KR102387823B1 - Semiconductor silicon material consumable growth furnace and silicon material manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로 및 실리콘 재료 제조 방법을 개시하였다. 성장로는 노체, 노체 내에 위치한 열 차폐부, 가열 장치, 도가니를 포함한다. 도가니는 승, 하강 가능한 도가니 샤프트에 의해 지지되고, 도가니 및 도가니 샤프트를 하강시키는 것을 통해, 도가니 샤프트 및 하부 열 차폐부의 위치를 결합하는 것을 통해, 도가니 저부 중심을 과냉각하는 방식을 이루고, 히터 또는 열 차폐부를 리프팅하는 방식이 도가니 상방의 열전계 부재를 움직여 부착된 침전물이 도가니로 떨어지는 것을 방지하고, 결정 순도를 향상시킨다. 도가니 저부 중심을 과냉각하는 방식과 다단식 히터에 의해 생성된 열전계 환경을 결합하면, 히터에 대한 고액 성장 계면의 높이 위치가 변하지 않고 유지될 수 있을 뿐만 아니라, 성장 계면 부분의 열 환경의 안정성이 보장되고, 고체에서 액체로 돌출된 성장 계면을 더 형성할 수 있어 결정 과정에서 불순물 제거를 용이하게 하고 결정 순도를 향상시킨다. The present invention discloses a semiconductor silicon material consumable growth furnace and a method of manufacturing silicon material. The growth furnace includes a furnace body, a heat shield positioned within the furnace body, a heating device, and a crucible. The crucible is supported by an elevating and lowering crucible shaft, and through lowering the crucible and the crucible shaft, through combining the positions of the crucible shaft and the lower heat shield, supercooling the center of the crucible bottom is achieved, and a heater or heat The method of lifting the shield prevents the deposited sediment from falling into the crucible by moving the thermoelectric member above the crucible, and improves the crystal purity. By combining the method of supercooling the center of the crucible with the thermoelectric environment generated by the multi-stage heater, the height position of the solid-liquid growth interface with respect to the heater can be maintained unchanged, and the stability of the thermal environment of the growth interface part is ensured and it is possible to further form a growth interface protruding from a solid to a liquid, thereby facilitating the removal of impurities in the crystallization process and improving the crystal purity.

Description

반도체 실리콘 재료 소모품 성장로 및 실리콘 재료 제조 방법Semiconductor silicon material consumable growth furnace and silicon material manufacturing method

본 발명은 실리콘 결정 재료 성장로 기술 분야에 관한 것이다. The present invention relates to the field of silicon crystal material growth furnace technology.

실리콘 재료는 단방향 전도성, 감열 특성, 광전 특성 및 도핑 특성과 같은 우수한 특성을 가지고 있어, 대형 고순도 결정으로 성장시킬 수 있으므로, 세계적으로 널리 사용되는 중요한 집적 회로 기초 재료가 되었다. Silicon material has excellent properties such as unidirectional conductivity, thermal properties, photoelectric properties and doping properties, and can be grown into large high-purity crystals, and thus has become an important integrated circuit base material widely used worldwide.

반도체 실리콘 재료는 응용 시나리오에 따라 분류되며, 칩용 단결정 실리콘 재료 및 식각용 실리콘 재료로 나눌 수 있다. 칩용 단결정 실리콘 재료는 반도체 기기를 제조하는 기본 재료이고, 칩용 단결정 실리콘 재료는 일련의 웨이퍼 제조 공정을 거쳐 매우 미세한 회로 구조를 형성한 다음, 절단, 패키징, 테스트 등 절차를 통해 칩이 되며 집적 회로 다운 스트림 시장에서 널리 사용된다. 식각용 실리콘 재료는 반도체 등급의 실리콘 부품으로 가공되어, 장비의 실리콘 전극을 식각하는데 사용되고, 실리콘 전극은 실리콘 산화막 식각과 같은 가공 공정과정에서 점차 부식되어 얇아지므로, 실리콘 전극 두께가 일정 수준으로 감소되면, 새로운 실리콘 전극으로 교체해야 하므로, 실리콘 전극은 웨이퍼 제조의 식각 절차에서 필요한 핵심 소모품이다. 실리콘 재료 소모품의 불순물은 재료의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라, 더 심각한 것은 가공되는 웨이퍼를 오염시키며, 반도체 재료의 고순도 요구 사항을 고려하여, 실리콘 재료 소모품은 매우 낮은 금속 불순물 및 탄소 및 산소 불순물 함량을 필요로 하므로, 실리콘 재료 소모품을 제조하는 성장로는 불순물 제어 측면에서 더 높은 요구 사항을 제시한다. Semiconductor silicon materials are classified according to application scenarios, and can be divided into single crystal silicon materials for chips and silicon materials for etching. The single crystal silicon material for chips is a basic material for manufacturing semiconductor devices, and the single crystal silicon material for chips goes through a series of wafer manufacturing processes to form a very fine circuit structure, and then becomes a chip through procedures such as cutting, packaging, and testing, and the integrated circuit is down Widely used in the stream market. The silicon material for etching is processed into semiconductor-grade silicon parts and used to etch the silicon electrode of the equipment, and the silicon electrode gradually corrodes and becomes thinner in the processing process such as silicon oxide etching, so when the silicon electrode thickness is reduced to a certain level, , silicon electrode is a key consumable required in the etching procedure of wafer fabrication because it must be replaced with a new silicon electrode. Impurities in silicon material consumables not only shorten the life of the material, but more seriously contaminate the wafer being processed, and considering the high purity requirements of semiconductor materials, silicon material consumables have very low metal impurity and carbon and oxygen impurity content. Therefore, growth furnaces that manufacture silicon material consumables place higher requirements in terms of impurity control.

종래 기술에서, 일반적으로 발열이 균일한 가열체 및 열 차폐부(heat shield)를 설계하여 열 환경을 제공하고, 상부 열 차폐부에서 가스관으로 유입되고, 도가니 상방에서 불활성 가스를 취입하고, 가열체 및 열 차폐부는 위로 리프팅 가능하고, 측면 실드가 고정되는 위치에는 온도 제어 방식으로 온도를 낮추기 위한 온도 측정 구멍이 개설되어 있다. 그러나 상기 방안에는 다음과 같은 몇 가지 문제점이 있다: 1. 히터 또는 열 차폐부를 리프팅하면 도가니 상방의 열전계 부재를 움직여, 위에 부착된 침전물이 도가니 내부로 흩어져 떨어져, 오염을 일으켜, 완제품 불순물 함량이 높아진다. 2. 도가니 상방에서 불활성 가스가 취입될 때, 가스관 내부에 침전된 휘발성 물질이 도가니 내부로 떨어져 오염을 일으킨다. 3. 성장 과정에서 불순물 제거를 제어할 수 없고, 제품의 불순물 함량이 비교적 높다. In the prior art, in general, a heating element and a heat shield with uniform heat generation are designed to provide a thermal environment, and an inert gas is blown in from above the crucible, and the heating element is introduced into the gas pipe from the upper heat shield. and the heat shield is liftable upward, and a temperature measuring hole for lowering the temperature in a temperature control manner is opened at a position where the side shield is fixed. However, this method has several problems as follows: 1. When the heater or heat shield is lifted, the thermoelectric member above the crucible is moved, and the deposited sediment is scattered inside the crucible, causing contamination, and the impurity content of the finished product is reduced. rises 2. When the inert gas is blown in from above the crucible, the volatile substances deposited inside the gas pipe fall into the crucible and cause contamination. 3. Impurity removal cannot be controlled during the growth process, and the impurity content of the product is relatively high.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 새로운 기술 방안이 필요하다. Therefore, there is a need for a new technical method to solve the above problems.

발명의 목적: 본 발명은 상기 재료 제조 과정에서 불순물 오염 문제를 해결하고 재료의 순도를 향상시켜 반도체 분야에서 재료의 초고순도 요구 사항을 만족시키는 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로를 제공한다. Object of the Invention: The present invention provides a semiconductor silicon material consumable growth furnace that solves the problem of impurity contamination in the material manufacturing process and improves the purity of the material to satisfy the ultra-high purity requirement of the material in the semiconductor field.

본 발명은 상기 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로를 이용한 실리콘 재료 제조 방법을 더 제공한다. The present invention further provides a method for manufacturing a silicon material using the semiconductor silicon material consumable growth furnace.

기술 방안: 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음 기술방안을 사용할 수 있다: Technical solution: In order to achieve the above object, the present invention may use the following technical solution:

반도체 실리콘 재료 소모품 성장로에 있어서, 노체, 노체 내에 위치한 열 차폐부, 가열 장치, 도가니를 포함하고, 상기 열 차폐부 내부는 열 차폐 챔버이고, 상기 도가니 및 상기 도가니를 둘러싼 가열 장치는 모두 열 차폐 챔버 내에 위치한다, 상기 가열 장치와 열 차폐부는 서로 고정되고, 도가니의 하방에는 도가니 샤프트가 설치되어 있고, 상기 도가니 샤프트는 도가니 하방에서 연장되어 열 차폐부의 저부벽을 관통하고, 상기 열 차폐부의 저부벽에는 도가니 샤프트를 관통시키기 위한 샤프트 구멍이 설치되어 있고, 상기 샤프트 구멍의 단면은 위에서 아래로 점차 커지고, 상기 도가니 샤프트는 상기 샤프트 구멍에 결합되는 샤프트 플러그부가 구비되고, 상기 샤프트 플러그부의 단면은 샤프트 구멍에 대응하게, 동일하게 위에서 아래로 점차 커지고 상기 샤프트 플러그부가 가장 높은 위치로 상승하면 샤프트 구멍과 결합되어 폐쇄 상태를 형성한다. A semiconductor silicon material consumable growth furnace, comprising: a furnace body, a heat shield positioned in the furnace body, a heating device, and a crucible, wherein the inside of the heat shield is a heat shield chamber, and the crucible and the heating device surrounding the crucible are all heat shielded is located in the chamber, the heating device and the heat shield are fixed to each other, a crucible shaft is installed below the crucible, the crucible shaft extends from the bottom of the crucible and passes through the bottom wall of the heat shield, the bottom of the heat shield A shaft hole for penetrating the crucible shaft is installed in the buttress, the cross section of the shaft hole gradually increases from top to bottom, the crucible shaft is provided with a shaft plug part coupled to the shaft hole, and the end face of the shaft plug part is the shaft Corresponding to the hole, the same gradually increases from top to bottom, and when the shaft plug part rises to the highest position, it engages with the shaft hole to form a closed state.

도가니 상방에 위치하는 가스 후드를 더 포함하고, 도가니와 마주하는 상기 가스 후드의 하방에는 가스 취입 구멍이 설치되어 있고, 가스 후드의 일단은 가스 유입관에 연결되고, 타단은 가스 배출관에 연결되고, 상기 가스 유입관은 가스 후드에서 아래로 절곡되어 연장되고, 가스 배출관도 동일하게 가스 후드에서 아래로 연장되고, 상기 열 차폐부의 저부벽에는 저부벽을 관통하는 2개의 직선관이 고정되어 있고, 직선관 중 하나는 가스 유입관의 하단에 결합되고, 가스 유입관의 하단은 상기 직선관에 대해 신축하며, 다른 직선관은 가스 배출관의 하단에 결합되고, 가스 배출관의 하단도 동일하게 상기 직선관에 대해 신축한다. It further includes a gas hood positioned above the crucible, a gas injection hole is installed at a lower side of the gas hood facing the crucible, one end of the gas hood is connected to a gas inlet pipe, and the other end is connected to a gas outlet pipe, The gas inlet pipe is bent downward from the gas hood and extended, the gas outlet pipe also extends downward from the gas hood, and two straight pipes passing through the bottom wall are fixed to the bottom wall of the heat shield and straight One of the pipes is coupled to the lower end of the gas inlet pipe, the lower end of the gas inlet pipe expands and contracts with respect to the straight pipe, the other straight pipe is coupled to the lower end of the gas outlet pipe, and the lower end of the gas outlet pipe is also connected to the straight pipe build about

추가적으로, 상기 샤프트 구멍은 원추형 구멍이고, 샤프트 플러그는 상기 원추형 구멍에 결합되는 원추형 샤프트 플러그이고, 상기 원추형 샤프트 플러그는 도가니를 중심으로 설치되고 도가니 샤프트와 동축이다. Additionally, the shaft hole is a conical hole, the shaft plug is a conical shaft plug coupled to the conical hole, and the conical shaft plug is installed about the crucible and is coaxial with the crucible shaft.

추가적으로, 상기 가열 장치는 상부 히터, 중부 히터, 하부 히터를 포함하고, 상기 상부 히터는 도가니 상방에 위치하고, 중부 히터 및 하부 히터는 도가니 설비를 둘러싸고, 중부 히터는 하부 히터의 상방에 위치한다. Additionally, the heating device includes an upper heater, a middle heater, and a lower heater, the upper heater is located above the crucible, the central heater and the lower heater surround the crucible equipment, and the central heater is located above the lower heater.

추가적으로, 상기 상부 히터는 상부 전극에 연결되고 상부 전극을 통해 열 차폐부의 상단 커버에 고정되고, 상부 전극은 열 차폐부 및 노체를 관통하고, 중부 히터는 중간 전극에 연결되고 중간 전극을 통해 열 차폐부의 상단 커버에 고정되고, 중간 전극은 열 차폐부 및 노체를 관통하고, 하부 히터는 하부 전극에 연결되고 하부 전극을 통해 열 차폐부의 상단 커버에 고정되고, 하부 전극은 열 차폐부 및 노체를 관통한다. Additionally, the upper heater is connected to the upper electrode and fixed to the top cover of the heat shield through the upper electrode, the upper electrode passes through the heat shield and the furnace body, and the middle heater is connected to the middle electrode and heat shield through the middle electrode fixed to the upper cover of the part, the middle electrode penetrates the heat shield and the furnace body, the lower heater is connected to the lower electrode and is fixed to the top cover of the heat shield through the lower electrode, and the lower electrode penetrates the heat shield and the furnace body do.

추가적으로, 상기 가스 후드는 도가니 상방에 고정된다. Additionally, the gas hood is fixed above the crucible.

추가적으로, 상기 도가니는 원형 흑연 도가니 및 흑연 도가니 내에 위치한 원형 석영 도가니를 포함하고, 흑연 도가니는 하방의 도가니 샤프트에 의해 지지된다. Additionally, the crucible includes a circular graphite crucible and a circular quartz crucible positioned within the graphite crucible, wherein the graphite crucible is supported by a lower crucible shaft.

본 발명에서 제공되는, 상기 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로를 이용한 실리콘 재료 제조 방법은, 실리콘 재료 결정을 성장시킬 때 도가니는 도가니 샤프트를 따라 아래로 이동하고, 도가니 상방의 가스 후드에서 가스가 취출되어 도가니 내의 용융체 액면으로 블로잉되는 기술방안을 사용한다. In the silicon material manufacturing method using the semiconductor silicon material consumable growth furnace, provided in the present invention, the crucible moves downward along the crucible shaft when the silicon material crystal is grown, and the gas is taken out from the gas hood above the crucible. It uses the technical method of blowing with the liquid level of the melt inside.

유익한 효과: 종래 기술에 비해, 본 발명의 기술방안의 장점은 다음과 같다: Advantageous Effects: Compared with the prior art, the technical solution of the present invention has the following advantages:

도가니 및 도가니 샤프트를 하강시켜, 도가니 샤프트 및 하부 열 차폐부의 위치를 결합하는 것을 통해, 도가니 저부 중심을 과냉각하는 방식은, 히터 또는 열 차폐부를 리프팅하는 방식으로 인해 도가니 상방의 열전계 부재가 움직여, 부착된 침전물이 도가니로 떨어지는 것을 방지하고, 결정 순도를 향상시킨다. 도가니 저부 중신을 과냉각하는 방식과 다단식 히터에 의해 생성된 열전계 환경을 결합하면, 히터에 대한 고액 성장 계면의 높이 위치가 변하지 않고 유지될 수 있을 뿐만 아니라, 성장 계면 부분의 열 환경의 안정성이 보장되고, 고체에서 액체로 돌출된 성장 계면을 더 형성할 수 있어 결정 과정에서 불순물 제거를 용이하게 하고 결정 순도를 향상시킨다. 도가니 상방은 가스 후드를 통해 가스가 블로잉되고, 가스 유입관의 가스는 아래에서 위로 가스 후드로 취입됨으로써, 가스 유입관에 남아 있는 휘발성 물질이 용융체에 직접 떨어지지 않도록 한다. By lowering the crucible and the crucible shaft to combine the positions of the crucible shaft and the lower heat shield, the method of supercooling the center of the crucible bottom is the method of lifting the heater or the heat shield by moving the thermoelectric member above the crucible, It prevents the deposited precipitate from falling into the crucible, and improves the crystal purity. Combining the method of supercooling the crucible bottom center with the thermoelectric environment generated by the multi-stage heater, not only can the height position of the solid-liquid growth interface with respect to the heater remain unchanged, but also ensure the stability of the thermal environment of the growth interface part and it is possible to further form a growth interface protruding from a solid to a liquid, thereby facilitating the removal of impurities in the crystallization process and improving the crystal purity. Gas is blown through the gas hood above the crucible, and the gas from the gas inlet pipe is blown into the gas hood from the bottom up, so that the volatile substances remaining in the gas inlet pipe do not directly fall into the melt.

도 1은 본 발명의 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로의 다른 각도에서의 단면 개략도이다. 1 is a cross-sectional schematic view of a semiconductor silicon material consumable growth furnace of the present invention.
2 is a cross-sectional schematic view from another angle of a semiconductor silicon material consumable growth furnace of the present invention.

도 1 및 도 2를 결합하면, 본 실시예는 노체(17), 노체(17) 내에 위치한 열 차폐부, 가열 장치, 도가니를 포함하는 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로를 개시하였고, 상기 열 차폐부 내부는 열 차폐 챔버이고, 상기 도가니 및 상기 도가니를 둘러싼 가열 장치는 모두 열 차폐 챔버 내에 위치한다. 상기 도가니는 원형 흑연 도가니(8) 및 흑연 도가니(8) 내에 위치한 원형 석영 도가니(9)를 포함하고, 흑연 도가니(8)는 하방의 도가니 샤프트(7)에 의해 지지된다. 상기 가열 장치와 열 차폐부는 서로 고정된다. 노체(17)의 상부와 하부에는 노체 상부벽(18), 노체 저부벽(19)이 각각 구비되고, 상기 노체(17), 노체 상부벽(18), 노체 저부벽(19)에는 모두 냉각 수조가 설치되어 있고, 노체(17)에는 2개의 중간 전극 구멍 및 2개의 하부 전극 구멍이 구비되고, 노체 상부벽(18)에는 2개의 상부 전극 구멍이 구비되고, 노체 저부벽(19)에는 하나의 도가니 샤프트 구멍, 2개의 가스관 구멍이 구비된다. 상기 노체 저부벽(19)에는 오버플로우 팬(20, overflow pan)이 배치되어 있고, 오버플로우 팬(20)은 하나의 도가니 샤프트 구멍, 2개의 가스관 구멍이 구비되고, 상기 오버플로우 팬(20)에는 직경이 50-60mm인 2개의 지지 기둥(13)이 설치되어 있고, 지지 기둥(13)에는 하부 열 차폐부(3)가 배치되고, 하부 열 차폐부(3)의 두께는 100-200mm이고, 2개의 가스관 구멍이 구비된다. 열 차폐부는 측부 열 차폐부(1), 상부 열 차폐부(2), 하부 열 차폐부(3)를 포함한다. 상기 하부 열 차폐부(3)에는 측부 열 차폐부(1)가 배치되고, 측부 열 차폐부(1) 상에는 2개의 중간 전극 구멍 및 2개의 하부 전극 구멍이 구비되고, 측부 열 차폐부(1)의 두께는 100-200mm이다. 상기 측부 열 차폐부(1)에는 상부 열 차폐부(2)가 배치되고, 상부 열 차폐부(2) 상에는 2개의 상부 전극 구멍이 구비되고, 상부 열 차폐부(2)의 두께는 100-200mm이다. 상기 하부 열 차폐부(3), 열 차폐부(1), 열 차폐부(2)는 전체적인 열 차폐부 시스템을 구성하고, 상기 열 차폐부 시스템 내에서, 가열 장치는 상부 히터(4), 중부 히터(5), 하부 히터(6)를 포함한다. 상기 상부 히터(4)는 도가니 상방에 위치하고, 중부 히터(5) 및 하부 히터(6)는 도가니 설비를 둘러싸고, 중부 히터(5)는 하부 히터(6)의 상방에 위치한다. 상기 상부 히터(4)와 상부 열 차폐부(2) 사이의 거리는 50-70mm이고, 2개의 상부 전극(14)에 의해 고정되고, 상부 전극(14)은 상부 열 차폐부(2), 상부 플랜지(18)의 상부 전극 구멍을 관통하여, 노체 외부 전원에 연결된다. 상기 중부 히터(5)와 측부 열 차폐부(1) 사이의 거리는 80-100mm이고, 2개의 중간 전극(16)에 의해 고정되고, 상기 중부 히터(5) 상에는 2개의 넓은 홈이 구비되어, 간섭없이 엘보 가스관(11)의 이동을 용이하게 하고, 전극(16)은 측부 열 차폐부(1), 노체(17)의 중간 전극 구멍을 관통하여 노체 외부 전원에 연결된다. 상기 하부 히터(6)와 측부 열 차폐부(1) 사이의 거리는 80-100mm이고, 2개의 하부 전극(15)에 의해 고정되고, 하부 전극(15)은 측부 열 차폐부(1), 노체(17)의 하부 전극 구멍을 관통하여 노체 외부 전원에 연결된다. 상기 중부 히터(5)와 하부 히터(6) 사이의 거리는 30-50mm이다. 1 and 2, the present embodiment discloses a semiconductor silicon material consumable growth furnace including a furnace body 17, a heat shield positioned within the furnace body 17, a heating device, and a crucible, and the heat shield inside is a heat shield chamber, and both the crucible and a heating device surrounding the crucible are located in the heat shield chamber. The crucible includes a circular graphite crucible 8 and a circular quartz crucible 9 positioned within the graphite crucible 8 , the graphite crucible 8 being supported by a crucible shaft 7 below. The heating device and the heat shield are fixed to each other. The upper and lower portions of the furnace body 17 are provided with a furnace top wall 18 and a furnace bottom wall 19, respectively, and the furnace body 17, the furnace top wall 18, and the furnace bottom wall 19 are all provided with cooling water tanks. is installed, the furnace body 17 is provided with two intermediate electrode holes and two lower electrode holes, the furnace body upper wall 18 is provided with two upper electrode holes, and the furnace bottom wall 19 has one A crucible shaft hole and two gas pipe holes are provided. An overflow pan (20) is disposed on the bottom wall of the furnace body (19), and the overflow pan (20) is provided with one crucible shaft hole and two gas pipe holes, and the overflow pan (20) is installed with two support posts 13 with a diameter of 50-60 mm, and a lower heat shield 3 is disposed on the support posts 13, and the thickness of the lower heat shield 3 is 100-200 mm, and , two gas pipe holes are provided. The heat shield includes a side heat shield 1 , an upper heat shield 2 , and a lower heat shield 3 . A side heat shield 1 is disposed in the lower heat shield 3 , and two middle electrode holes and two lower electrode holes are provided on the side heat shield 1 , and a side heat shield 1 is provided. The thickness is 100-200mm. An upper heat shield 2 is disposed on the side heat shield 1, two upper electrode holes are provided on the upper heat shield 2, and the thickness of the upper heat shield 2 is 100-200 mm am. The lower heat shield (3), heat shield (1), and heat shield (2) constitute an overall heat shield system, and in the heat shield system, the heating device includes an upper heater (4), a central section It includes a heater 5 and a lower heater 6 . The upper heater 4 is located above the crucible, the central heater 5 and the lower heater 6 surround the crucible facility, and the central heater 5 is located above the lower heater 6 . The distance between the upper heater 4 and the upper heat shield 2 is 50-70 mm, fixed by two upper electrodes 14, the upper electrode 14 is an upper heat shield 2, an upper flange (18) Through the hole in the upper electrode, the furnace body is connected to an external power source. The distance between the central heater 5 and the side heat shield 1 is 80-100 mm, fixed by two middle electrodes 16, and two wide grooves are provided on the central heater 5, Without facilitating the movement of the elbow gas pipe 11, the electrode 16 penetrates the side heat shield 1, the middle electrode hole of the furnace body 17, and is connected to an external power source of the furnace body. The distance between the lower heater 6 and the side heat shield 1 is 80-100 mm, fixed by two lower electrodes 15, and the lower electrode 15 is a side heat shield 1, a furnace body ( 17) through the lower electrode hole and connected to the external power source of the furnace body. The distance between the central heater 5 and the lower heater 6 is 30-50 mm.

도가니의 하방에는 도가니 샤프트(7)가 설치되어 있고, 상기 도가니 샤프트(7)는 도가니 하방에서 연장되어 열 차폐부의 저부벽, 즉 하부 열 차폐부(3)를 관통한다. 상기 열 차폐부의 저부벽에는 도가니 샤프트를 관통시키기 위한 샤프트 구멍이 설치되어 있고, 상기 샤프트 구멍의 단면은 위에서 아래로 점차 커지고, 상기 도가니 샤프트(7)는 상기 샤프트 구멍에 결합되는 샤프트 플러그부(71)가 구비되고, 상기 샤프트 플러그부(71)의 단면은 샤프트 구멍에 대응하게, 동일하게 위에서 아래로 점차 커지고, 상기 샤프트 플러그부(71)가 가장 높은 위치로 상승하면 샤프트 구멍과 결합되어 폐쇄 상태를 형성한다. 본 실시예에서, 상기 샤프트 구멍은 원추형 구멍이고, 테이퍼 각도는 90-120°이다. 샤프트 플러그(71)는 상기 원추형 구멍에 결합되는 원추형 샤프트 플러그이고, 상기 원추형 샤프트 플러그는 도가니를 중심으로 설치되고 도가니 샤프트와 동축이다. A crucible shaft 7 is installed below the crucible, and the crucible shaft 7 extends below the crucible and penetrates the bottom wall of the heat shield, that is, the lower heat shield 3 . A shaft hole for penetrating the crucible shaft is installed in the bottom wall of the heat shield, the cross section of the shaft hole gradually increases from top to bottom, and the crucible shaft 7 is a shaft plug part 71 coupled to the shaft hole ) is provided, and the cross section of the shaft plug part 71 is gradually increased from top to bottom to correspond to the shaft hole, and when the shaft plug part 71 rises to the highest position, it engages with the shaft hole and is closed. to form In this embodiment, the shaft hole is a conical hole, and the taper angle is 90-120°. The shaft plug 71 is a conical shaft plug coupled to the conical hole, and the conical shaft plug is installed around the crucible and is coaxial with the crucible shaft.

도가니 상방에 위치하는 가스 후드를 더 포함하고, 도가니와 마주하는 상기 가스 후드의 하방에는 가스 취입 구멍이 설치되어 있고, 가스 후드의 일단은 가스 유입관(11)에 연결되고, 타단은 가스 배출관(111)에 연결되고, 상기 가스 유입관(11)은 가스 후드에서 아래로 절곡되어 연장되고, 가스 배출관도 동일하게 가스 후드에서 아래로 연장된다. 상기 열 차폐부의 저부벽은 저부벽을 관통하는 2개의 직선관(12)이 고정되어 있고, 직선관(12) 중 하나는 가스 유입관(11)의 하단에 결합되고, 가스 유입관(11)의 하단은 상기 직선관(12)에 대해 신축(伸縮)하며, 다른 직선관(12)은 가스 배출관의 하단에 결합되고, 가스 배출관(111)의 하단도 동일하게 상기 직선관(12)에 대해 신축한다. 본 실시예에서, 가스 유입관(11) 및 가스 배출관 하단은 직선관(12) 상단에 걸림 연결되어 직선관(12) 내에서 상하로 슬라이딩 가능하다. 결정이 성장할 때, 가스 유입관(11) 일단에 고순도 아르곤 가스가 유입되고, 가스 배출관은 가스를 흡입하고, 가스는 가스 후드(10) 내에서 흐르고, 용융체 액면을 퍼지하여, 휘발성 물질, 불순물을 제거하여, 결정의 순도를 향상시킨다. 가스 유입관(11)의 가스는 아래에서 위로 가스 후드로 취입됨으로써, 가스 유입관에 남아 있는 휘발성 물질이 용융체에 직접 떨어지지 않도록 한다. 도가니 및 도가니 샤프트(7)가 아래로 이동하면, 가스 유입관(11) 및 가스 배출관(111)은 흑연 도가니(8)와 함께 이동하고, 직선관(12)은 고정되어 있다. 가스 유입관(11) 및 가스 배출관(111)의 내경은 40-60mm이고, 관벽 두께는 5-7mm이고, 직선관(12)의 내경은 65-75mm이고, 관벽 두께는 5-7mm이다. It further includes a gas hood positioned above the crucible, a gas injection hole is installed under the gas hood facing the crucible, one end of the gas hood is connected to the gas inlet pipe 11, and the other end is a gas outlet pipe ( 111), the gas inlet pipe 11 is bent downward from the gas hood and extended, and the gas exhaust pipe also extends downward from the gas hood. Two straight pipes 12 passing through the bottom wall are fixed to the bottom wall of the heat shield, and one of the straight pipes 12 is coupled to the lower end of the gas inlet pipe 11, and the gas inlet pipe 11 The lower end of the straight pipe 12 expands and contracts with respect to the straight pipe 12, and the other straight pipe 12 is coupled to the lower end of the gas discharge pipe, and the lower end of the gas discharge pipe 111 is similarly to the straight pipe 12. build up In this embodiment, the lower end of the gas inlet pipe 11 and the gas outlet pipe are hooked up to the upper end of the straight pipe 12 to be slidable up and down in the straight pipe 12 . When the crystals grow, high-purity argon gas is introduced into one end of the gas inlet pipe 11, the gas outlet pipe sucks the gas, the gas flows in the gas hood 10, and the melt liquid level is purged to remove volatile substances and impurities By removing it, the purity of the crystal is improved. The gas in the gas inlet pipe 11 is blown into the gas hood from the bottom up, so that the volatile substances remaining in the gas inlet pipe do not directly fall into the melt. When the crucible and the crucible shaft 7 move downward, the gas inlet pipe 11 and the gas outlet pipe 111 move together with the graphite crucible 8 , and the straight pipe 12 is fixed. The inner diameter of the gas inlet pipe 11 and the gas outlet pipe 111 is 40-60 mm, the pipe wall thickness is 5-7 mm, the inner diameter of the straight pipe 12 is 65-75 mm, and the pipe wall thickness is 5-7 mm.

상기 하부 열 차폐부(3)의 중심은 상기 도가니 샤프트(7)의 원추면과 서로 결합되고, 도가니 샤프트(7)가 아래로 이동하면, 2개의 원래 부착된 2개의 원추면은 점차 이격되어, 상대 면적이 증가하고, 도가니 저부 중심의 열 누출이 증가되어, 과냉각도가 점차 증가되는 것에 의해 결정 구동력을 제공함으로써, 히터 또는 열 차폐부를 리프팅하는 방식은 도가니 상방의 열전계부재를 움직여, 부착된 침전물이 도가니로 떨어지는 것을 방지한다. 도가니 위치가 하강함에 따라, 상기 다단 히터에 의해 생성된 열전계 환경이 결합되어, 히터에 대한 고액 성장 계면의 높이 위치가 변하지 않고 유지될 수 있고, 성장 계면 부분의 열 환경의 안정성이 보장되고, 고체에서 액체로 돌출된 성장 계면을 형성할 수 있어 결정 과정에서 불순물 제거를 용이하게 하고 결정 순도를 향상시킨다. The center of the lower heat shield 3 is coupled with the conical surface of the crucible shaft 7, and when the crucible shaft 7 moves downward, the two originally attached two conical surfaces are gradually spaced apart, the relative area This increases, the heat leakage at the center of the crucible is increased, and the degree of supercooling is gradually increased to provide a crystal driving force, so that the method of lifting the heater or the heat shield is to move the thermal field member above the crucible, so that the deposited deposits are removed. to prevent falling into the crucible. As the crucible position is lowered, the thermal field environment generated by the multi-stage heater is combined, so that the height position of the solid-liquid growth interface with respect to the heater can be maintained unchanged, and the stability of the thermal environment of the growth interface portion is ensured, It is possible to form a protruding growth interface from a solid to a liquid, which facilitates the removal of impurities during the crystallization process and improves the crystal purity.

본 발명은 상기 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로를 이용한 실리콘 재료 제조 방법의 실시예를 더 제공한다. The present invention further provides an embodiment of a silicon material manufacturing method using the semiconductor silicon material consumable growth furnace.

상기 제조 방법은, 실리콘 재료 결정을 성장시킬 때 도가니는 도가니 샤프트를 따라 아래로 이동하는 단계; 도가니 상방의 가스 후드에서 가스가 취출되어 도가니 내의 용융체 액면으로 블로잉되는 단계;를 포함한다. 도가니 샤프트(7)가 아래로 이동하면, 2개의 원래 부착된 2개의 원추면은 점차 이격되어, 상대 면적이 증가하고, 도가니 저부 중심의 열 누출이 증가되어, 과냉각도가 점차 증가되는 것에 의해 결정 구동력을 제공함으로써, 히터 또는 열 차폐부를 리프팅하는 방식은 도가니 상방의 열전계 부재를 움직여, 부착된 침전물이 도가니로 떨어지는 것을 방지한다. 도가니 위치가 하강함에 따라, 상기 다단식 히터에 의해 생성된 열전계 환경에 맞춰, 히터에 대한 고액 성장 계면의 높이 위치가 변하지 않고 유지될 수 있어, 성장 계면 부분의 열 환경의 안정성이 보장되고, 고체에서 액체로 돌출된 성장 계면을 형성할 수 있어 결정 과정에서 불순물 제거를 용이하게 하고 결정 순도를 향상시킨다. The manufacturing method includes: moving a crucible down along a crucible shaft when growing a silicon material crystal; and blowing the gas out of the gas hood above the crucible to the liquid level of the molten material in the crucible. When the crucible shaft 7 moves down, the two originally attached two conical surfaces are gradually spaced apart, the relative area increases, and the heat leakage at the center of the crucible bottom increases, so that the degree of supercooling gradually increases, thereby crystal driving force By providing , the method of lifting the heater or the heat shield moves the thermoelectric member above the crucible to prevent the deposited sediment from falling into the crucible. As the crucible position descends, in accordance with the thermal field environment generated by the multi-stage heater, the height position of the solid-liquid growth interface with respect to the heater can be maintained unchanged, so that the stability of the thermal environment of the growth interface portion is ensured, and the solid It is possible to form a growth interface protruding from the liquid to the liquid, thereby facilitating the removal of impurities during the crystallization process and improving the crystal purity.

본 발명은 상기 기술방안을 구체적으로 구현하기 위한 많은 방법 및 수단을 가지고 있으며, 이상은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이다. 설명드릴 것은, 당업자에게 있어, 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 전제하에 여러 개선 및 수정을 더 진행할 수 있고, 이러한 개선 및 수정도 본 발명의 보호범위로 간주되어야 한다. 본 실시예에서 명확하지 않은 각 구성요소는 모두 종래 기술을 사용하여 추가로 구현될 수 있다. The present invention has many methods and means for specifically implementing the above technical solution, and the above is only a preferred embodiment of the present invention. It will be explained that, for those skilled in the art, various improvements and modifications may be made without departing from the principles of the present invention, and these improvements and modifications should also be regarded as the protection scope of the present invention. Each component that is not clear in the present embodiment may be additionally implemented using conventional techniques.

Claims (7)

노체, 노체 내에 위치한 열 차폐부, 가열 장치, 도가니를 포함하고, 상기 열 차폐부 내부는 열 차폐 챔버이고, 상기 도가니 및 상기 도가니를 둘러싼 가열 장치는 모두 열 차폐 챔버 내에 위치하는 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로에 있어서,
상기 가열 장치와 열 차폐부는 서로 고정되고, 도가니의 하방에는 도가니 샤프트가 설치되어 있고, 상기 도가니 샤프트는 도가니 하방에서 연장되어 열 차폐부의 저부벽을 관통하고, 상기 열 차폐부의 저부벽에는 도가니 샤프트를 관통시키기 위한 샤프트 구멍이 설치되어 있고, 상기 샤프트 구멍의 단면은 위에서 아래로 점차 커지고, 상기 도가니 샤프트는 상기 샤프트 구멍에 결합되는 샤프트 플러그부가 구비되고, 상기 샤프트 플러그부의 단면은 샤프트 구멍에 대응하게, 동일하게 위에서 아래로 점차 커지고, 상기 샤프트 플러그부가 가장 높은 위치로 상승하면 샤프트 구멍과 결합되어 폐쇄 상태를 형성하고,
도가니 상방에 위치하는 가스 후드를 더 포함하고, 도가니와 마주하는 상기 가스 후드의 하방에는 가스 취입 구멍이 설치되어 있고, 가스 후드의 일단은 가스 유입관에 연결되고, 타단은 가스 배출관에 연결되고, 상기 가스 유입관은 가스 후드에서 아래로 절곡되어 연장되고, 가스 배출관도 동일하게 가스 후드에서 아래로 연장되고, 상기 열 차폐부의 저부벽에는 저부벽을 관통하는 2개의 직선관이 고정되어 있고, 직선관 중 하나는 가스 유입관의 하단에 결합되고, 가스 유입관의 하단은 상기 직선관에 대해 신축하며, 다른 직선관은 가스 배출관의 하단에 결합되고, 가스 배출관의 하단도 동일하게 상기 직선관에 대해 신축하는,
반도체 실리콘 재료 소모품 성장로. A semiconductor silicon material consumable growth comprising a furnace body, a heat shield positioned within the furnace body, a heating device, and a crucible, wherein the heat shield interior is a heat shield chamber, and the crucible and a heating device surrounding the crucible are all positioned within the heat shield chamber in the row,
The heating device and the heat shield are fixed to each other, a crucible shaft is installed below the crucible, the crucible shaft extends from the bottom of the crucible and passes through the bottom wall of the heat shield, and a crucible shaft is provided on the bottom wall of the heat shield A shaft hole for penetrating is provided, the cross section of the shaft hole gradually increases from top to bottom, the crucible shaft is provided with a shaft plug portion coupled to the shaft hole, and the cross section of the shaft plug portion corresponds to the shaft hole, Similarly, it gradually increases from top to bottom, and when the shaft plug part rises to the highest position, it is combined with the shaft hole to form a closed state,
It further comprises a gas hood positioned above the crucible, a gas injection hole is installed under the gas hood facing the crucible, one end of the gas hood is connected to a gas inlet pipe, and the other end is connected to a gas outlet pipe, The gas inlet pipe is bent downward from the gas hood and extended, the gas outlet pipe also extends downwardly from the gas hood, and two straight pipes passing through the bottom wall are fixed to the bottom wall of the heat shield and straight One of the pipes is coupled to the lower end of the gas inlet pipe, the lower end of the gas inlet pipe expands and contracts with respect to the straight pipe, the other straight pipe is coupled to the lower end of the gas outlet pipe, and the lower end of the gas outlet pipe is also connected to the straight pipe to expand and contract,
Semiconductor silicon material consumable growth furnace. 제1항에 있어서,
상기 샤프트 구멍은 원추형 구멍이고, 샤프트 플러그는 상기 원추형 구멍에 결합되는 원추형 샤프트 플러그이고, 상기 원추형 샤프트 플러그는 도가니를 둘러싸며 설치되고, 도가니 샤프트와 동축인, 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로. The method of claim 1,
wherein the shaft hole is a conical hole, the shaft plug is a conical shaft plug coupled to the conical hole, the conical shaft plug is installed surrounding the crucible and is coaxial with the crucible shaft. 제2항에 있어서,
상기 가열 장치는 상부 히터, 중부 히터, 하부 히터를 포함하고, 상기 상부 히터는 도가니 상방에 위치하고, 중부 히터 및 하부 히터는 도가니 설비를 둘러싸고, 중부 히터는 하부 히터의 상방에 위치하는, 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로. 3. The method of claim 2,
wherein the heating device includes an upper heater, a middle heater, and a lower heater, the upper heater is positioned above the crucible, the middle heater and the lower heater surround the crucible equipment, and the central heater is positioned above the lower heater. Consumable growth furnace. 제3항에 있어서,
상기 상부 히터는 상부 전극에 연결되고 상부 전극을 통해 열 차폐부의 상단 커버에 고정되고, 상부 전극은 열 차폐부 및 노체를 관통하고, 중부 히터는 중간 전극에 연결되고 중간 전극을 통해 열 차폐부의 상단 커버에 고정되고, 중간 전극은 열 차폐부 및 노체를 관통하고, 하부 히터는 하부 전극에 연결되고 하부 전극을 통해 열 차폐부의 상단 커버에 고정되고, 하부 전극은 열 차폐부 및 노체를 관통하는, 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로. 4. The method of claim 3,
The upper heater is connected to the upper electrode and fixed to the top cover of the heat shield through the upper electrode, the upper electrode passes through the heat shield and the furnace body, the middle heater is connected to the middle electrode and the upper end of the heat shield through the middle electrode fixed to the cover, the middle electrode passes through the heat shield and the furnace body, the lower heater is connected to the lower electrode and fixed to the top cover of the heat shield through the lower electrode, and the lower electrode passes through the heat shield and the furnace body; Semiconductor silicon material consumable growth furnace. 제1항에 있어서,
상기 가스 후드는 도가니 상방에 고정되는, 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로. The method of claim 1,
wherein the gas hood is fixed above the crucible. 제1항에 있어서,
상기 도가니는 원형 흑연 도가니 및 흑연 도가니 내에 위치한 원형 석영 도가니를 포함하고, 흑연 도가니는 하방의 도가니 샤프트에 의해 지지되는, 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로. The method of claim 1,
wherein the crucible comprises a circular graphite crucible and a circular quartz crucible positioned within the graphite crucible, wherein the graphite crucible is supported by an underlying crucible shaft. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로를 이용한 실리콘 재료 제조 방법에 있어서,
실리콘 재료 결정을 성장시킬 때 도가니는 도가니 샤프트를 따라 아래로 이동하고, 도가니 상방의 가스 후드에서 가스가 취출되어 도가니 내의 용융체 액면으로 블로잉되는, 반도체 실리콘 재료 소모품 성장로를 이용한 실리콘 재료 제조 방법. In the silicon material manufacturing method using the semiconductor silicon material consumable growth furnace according to any one of claims 1 to 6,
A method for manufacturing a silicon material using a semiconductor silicon material consumable growth furnace, wherein the crucible moves downward along the crucible shaft when growing the silicon material crystal, and gas is taken out from a gas hood above the crucible and blown into the melt liquid level in the crucible.
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