KR20030044573A - A cover of growing chamber - Google Patents
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- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
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Abstract
Description
본 발명은 잉곳 성장용 챔버의 커버에 관한 것으로서, 특히 커버 내부에 흐르는 냉각수의 정체를 방지하여 커버 내부에 이물질이 증착되지 않도록 하는 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버에 관한 것이다.The present invention relates to a cover of a chamber for ingot growth, and more particularly, to a cover of a chamber for growing silicon ingots to prevent the deposition of coolant flowing inside the cover so that no foreign matter is deposited inside the cover.
일반적으로 실리콘 잉곳 성장용 챔버는 실리콘 잉곳을 성장시키는 것으로서 내부에 실리콘 잉곳의 성장을 위한 원부자재가 적층되는 석영 도가니를 비롯하여 원부자재를 가열하여 실리콘 용융물이 형성되도록 전기히터, 그리고 종자봉(seed)을 실리콘 융용물에 디핑시켜 소정의 속도로 인상(pull-up)및 회전시켜 실리콘 잉곳이 성장되도록 하는 인상 구동부가 장착되어 구성된다.In general, a silicon ingot growth chamber is a silicon ingot that grows silicon, including a quartz crucible in which raw materials for growth of silicon ingots are stacked, an electric heater, and seed rods to heat the raw materials to form a silicon melt. Is pulled up and rotated at a predetermined speed by dipping the silicon melt into a silicon melt, and the pulling drive is mounted to grow the silicon ingot.
또한, 실리콘 잉곳 성장용 챔버에는 전기히터에 의한 형성된 실리콘 용융물이 1000°C 이상의 고온이고, 성장되는 실리콘 잉곳이 챔버의 상부에 연결된 리젝트 챔버로 인상되므로 열에 의한 영향을 방지하고, 실리콘 잉곳을 신속하게 성장시키기 위해 냉각자켓이 형성된 커버가 장착된다.In addition, the silicon ingot growth chamber has a silicon melt formed by an electric heater at a high temperature of 1000 ° C or higher, and the growing silicon ingot is pulled up to a reject chamber connected to the upper part of the chamber to prevent the influence of heat, and to quickly remove the silicon ingot. The cover is formed with a cooling jacket for growth.
도 1 은 실리콘 잉곳 성장용 챔버에 사용되는 커버를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2 는 커버의 내부 구조를 설명하기 위한 도 1 의 <Ⅱ-Ⅱ> 방향 단면도이다.FIG. 1 is a plan view for explaining a cover used in a chamber for growing silicon ingots, and FIG. 2 is a cross-sectional view in the <II-II> direction of FIG. 1 for explaining the internal structure of the cover.
도시된 바와 같이, 종래 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버는 밑판(12)과 케이스(14a,14b)로 냉각수 유동 공간이 형성되는 커버 본체(10)가 형성되고, 커버 본체(10)는 단면의 형태로 보아 플랫(flat)타입으로 형성된다.As shown, the cover of the chamber for conventional silicon ingot growth is formed with a cover body 10 in which a coolant flow space is formed by the bottom plate 12 and the case 14a, 14b, the cover body 10 is in the form of a cross-section It is formed as a flat type.
또한, 커버 본체(10)내부의 냉각수 유동공간은 커버 본체의 외연 방향에서 내연 방향으로 점차 확대되게 형성된다.In addition, the cooling water flow space inside the cover body 10 is formed to gradually expand from the outer edge direction of the cover body to the inner edge direction.
즉, 밑판(12)과 케이스(14a)사이의 간격(d₁)이 커버 본체의 외연 방향에서 내연 방향으로 점차 넓어지게 형성된다.That is, the distance d 'between the base plate 12 and the case 14a is gradually widened from the outer edge direction of the cover body to the inner edge direction.
그리고, 커버 본체의 케이스(14a)에는 냉각수 유동공간으로 냉각수가 인입 및 인출되도록 냉각수 인렛(inlet,16a)과 냉각수 아웃렛(outlet,16b)이 연결 형성되고, 냉각수 유동공간에서 냉각수가 신속하게 순환되도록 냉각수 유동공간에는 차폐판(baffle board,13)이 나선형으로 형성된다.In addition, a coolant inlet 16a and a coolant outlet 16b are connected and formed in the case 14a of the cover body so that the coolant is introduced into and withdrawn from the coolant flow space, and the coolant is rapidly circulated in the coolant flow space. A baffle board 13 is formed spirally in the cooling water flow space.
또한, 커버본체의 케이스(14a)상면에는 성장 중인 실리콘 잉곳의 응고 계면을 육안 또는 CCD카메라 등으로 관찰하기 위한 제1및 제2 뷰 포트(view port,18a,18b)가 형성된다.In addition, first and second view ports 18a and 18b are formed on the upper surface of the case 14a of the cover body to observe the solidification interface of the growing silicon ingot with the naked eye or a CCD camera.
그러나, 이러한 구조로 된 종래 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버는 여러 가지 문제점을 안고 있다.However, the cover of the conventional silicon ingot growth chamber having such a structure has various problems.
첫째, 종래 커버는 내압성에 취약하다.First, the conventional cover is vulnerable to pressure resistance.
즉, 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 경우 대개 원부자재를 용융시키거나 실리콘 잉곳을 성장시키는 도중 고진공 상태를 유지하게 되는데, 고진공 상태가 유지되면 커버 본체의 밑판의 하부 중심에 고진공에 의해 응력이 집중적으로 발생되고, 이에 따라 커버 본체의 밑판 하부 중심이 파손되는 문제점이 있다.That is, in the case of the silicon ingot growth chamber, a high vacuum state is usually maintained while melting raw subsidiary materials or growing a silicon ingot. When the high vacuum state is maintained, stress is concentrated in the lower center of the bottom plate of the cover body by high vacuum. As a result, there is a problem that the lower center of the lower plate of the cover body is damaged.
둘째, 종래 커버는 제1및 제2 뷰포트에 의한 응고 계면의 확인이 불편하다.Second, the conventional cover is inconvenient to identify the solidification interface by the first and second viewports.
즉, 제1및 제2 뷰포트의 경우 커버 본체의 케이스 및 밑판에 내연 방향으로 비스듬히 사선으로 형성되고, 케이스와 밑판 사이의 간격이 내연 방향으로 점차로 넓어지게 형성되어 넓어진 간격만큼 뷰포트의 깊이가 증가됨으로써 시야각이 감소되기 때문이다.That is, in the case of the first and second viewports, the case and the bottom plate of the cover body are obliquely diagonally formed in the inner periphery direction, and the gap between the case and the bottom plate is gradually widened in the inner periphery direction, thereby increasing the depth of the viewport by the widened interval. This is because the viewing angle is reduced.
셋째, 종래 커버는 냉각수의 유동이 불안정하다.Third, the conventional cover is unstable in the flow of cooling water.
즉, 종래 커버는 냉각수 유동공간에 냉각수의 유동을 위해 차폐판(baffler board)이 형성되나 차폐판은 냉각수의 흐름방향만을 제어할 뿐 냉각수의 유속에 영향을 주지 않고, 또한 케이스와 밑판 사이의 간격은 커버 본체의 외연에서 내연 방향으로 점차 넓어져 냉각수 유동공간이 넓어 진다.That is, in the conventional cover, a baffler board is formed for the flow of the coolant in the coolant flow space, but the shield plate only controls the flow direction of the coolant and does not affect the flow rate of the coolant, and also the gap between the case and the bottom plate. Is gradually widened from the outer edge of the cover body to the inner edge direction, thereby increasing the cooling water flow space.
따라서, 냉각수 인렛에서 유입되어 냉각수 아웃렛으로 배출되는 냉각수는 커버 본체의 외연에서 내연 방향으로 흐르는 동안 점차로 유속이 느려져 냉각효율이 저하되고, 냉각수에 포함된 불순물이 유속이 느려지는 부분에서 증착되어 커버의 부식을 유발한다.Therefore, the cooling water flowing from the cooling water inlet and discharged to the cooling water outlet gradually decreases the flow rate during the flow from the outer edge of the cover body to the inner combustion direction, thereby lowering the cooling efficiency, and the impurities contained in the cooling water are deposited at the portion at which the flow rate is lowered. Cause corrosion.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내압성이 강한 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버를 제공하는데 그 첫번째 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, the first object is to provide a cover of the chamber for growing silicon ingot strong pressure resistance.
그리고, 본 발명은 제1및 제2 확인창에 의한 응고 계면의 확인이 용이하도록 넓은 시야각을 확대시킨 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버를 제공하는데 그 두번째 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a cover of a chamber for growing silicon ingots, in which a wide viewing angle is enlarged to facilitate identification of the solidification interface by the first and second confirmation windows.
또한, 본 발명은 냉각수의 유동을 안정화시킨 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버를 제공하는데 그 세번째 목적이 있다.In addition, the present invention has a third object to provide a cover of the chamber for growing silicon ingot stabilized the flow of cooling water.
따라서, 본 발명은 상기의 목적들을 이루기 위해, 돔 형상의 내피와 외피로 동일 간격으로 이격되게 결합되어 내피와 외피 사이에 균일 폭의 냉각수 유동공간을 형성하고, 냉각수 유동 공간으로 냉각수가 유동되는 커버 본체와, 내피와 외피를 관통하게 형성된 제1및 제2 뷰포트와, 냉각수 유동 공간의 임의 지점에 형성되어 유동되는 냉각수의 유속을 변화시키는 유속 가변수단을 포함하여 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버를 구성한다.Therefore, in order to achieve the above object, the present invention is to cover the inner space and the outer shell of the dome-shaped spaced at equal intervals to form a coolant flow space of uniform width between the inner and outer shells, the cooling water flows to the cooling water flow space The cover of the chamber for silicon ingot growth includes a main body, first and second viewports formed through the endothelium and the outer shell, and flow rate varying means for varying the flow rate of the coolant flowing at any point of the coolant flow space. do.
도 1 은 종래 잉곳 성장용 챔버의 커버를 설명하기 위한 평면도.1 is a plan view for explaining the cover of the conventional ingot growth chamber.
도 2 는 도 1 의 <Ⅱ-Ⅱ> 방향 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view in the <II-II> direction of FIG. 1. FIG.
도 3 은 본 발명에 따른 잉곳 성장용 챔버의 커버의 평면도.3 is a plan view of a cover of the ingot growth chamber according to the present invention.
도 4 는 도 3 의 <Ⅳ-Ⅳ> 방향 단면도.FIG. 4 is a cross-sectional view in the <IV-IV> direction of FIG. 3. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10,100 : 커버 본체 16a,106a : 냉각수 인렛(inlet)10,100: cover body 16a, 106a: cooling water inlet
16b,106b : 냉각수 아웃렛(outlet) 18 : 뷰포트(view port)16b, 106b: Coolant outlet 18: View port
110 : 봉 112 : 보조 포트110: rod 112: auxiliary port
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버에대한 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the cover of the silicon ingot growth chamber according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4 는 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버 내부 구조를 설명하기 위한 도 3 의 <Ⅴ-Ⅴ> 방향 단면도이다.3 is a plan view illustrating a cover of the silicon ingot growth chamber according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view in the <V-V> direction of FIG. 3 for explaining a cover internal structure of the silicon ingot growth chamber.
도시된 바와 같이, 본 발명의 커버는 크게 커버 본체(100)와, 제1및 제2 뷰포트(108a,108b), 그리고 유속 가변수단을 포함하여 이루어진다.As shown, the cover of the present invention largely comprises a cover body 100, the first and second viewports (108a, 108b), and the flow rate variable means.
좀더 구체적으로 설명하면, 커버 본체(100)는 돔 형태의 내피(102)와 외피(104)로 이루어지고, 내피와 외피는 서로 동일한 간격(d₂)으로 이격되게 결합되어 내피와 외피 사이에 균일 폭의 냉각수 유동공간을 형성하도록 한다.In more detail, the cover body 100 is composed of a dome-shaped endothelial 102 and the outer shell 104, the inner and outer shells are spaced apart at equal intervals (d₂) are uniform width between the inner and outer shells To form a cooling water flow space.
그리고, 외피(104)에는 냉각수를 냉각수 유동공간으로 인입 및 인출하기 위한 냉각수 인렛(106a)및 냉각수 아웃렛(106b)이 각각 형성된다.In addition, the outer shell 104 is provided with a coolant inlet 106a and a coolant outlet 106b for introducing and withdrawing the coolant into the coolant flow space, respectively.
따라서, 커버 본체(100)는 냉각수 인렛(106a)으로 냉각수가 인입되면 냉각수 유동공간을 통해 순환하여 냉각수 아웃렛(106b)으로 인출된다.Therefore, when the coolant is introduced into the coolant inlet 106a, the cover body 100 circulates through the coolant flow space and is drawn out to the coolant outlet 106b.
또한, 커버 본체의 외피(104)에는 실리콘 잉곳 성장용 챔버 내부에 방열판 등을 설치하기 위한 제1및 제2 보조 포트(112a,112b)가 부가 형성된다.In addition, the outer shell 104 of the cover body is provided with first and second auxiliary ports 112a and 112b for installing a heat sink and the like inside the chamber for silicon ingot growth.
제1및 제2 뷰포트(108a,108b)는 커버 본체의 외피(104)소정 위치에 내피(102)와 관통되게 형성되어 성장 중인 실리콘 잉곳의 응고 계면을 육안 또는 CCD카메라 등으로 관찰할 수 있도록 한다.The first and second viewports 108a and 108b are formed to penetrate the endothelium 102 at a predetermined position of the outer cover 104 of the cover body so that the solidification interface of the growing silicon ingot can be observed with the naked eye or a CCD camera. .
유속 가변수단은 내피(102)와 외피(104)사이의 냉각수 유동공간 내에서 냉각수가 정체되는 것을 방지하도록 냉각수의 유속을 변화시키는 것이다.The flow rate varying means is to change the flow rate of the coolant to prevent the coolant from stagnating in the coolant flow space between the endothelium 102 and the outer shell 104.
좀더 구체적으로 설명하면, 유속가변수단은 냉각수 인렛(106a)으로 인입된 냉각수가 냉각수 아웃렛(106b)으로 인출되는 도중 냉각수가 정체되는 것을 방지하도록 냉각수 유동 시뮬레이션(simulation)을 통해 냉각수 유동공간 내에서 냉각수가 정체되는 위치를 측정하고, 그 위치에 형성되어 냉각수의 유속을 변화시키는 것이다.More specifically, the flow rate variable stage is a coolant in the coolant flow space through a coolant flow simulation to prevent the coolant from stalling while the coolant drawn into the coolant inlet 106a is drawn to the coolant outlet 106b. Is to measure the stagnation position, and is formed at that position to change the flow rate of the cooling water.
여기서, 유속 가변수단으로는 양단이 각각 내피와 외피에 접합된 봉(110)으로 하며, 봉은 중실(中實)봉 또는 중공(中空)봉에 관계없다.Here, the flow rate variable means is a rod 110, both ends are bonded to the endothelial and the outer shell, respectively, the rod is not related to a solid rod or a hollow rod.
이러한 유속가변수단으로 봉(110)을 사용한 것은 냉각수가 흐르면서 봉의 외주연에 부딪히더라도 냉각수의 유동을 방해하는 난류 또는 와류 등의 발생을 억제하고, 이에 따라 냉각수의 자연스러운 유동을 유발하기 위한 것이다.The rod 110 is used as the flow rate variable stage to suppress the occurrence of turbulence or vortex, which hinders the flow of the coolant even when the coolant flows and hits the outer circumference of the rod, thereby inducing a natural flow of the coolant.
이와 같은 구성으로 된 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버는 커버 본체의 내피(102) 및 외피(104)가 돔(dome)형태로 형성되어 큰 내압성을 갖는다.The cover of the silicon ingot growth chamber according to the present invention having such a configuration has a large pressure resistance because the inner shell 102 and the outer shell 104 of the cover body are formed in a dome shape.
즉, 내피(102)의 내측 외표면이 곡면으로 형성됨으로써 실리콘 잉곳 성장용 챔버가 고진공 상태를 유지하더라도 내피의 임의의 지점에 국부적으로 집중적인 응력이 발생되는 것이 방지되기 때문이다.That is, since the inner outer surface of the endothelium 102 is formed to be curved, it is possible to prevent the local intensive stress from occurring at any point of the endothelium even if the chamber for silicon ingot growth maintains a high vacuum state.
따라서, 본 발명의 커버는 고진공에 의한 파손이 방지된다.Therefore, the cover of the present invention is prevented from being damaged by high vacuum.
또한, 본 발명의 커버는 제1및 제2 뷰포트에 의한 응고 계면의 확인이 용이하다.In addition, the cover of the present invention facilitates identification of the solidification interface by the first and second viewports.
즉, 본 발명의 커버는 제1및 제2 뷰포트(108a,108b)의 깊이가 내피와 외피 사이의 간격과 동일하게 되고, 내피(102)가 돔형태로 형성되어 있어 시야각이 증가되기 때문이다.That is, the cover of the present invention is because the depth of the first and second viewports 108a and 108b is equal to the distance between the endothelium and the outer shell, and the endothelial 102 is formed in a dome shape, thereby increasing the viewing angle.
따라서, 본 발명의 커버는 육안 또는 CCD카메라에 의한 실리콘 잉곳의 응고계면 관찰이 용이하게 이루어진다.Therefore, the cover of the present invention can be easily observed the solidification interface of the silicon ingot by the naked eye or CCD camera.
그리고, 본 발명의 커버는 안정적인 냉각수의 유동을 얻을 수 있다.And, the cover of the present invention can obtain a stable flow of cooling water.
즉, 본 발명의 커버는 내피(102)와 외피(104)사이의 간격이 일정하고, 냉각수 유동 공간 내에서 냉각수의 정체가 발생되는 임의의 지점에 유속을 가변시키는 봉(110)이 장착됨으로써 내피와 외피 사이에 흐르는 냉각수의 양이 균일하고, 그 지점에서 냉각수의 정체가 방지되기 때문이다.That is, the cover of the present invention is the endothelial by mounting a rod 110 for varying the flow rate at any point where the interval between the endothelial 102 and the outer shell 104 is constant, and the coolant stagnation occurs in the cooling water flow space This is because the amount of cooling water flowing between the shell and the shell is uniform, and stagnation of the cooling water is prevented at that point.
따라서, 본 발명의 커버는 냉각수 인렛(106a)에서 유입되어 냉각수 아웃렛(106b)으로 배출되는 냉각수가 흐르는 동안 점차로 유속이 느려지는 것이 방지되어 냉각 효율이 향상되고, 냉각수에 포함된 불순물이 유속이 느려지는 부분에서 증착되어 발생되는 부식이 방지된다.Therefore, the cover of the present invention is prevented from gradually slowing the flow rate while the coolant flowing from the coolant inlet 106a and discharged to the coolant outlet 106b flows to improve cooling efficiency, and the impurities contained in the coolant slow the flow rate. The corrosion caused by deposition on the part is prevented.
또한, 본 발명의 커버는 제1및 제2 보조 포트(112a,112b)가 형성되어 추후 챔버 내부의 석영 도가니에서 용융된 실리콘 용융물에 의해 발생되는 고온의 열이 내피에 직접적으로 전달되는 것을 차단하며, 또한 내피 사이의 개구를 통해 인상되는 실리콘 잉곳으로 고온의 열이 전달되는 것을 차단하는 방열판을 설치할 수 있게 된다.In addition, the cover of the present invention is the first and second auxiliary port (112a, 112b) is formed to prevent the direct transfer of high temperature heat generated by the molten silicon melt in the quartz crucible in the chamber later directly In addition, it is possible to install a heat sink to block the transfer of high temperature heat to the silicon ingot pulled through the opening between the endothelium.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버는 커버 본체의 내피와 외피가 돔 형태로 형성되어 실리콘 잉곳 성장용 챔버 내부에 고진공이 발생되더라도 국부적으로 응력이 집중되어 파손되는 것이 방지된다.As described above, the cover of the silicon ingot growth chamber according to the present invention is formed in a dome form of the inner and outer shell of the cover body to prevent breakage due to local stress concentration even if high vacuum is generated inside the chamber for silicon ingot growth. do.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버는 제1및 제2 뷰포트의 깊이가 짧고, 내피가 돔형태로 형성되어 시야각이 확대됨으로써 응고 계면의 확인이 용이하게 된다.In addition, the cover of the chamber for silicon ingot growth according to the present invention has a short depth of the first and second viewports, and the inner skin is formed in a dome shape to enlarge the viewing angle, thereby facilitating identification of the solidification interface.
게다가, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 성장용 챔버의 커버는 내피와 외피 사이에 냉각수의 정체를 방지하는 봉이 임의의 지점에 장착됨으로써 냉각수 유동공간 내에서 냉각수의 유동이 안정화되어 냉각효율이 향상되고, 부식이 방지된다.In addition, the cover of the chamber for silicon ingot growth according to the present invention is equipped with a rod to prevent the stagnation of the coolant between the endothelial and the outer shell at any point to stabilize the flow of the coolant in the coolant flow space to improve the cooling efficiency, corrosion This is avoided.
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