KR19990076564A - 결정체-드로잉 장치 - Google Patents

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KR19990076564A
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KR1019980057012A
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알테크뤼거 부루크하르트
아우프리테르 요아힘
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투테 에.
레이볼트 시스템즈 게엠베하
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt

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Abstract

결정체 블록의 형성을 위한 결정체-드로잉 장치는 충전 파이프(7)를 가지며, 그래뉼(17)은 이 충전 파이프에 의해 용기(1) 내에 배열된, 용융물(3)을 담고있는 도가니(2) 안에 도달한다. 이 충전 파이프(7)는 내벽(18)과 외벽(19) 사이에서 환형 공간(20)을 가지며, 이것은 이 충전 파이프(7)의 하측 정면에서 개방되어 있으며 또한 보호가스의 제공을 위해 보호가스 원(13)과 연결되어 있다. 이 보호가스는 충전 파이프(7)를 냉각시키며 또한 이의 배출구 둘레에 가스 커튼을 형성하며, 따라서 이것은 이 충전 재료의 미세한 파편들이 드로잉 룸 안으로 들어가는 것을 막는다.

Description

결정체-드로잉 장치
본 발명은 결정체 블록을 형성하는 용융가능한 재료를 위한 도가니를 가지며 또한 용융가능한 재료를 그래뉼의 형태로 제공하기 위해 이 도가니 안으로 유도하는 충전 파이프를 가지는, 결정체 블록의 형성을 위한 결정체-드로잉 장치에 관한 것이다.
전술한 종류의 결정체-드로잉 장치는 초크랄스키(Czochralski)-방법에 따라 반도체 재료로부터 결정체 블록을 드로잉하기 위해 공지되어 있으며 또한 결정체 블록의 드로잉 동안 용융가능한 재료가 그래뉼의 형태로 계속 제공되도록 대개 연속적으로 동작한다. 종래 기술에 대한 예는 DE 28 21 481이다. 그러나 비교성 있는 결정체 드로잉 장치가 반(半)계속적인 초크랄스키 드로잉 방법에도 이용된다. 이 충전 파이프는 도가니처럼 석영으로 이루어진다.
그러한 결정체-드로잉 장치의 동작에서 종종 확인되는 것은 충전 파이프에서 막힘 현상이 나타난다는 것이다. 이 때문에 이 장치가 정지될 수밖에 없으며, 이는 비교적 높은 비용을 야기시킨다. 종래의 결정체-드로잉 장치의 그 외 단점은, 도가니 속의 용융물의 액체면(liquid level)에 미세 파편들(fractions)이 닿을 때 이 파편들이 이 액체면에서 용융하는 대신에 "춤추며(dance)" 따라서 드로잉 룸에서 용융물 상에 도달하여 이를 오염시킨다.
본 발명의 목적은 충전 파이프가 막히는 위험이 가능한 한 작으며 또한 미세 알갱이 파편들이 드로잉 룸(drawing room) 안의 액체면 위로 가지 않는 상기 종류의 결정체-드로잉 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 이 충전 파이프가 내벽과 외벽 사이에서 환형 공간을 가지며, 이 환형 공간은 충전 파이프의 하측 정면에서 개방되어 있으며 또한 보호가스의 공급을 위해 보호가스 원(source)과 연결됨으로써 달성된다.
상기 목적의 본 발명에 따른 해결책은 충전 재료에서의 먼지 형상의 미세한 것들이 녹아 충전 파이프의 벽에 부착되어 있다는 인식에서 출발한다. 이것은 거기에서 접착막을 형성하며, 여기에서 나중에 그래뉼의 보다 굵은 파편들이 접착되고 녹는다. 이 미세 파편들이 녹는 위험은, 앞서 DE 28 21 481에 설명된 것처럼, 충전 파이프가 가열된 경우 상당히 커진다. 이 환형 공간 및 이 안에서 흐르는 가스는, 충전 파이프의 내측 벽면의 온도가 종래 공지된 충전 파이프에서보다 더 낮게 만들므로, 따라서 충전 재료가 구워지는 위험이 감소된다. 가스가 관류하는 본 발명에 따른 충전 파이프의 환형 공간은 동시에 이 충전 파이프의 출구 둘레에 가스 커튼을 형성하며, 이것은 충전 재료가 드로잉 룸 안으로 들어가는 것을 막는다.
일반적으로 결정체-드로잉 장치가 보호가스로서 아르곤과 함께 동작하기 때문에, 이 충전 파이프의 출구에서 가스 커튼의 형성을 위한 비용은, 이 환형 공간이 아르곤을 위한 보호가스 원과 연결되면, 특히 작다.
이 환형 공간이 헬륨을 위한 보호가스 원과 연결되면, 이 충전 파이프가 특히 효과적으로 냉각될 수 있다.
이 충전 파이프의 내벽은 환형 공간의 측면으로 적어도 하측 영역에서 외부에서 무광택 연마면(ground section)을 가지면, 충전 파이프의 내벽의 온도가 떨어진다.
미세 먼지 분리기가 용기밖에 충전 파이프 앞에 배열되면, 이는 이 충전 파이프가 막히는 위험에 효과적으로 작용한다. 이 그래뉼이 충전 파이프에 도달하기 전에, 그러한 미세 먼지 분리기를 통해 그래뉼에 부착된 미세 먼지들이 제거될 수 있으므로, 막힘에 대한 자체 위험이 제거된다. 동시에 미세 먼지 분리기를 통해 드로잉 룸에서 먼지 확산의 위험성이 떨어진다.
이 미세 먼지 분리기가 용융가능한 재료를 위한 비활성 보호가스와 함께 작용하는 공기식 시프터(sifter)로서 형성되면, 이 미세 먼지 분리기는 특히 간단하다.
상기 미세 먼지 분리기가 윈드 시프터(wind sifter)로서 형성될 수 있으며, 이 안에서 긴 경로에 의해 와류층이 형성된다. 그러나 그 때문에 이 미세 먼지 분리기에서 그래뉼의 서로의 마찰을 통해 그리고 그래뉼의 마찰을 통해 이 윈드 시프터의 벽에서 먼지들이 형성되는 위험이 생길지도 모른다. 본 발명의 다른 형성을 통해 이 미세 먼지 분리기가 용융가능한 재료의 통과를 위한 환형 개구 둘레에 배열된 환형 노즐을 보호가스의 제공을 위해 가지며 또한 동축상으로 그 위에 이 보호가스의 흡출을 위한 제2의 환형 노즐을 가지면, 또 다른 먼지들의 형성의 위험이 감소될 수 있다. 그러한 미세 먼지 분리기의 또 다른 장점은 이것이 매우 콤팩트하게 형성될 수 있으며 따라서 자리도 적게 차지한다는 것이다.
실리콘 블록을 위한 결정체-드로잉 장치가 일반적으로 보호가스로서 아르곤과 함께 작용하기 때문에, 이 미세 먼지 분리기 역시 동작을 위해 아르곤을 위한 보호가스 원과 연결되는 것이 유리하다. 소량의 아르곤이 도가니를 가진 용기를 위한 보호가스 원으로부터 분기되어 나올 수 있다.
이 미세 먼지 분리기가 동작을 위해 헬륨을 위한 보호가스 원과 연결되면, 이 용융물에 제공된 그래뉼은 미세 먼지 분리기를 통과할 때 동시에 제공된 가스를 통해 냉각될 수 있다.
이 내벽에 의해 형성된 충전 파이프의 이송 경로가 세척 가스 흐름의 형성을 위해 이의 상측에서 보호가스 원과 연결되면, 충전 파이프에서 미세 파편들이 구워(bake)지는 위험이 감소될 수 있다.
본 발명은 다른 실시예들도 허용한다. 이의 기본 원리의 설명을 위해 그 중 하나가 도시되어 있으며 또한 하기에 설명되고 있다.
도 1 본 발명에 따른 결정체-드로잉 장치의 수직 방향 단면도;
도 2 이 결정체-드로잉 장치의 충전 파이프(charging pipe).
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 용기 2 : 도가니
3 : 용융물 6 : 그래뉼 저장기
7 : 충전 파이프 8 : 미세 먼지 분리기
11, 12 : 환형 노즐 14 : 펌프
15 : 먼지 필터
도 1에는 폐쇄형 용기(1)가 도시되어 있으며, 이 안에는 석영으로 된 도가니(2)가 배열되어 있다. 이 도가니(2) 안에 실리콘 용융물(3)이 위치하며, 드로잉 룸(922)에서 이 용융물로부터 결정체 블록(4)이 드로잉 기기(5)에 의해 드로잉된다. 이를 위해 결정체 블록(4)이 이의 종축을 중심으로 회전하며 또한 이 결정체의 성장 속도와 함께 균일하게 위를 향해 드로잉된다.
이 용기(1)밖에 그래뉼 저장기(6)가 배열되어 있으며, 이 저장기로부터 실리콘 그래뉼이 충전 파이프(7)에 의해 용융물(3)에 제공된다. 미세 먼지 분리기(8)는 용기(1)밖에 이것과 그래뉼 저장기(6) 사이에 배열된다. 이 충전 파이프(7)에 의해 도핑제(doping agent) 역시 도핑제 저장기(9)로부터 상기 용융물(3)에 제공될 수 있다.
도 2에는 미세 먼지 분리기(8)와 충전 파이프(7)의 구성이 도시되어 있다. 이 미세 먼지 분리기(8)는 환형 개구(10)를 가지며, 이 개구는 매개체 없이 상하 배열된 2개의 환형 노즐(11, 12)에 의해 싸여 있다. 이 환형 노즐(11)은 아르곤-보호가스 원(13)과 연결되어 있으므로, 이것에 의해 아르곤은 환형 개구(10) 안으로 흘러들어 올 수 있으며, 또한 직접 환형 노즐(11) 위에 환형 노즐(12)에 의해 흡출되며, 이를 위해 이 장치는 먼지 필터(15)를 가지는 펌프(14)를 구비하고 있다. 도 2에는 이송기(16)가 도시되어 있으며, 그래뉼(17)로서 형성된 충전 재료가 이 이송기 위에서 미세 먼지 분리기(8)에 제공되며 또한 환형 개구(10) 안으로 떨어진다. 이 환형 개구(10) 내에 이 그래뉼(17)은 아르곤에 의해 형성된 가스 폴스터(gas polster)를 통해 여기에 부착되어 있는 먼지와 분리되므로, 먼지 없는 그래뉼(17)이 충전 파이프(7)에 도달하고, 이 경우 이 충전 파이프를 통해 그래뉼이 용융물(3)에 떨어진다.
이 충전 파이프(7)는 이중벽으로 실시되어 있다. 이것은 내벽(18)과 외벽(19) 사이에서 하나의 환형 공간(20)을 가지며, 이것은 충전 파이프(7)의 하측 정면에서 개방되어 있으며 또한 보호가스 원(13)으로부터 보호가스의 공급에 이용된다. 이 충전 파이프(7)의 환형 공간(18)은 이 충전 파이프(7)의 하측 정면에서 개방되어 있으므로, 거기에서 가스 커튼(21)이 충전 파이프(7)로부터 흘러나오며 또한 이 충전 파이프(7)를 통해 떨어지는 작은 먼지가 측면쪽으로 이동하여 따라서 드로잉 룸(22)에 도달하는 것을 막는다.
이 내벽(18)에 의해 형성된 충전 파이프(3)의 이송 경로 역시 세척 가스 흐름의 발생을 위해 이의 상측에서 역시 보호가스 원(13)과 연결되어 있는 것이 도 2에 도시되어 있다. 또한 이 충전 파이프(7)의 내벽(18)과 외벽(19)이 환형 공간(20) 쪽으로 적어도 하측 영역에서 외측에서 무광택 연마면(23, 24)을 가지므로 열 복사를 떨어뜨린다.
이상과 같이 본 발명에 따른 장치는 충전 파이프를 가지며, 그래뉼은 이 충전 파이프에 의해 용기 내에 배열된, 용융물을 담고있는 도가니 안에 도달한다. 이 충전 파이프는 내벽과 외벽 사이에서 환형 공간을 가지며, 이것은 이 충전 파이프의 하측 정면에서 개방되어 있으며 또한 보호가스의 제공을 위해 보호가스 원과 연결되어 있다. 이 보호가스는 충전 파이프를 냉각시키며 또한 이의 배출구 둘레에 가스 커튼을 형성하며, 따라서 이것은 이 충전 재료의 미세한 파편들이 드로잉 룸 안으로 들어가는 것을 막는 특징을 가지고 있다.

Claims (10)

  1. 결정체 블록을 형성하는 용융가능한 재료를 위한 도가니를 가지며 또한 용융가능한 재료를 그래뉼의 형태로 제공하기 위해 이 도가니 안으로 유도하는 충전 파이프를 가지는, 결정체 블록의 형성을 위한 결정체-드로잉 장치에 있어서, 이 충전 파이프(7)가 내벽(18)과 외벽(19) 사이에서 환형 공간(20)을 가지며, 이 환형 공간은 충전 파이프(7)의 하측 정면에서 개방되어 있으며 또한 보호가스의 공급을 위해 보호가스 원(13)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  2. 제1항에 있어서, 이 환형 공간(20)은 아르곤을 위한 보호가스 원(13)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  3. 제2항에 있어서, 이 환형 공간(20)은 헬륨을 위한 보호가스 원(13)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  4. 전술한 항들 중 적어도 한 항에 있어서, 이 충전 파이프(7)의 내벽(18) 및/또는 외벽(19)은 환형 공간(20)의 측면으로 적어도 하측 영역에서 외측에서 무광택 연마면(23, 24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  5. 전술한 항들 중 적어도 한 항에 있어서, 용기(1)밖에 충전 파이프(7) 앞에 미세 먼지 분리기(8)가 배열되는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  6. 제5항에 있어서, 이 미세 먼지 분리기(8)는 용융가능한 재료를 위한 비활성 보호가스로 동작하는 공기식 시프터로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 이 미세 먼지 분리기(8)는 용융가능한 재료의 통과를 위한 하나의 환형 개구(10) 둘레에 배열된 환형 노즐(11)을 보호가스의 제공을 위해 가지며 또한 동축 방향으로 그 위에 보호가스의 흡출을 위한 제2의 환형 노즐(12)을 가지는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  8. 전술한 항들 중 적어도 한 항에 있어서, 이 미세 먼지 분리기(8)는 작업을 위해 아르곤을 위한 보호가스 원(13)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  9. 전술한 항들 중 적어도 한 항에 있어서, 이 미세 먼지 분리기(8)는 작업을 위해 헬륨을 위한 보호가스 원(13)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
  10. 전술한 항들 중 적어도 한 항에 있어서, 이 내벽(18)에 의해 형성된 충전 파이프(7)의 이송 경로는 세척 가스 흐름의 형성을 위해 상측에서 보호가스 원(13)과도 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 결정체-드로잉 장치.
KR1019980057012A 1998-03-26 1998-12-22 결정체-드로잉 장치 KR19990076564A (ko)

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