수 있다.
도 3 및 4를 참고하면, 상기 연장 부재(42)에는 3개의 재킷(42a, 42b, 42c)이 형성된다.
상기 연장 부재(42)는 외측으로부터 2 개의 재킷에 냉각 유로가 형성된다. 즉 상기 연장 부재(42)는 외측으로부터 냉각 유로인 제 1, 제 2 재킷(42a, 42b)이 형성되고, 이 2 개의 재킷은 양 끝단에서 서로 연결되고 격벽(42d)에 의해 나선형으로 냉각수가 순환이 가능하도록 형성된다.
그리고 중앙의 제 3 재킷(42c)에는 단부의 렌즈(45)와 전기적, 물리적으로 연결될 수 있도록 중앙 통로 부재(44)가 설치되어 있다.
이 때, 상기 연장 부재(42)의 제 3 재킷(42c)에는 렌즈(45)를 청소하기 위한 가스가 흐르는 가스 유로가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 렌즈(45)로 분사되는 가스 중에는 적어도 아르곤 가스를 포함할 수 있다. 이러한 가스의 분사에 의해 렌즈(45) 전면이 청소될 뿐만 아니라 냉각도 이루어지게 된다.
이 때, 상기 렌즈(45)는 소켓(46)에 장착되고, 전면만이 노출되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 소켓(46)에는 후방측이 직경이 감소된 축경부(46c)가 형성되고, 상기 축경부(46c)와 상기 연장 부재(42) 내측벽 사이에 가스가 유입될 수 있도록 가스 통로(46b)가 형성될 수 있다.
또한 상기 소켓(46)의 축경부(46c)와 소켓(46) 전방부 사이에는 환형의 홈부(46c)가 형성되고, 상기 환형의 홈부(46c)에는 가스 홀(46a)이 환형의 홈부(46c)를 따라 복수개 형성될 수 있다.
이 때, 상기 가스 홀(46a)은 소켓(46) 몸체를 따라 연장되어 가스 통로를 이루고, 이러한 가스 통로 끝단은 렌즈(45) 전방까지 연장되어 렌즈(45) 전방에 나선형으로 순환하는 가스가 분사될 수 있다.
따라서 가스의 분사에 의해 렌즈(45)의 온도가 하강할 뿐만 아니라, 산화물의 증착에 의해 렌즈(45)가 뿌옇게 되는 현상을 방지할 수 있게 되어 더욱 정확한 관찰이 가능해 진다.
이 때, 상기 연장 부재(42)의 후방에는 냉각수가 순환하게 되는 유입라인(43a)과 유출라인(43b)이 각각 연결되고, 나머지 하나는 가스라인(43c)으로서 가스가 제 3 재킷(42c)에 연결되도록 형성될 수 있다.
따라서 유입라인(43a)과 유출라인(43b)을 통하여 냉각수가 계속하여 순환됨으로써 연장 부재(42)을 계속 냉각시키고, 동시에 가스 또한 가스라인(43c)을 통해 공급됨으로써 상기 렌즈(45) 전면으로 끊임없이 공급되어 냉각 및 청소를 할 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재(42)는, 도 1을 참고하면, 상기 챔버(20)로 삽입되는 끝단이 하측 방향으로 경사지도록 설치될 수 있다. 이러한 상태에서 상기 도가니(21) 내부를 관찰함으로써 더욱 정확한 온도, 용융된 실리콘의 높이 수준(melt level), 잉곳 직경 측정 등이 가능하게 된다.
여기서 렌즈(45)가 반드시 연장 부재(42)와 수평이 되도록 설치될 필요는 없으면 연장 부재(42) 끝단에 일측으로 기울어지도록 설치될 수 있음은 물론이다. 이러한 각도 조절은 설계 시 반영 및 조절이 가능하다.
한편, 상기 연장 부재(42)는 상기 챔버(20)로 삽입되는 길이가 조절될 수 있도록 설치될 수 있다. 즉 상기 관찰부(40)는 상기 연장 부재(42)를 전후진시키는 구동부(41)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 구동부(41)는, 1 내지 도 3을 참고하면, 프레임, 가이드(41d), 구동 실린더(41f) 및 구동 부재를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 프레임은 브래킷 타입으로 상기 챔버(20)의 측면에 고정 설치될 수 있다. 상기 프레임은 상기 챔버(20)의 측면에 고정되는 제 1 수직판(41a)과, 상기 제 1 수직판(41a)과 이격된 제 2 수직판(41c)과, 상기 제 1 수직판(41a)과 제 2 수직판(41c)을 하부에서 연결 고정하는 수평판(41b)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 수직판(41a)이 챔버(20)의 측면에 고정 설치되어 있기 때문에 상기 프레임과 다른 구성요소들은 상기 제 1 수직판(41a)에 의해 전체적으로 지지될 수 있다.
이 때, 상기 가이드(41d)는 상기 제 1 수직판(41a)과 제 2 수직판(41c) 사이에 2 개가 연결되어 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 구동 실린더(41f)는 상기 제 2 수직판(41c)에 몸체가 고정되고, 구동 실린더(41f)에 의해 직선으로 왕복 구동되는 구동 로드(41g)의 끝단은 상기 구동 부재(47)에 고정될 수 있다. 따라서 상기 구동 실린더(41f)의 작동에 따라 상기 구동 부재(47)이 전후진할 수 있게 된다.
이 때, 상기 구동 부재(47)는 상기 가이드(41d)가 삽입되는 관통홀들이 형성되어 가이드(41d)를 따라 직선으로 전후진하게 되고, 전술한 바와 같이 상기 구동 실린더(41f)의 작동에 따라 작동될 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재(42)는 상기 구동 부재(47)에 일부가 고정되어 상기 구동 부재(47)가 전후진함에 따라 전후진할 수 있다.
상기 연장 부재(42)의 단부는 상기 제 1 수직판(41a), 챔버(20), 그리고 측면 단열재(32)를 관통하여 챔버(20) 내부에 위치할 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재(42)을 감싸도록 밀폐용 주름관(50)이 설치되어 있고, 상기 밀폐용 주름관(50)의 일단은 상기 구동 부재(47)에 타단은 상기 제 1 수직판(41a)에 고정되도록 설치되어 챔버(20) 내부의 열전달과 가스 유출을 억제할 수 있다.
이렇게, 상기 구동 실린더(41f)를 구동하여 상기 연장 부재(42)의 끝단 위치를 조정할 수 있기 때문에 관찰하게 되는 렌즈(45)나 레이저 센서의 위치를 조절함으로써 예를 들면, 잉곳의 직경, 용융된 실리콘의 높이 수준 등을 더욱 정확하게 측정이 가능하게 된다.
한편, 상기 도가니(21) 상부에는 잉곳이 성장하는 중앙부를 제외하고 상기 도가니(21)의 상부를 덮는 리플렉터(22)가 설치되고, 상기 관찰부(40)는 상기 리플렉터(22)와 상기 도가니(21)의 사이에 배치될 수 있다.
이 때, 상기 리플렉터(22)는 상기 도가니(21)의 열을 보온할 수 있도록 설치되는 구성요소이다.
이 때, 상기 리플렉터(22)는 잉곳이 성장하는 중앙부를 제외하고 몸체 전체에 걸쳐 단열재가 설치될 수 있다. 종래기술의 경우에는 뷰 포트를 통하여 잉곳과 용융된 실리콘을 관찰할 수 있도록 리플렉터(22)의 일부가 제거되어야 하기 때문에 그 부분에는 단열재 또한 설치할 수 없다. 그러나 본 발명의 일측면에 따른 상기 리플렉터(22)는 리플렉터(22) 하부에 관찰부(40)의 연장 부재(42)이 배치되는 구조이기 때문에 리플렉터(22) 몸체 전체에 걸쳐 단열재를 설치하여 단열 효율을 더욱 높일 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳 성장장치(1)의 챔버(20) 내부에는 도가니(21)가 설치되고, 그 내부에는 실리콘의 용융이 히터에 의해 이루어진다.
이 때, 상기 챔버(20) 내측에는 하부 단열재(31), 측면 단열재(32), 그리고 상부 단열재(30)가 각각 설치된다. 상기 상부 단열재(30)는 잉곳 통로를 제외하고 챔버(20) 내측벽 상부의 전체에 걸쳐 설치된다.
이 때, 상기 챔버(20)와 측면 단열재(32)를 관통하여 관찰부(40)의 연장 부재(42)이 설치된다. 도시된 바와 같이 연장 부재(42)는 전후진 가능하게 설치되어 거리를 조절할 수 있다.
이렇게, 종래 뷰 포트가 제거됨으로써 상기 챔버(20) 내부의 거의 전체에 걸쳐 단열재를 배치할 수 있다. 더불어 리플렉터(22)에도 뷰 포트를 통한 관찰에 간섭되는 부분이 제거되었기 때문에 리플렉터(22) 전체 몸체에도 빈틈없이 단열재를 설치할 수 있게 된다. 따라서 상기 챔버(20) 내부의 단열 효율이 상당한 폭으로 증가하게 된다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일측면에 따른 잉곳 성장 장치(1)의 관찰부(40)는 관찰부(40)의 연장 부재(42)가 챔버(20) 내부로 단부가 삽입되고, 중간 후단 부분이 구동 부재(47)에 고정되도록 형성된다.
상기 구동 부재(47)는 2 개의 가이드(41d)가 관통 삽입되어 안내된다. 상기 가이드(41d)는 상기 제 1, 2 수직판(41a, 41c) 사이에 양단이 고정 설치되어 있고, 제 1, 2 수직판(41a, 41c)은 수평판(41b)에 의해 연결 고정됨으써 프레임을 구성한다.
상기 제 2 수직판(41c)의 후방에는 구동 실린더(41f)가 고정되어 있고, 구동 실린더(41f)의 구동 로드(41g)는 상기 제 2 수직판(41c)을 관통하여 상기 구동 부재(47)에 고정된다.
따라서 상기 구동 실린더(41f)의 작동에 따라 상기 구동 로드(41g)와 종동 수직판이 가이드(41d)의 안내에 따라 전후진하게 된다. 결국 상기 관찰부(40)의 연장 부재(42)는 구동 부재(47)와 함께 전후진하게 되고, 그에 따라 연장 부재(42)의 챔버(20) 내부로 삽입되는 길이가 조절될 수 있다.
이 때, 상기 연장 부재(42)에는 냉각수의 유입라인(43a)과 유출라인(43b)이 연결되어 냉각수가 순환되면서 연장 부재(42)을 냉각시키고, 나머지 가스라인(43c)을 통하여 가스가 렌즈(45) 전방으로 연속적으로 제공되어 렌즈(45) 전면을 청소하는 동시에 냉각시킬 수 있다.
도 4를 참고하면, 상기 연장 부재(42)의 단부가 자세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 연장 부재(42)의 단부에는 렌즈(45)가 소켓(46)에 설치되어 연장 부재(42)에 조립된다. 상기 연장 부재(42)는 3 개의 재킷으로 이루어지고, 제 1 및 제 2 재킷(42a, 42b)에는 유입라인(43a)과 유출라인(43b)을 통하여 냉각수가 격벽(42d)에 의해 나선방향을 따라 순환하면서 냉각 유로를 형성하여 연장 부재(42)을 냉각시킬 수 있다.
상기 연장 부재(42)의 제 3 재킷(42c)에는 가스라인(43c)을 통하여 아르곤 가스를 포함한 가스가 공급되고, 상기 가스는 가스 통로(46b)들과 환형의 홈부(46c), 그리고 가스 홀(46a)을 통과하여 렌즈(45) 전면으로 공급되어 렌즈(45)를 냉각 및 청소할 수 있다.
이렇게 본 발명의 일 실시예에 의한 잉곳 성장장치(1)는 뷰 포트가 구비되지 않고, 챔버의 측면을 관통하여 내시경 스타일의 작은 연장 부재(42)를 포함하는 관찰부(40)가 설치되기 때문에 더욱 많은 부분에 단열재를 설치할 수 있게 되어 단열 효율을 극대화할 수 있다. 더불어, 뷰 포트와 같이 상측에서 도가니(21) 내부를 관찰하는 것이 아니라 거의 유사한 높이에서 도가니(21) 내부를 관찰할 수 있기 때문에 직경 측정, 용융된 실리콘의 높이 수준 등과 같은 측정 결과값의 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 잉곳 성장장치
20 : 챔버 21 : 도가니
22 : 리플렉터 30 : 상부 단열재
31 : 하부 단열재 32 : 측면 단열재
40 : 관찰부 41 : 구동부
41a : 제 1 수직판 41b : 수평판
41c : 제 2 수직판 41d : 가이드
41f : 구동 실린더 41g : 구동 로드
42 : 연장 부재 42a : 제 1 재킷
42b : 제 2 재킷 42c : 제 3 재킷
42d : 격벽 43a : 유입라인
43b : 유출라인 43c : 가스라인
44 : 중앙 통로 부재 45 : 렌즈
46 : 소켓 46a : 가스 홀
46b : 가스 통로 46c : 환형의 홈부
46d : 축경부 47 : 구동 부재
50 : 밀폐용 주름관

Claims (11)

  1. 실리콘 용융을 위하여 열원에 의해 가열되는 도가니가 내부에 설치된 챔버;
    상기 도가니의 측면을 단열하도록 상기 챔버 내측에 설치된 측면 단열재; 및
    상기 도가니 내부를 관찰할 수 있도록 상기 챔버와 측면 단열재를 관통하여 설치된 관찰부;
    를 포함하고,
    상기 도가니 상부에는 잉곳이 성장하는 중앙부를 제외하고 상기 도가니의 상부를 덮는 리플렉터가 설치되고, 상기 관찰부는 상기 리플렉터와 상기 도가니의 사이에 배치되며, 상기 리플렉터 상부에서 상기 챔버의 상단 내측까지 상부 단열재가 구비된, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관찰부는,
    상기 도가니의 내부를 관찰하기 위한 렌즈 부재; 및
    상기 챔버 및 상기 측면 단열재를 관통하여 상기 챔버 내부로 연장되며, 상기 렌즈 부재가 내측 단부에 설치된 연장 부재를 포함하는, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연장 부재 내부에 구비되는 냉각 유로를 포함하는, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 연장 부재 일측에 구비되며 상기 렌즈를 청소하기 위하여 상기 렌즈로 분사되는 가스가 유동하는 가스 유로를 포함하는, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 연장 부재는 상기 챔버로 삽입되는 길이가 조절될 수 있도록 형성되는, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 연장 부재는 상기 챔버로 삽입되는 단부가 하측 방향으로 경사지도록 형성되는, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 관찰부는 상기 연장 부재를 상기 챔버 내측 방향으로 신축 가능하게 작동시키기 위한 구동부를 포함하는, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 챔버에 고정된 프레임;
    가이드를 따라 직선 이동 가능하게 설치되고, 상기 연장 부재의 일측이 고정된 구동 부재; 및
    상기 프레임에 일단이 고정되고, 상기 구동 부재에 일단부가 고정된 구동 실린더를 포함하고,
    상기 구동 실린더가 구동됨에 따라 상기 구동 부재가 연장 방향으로 전후진됨으로써 상기 연장 부재의 챔버 내부로 들어간 길이가 조절되는, 에너지 절감형 잉곳 성장 장치.
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