KR102612255B1 - 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 제조하기 위한 구성이다. 이를 위해 본 발명은 코어부, 무게 측정부 및 직경 측정부를 포함하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 내부가 관통된 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 제조하므로, 잉곳 제조에 사용되는 원자재의 양을 축소하여 원가를 절감할 수 있다. 더 나아가, 내경을 갖는 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 형성하고, 이를 이용해 코어링 공정 없이 링 형상의 제품을 제조함으로써 제작 비용을 절감하는 동시에 작업의 효율성을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 무게 측정부 및 직경 측정부를 통해 잉곳의 무게 및 직경을 실시간으로 확인할 수 있으며, 코어부가 잉곳의 중심에 위치하여 상하 이동함으로써 내경의 크기를 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내부가 관통된 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 제조하므로, 잉곳 제조에 사용되는 원자재의 양을 축소하여 원가를 절감할 수 있다. 더 나아가, 내경을 갖는 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 형성하고, 이를 이용해 코어링 공정 없이 링 형상의 제품을 제조함으로써 제작 비용을 절감하는 동시에 작업의 효율성을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 무게 측정부 및 직경 측정부를 통해 잉곳의 무게 및 직경을 실시간으로 확인할 수 있으며, 코어부가 잉곳의 중심에 위치하여 상하 이동함으로써 내경의 크기를 제어할 수 있다.
Description
본 발명은 실리콘 잉곳 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 실리콘 잉곳 성장 시 내경 및 외경의 크기를 제어함으로써 가공비용 및 소재의 손실을 절감할 수 있는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 방법에 관한 것이다.
실리콘 잉곳은 분말상태의 실리콘을 고온에서 열처리하여 만든 다양한 형상의 실리콘 덩어리로서, 반도체 제조 주요 공정에서 사용되는 샤워헤드, 웨이퍼 및 포커스링 등의 제조에 사용되고 있다.
웨이퍼는 반도체 집적회로를 만드는 중요한 재료로서, 일반적으로 쵸크랄스키법(Czochralski Method)에 의해 실리콘 단결정을 성장시킨 기둥 형상의 실리콘 잉곳을 절단, 연마 등의 가공 공정을 실시함으로써 얇은 원판의 형태로 제조된다. 샤워헤드는 웨이퍼의 전면에 공정가스를 분사하는 장치로서, 잉곳을 웨이퍼보다 두꺼운 두께로 절단, 연마 등의 가공 공정을 실시함으로써 테두리를 제외한 전면에 미세한 관통 홀이 형성된 형태로 제조된다. 이와 같이, 웨이퍼 및 샤워헤드는 내경이 없고 외경 및 두께의 크기를 가지는 원기둥 형태로 제조된다.
한편, 포거스링은 식각 공정에서 웨이퍼를 고정시키고, 균일한 플라즈마 밀도유지와 웨이퍼 측면의 오염을 방지하는 역할을 하는 소모성 부품으로서, 링 형상으로 제조되어 웨이퍼의 측면을 감싸는 형태로 사용되어진다. 포커스링과 같은 링 형상의 제품을 제작하기 위해서는 기둥 형상의 실리콘 잉곳의 코어를 제거한 후 절단하거나, 원판형 부재를 잉곳으로부터 절취한 후 링형으로 도려내는 공정작업이 필요하며, 이 과정에서 재료의 낭비 및 제조비용이 증가한다는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 코어링 공정 없이 링 형상의 제품을 제조할 수 있는 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 제조하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 외경 및 내경의 크기를 제어함으로써 가공비용을 절감하기 위한 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 도가니의 하면 방향으로 수직 운동하되 타단에 시드가 체결된 시드 샤프트; 시드 샤프트의 내부에 구비되고 시드의 결정 방향대로 성장하는 잉곳의 무게를 측정하는 무게 측정부; 도가니의 내측 바닥면의 중심으로부터 돌출 형성되어 잉곳의 내경을 제어하는 코어부; 및 잉곳의 외경을 측정하는 직경 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치를 제공한다.
또한, 실리콘 원료를 용융시키는 용융단계(S100), 시드를 용융상태의 실리콘 원료에 접촉시키는 접촉단계(S200) 및 시드 샤프트가 회전하며 상승하면서 잉곳을 성장시키는 성장단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 내부가 관통된 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 제조하므로, 잉곳 제조에 사용되는 원자재의 양을 축소하여 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 내경을 갖는 실린더 형상의 실리콘 잉곳이 형성되므로, 코어링 공정 없이 링 형상의 제품을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 잉곳 성장 시 잉곳의 직경 및 무게를 실시간으로 측정할 수 있고, 코어부를 통해 내경의 크기를 제어할 수 있으므로 불량률을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 코어링 공정, 내경 및 외경 가공 공정 등의 불필요한 공정을 생략할 수 있으므로, 생산효율을 높이는 동시에 제작 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 원기둥 형상의 실리콘 잉곳의 제조 방법 및 형상을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코어부가 잉곳 내부에서 움직이는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코어부가 잉곳 내부에서 움직이는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 원기둥 형상의 실리콘 잉곳에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 종래 기술에 따른 원기둥 형상의 실리콘 잉곳의 제조 방법 및 형상을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 실리콘 잉곳 제조 방법은 와이어(W)에 막대 형상의 시드(S)를 체결하고, 시드(S)를 도가니에 담긴 실리콘 용융액(SM)과 접촉시켜 성장시킴으로써 잉곳(IG)을 형성한다. 이 때, 성장된 잉곳(IG)은 막대 형상의 시드(S)로부터 성장하기 때문에 외경(d)만을 갖는 원기둥 형상으로 제조된다. 이와 같은 종래의 원기둥 형상 잉곳을 이용하여 링 형상의 제품을 제조하기 위해서는 잉곳의 코어를 제거하는 코어링 공정을 별도로 진행해야 하기 때문에 추가적인 제조 비용이 발생하고 재료를 낭비하게 된다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 시, 코어링 공정 없이도 링 형상의 제품을 제조할 수 있으며 잉곳 제조에 사용되는 원자재의 양을 축소하여 원가를 절감할 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코어부가 잉곳 내부에서 움직이는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 따른 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치는 도가니, 시드 샤프트(100), 무게 측정부(200), 직경 측정부(400), 코어부(300), 제 1 구동부(500), 제 2 구동부(600) 및 제어부(700)를 포함한다.
도가니는 내부 공간에 실리콘 원료를 수용하기 위한 구성으로 내측 바닥면의 중심부에 코어부(300)를 구비한다. 상세하게, 도가니는 챔버(C)내부에 위치하고, 내부 공간에 실리콘 원료가 수용된 도가리를 열처리함으로써 실리콘 용융액을 제조한다.
한편, 도가니는 하부에 구비되는 지지축(미도시)에 의해 지지 및 회전 운동할 수 있다. 상세하게 지지축은 도가니의 외측 바닥면의 중심부로부터 길이방향으로 연장 형성되고, 지지축은 제 3 구동부(미도시)에 의해 회전 운동하되, 제 3 구동부는 제어부(700)의 제어 신호를 수신하여 동작이 제어된다.
코어부(300)는 도가니의 내측 바닥면의 중심으로부터 돌출 형성되어 잉곳(10)의 내경을 제어하기 위한 구성이다. 상세하게, 코어부(300)는 도가니의 내측 바닥면으로부터 수직 운동하되, 단결정 실리콘이 성장하는 과정에서 상하 방향으로 이동함으로써 생성되는 잉곳(10)의 내경을 조절하기 위한 구성이다. 보다 상세하게, 코어부(300)는 시드로부터 성장되는 잉곳(10)의 중심에 위치하여 도가니의 내측 바닥면으로부터 수직 운동하며 상승하거나 하강할 수 있다.
코어부(300)는 일단으로부터 타단으로 갈수록 직경이 커지거나 작아지는 형상으로 구비될 수 있다. 상세하게, 코어부(300)의 일단은 제 2 직경을 가지고 타단은 제 3 직경을 가지며, 제 2 직경의 크기와 제 3 직경의 크기가 다르도록 형성된다. 보다 상세하게, 코어부(300)를 길이방향을 따라 도가니의 내측 바닥면과 수평하게 절단하였을 경우, 생성되는 각 절단면의 직경이 모두 다르게 형성될 수 있다. 본 발명에서는, 코어부(300)는 원뿔 형상으로 구현되고, 도가니의 하면을 기준으로 원뿔의 밑면이 아래에 위치하게 형성되거나, 원뿔의 밑면이 위로 위치하게 형성될 수도 있다. 상세하게, 코어부(300)는 일단의 직경인 제 2 직경의 크기가 타단의 직경인 제 3 직경의 크기보다 작게 형성되는 경우, 도가니의 하면을 기준으로 원뿔 형상의 코어부(300)의 밑면이 아래에 위치하도록 구비되며, 코어부(300)의 일단의 직경인 제 2 직경의 크기가 타단의 직경인 제 3 직경보다 크게 형성되는 경우, 도가니의 하면을 기준으로 원뿔 형상의 코어부(300)의 밑면이 위로 위치되도록 구비될 수 있다.
또한, 코어부(300)의 형상이나 크기에는 제한이 없으나 코어부(300)를 도가니의 내측 바닥면과 수평하게 절단하였을 경우 생성되는 각 절단면의 형상이 원이 되도록 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 절단면의 직경의 크기는 후술할 시드의 내경의 크기보다 작거나 같도록 형성되는 것이 바람직하다.
시드 샤프트(100)는 시드를 도가니의 내부 공간으로 이동시켜 시드를 실리콘 용융액에 접촉시키기 위한 구성이다. 상세하게, 시드 샤프트(100)는 챔버(C)의 상부로부터 도가니의 하면 방향으로 수직 운동하되, 타단에 시드의 일단이 체결되어 시드를 상하 방향으로 이동시키는 역할을 한다. 보다 상세하게, 시드 샤프트(100)는 후술할 제 1 구동부(500)에 의해 회전 및 수직 운동하며 타단에 체결된 시드를 천천히 상승시키면서 성장시키는 역할을 한다.
무게 측정부(200)는 잉곳(10)의 무게를 측정하기 위한 구성이다. 상세하게, 무게 측정부(200)는 시드 샤프트(100)의 내부 또는 외면에 구비되어 시드로부터 성장하는 잉곳(10)의 무게를 실시간으로 측정하기 위한 구성이다.
무게 측정부(200)는 적어도 하나 이상의 로드셀을 포함할 수 있으며, 성장하는 잉곳(10)의 하중에 따르는 저항의 전기적 신호를 토대로 가압을 측정할 수 있다. 상세하게, 무게 측정부(200)는 시드 샤프트(100)의 내부에 소정의 공간에 위치하고, 잉곳(10)의 하중의 크기를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 역할을 수행한다.
무게 측정부(200)는 로드셀을 통해 시드로부터 성장하는 잉곳(10)의 무게를 실시간으로 측정하고, 로드셀이 측정한 잉곳(10)의 단위 시간 또는 단위 길이 당 무게 변화 값을 이용하여 잉곳(10)의 내경 및 외경을 산출할 수 있다.
한편, 무게 측정부(200)의 형상이나 재질에는 제한이 없다. 상세하게, 무게 측정부(200)는 소형 로드셀, 초소형 로드셀, 스트레인 게이지 식 로드셀, 빔 로드셀, 원주형 로드셀 등으로 구비될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 로드셀을 포함할 수 있다.
시드는 시드 샤프트(100)의 타단과 체결되어 실리콘 용융액과 접촉함으로써 잉곳(10)을 성장시키기 위한 구성이다. 상세하게, 시드는 일단이 시드 샤프트(100)의 타단과 체결되어 시드 샤프트(100)가 수직 운동함에 따라 함께 이동되므로, 시드 샤프트(100)가 도가니의 하면 방향으로 하강 이동하면 시드의 타단은 실리콘 용융액과 접촉하게 되고, 시드 샤프트(100)가 상승 이동하면 시드의 타단은 실리콘 용융액으로부터 상승하면서 잉곳(10)을 성장시킨다.
시드는 소정 크기의 외경 및 내경을 갖는 실린더 형상으로 구비될 수 있다. 상세하게, 시드는 중심부를 관통하는 관통홀이 형성된 실린더 형상으로 구비되되, 코어부(300)의 중심축과 시드의 중심축은 일직선상에 위치하도록 형성될 수 있다. 보다 상세하게, 코어부(300)는 시드의 내경안에 위치하고, 시드의 내경은 코어부(300)의 일단의 제 2 직경 및 타단의 제 3 직경보다 적어도 같거나 크도록 형성된다.
직경 측정부(400)는 잉곳(10)의 직경을 측정하기 위한 구성이다. 상세하게, 직경 측정부(400)는 CCD 카메라, IR 카메라 또는 고온계 중 적어도 하나를 포함하고, 챔버(C)의 내부 또는 외부에 구비되어 잉곳(10)의 직경을 측정할 수 있다.
본 발명에서는, 직경 측정부(400)는 적어도 하나 이상의 CCD 카메라를 포함하고, 챔버(C)의 일측에 구비된 뷰 포트(view port)를 챔버(C) 내부에 구비된 도가니를 촬영함으로써, 성장하는 잉곳(10)의 직경을 실시간으로 측정할 수 있도록 구비된다. 상세하게, 직경 측정부(400)는 직경 측정부(400)의 CCD 카메라가 촬영한 잉곳(10)의 영상 및 이미지로부터 잉곳(10)의 가장자리의 위치를 추출하고, 그 가장자리의 좌표 정보를 이용하여 잉곳(10)의 직경을 측정할 수 있다.
한편, 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치는 제 1 구동부(500), 제 2 구동부(600) 및 제어부(700)를 더 포함할 수 있다.
제 1 구동부(500)는 시드 샤프트(100)를 회전 및 수직 운동시키기 위한 구성이며, 제 2 구동부(600)는 코어부(300)를 회전 및 수직 운동시키기 위한 구성이다. 상세하게, 제 1 구동부(500) 및 제 2 구동부(600)는 각각 분리되어 독립적으로 작동함으로써, 시드 샤프트(100)와 코어부(300)가 상호 반대 방향으로 회전하도록 하거나, 상호 반대 반향으로 수직 운동하도록 알 수 있다. 또한, 제 1 구동부(500) 및 제 2 구동부(600)는 각각 시드 샤프트(100) 및 코어부(300)의 회전 또는 수직 운동의 속도를 조절함으로써 잉곳(10)의 성장을 조절할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
제어부(700)는 잉곳(10)의 내경 및 외경을 산출하고, 산출한 잉곳(10)의 내경 및 외경의 값에 따라 시드 샤프트(100) 및 코어부(300)의 구동을 제어하기 위한 구성이다.
상세하게, 제어부(700)는 직경 측정부(400), 무게 측정부(200), 제 1 구동부(500) 및 제 2 구동부(600)와 통신 연결되고, 직경 측정부(400) 및 무게 측정부(200)가 측정한 잉곳(10)의 직경 및 무게로부터, 잉곳(10)의 내경 및 외경을 산출함으로써, 시드 샤프트(100) 및 코어부(300)의 구동을 제어한다.
보다 상세하게, 제어부(700)는 작업자가 기 설정한 잉곳(10)의 적정 내경 및 외경, 잉곳(10)이 적정 외경 및 내경을 유지하며 성장할 때의 무게 등을 포함한 설정값을 저장하는 DB저장부(710), 직경 측정부(400) 및 무게 측정부(200)가 측정한 잉곳(10)의 직경 및 무게에 관한 정보를 이용하여 잉곳(10)의 내경 및 외경의 크기를 산출하는 산출부(720) 및 DB저장부(710)에 저장된 설정값과 산출부(720)가 산출한 산출값을 비교하여 그 오차값을 계산하는 오차계산부(730)를 더 포함한다. 이때, 오차값이 작업자가 기 설정한 오차범위를 벗어나는 경우, 제어부(700)는 시드 샤프트(100) 및 코어부(300)의 구동을 제어한다.
구체적인 일 실시예로, 산출부(720)는 직경 측정부(400) 및 무게 측정부(200)가 측정한 잉곳(10)의 직경 및 무게에 관한 정보를 기반으로, 성장중인 잉곳(10)의 단위 시간 또는 단위 길이 당 직경 및 무게를 계산함으로써, 실시간으로 잉곳(10)의 내경 및 외경의 크기를 산출한다. 이 후, 오차계산부(730)가 산출부(720)가 산출한 산출값과 DB저장부(710)에 기 저장된 설정값을 비교하여 오차값을 계산하고, 오차값의 크기에 따라 제어부(700)는 제 1 구동부(500) 및 제 2 구동부(600)의 구동을 제어함으로써 잉곳(10)의 외경 및 내경을 조절할 수 있다. 상세하게, 제어부(700)는 제 1 구동부(500)에 제어신호를 보내 시드 샤프트(100)의 회전 및 수직 운동을 제어함으로써, 잉곳(10)의 외경의 크기를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(700)는 제 2 구동부(600)에 제어신호를 보내 코어부(300)의 회전 및 수직 운동을 제어함으로써, 잉곳(10) 내경의 크기를 조절할 수 있다.
이하, 본 발명의 실린더 형상의 실리콘 잉곳을 제조하는 방법을 도 6를 참고하여 상세히 설명하도록 한다.
도가니의 실리콘 원료를 열처리하여 용융시킨다(S100).
내측 바닥면의 중심으로부터 돌출 형성되는 코어부(300)를 구비하는 도가니의 내부에 실리콘 원료를 공급하고, 도가니의 주변에 위치한 복수개의 히터(미도시)를 이용해 도가니에 열을 가함으로써, 도가니 내부 공간에 수용된 실린더 원료를 용융시켜 실리콘 용융액을 제조한다.
시드를 실리콘 용융액에 접촉시킨다(S200).
타단이 시드의 일단과 체결된 시드 샤프트(100)가 도가니의 하면 방향으로 하강하여 시드를 용융상태의 실리콘 원료에 접촉시킨다. 이때, 시드는 소정 크기의 외경 및 내경을 갖는 실린더 형상으로 갖는다. 또한, 시드의 중심축이 코어부(300)의 중심축과 일직선상에 위치하도록 시드 샤프트(100)를 도가니의 하면 방향으로 하강시킨다.
시드를 상승시키며 잉곳(10)을 성장시킨다(S300).
제어부(700)의 제어신호에 따라 시드 샤프트(100)가 소정의 속도로 회전 및 상승하면서 시드를 실리콘 용융액으로부터 상승시킴으로써 잉곳(10)을 성장시킨다.
상세하게, 직경 측정부(400) 및 무게 측정부(200)가 실시간으로 성장중인 잉곳(10)의 무게 및 직경을 측청하고 측정값을 추출한다(S310).
산출부(720)는 직경 측정부(400) 및 무게 측정부(200)가 측정한 잉곳(10)의 무게 및 직경에 관한 측정값을 기반으로, 성장중인 잉곳(10)의 단위 시간 또는 단위 길이 당 직경 및 무게를 계산함으로써, 실시간으로 잉곳(10)의 내경 및 외경의 크기를 산출한다(S320).
오차계산부(730)는 산출부(720)가 산출한 산출값과 DB저장부(710)에 기 저장된 설정값을 비교하여 오차값을 계산하고, 오차값의 크기에 따라 제어부(700)는 제 1 구동부(500) 및 제 2 구동부(600)의 구동을 제어함으로써 잉곳(10)의 외경 및 내경을 조절할 수 있다. 상세하게, 제어부(700)는 제 1 구동부(500)에 제어신호를 보내 시드 샤프트(100)의 회전 및 수직 운동을 제어함으로써, 잉곳(10)의 외경의 크기를 제어한다. 또한, 제어부(700)는 제 2 구동부(600)에 제어신호를 보내 코어부(300)의 회전 및 수직 운동을 제어함으로써, 잉곳(10) 내경의 크기를 제어한다(S340).
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 잉곳
100: 시드 샤프트 200: 무게 측정부
300: 코어부 400: 직경 측정부
500: 제 1 구동부 600: 제 2 구동부
700: 제어부 710: DB저장부
720: 산출부 730: 오차계산부
S100: 용융단계 S200: 접촉단계
S300: 성장단계 S310: 측정단계
S320: 오차계산단계 S330: 조절단계
100: 시드 샤프트 200: 무게 측정부
300: 코어부 400: 직경 측정부
500: 제 1 구동부 600: 제 2 구동부
700: 제어부 710: DB저장부
720: 산출부 730: 오차계산부
S100: 용융단계 S200: 접촉단계
S300: 성장단계 S310: 측정단계
S320: 오차계산단계 S330: 조절단계
Claims (12)
- 도가니의 하면 방향으로 수직 운동하되 타단에 시드가 체결된 시드 샤프트;
상기 시드 샤프트의 내부에 구비되고 상기 시드의 결정 방향대로 성장하는 잉곳의 무게를 측정하는 무게 측정부;
상기 도가니의 내측 바닥면의 중심으로부터 돌출 형성되어 상기 잉곳의 내경을 제어하는 코어부;
상기 잉곳의 직경을 측정하는 직경 측정부; 및
상기 잉곳의 내경 및 외경을 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 코어부의 중심축과 상기 시드의 중심축은 일직선상에 위치하고,
상기 시드 샤프트를 회전 및 수직 운동시키는 제 1 구동부; 및
상기 코어부를 회전 및 수직 운동시키는 제 2 구동부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제 1 구동부 및 상기 제 2 구동부를 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 직경 측정부는,
적어도 하나 이상의 CCD 카메라를 포함하되, 상기 CCD 카메라는 상기 직경을 측정하고,
상기 무게 측정부는,
적어도 하나 이상의 로드셀을 포함하되, 상기 로드셀이 상기 잉곳의 무게를 측정하고,
상기 제어부는,
상기 잉곳의 직경 및 무게를 이용하여, 단위 시간 또는 단위 길이 당 상기 잉곳의 직경 및 무게를 계산함으로써 상기 잉곳의 내경 및 외경을 산출하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 시드는 소정 크기의 외경 및 내경을 갖는 실린더 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코어부는 원뿔의 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코어부는 일단에서 타단 방향으로 갈수록 직경의 크기가 증가하거나 감소하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코어부의 일단은 제 2 직경을 가지고, 타단은 제 3 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 직경 및 상기 제 3 직경의 크기는 상기 시드의 내경의 크기보다 적어도 작거나 같도록 구비되는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코어부는 상기 시드로부터 형성되는 잉곳의 중심에 위치하여 상기 도가니의 내측 바닥면으로부터 수직 운동하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 직경 측정부 및 상기 무게 측정부와 통신 연결되고,
상기 잉곳의 직경 및 무게 측정값에 따라 상기 시드 샤프트 및 상기 코어부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치.
- 내측 바닥면의 중심으로부터 돌출 형성되는 코어부를 구비하는 도가니의 내부에 실리콘 원료를 공급하고 상기 도가니에 열을 가해 상기 실리콘 원료를 용융시키는 용융단계(S100);
타단에 단면이 링 형상인 시드가 체결된 시드 샤프트가 상기 도가니의 하면 방향으로 하강하여 상기 시드를 용융상태의 상기 실리콘 원료에 접촉시키는 접촉단계(S200); 및
상기 시드 샤프트가 회전하며 상승하여 상기 시드를 상기 실리콘 원료로부터 상승시켜 잉곳을 성장하는 성장단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 제조 방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 성장단계(S300)는;
상기 잉곳의 무게 및 직경을 측정하고 측정값을 추출하는 측정단계(S310);
상기 측정값을 기반으로 상기 잉곳의 내경 및 외경의 크기를 계산하여 산출값을 추출하는 산출단계(S320);
상기 산출값과 기 설정한 설정값의 오차를 계산하는 오차계산단계(S330); 및
상기 산출값에 따라 상기 코어부 및 상기 샤프트의 구동을 제어함으로써 상기 잉곳의 내경 및 외경을 조절하는 조절단계(S340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 형상의 실리콘 제조 방법.
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| KR1020230033290A KR102612255B1 (ko) | 2023-03-14 | 2023-03-14 | 실린더 형상의 실리콘 잉곳 제조 장치 및 제조 방법 |
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2023
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