KR102477163B1 - Apparatus for growing crystal and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결정 성장 장치에 관한 것으로, 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 배치되는 써셉터; 상기 써셉터의 내부에 배치되는 도가니; 상기 도가니와 상기 써셉터 사이에 제공되는 냉각 가스 유로; 및 상기 냉각 가스 유로를 복수개의 구역들로 분리하는 층 분리대들을 포함한다. 각각의 상기 층 분리대들은, 그에 인접하는 상기 구역들을 서로 연결하는 제1 개구 및 상기 제1 개구를 개폐하는 제1 밸브를 포함한다.The present invention relates to a crystal growing apparatus comprising: a process chamber; a susceptor disposed inside the process chamber; a crucible disposed inside the susceptor; a cooling gas passage provided between the crucible and the susceptor; and layer separators separating the cooling gas passage into a plurality of zones. Each of the layer separators includes a first opening connecting the zones adjacent thereto and a first valve opening and closing the first opening.

Description

결정 성장 장치 및 그 구동 방법 {APPARATUS FOR GROWING CRYSTAL AND DRIVING METHOD THEREOF}Crystal growing device and its driving method {APPARATUS FOR GROWING CRYSTAL AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 결정 성장 장치 및 그 구동 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 냉각 가스를 이용하는 결정 성장 장치 및 그 구동 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a crystal growing apparatus and a driving method thereof. More specifically, it relates to a crystal growing apparatus using a cooling gas and a driving method thereof.

최근 실리콘형 태양전지에 의한 태양광 발전은 무공해, 안정성, 신뢰성 등의 장점으로 인해 시험단계를 지나 상업화 단계에 이르렀다. 이미, 미국, 일본, 독일의 경우 실리콘 태양전지를 이용하여 수십 내지 수천 GW 용량의 태양광 발전이 이루어지고 있고 대한민국에서도 수십만 MW의 태양광 발전이 이루어지고 있는 실정이다.Recently, photovoltaic power generation by silicon-type solar cells has passed through the testing stage and reached the commercialization stage due to its advantages such as non-pollution, stability, and reliability. Already, in the case of the United States, Japan, and Germany, solar power generation with a capacity of tens to thousands of GW is being made using silicon solar cells, and solar power generation of hundreds of thousands of MW is being made in Korea.

태양전지용 다결정 실리콘 잉곳은 제조시 기본적으로 방향성을 갖는 응고를 필요로 한다. 즉, 석영이나 흑연으로 제조된 도가니 속에 다결정 실리콘 알갱이를 투입하여 용융시킨 후 도가니의 하부에서 실리콘의 용해열을 제거시켜 나감으로써, 냉각에 따른 응고 과정이 도가니 하부에서 상방으로 점진적으로 일어나도록 한다.Polycrystalline silicon ingots for solar cells basically require directional solidification during manufacture. That is, polycrystalline silicon grains are put into a crucible made of quartz or graphite, melted, and then the melting heat of silicon is removed from the bottom of the crucible, so that the solidification process following cooling occurs gradually upward from the bottom of the crucible.

본 발명은 제조되는 잉곳 내의 결정 결함이 최소화 되도록 하는 결정 성장 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a crystal growth apparatus and a driving method thereof that minimize crystal defects in an ingot to be manufactured.

본 발명은 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 배치되는 써셉터; 상기 써셉터의 내부에 배치되는 도가니; 상기 도가니와 상기 써셉터 사이에 제공되는 냉각 가스 유로; 및 상기 냉각 가스 유로를 복수개의 구역들로 분리하는 층 분리대들을 포함하고, 각각의 상기 층 분리대들은, 그에 인접하는 상기 구역들을 서로 연결하는 제1 개구 및 상기 제1 개구를 개폐하는 제1 밸브를 포함하는 결정 성장 장치를 제공한다,The present invention relates to a process chamber; a susceptor disposed inside the process chamber; a crucible disposed inside the susceptor; a cooling gas passage provided between the crucible and the susceptor; and layer separators separating the cooling gas passage into a plurality of zones, each of the layer separators including a first opening connecting the adjacent zones to each other and a first valve opening and closing the first opening. It provides a crystal growth apparatus comprising,

본 발명은 도가니 내부에 원재료를 투입하는 것; 히터를 고온 조건으로 유지하여 상기 원재료를 용융시키는 것; 열 교환 블록을 이용하여 상기 도가니의 열을 배출하는 것; 및 상기 도가니를 둘러싸는 냉각 가스 유로에 냉각 가스를 공급하여, 상기 도가니로부터 열을 배출하는 것을 포함하되, 상기 냉각 가스 유로는 수직적으로 적층된 복수개의 구역들을 포함하고, 상기 냉각 가스는 상기 구역들 중 최하부의 구역으로부터 최상부의 구역까지 순차적으로 공급되며, 적어도 하나의 상기 구역들은 상기 도가니를 평면적으로 둘러싸는 결정 성장 장치의 구동 방법을 제공한다.The present invention is to put raw materials into the crucible; maintaining a heater at a high temperature condition to melt the raw material; discharging heat from the crucible using a heat exchange block; and discharging heat from the crucible by supplying cooling gas to a cooling gas passage surrounding the crucible, wherein the cooling gas passage includes a plurality of vertically stacked zones, and the cooling gas flows through the zones. of the lowermost zone to the uppermost zone, and at least one of the zones provides a driving method of the crystal growth apparatus that surrounds the crucible in a planar manner.

본 발명에 따른 결정 성장 장치 및 그 구동 방법은 냉각 가스 유로에 냉각 가스가 공급될 수 있다. 그 결과, 제조되는 잉곳 내의 결정 결함이 최소화될 수 있다. In the crystal growing apparatus and method of driving the same according to the present invention, a cooling gas may be supplied to a cooling gas passage. As a result, crystal defects in the ingot to be manufactured can be minimized.

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 결정 성장 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 비교예에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 본 발명에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결정 성장 장치를 설명하기 위한 단면도이다.1A is a cross-sectional view for explaining a crystal growing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 1b is a cross-sectional view taken along A-A' in Fig. 1a.
Fig. 1c is a sectional view taken along BB' of Fig. 1a.
2A and 2B are diagrams for explaining a driving method of a crystal growing apparatus according to a comparative example of the present invention.
3 is a flowchart for explaining a method of driving a crystal growing apparatus according to the present invention.
4A to 4E are diagrams for explaining a method of driving a crystal growing apparatus according to the present invention.
5 is a cross-sectional view for explaining a crystal growing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' refers to the presence of one or more other elements, steps, operations and/or devices mentioned. or do not rule out additions.

이하 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings below.

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 결정 성장 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 B-B'에 따른 단면도이다.1A is a cross-sectional view for explaining a crystal growing apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along A-A' of FIG. 1A, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along B-B' of FIG. 1A. to be.

도 1a 내지 1c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 결정 성장 장치는 공정 챔버(100), 써셉터(210), 도가니(220), 지지대(230), 제1 내지 제6 층 분리대들(241-246), 냉각 가스 유로(250), 제1 히터(300) 및 제2 히터(400)를 포함할 수 있다.1A to 1C, the crystal growing apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a process chamber 100, a susceptor 210, a crucible 220, a support 230, and first to sixth layer separators. Fields 241 to 246 , a cooling gas passage 250 , a first heater 300 and a second heater 400 may be included.

공정 챔버(100)는 내부에 빈 공간을 포함할 수 있다. 상기 빈 공간은 진공 상태로 유지될 수 있다. 써셉터(210), 도가니(220), 제1 히터(300) 및 제2 히터(400)는 공정 챔버(100) 내부에 배치될 수 있다.The process chamber 100 may include an empty space therein. The empty space may be maintained in a vacuum state. The susceptor 210 , the crucible 220 , the first heater 300 and the second heater 400 may be disposed inside the process chamber 100 .

써셉터(210)는 제1 베이스부(211) 및 제1 프레임부(212)를 포함할 수 있다. 제1 베이스부(211)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 연장하는 판의 형태일 수 있다. 제1 프레임부(212)는 제1 베이스부(211)의 가장자리에서 제3 방향(D3)을 따라 연장할 수 있다. 제3 방향(D3)은 수직한 방향일 수 있다. 써셉터(210)는 상부가 개방된 박스의 형태를 가질 수 있다. 다시 말하면, 써셉터(210)는 제1 베이스부(211) 및 제1 프레임부(212)에 의해 둘러싸이는 공간을 가질 수 있고, 상기 공간에 도가니(220)가 수용될 수 있다. 써셉터(210)는 카본복합체(Carbon-Carbon composite)를 포함할 수 있다. 일 예로, 써셉터(210)는 그라파이트(Graphite)를 포함할 수 있다. 위와 같이, 써셉터(210)는 단열재를 포함할 수 있다.The susceptor 210 may include a first base part 211 and a first frame part 212 . The first base part 211 may have a plate shape extending along the first and second directions D1 and D2. The first frame part 212 may extend along the third direction D3 from the edge of the first base part 211 . The third direction D3 may be a vertical direction. The susceptor 210 may have a box shape with an open top. In other words, the susceptor 210 may have a space surrounded by the first base part 211 and the first frame part 212, and the crucible 220 may be accommodated in the space. The susceptor 210 may include a carbon-carbon composite. For example, the susceptor 210 may include graphite. As above, the susceptor 210 may include a heat insulating material.

써셉터(210)의 내부에 도가니(220)가 배치될 수 있다. 도가니(220)는 제2 베이스부(221) 및 제2 프레임부(222)를 포함할 수 있다. 도가니(220)는 써셉터(210)와 서로 이격될 수 있다. 제2 베이스부(221)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 연장하는 판의 형태일 수 있다. 제2 프레임부(222)는 제2 베이스부(221)의 가장자리에서 제3 방향(D3)을 따라 연장할 수 있다. 도가니(220)는 상부가 개방된 박스의 형태를 가질 수 있다. 다시 말하면, 도가니(220)는 제2 베이스부(221) 및 제2 프레임부(222)에 의해 둘러싸이는 공간을 가질 수 있고, 상기 공간에서 원재료가 수용되어 용융 및 응고될 수 있다. 도가니(220)는 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 산화규소(SiC), 석영(SiO2), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti) 및 이트륨(Y) 중 하나를 포함할 수 있다. 위와 같이, 도가니(220)는 고온을 견딜 수 있는 물질을 포함할 수 있다.A crucible 220 may be disposed inside the susceptor 210 . The crucible 220 may include a second base part 221 and a second frame part 222 . The crucible 220 and the susceptor 210 may be spaced apart from each other. The second base part 221 may be in the form of a plate extending along the first direction D1 and the second direction D2. The second frame part 222 may extend along the third direction D3 from the edge of the second base part 221 . The crucible 220 may have a box shape with an open top. In other words, the crucible 220 may have a space surrounded by the second base part 221 and the second frame part 222, and the raw material may be accommodated in the space and melted and solidified. The crucible 220 includes tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), silicon oxide (SiC), quartz (SiO2), niobium (Nb), zirconium (Zr), titanium (Ti) and yttrium ( Y) may include one of As above, the crucible 220 may include a material capable of withstanding high temperatures.

냉각 가스 유로(250)는 써셉터(210)와 도가니(220) 사이에 제공될 수 있다. 냉각 가스 유로(250)는 써셉터(210)와 도가니(220) 사이에 정의되는 빈 공간일 수 있다. 냉각 가스 유로(250)는 냉각 가스가 공급될 수 있는 빈 공간일 수 있다. 냉각 가스 유로(250)는 제1 내지 제8 구역들(251-258)을 포함할 수 있다.The cooling gas passage 250 may be provided between the susceptor 210 and the crucible 220 . The cooling gas passage 250 may be an empty space defined between the susceptor 210 and the crucible 220 . The cooling gas passage 250 may be an empty space through which cooling gas is supplied. The cooling gas passage 250 may include first to eighth zones 251 to 258 .

제1 구역(251)은 도가니(220)의 제2 베이스부(221) 및 써셉터(210)의 제1 베이스부(211) 사이에 제공될 수 있다. 제1 구역(251)은 도가니(220), 써셉터(210) 및 지지대(230)에 의해 둘러싸일 수 있다.The first zone 251 may be provided between the second base part 221 of the crucible 220 and the first base part 211 of the susceptor 210 . The first zone 251 may be surrounded by the crucible 220 , the susceptor 210 and the support 230 .

제2 구역(252)은 제1 구역(251) 옆에 제공될 수 있다. 제2 구역(252)은 제1 구역(251)을 평면적으로 둘러쌀 수 있다. 제2 구역(252)은 도가니(220), 써셉터(210), 지지대(230) 및 제1 층 분리대(241)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제1 구역(251) 및 제2 구역(252)은 서로 이격될 수 있고, 그 사이에는 지지대(230)가 제공될 수 있다.A second area 252 may be provided next to the first area 251 . The second region 252 may planarly surround the first region 251 . The second zone 252 may be surrounded by the crucible 220 , the susceptor 210 , the support 230 and the first layer separator 241 . The first area 251 and the second area 252 may be spaced apart from each other, and a support 230 may be provided therebetween.

지지대(230)는 도가니(220)의 아래에서 도가니(220)를 지지할 수 있다. 지지대(230)는 제3 방향(D3)을 따라 연장할 수 있다. 지지대(230)는 냉각 가스 유로(250) 내에 제공될 수 있다. 지지대(230)는 제1 구역(251)을 평면적으로 둘러쌀 수 있다. 지지대(230)는 제2 구역(252)에 의해 평면적으로 둘러싸일 수 있다. 다시 말하면, 지지대(230)는 제1 구역(251) 및 제2 구역(252)을 분리할 수 있다. 지지대(230)는 제1 구역(251)과 제2 구역(252)을 서로 연결하는 개구들을 포함할 수 있다. 지지대(230)는 상기 개구들 각각을 개폐하는 제1 밸브들(231)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 밸브들(231)은 버터플라이 밸브일 수 있다.The support 230 may support the crucible 220 under the crucible 220 . The support 230 may extend along the third direction D3. The support 230 may be provided within the cooling gas passage 250 . The support 230 may planarly surround the first region 251 . The support 230 may be surrounded in plan by the second area 252 . In other words, the support 230 may separate the first area 251 and the second area 252 . The support 230 may include openings connecting the first area 251 and the second area 252 to each other. The support 230 may include first valves 231 opening and closing each of the openings. For example, the first valves 231 may be butterfly valves.

제3 내지 제8 구역들(253-258)은 제2 구역(252) 위에 제3 방향(D3)을 따라 순차적으로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 제3 내지 제8 구역들(253-258)은 도가니(220)의 제2 프레임부(222) 및 써셉터(210)의 제1 프레임부(212) 사이에 제공될 수 있다.The third to eighth zones 253 to 258 may be sequentially provided on the second zone 252 along the third direction D3 . In other words, the third to eighth zones 253 to 258 may be provided between the second frame part 222 of the crucible 220 and the first frame part 212 of the susceptor 210 .

제3 구역(253)은 인접하는 제2 구역(252)과 서로 이격될 수 있고, 그 사이에는 제1 층 분리대(241)가 제공될 수 있다. 다시 말하면, 제1 층 분리대(241)는 제2 구역(252)과 제3 구역(253)을 분리할 수 있다. 제1 층 분리대(241)는 제2 구역(252)과 제3 구역(253)을 서로 연결하는 개구들을 포함할 수 있다. 제1 층 분리대(241)는 상기 개구들 각각을 개폐하는 제2 밸브들(247)을 포함할 수 있다.The third zone 253 may be spaced apart from the adjacent second zone 252, and a first layer separator 241 may be provided between them. In other words, the first layer separator 241 may separate the second area 252 and the third area 253 . The first layer separator 241 may include openings connecting the second area 252 and the third area 253 to each other. The first layer separator 241 may include second valves 247 opening and closing each of the openings.

제4 구역(254)은 인접하는 제3 구역(253)과 서로 이격될 수 있고, 그 사이에는 제2 층 분리대(242)가 제공될 수 있다. 다시 말하면, 제2 층 분리대(242)는 제3 구역(253)과 제4 구역(254)을 분리할 수 있다. 제2 층 분리대(242)는 제3 구역(253)과 제4 구역(254)을 서로 연결하는 개구들을 포함할 수 있다. 제2 층 분리대(242)는 상기 개구들 각각을 개폐하는 제2 밸브들(247)을 포함할 수 있다.The fourth area 254 may be spaced apart from the adjacent third area 253, and a second layer separator 242 may be provided therebetween. In other words, the second layer separator 242 may separate the third area 253 and the fourth area 254 . The second layer separator 242 may include openings connecting the third area 253 and the fourth area 254 to each other. The second layer separator 242 may include second valves 247 opening and closing each of the openings.

제3 구역(253) 및 제4 구역(254), 제1 층 분리대(241) 및 제2 층 분리대(242)와 유사하게, 제5 내지 제8 구역들(255-258)은 서로 이격될 수 있고, 그 사이에 각각의 제3 내지 제6 층 분리대들(243-246)이 제공될 수 있다. 제3 내지 제6 층 분리대들(243-246) 각각은 인접하는 구역들을 서로 연결하는 개구들을 포함할 수 있다. 제3 내지 제6 층 분리대들(243-246) 각각은 상기 개구들을 개폐하는 제2 밸브들(247)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 밸브들(247)은 버터플라이 밸브일 수 있다.Similar to the third section 253 and the fourth section 254, the first layer separator 241 and the second layer separator 242, the fifth to eighth sections 255-258 may be spaced apart from each other. There may be a third to sixth layer separators 243 to 246 provided therebetween. Each of the third to sixth layer separators 243 to 246 may include openings connecting adjacent areas to each other. Each of the third to sixth layer separators 243 to 246 may include second valves 247 that open and close the openings. For example, the second valves 247 may be butterfly valves.

결정 성장 장치는 덮개(270)를 더 포함할 수 있다. 덮개(270)는 써셉터(210)의 상면과 도가니(220)의 상면을 연결할 수 있다. 덮개(270)는 써셉터(210)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.The crystal growing device may further include a cover 270 . The cover 270 may connect the upper surface of the susceptor 210 and the upper surface of the crucible 220 . The cover 270 may include the same material as the susceptor 210 .

결정 성장 장치는 열 교환 블록(260), 냉매관(261) 및 냉매 공급기(262)를 더 포함할 수 있다. 열 교환 블록(260)은 도가니(220)의 아래에서 도가니(220)의 제2 베이스부(221)와 접촉할 수 있다. 열 교환 블록(260)을 냉매관(261)이 관통할 수 있다. 냉매관(261)과 연결된 냉매 공급기(262)가 작동하여, 열 교환 블록(260)을 관통하는 냉매관(261)에 냉매를 흘려보낼 수 있다.The crystal growth apparatus may further include a heat exchange block 260 , a refrigerant pipe 261 , and a refrigerant supply 262 . The heat exchange block 260 may contact the second base portion 221 of the crucible 220 from below the crucible 220 . A refrigerant pipe 261 may pass through the heat exchange block 260 . The refrigerant supply 262 connected to the refrigerant pipe 261 operates, and the refrigerant may flow into the refrigerant pipe 261 penetrating the heat exchange block 260 .

결정 성장 장치는 가스 인렛(281), 가스 아웃렛(283) 및 냉각 가스 공급기(285)를 더 포함할 수 있다. 가스 인렛(281)은 제1 구역(251)과 냉각 가스 공급기(285)를 연결하는 관일 수 있다. 가스 인렛(281)을 통해 냉각 가스 공급기(285)로부터 제1 구역(251)으로 냉각 가스가 공급될 수 있다. 가스 아웃렛(283)은 제1 구역(251)과 냉각 가스 공급기(285)를 연결하는 관일 수 있다. 가스 아웃렛(283)을 통해 제1 구역(251)에서 냉각 가스 공급기(285)로 냉각 가스가 배출될 수 있다. 냉각 가스 공급기(285)는 가스 아웃렛(283)에서 공급되는 냉각 가스의 온도를 낮춰 가스 인렛(281)으로 공급할 수 있다.The crystal growth apparatus may further include a gas inlet 281 , a gas outlet 283 and a cooling gas supplier 285 . The gas inlet 281 may be a pipe connecting the first zone 251 and the cooling gas supplier 285 . A cooling gas may be supplied from the cooling gas supplier 285 to the first zone 251 through the gas inlet 281 . The gas outlet 283 may be a pipe connecting the first zone 251 and the cooling gas supplier 285 . Cooling gas may be discharged from the first zone 251 to the cooling gas supplier 285 through the gas outlet 283 . The cooling gas supplier 285 may lower the temperature of the cooling gas supplied from the gas outlet 283 and supply it to the gas inlet 281 .

결정 성장 장치는 벤트(286)를 더 포함할 수 있다. 벤트(286)는 제2 구역(252)과 외부를 연결하는 관일 수 있다. 벤트(286)는 제1 내지 제8 구역들(251-258)에 존재하는 냉각 가스를 배출하는 역할을 할 수 있다. 벤트(286)는 그를 개폐하는 제3 밸브(287)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제3 밸브(287)는 버터플라이 밸브일 수 있다.The crystal growing apparatus may further include a vent 286 . The vent 286 may be a pipe connecting the second zone 252 and the outside. The vent 286 may serve to discharge cooling gas present in the first to eighth zones 251 to 258 . The vent 286 may include a third valve 287 that opens and closes it. For example, the third valve 287 may be a butterfly valve.

결정 성장 장치는 제어부(290)를 더 포함할 수 있다. 제어부(290)는 지지대(230)의 제1 밸브들(231), 제1 내지 제6 층 분리대들(241-246)의 제2 밸브들(247) 및 냉각 가스 공급기(285)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(290)는 지지대(230)의 제1 밸브들(231), 및 제1 내지 제6 층 분리대들(241-246)의 제2 밸브들(247)을 개폐하는 신호를 출력할 수 있다. 제어부(290)는 냉각 가스 공급기(285)를 제어하는 신호를 출력할 수 있다. 일 예로, 상기 신호는 제어부(290)에 사전에 입력된 응고 시뮬레이션 결과를 바탕으로 출력될 수 있다. 다른 예로, 상기 신호는 제어부(290)에 사전에 입력된 응고 실험의 결과를 바탕으로 출력될 수 있다.The crystal growing apparatus may further include a controller 290 . The controller 290 may be electrically connected to the first valves 231 of the support 230, the second valves 247 of the first to sixth separators 241 to 246, and the cooling gas supplier 285. can The controller 290 may output signals to open and close the first valves 231 of the support 230 and the second valves 247 of the first to sixth floor separators 241 to 246 . The controller 290 may output a signal for controlling the cooling gas supplier 285 . For example, the signal may be output based on the coagulation simulation result previously input to the control unit 290. As another example, the signal may be output based on a result of a coagulation experiment previously input to the control unit 290 .

제1 히터(300)는 도가니(220)의 위에 배치될 수 있다. 제1 히터(300)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 연장하는 판의 형태를 가질 수 있다. 제1 히터(300)는 도가니(220)에 열을 가할 수 있다. 일 예로, 제1 히터(300)는 흑연 저항 히터일 수 있다. 제1 히터(300)는 전력 공급원과 연결될 수 있다. 제1 히터(300)는 상하로 이동 가능할 수 있다. The first heater 300 may be disposed above the crucible 220 . The first heater 300 may have a plate shape extending along the first direction D1 and the second direction D2. The first heater 300 may apply heat to the crucible 220 . For example, the first heater 300 may be a graphite resistance heater. The first heater 300 may be connected to a power supply source. The first heater 300 may be movable up and down.

제2 히터(400)는 도가니(220)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제2 히터(400)는 도가니(220)에 열을 가할 수 있다. 일 예로, 제2 히터(400)는 흑연 저항 히터일 수 있다. 제2 히터(400)는 전력 공급원과 연결될 수 있다. 제2 히터(400)는 상하로 이동 가능할 수 있다. The second heater 400 may be disposed to surround a side surface of the crucible 220 . The second heater 400 may apply heat to the crucible 220 . For example, the second heater 400 may be a graphite resistance heater. The second heater 400 may be connected to a power supply source. The second heater 400 may be movable up and down.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 비교예에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면들이다.2A and 2B are diagrams for explaining a driving method of a crystal growing apparatus according to a comparative example of the present invention.

도 2a를 참조하면, 도가니(220)의 내부에 원재료를 투입할 수 있다. 이어서, 제1 히터(300)및 제2 히터(400)를 고온 조건으로 유지할 수 있다. 제1 히터(300) 및 제2 히터(400)에 의해 도가니(220)는 열을 전달받을 수 있고, 원재료는 용융액(1)으로 용융될 수 있다.Referring to FIG. 2A , raw materials may be introduced into the crucible 220 . Subsequently, the first heater 300 and the second heater 400 may be maintained at a high temperature condition. The crucible 220 may receive heat by the first heater 300 and the second heater 400 , and the raw material may be melted into the melt 1 .

도 2b를 참조하면, 열 교환 블록(260)을 이용하여 도가니(220)의 열을 배출 시킬수 있다. 일 예로, 열 교환 블록(260)의 냉매관(261)에 냉매(W)를 순환시켜 도가니(220)의 열을 배출시킬 수 있다. 열 교환 블록(260)이 도가니(220)의 아래에 위치하므로, 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)로부터 열 교환 블록(260)으로 도가니(220)의 열이 전달될 수 있다. 다시 말하면, 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)를 통하여 열이 배출될 수 있다. 열 배출이 지속됨에 따라, 용융액(1)이 잉곳(2)으로 응고될 수 있다. 용융액(1) 및 잉곳(2) 사이에 경계(B)가 형성될 수 있다. 경계(B)는 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)의 수직 상에 위치하는 제1 부분(B1) 및 도가니(220)의 제2 프레임부(222)에 인접하는 제2 부분(B2)을 포함할 수 있다. 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)를 통해 열이 배출되므로, 상기 중심부(C)에 가까운 용융액(1)일수록 더 빠르게 잉곳(2)으로 응고할 수 있다. 따라서, 경계(B)의 제1 부분(B1)의 레벨과 제2 부분(B2)의 레벨 간의 차이가 상대적으로 클 수 있다. 경계(B)의 제1 부분(B1)의 레벨과 제2 부분(B2)의 레벨 간의 차이가 상대적으로 클 경우, 잉곳(2) 내에 상대적으로 많은 결정 결함이 포함될 수 있다.Referring to FIG. 2B , heat from the crucible 220 may be discharged using the heat exchange block 260 . For example, heat of the crucible 220 may be discharged by circulating the refrigerant W through the refrigerant pipe 261 of the heat exchange block 260 . Since the heat exchange block 260 is located below the crucible 220, the heat of the crucible 220 is transferred from the center C of the second base part 221 of the crucible 220 to the heat exchange block 260. It can be. In other words, heat may be discharged through the central portion C of the second base portion 221 of the crucible 220 . As the heat release continues, the molten liquid (1) may be solidified into an ingot (2). A boundary B may be formed between the melt 1 and the ingot 2 . The boundary B is adjacent to the first part B1 located on the vertical side of the center C of the second base part 221 of the crucible 220 and the second frame part 222 of the crucible 220. It may include a second part (B2). Since heat is discharged through the central part C of the second base part 221 of the crucible 220, the melt 1 closer to the central part C can solidify into the ingot 2 more quickly. Therefore, a difference between the level of the first part B1 and the level of the second part B2 of the boundary B may be relatively large. When the difference between the level of the first part B1 and the level of the second part B2 of the boundary B is relatively large, a relatively large number of crystal defects may be included in the ingot 2 .

도 3은 본 발명에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면들이다.3 is a flowchart illustrating a method of driving a crystal growing apparatus according to the present invention, and FIGS. 4A to 4E are diagrams illustrating a method of driving a crystal growing apparatus according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법은 원재료를 용융시키는 단계(S110), 냉각 가스 유로의 제1 및 제2 구역들에 냉각 가스를 공급하는 단계(S120) 및 냉각 가스 유로의 제3 내지 제8 구역들에 냉각 가스를 공급하는 단계(S130)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , a method of driving a crystal growing apparatus according to the present invention includes melting raw materials (S110), supplying cooling gas to first and second zones of a cooling gas passage (S120), and cooling gas and supplying cooling gas to the third to eighth zones of the passage (S130).

도3 및 도 4a를 참조하면, 원재료를 용융시키는 단계(S110)에서, 도가니(220)의 내부에 원재료를 투입할 수 있다. 이어서, 제1 히터(300)및 제2 히터(400)를 고온 조건으로 유지할 수 있다. 제1 히터(300) 및 제2 히터(400)에 의해 도가니(220)는 열을 전달받을 수 있고, 원재료는 용융액(1)으로 용융될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4A , in the step of melting the raw material ( S110 ), the raw material may be introduced into the crucible 220 . Subsequently, the first heater 300 and the second heater 400 may be maintained at a high temperature condition. The crucible 220 may receive heat by the first heater 300 and the second heater 400 , and the raw material may be melted into the melt 1 .

도 3 및 도 4b를 참조하면, 냉각 가스 유로의 제1 및 제2 구역들에 냉각 가스를 공급하는 단계(S120)에서, 열 교환 블록(260)을 이용하여 도가니(220)의 열을 배출시킬 수 있고, 냉각 가스 유로(250)의 제1 구역(251) 및 제2 구역(252)에 냉각 가스를 공급하여 도가니(220)의 열을 배출시킬 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4B , in step S120 of supplying cooling gas to the first and second zones of the cooling gas passage, heat from the crucible 220 is discharged using the heat exchange block 260. Heat of the crucible 220 may be discharged by supplying cooling gas to the first zone 251 and the second zone 252 of the cooling gas passage 250 .

열 교환 블록(260)의 냉매관(261)에 냉매(W)를 순환시켜 도가니(220)의 열을 배출시킬 수 있다. 열 교환 블록(260)이 도가니(220)의 아래에 위치하므로, 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)로부터 열 교환 블록(260)으로 도가니(220)의 열이 전달될 수 있다. 다시 말하면, 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)를 통하여 열이 배출될 수 있다. Heat of the crucible 220 may be discharged by circulating the refrigerant W through the refrigerant pipe 261 of the heat exchange block 260 . Since the heat exchange block 260 is located below the crucible 220, the heat of the crucible 220 is transferred from the center C of the second base part 221 of the crucible 220 to the heat exchange block 260. It can be. In other words, heat may be discharged through the central portion C of the second base portion 221 of the crucible 220 .

냉각 가스 유로(250)의 제1 구역(251) 및 제2 구역(252)에 냉각 가스가 공급될 수 있다. 가스 인렛(281)을 통해 냉각 가스 공급기(285)로부터 제1 구역(251)으로 냉각 가스가 공급될 수 있다. 이와 동시에, 냉각 가스는 가스 아웃렛(283)을 통해 제1 구역(251)에서 냉각 가스 공급기(285)로 배출될 수 있다. 냉각 가스 공급기(285)는 가스 아웃렛(283)을 통해 공급되는 냉각 가스의 온도를 낮춰 다시 제1 구역(251)으로 공급할 수 있다.Cooling gas may be supplied to the first zone 251 and the second zone 252 of the cooling gas passage 250 . A cooling gas may be supplied from the cooling gas supplier 285 to the first zone 251 through the gas inlet 281 . At the same time, the cooling gas may be discharged from the first zone 251 to the cooling gas supplier 285 through the gas outlet 283 . The cooling gas supplier 285 may lower the temperature of the cooling gas supplied through the gas outlet 283 and supply it to the first zone 251 again.

냉각 가스는 제1 구역(251)에서 제2 구역(252)으로 공급될 수 있다. 지지대(230)의 제1 밸브들(231)을 개방하여, 냉각 가스를 제1 구역(251)에서 제2 구역(252)으로 공급할 수 있다.Cooling gas may be supplied from the first zone 251 to the second zone 252 . The first valves 231 of the support 230 may be opened to supply the cooling gas from the first zone 251 to the second zone 252 .

제어부(290)가 냉각 가스 공급기(285)로 출력하는 신호에 따라, 냉각 가스 공급기(285)가 제1 구역(251)으로 냉각 가스를 공급할 수 있다. 제어부(290)가 지지대(230)의 제1 밸브들(231)에 출력하는 신호에 따라, 제1 밸브들(231)이 개방되어 제1 구역(251)에서 제2 구역(252)으로 냉각 가스가 공급될 수 있다.The cooling gas supplier 285 may supply cooling gas to the first zone 251 according to a signal output from the control unit 290 to the cooling gas supplier 285 . According to a signal output from the controller 290 to the first valves 231 of the support 230, the first valves 231 are opened to flow the cooling gas from the first zone 251 to the second zone 252. can be supplied.

냉각 가스가 제1 구역(251) 및 제2 구역(252)으로 공급됨으로써, 도가니(220)의 열이 배출될 수 있다. 제1 구역(251)은 열 교환 블록(260)의 아래에 위치하므로, 열 교환 블록(260)과 유사하게, 제1 구역(251)에 공급된 냉각 가스에 의해 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)로부터 제1 구역(251) 내의 냉각 가스로 열이 전달될 수 있다. 다시 말하면, 제1 구역(251)에 공급된 냉각 가스에 의해, 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C)를 통하여 열이 배출될 수 있다.As the cooling gas is supplied to the first zone 251 and the second zone 252, heat of the crucible 220 may be discharged. Since the first zone 251 is located below the heat exchange block 260, similar to the heat exchange block 260, the second base of the crucible 220 is supplied by the cooling gas supplied to the first zone 251. Heat may be transferred from the central portion C of the portion 221 to the cooling gas in the first zone 251 . In other words, heat may be discharged through the central portion C of the second base portion 221 of the crucible 220 by the cooling gas supplied to the first zone 251 .

제2 구역(252)은 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 가장자리와 인접하게 위치하므로, 제2 구역(252)에 공급된 냉각 가스에 의해 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 가장자리로부터 제2 구역(252) 내의 냉각 가스로 열이 전달될 수 있다. 다시 말하면, 제2 구역(252)에 공급된 냉각 가스에 의해, 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 가장자리를 통하여 열이 배출될 수 있다.Since the second zone 252 is located adjacent to the edge of the second base part 221 of the crucible 220, the cooling gas supplied to the second zone 252 causes the second base part of the crucible 220 ( Heat may be transferred from the edges of 221 to the cooling gas in the second zone 252 . In other words, heat may be discharged through the edge of the second base portion 221 of the crucible 220 by the cooling gas supplied to the second zone 252 .

열 교환 블록(260) 및 냉각 가스 유로(250)의 제1 및 제2 구역들(251,252)에 공급된 냉각 가스에 의해, 도가니(220)의 제2 베이스부(221)의 중심부(C) 및 가장자리를 통해 열이 배출될 수 있다. 열이 제2 베이스부(221)의 중심부(C)뿐만 아니라 가장자리를 통해 배출되므로, 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)가 수평에 가까워질 수 있다. 다시 말하면, 경계(B)의 제1 부분(B1)의 레벨과 경계(B)의 제2 부분(B2)의 레벨 간의 차이가 상대적으로 작아질 수 있다.By the cooling gas supplied to the heat exchange block 260 and the first and second zones 251 and 252 of the cooling gas passage 250, the central portion C of the second base portion 221 of the crucible 220 and Heat can escape through the edges. Since heat is discharged through the edge as well as the center portion C of the second base portion 221, the boundary B between the molten liquid 1 and the ingot 2 may be close to horizontal. In other words, a difference between the level of the first part B1 of the boundary B and the level of the second part B2 of the boundary B may be relatively small.

도 3 및 도 4c 내지 도 4e를 참조하면, 냉각 가스 유로의 제3 내지 제8 구역들에 냉각 가스를 공급하는 단계(S130)에서, 냉각 가스 유로(250)의 제3 내지 제8 구역들(253-258)에 냉각 가스를 공급하여 도가니(220)의 열을 배출시킬 수 있다. 제1 내지 제6 층 분리대들(241-246) 각각의 제2 밸브들(247)을 개방하여, 냉각 가스를 제2 구역(252)에서 제3 내지 제8 구역들(253-258)에 공급할 수 있다. 제어부(290)가 제1 내지 제6 층 분리대들(241-246) 각각의 제2 밸브들(247)에 출력하는 신호에 따라, 제2 밸브들(247)이 개방되어 제3 구역(253) 내지 제8 구역(258)으로 냉각 가스가 공급될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4C to 4E , in the step of supplying the cooling gas to the third to eighth regions of the cooling gas passage ( S130 ), the third to eighth regions of the cooling gas passage 250 ( Heat from the crucible 220 may be exhausted by supplying a cooling gas to 253-258. The second valves 247 of each of the first to sixth layer separators 241 to 246 are opened to supply the cooling gas from the second zone 252 to the third to eighth zones 253 to 258. can According to signals output from the control unit 290 to the second valves 247 of each of the first to sixth floor separators 241 to 246, the second valves 247 are opened to open the third zone 253. A cooling gas may be supplied to the eighth zone 258 .

냉각 가스 유로의 제3 내지 제8 구역들에 냉각 가스를 공급하는 단계(S130)는 용융액(1)과 잉곳(2)의 경계(B)의 평균레벨이 상승하는 것(S131), 경계(B)의 평균레벨이 N구역(제3 구역 내지 제8 구역 중 하나)이 위치하는 레벨에 도달하는지 판단하는 것(S132), N구역을 개방하는 것(S133), 및 용융액(1)이 잉곳(2)으로 완전히 응고 되었는지 판단하는 것(S134)을 포함할 수 있다.In the step of supplying the cooling gas to the third to eighth zones of the cooling gas passage (S130), the average level of the boundary (B) between the molten liquid (1) and the ingot (2) rises (S131), the boundary (B ) Determining whether the average level of the N zone (one of the third to eighth zones) reaches the level (S132), opening the N zone (S133), and the melt 1 is the ingot ( 2) may include determining whether it is completely solidified (S134).

도 3 및 도 4c를 다시 참조하면, 냉각 가스 유로의 제1 및 제2 구역에 냉각 가스를 공급하는 단계(S120)를 통해 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 평균레벨이 상승 할 수 있다(S131).Referring again to FIGS. 3 and 4C, the average level of the boundary B between the molten liquid 1 and the ingot 2 through the step of supplying the cooling gas to the first and second zones of the cooling gas passage (S120) This may rise (S131).

제어부(290)는 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 평균레벨이 상승하여 냉각 가스 유로(250)의 제3 구역(253)이 위치하는 제1 레벨(LV1)에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다(S132). 일 예로, 제어부(290)는 사전에 입력된 응고 시뮬레이션 결과 또는 응고 실험의 결과를 바탕으로 상기 판단을 할 수 있다. The control unit 290 increases the average level of the boundary B between the molten liquid 1 and the ingot 2 to reach the first level LV1 where the third zone 253 of the cooling gas passage 250 is located. It can be determined whether or not (S132). For example, the control unit 290 may make the determination based on a result of a coagulation simulation or a coagulation experiment input in advance.

제3 구역(253)은 제1 레벨(LV1)에 위치할 수 있다. 제어부(290)의 판단 결과, 경계(B)의 평균레벨이 제1 레벨(LV1)에 도달하면 제3 구역(253)이 개방될 수 있다(S133). 제어부(290)가 제1 층 분리대(241)의 제2 밸브들(247)에 출력하는 신호에 따라, 제2 밸브들(247)이 개방될 수 있다. 제3 구역(253)이 개방되어 제2 구역(252)에서 제3 구역(253)으로 냉각 가스가 공급될 수 있다.The third area 253 may be located on the first level LV1. As a result of the determination of the controller 290, when the average level of the boundary B reaches the first level LV1, the third area 253 may be opened (S133). The second valves 247 may be opened according to signals output from the controller 290 to the second valves 247 of the first floor separator 241 . The third zone 253 is opened so that cooling gas may be supplied from the second zone 252 to the third zone 253 .

제3 구역(253)에 공급된 냉각 가스에 의해, 제3 구역(253)과 인접하는 제2 프레임부(222)를 통하여 열이 배출될 수 있다. 제2 베이스부(221)의 중심부(C)뿐만 아니라 제3 구역(253)과 인접하는 제2 프레임부(222)를 통해 열이 배출될 수 있으므로, 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)가 수평에 가깝도록 유지될 수 있다. Heat may be discharged through the second frame portion 222 adjacent to the third region 253 by the cooling gas supplied to the third region 253 . Since heat can be discharged through the second frame part 222 adjacent to the third zone 253 as well as the center part C of the second base part 221, the gap between the melt 1 and the ingot 2 Boundary B may be kept close to horizontal.

도 3 및 도 4d를 다시 참조하면, 냉각이 진행됨에 따라 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 평균레벨이 상승 할 수 있다(S131).Referring back to FIGS. 3 and 4D , as the cooling progresses, the average level of the boundary B between the melt 1 and the ingot 2 may increase (S131).

제어부(290)는 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 평균레벨이 상승하여 냉각 가스 유로(250)의 제4 구역(254)이 위치하는 제2 레벨(LV2)에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다(S132). 일 예로, 제어부(290)는 사전에 입력된 응고 시뮬레이션 결과 또는 응고 실험의 결과를 바탕으로 상기 판단을 할 수 있다. The control unit 290 increases the average level of the boundary B between the molten liquid 1 and the ingot 2 to reach the second level LV2 where the fourth zone 254 of the cooling gas passage 250 is located. It can be determined whether or not (S132). For example, the control unit 290 may make the determination based on a result of a coagulation simulation or a coagulation experiment input in advance.

제4 구역(254)은 제2 레벨(LV2)에 위치할 수 있다. 제어부(290)의 판단 결과, 경계(B)의 평균레벨이 제2 레벨(LV2)에 도달하면 제4 구역(254)이 개방될 수 있다(S133). 제어부(290)가 제2 층 분리대(242)의 제2 밸브들(247)에 출력하는 신호에 따라, 제2 밸브들(247)이 개방될 수 있다. 제4 구역(254)이 개방되어 제3 구역(253)에서 제4 구역(254)으로 냉각 가스가 공급될 수 있다.The fourth area 254 may be located on the second level LV2. As a result of the determination of the controller 290, when the average level of the boundary B reaches the second level LV2, the fourth area 254 may be opened (S133). The second valves 247 may be opened according to signals output from the controller 290 to the second valves 247 of the second floor separator 242 . The fourth zone 254 is opened so that the cooling gas can be supplied from the third zone 253 to the fourth zone 254 .

제4 구역(254)에 공급된 냉각 가스에 의해, 제4 구역(254)과 인접하는 제2 프레임부(222)를 통하여 열이 배출될 수 있다. 제2 베이스부(221)의 중심부(C)뿐만 아니라 제4 구역(254)과 인접하는 제2 프레임부(222)를 통해 열이 배출될 수 있으므로, 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)가 수평에 가깝도록 유지될 수 있다. 도 3 및 도 4e를 다시 참조하면, 앞서 도 4c 및 도 4d를 참조하여 설명한 것과 유사하게, 냉각 가스 유로(250)의 제5 내지 제8 구역들(255-258)이 순차적으로 개방되어 냉각 가스가 공급될 수 있다. 용융액(1)이 잉곳(2)으로 완전히 응고 될 때까지(S134), 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 평균레벨이 상승(S131)할 수 있고, 상승하는 평균레벨에 대응하여 제5 내지 제8 구역들(255-258)이 순차적으로 개방(S133)될 수 있다. 이와 같이, 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 상승 속도에 대응하여, 제3 내지 제8 구역들(253-258)에 냉각 가스가 공급되는 속도가 조절될 수 있다. 용융액(1)이 잉곳(2)으로 완전히 응고되면(S134), 결정 성장이 완료될 수 있다.Heat may be discharged through the second frame portion 222 adjacent to the fourth area 254 by the cooling gas supplied to the fourth area 254 . Since heat can be discharged through the second frame portion 222 adjacent to the fourth zone 254 as well as the central portion C of the second base portion 221, the gap between the melt 1 and the ingot 2 Boundary B may be kept close to horizontal. Referring back to FIGS. 3 and 4E , similarly to the description with reference to FIGS. 4C and 4D , the fifth to eighth regions 255 to 258 of the cooling gas passage 250 are sequentially opened to release the cooling gas. can be supplied. Until the melt (1) is completely solidified into the ingot (2) (S134), the average level of the boundary (B) between the melt (1) and the ingot (2) can rise (S131), the average level rising Correspondingly, the fifth to eighth zones 255 to 258 may be sequentially opened (S133). In this way, the speed at which the cooling gas is supplied to the third to eighth zones 253 to 258 may be adjusted in response to the rising speed of the boundary B between the molten liquid 1 and the ingot 2 . When the melt 1 is completely solidified into the ingot 2 (S134), crystal growth may be completed.

도 3 및 도 4a 내지 도 4e를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법은 냉각 가스 유로(250)의 제1 내지 제8 구역들(251-258)에 냉각 가스가 순차적으로 공급되는 것을 포함함으로써, 잉곳(2)이 성장하는 동안 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)가 수평에 가깝도록 유지될 수 있다. 이에 따라, 성장된 잉곳(2) 내에 포함된 결정 결함이 최소화될 수 있다.Referring back to FIGS. 3 and 4A to 4E , in the method of driving the crystal growth apparatus according to the present invention, the cooling gas is sequentially supplied to the first to eighth zones 251 to 258 of the cooling gas passage 250. By including being, the boundary (B) between the melt (1) and the ingot (2) during the growth of the ingot (2) can be maintained to be close to the horizontal. Accordingly, crystal defects included in the grown ingot 2 can be minimized.

본 발명에 따른 결정 성장 장치의 구동 방법은, 열 교환 블록(260)뿐만 아니라 냉각 가스가 공급된 냉각 가스 유로(250)를 이용하여 열을 배출하는 것을 포함할 수 있다. 이로써, 도가니(220)로부터 외부로의 열 전달률이 증가될 수 있고, 용융액(1)이 잉곳(2)으로 응고되는 시간을 단축할 수 있다.The driving method of the crystal growth apparatus according to the present invention may include discharging heat using the cooling gas passage 250 supplied with the cooling gas as well as the heat exchange block 260 . Thus, the rate of heat transfer from the crucible 220 to the outside can be increased, and the time for the molten liquid 1 to solidify into the ingot 2 can be shortened.

제1 및 제2 히터들(300,400)은 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)가 상승함에 따라 함께 상승할 수 있다. 일 예로, 제2 히터(400)의 최하부의 레벨이 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 레벨 보다 더 높도록 제2 히터(400)가 상승할 수 있다. 일 예로, 제1 히터(300)는 제2 히터(400)와 상승하는 높이는 제2 히터(400)와 동일할 수 있다. The first and second heaters 300 and 400 may rise together as the boundary B between the melt 1 and the ingot 2 rises. For example, the second heater 400 may rise so that the lowermost level of the second heater 400 is higher than the level of the boundary B between the melt 1 and the ingot 2 . For example, the height of the first heater 300 and the second heater 400 may be the same as that of the second heater 400 .

잉곳(2)의 성장이 완료되면, 벤트(286)의 제3 밸브(287)를 개방하여 냉각 가스 유로(250)의 제1 내지 제8 구역들(251-258)에 남아있는 냉각 가스를 외부로 배출할 수 있다.When the growth of the ingot 2 is completed, the third valve 287 of the vent 286 is opened to discharge the cooling gas remaining in the first to eighth zones 251 to 258 of the cooling gas passage 250 to the outside. can be emitted with

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결정 성장 장치를 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for explaining a crystal growing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

설명의 간결함을 위해, 도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하여 설명된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.For conciseness of description, the same reference numerals are used for the same components described with reference to FIGS. 1A, 1B and 1C, and redundant descriptions will be omitted.

본 발명의 제2 실시예에 따른 결정 성장 장치는 온도 측정부(291)를 더 포함할 수 있다. 온도 측정부(291)는 도가니(220)로부터 방출되는 복사열을 측정하여, 도가니(220)의 표면 온도를 간접적으로 측정할 수 있다. 앞서 도 4b 내지 도 4e를 참조하여 설명한 냉각 공정 동안, 도가니(220)의 표면은 균일하지 않은 온도 프로파일을 가질 수 있다. 일 예로, 용융액(1)과 인접하는 도가니(220)의 표면의 일부는 상대적으로 높은 온도를 가질 수 있고, 잉곳(2)과 인접하는 도가니(220)의 표면의 일부는 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다. 온도 측정부(291)는 측정된 온도 데이터를 제어부(290)에 전송할 수 있다. The crystal growing apparatus according to the second embodiment of the present invention may further include a temperature measuring unit 291 . The temperature measuring unit 291 may indirectly measure the surface temperature of the crucible 220 by measuring radiant heat emitted from the crucible 220 . During the cooling process described above with reference to FIGS. 4B to 4E , the surface of the crucible 220 may have a non-uniform temperature profile. For example, a portion of the surface of the crucible 220 adjacent to the melt 1 may have a relatively high temperature, and a portion of the surface of the crucible 220 adjacent to the ingot 2 may have a relatively low temperature. can The temperature measurement unit 291 may transmit the measured temperature data to the controller 290 .

제어부(290)는 전송된 온도 데이터를 바탕으로, 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 평균레벨을 예측할 수 있다. 다시 말하면, 냉각 공정 동안 제어부(290)는 도가니(220)의 표면의 온도 프로파일을 분석하여, 용융액(1)과 잉곳(2) 사이의 경계(B)의 평균레벨을 예측할 수 있다. 예측된 경계(B)의 평균레벨을 바탕으로, 제어부(290)는 경계(B)의 평균레벨에 대응하는 냉각 가스 유로(250)의 구역(251-258)에 냉각 가스를 공급할 수 있다. The controller 290 may predict the average level of the boundary B between the melt 1 and the ingot 2 based on the transmitted temperature data. In other words, during the cooling process, the controller 290 analyzes the temperature profile of the surface of the crucible 220 to predict the average level of the boundary B between the melt 1 and the ingot 2. Based on the predicted average level of the boundary B, the controller 290 may supply the cooling gas to the zones 251 to 258 of the cooling gas passage 250 corresponding to the average level of the boundary B.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (10)

공정 챔버;
상기 공정 챔버 내부에 배치되는 써셉터;
상기 써셉터의 내부에 배치되는 도가니;
상기 도가니와 상기 써셉터 사이에 제공되는 냉각 가스 유로;
상기 냉각 가스 유로를 복수개의 구역들로 분리하는 층 분리대들; 및
상기 냉각 가스 유로 내에 제공되고, 상기 도가니의 아래에서 상기 도가니를 지지하는 지지대를 포함하고,
각각의 상기 층 분리대들은, 그에 인접하는 상기 구역들을 서로 연결하는 제1 개구 및 상기 제1 개구를 개폐하는 제1 밸브를 포함하고,
상기 구역들은 상기 도가니 아래의 제1 구역, 상기 제1 구역을 평면적으로 둘러싸는 제2 구역 및 상기 제2 구역 위에 제공되는 제3 구역들을 포함하고,
상기 지지대는 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역 사이에 제공되고,
상기 지지대는 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역을 서로 연결하는 제2 개구 및 상기 제2 개구를 개폐하는 제2 밸브를 포함하는 결정 성장 장치.
process chamber;
a susceptor disposed inside the process chamber;
a crucible disposed inside the susceptor;
a cooling gas passage provided between the crucible and the susceptor;
layer separators separating the cooling gas passage into a plurality of zones; and
a support provided in the cooling gas passage and supporting the crucible under the crucible;
Each of the layer separators includes a first opening connecting the zones adjacent thereto and a first valve opening and closing the first opening,
the zones include a first zone below the crucible, a second zone planarly surrounding the first zone, and third zones provided above the second zone;
The support is provided between the first zone and the second zone,
The support includes a second opening connecting the first area and the second area and a second valve opening and closing the second opening.
 제 1 항에 있어서,
상기 제1 밸브를 개폐하는 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 결정 성장 장치.
According to claim 1,
The crystal growing apparatus further includes a control unit outputting a signal to open and close the first valve.
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 층 분리대들은:
상기 제2 구역 및 상기 제2 구역과 인접하는 상기 제3 구역 사이에 제공된 제1 층 분리대; 및
서로 인접하는 상기 제3 구역들 사이에 제공된 제2 층 분리대를 포함하고,
상기 제1 및 제2 층 분리대들은 상기 도가니를 평면적으로 둘러싸는 결정 성장 장치.
According to claim 1,
The layer separators are:
a first layer separator provided between the second zone and the third zone adjacent to the second zone; and
A second layer separator provided between the third zones adjacent to each other;
The first and second layer separators planarly surround the crucible.
 제 1 항에 있어서,
상기 도가니의 아래에 제공되는 열 교환 블록을 더 포함하는 결정 성장 장치.
According to claim 1,
The crystal growth apparatus further comprising a heat exchange block provided below the crucible.
 제 1 항에 있어서,
상기 냉각 가스 유로에 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급부를 더 포함하는 결정 성장 장치.
According to claim 1,
The crystal growing apparatus further includes a cooling gas supply unit supplying a cooling gas to the cooling gas passage.
 도가니 내부에 원재료를 투입하는 것;
히터를 고온 조건으로 유지하여 상기 원재료를 용융시키는 것;
열 교환 블록을 이용하여 상기 도가니의 열을 배출하는 것; 및
상기 도가니를 둘러싸는 냉각 가스 유로에 냉각 가스를 공급하여, 상기 도가니로부터 열을 배출하는 것을 포함하되,
상기 냉각 가스 유로는 상기 도가니 아래의 제1 구역, 상기 제1 구역을 평면적으로 둘러싸는 제2 구역 및 상기 제2 구역 위에 제공되는 제3 구역들을 포함하고,
상기 제3 구역들은 상기 도가니를 평면적으로 둘러싸고,
상기 냉각 가스는 상기 제1 구역, 상기 제2 구역 및 상기 제3 구역들에 순차적으로 공급되고,
상기 제1 구역 및 상기 제2 구역 사이에 상기 도가니를 지지하는 지지대가 제공되고,
상기 지지대는 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역을 서로 연결하는 개구 및 상기 개구를 개폐하는 밸브를 포함하는 결정 성장 장치의 구동 방법.
Putting raw materials into the crucible;
maintaining a heater at a high temperature condition to melt the raw material;
discharging heat from the crucible using a heat exchange block; and
Discharging heat from the crucible by supplying a cooling gas to a cooling gas passage surrounding the crucible,
The cooling gas passage includes a first zone under the crucible, a second zone planarly surrounding the first zone, and third zones provided above the second zone,
The third zones planarly surround the crucible,
The cooling gas is sequentially supplied to the first zone, the second zone and the third zone,
A support for supporting the crucible is provided between the first zone and the second zone,
The method of claim 1 , wherein the support includes an opening connecting the first area and the second area, and a valve opening and closing the opening.
 삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 냉각 가스 유로에 상기 냉각 가스를 공급하는 것은,
상기 제3 구역들 중 용융액과 잉곳 사이의 경계의 평균레벨이 위치하는 구역에 상기 냉각 가스를 공급하는 것을 포함하는 결정 성장 장치의 구동 방법.
According to claim 7,
Supplying the cooling gas to the cooling gas flow path,
and supplying the cooling gas to a region where an average level of a boundary between the molten liquid and the ingot is located among the third regions.
 제 7 항에 있어서,
상기 냉각 가스 유로에 상기 냉각 가스를 공급하는 것은,
용융액과 잉곳 사이의 경계의 상속 속도에 대응하여, 상기 제3 구역들로 상기 냉각 가스가 순차적으로 공급되는 속도를 조절하는 것을 포함하는 결정 성장 장치의 구동 방법.According to claim 7,
Supplying the cooling gas to the cooling gas flow path,
and controlling a speed at which the cooling gas is sequentially supplied to the third zones in response to a speed at which the boundary between the molten liquid and the ingot is inherited.
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