KR20030047492A - A chucking apparatus of silicon ingot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리콘 잉곳 지지장치에 관한 것으로서, 특히 실리콘 잉곳의 성장을 위한 시드(seed crystal)와 시드 척(seed chuck)의 결합이 안정적으로 이루어지는 실리콘 잉곳 지지장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon ingot support device, and more particularly, to a silicon ingot support device in which a seed crystal and a seed chuck for growing a silicon ingot are stably coupled.
일반적으로 실리콘 잉곳은 석영 도가니에 적층된 폴리실리콘(poly silicon)과 불순물(dopant)가 용융되어 형성된 실리콘 용융물(melt)에 종자 결정봉(seed crystal)을 인상 구동장치에 의해 구동되는 실리콘 잉곳 지지장치에 장착하여 디핑(dipping)시키고, 종자 결정봉과 석영 도가니를 각각 반대 방향으로 회전시키면서 서서히 종자 결정봉이 실리콘 용융물에서 인상(pulling up)되도록 하여 제조된다.In general, the silicon ingot is a silicon ingot support device driven by a driving device for pulling a seed crystal into a silicon melt formed by melting poly silicon and dopants stacked in a quartz crucible. It is prepared by dipping (dipping) in, and slowly pulling the seed crystal rods from the silicon melt while rotating the seed crystal rods and the quartz crucible in opposite directions, respectively.
도 1 은 이러한 실리콘 잉곳의 성장이 이루어지는 실리콘 잉곳 성장챔버의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure of the silicon ingot growth chamber in which the growth of such silicon ingot.
도시된 바와 같이, 실리콘 잉곳 성장챔버는 챔버 본체(1) 내부(핫존:hot zone)에 실리콘 용융물(M)이 담겨지는 석영 도가니(2)및 석영 도가니를 감싸는 흑연 도가니(3), 그리고 지지판(4)이 외부의 회전구동장치와 결합된 회전축(5)에 축합되어 놓여지고, 석영 도가니의 주변을 포위하도록 설치되어 석영 도가니에 열을 방사하는 히터 (6)및 히터에서 발생된 열이 외부로 방사되는 것과 실리콘 용융물의 온도가 저하되는 것이 방지되도록 열차폐체(7)가 형성된다.As shown, the silicon ingot growth chamber includes a quartz crucible 2 in which the silicon melt M is contained in the chamber body 1 (hot zone), a graphite crucible 3 surrounding the quartz crucible, and a support plate ( 4) is condensed and placed on the rotary shaft (5) coupled with the external rotary drive device, and is installed so as to surround the surrounding of the quartz crucible to radiate heat to the quartz crucible and the heat generated from the heater to the outside The heat shield 7 is formed to prevent the spinning and the temperature of the silicon melt from lowering.
그리고, 챔버 본체(1)내부에는 실리콘 용융물(M)에 종자 결정봉을 디핑시키고, 종자 결정봉을 상측으로 인상함에 따라 봉의 끝단에서 성장하는 실리콘 잉곳(I.G.)의 하중을 견디는 실리콘 잉곳 지지장치(10)가 구비된다.In the chamber main body 1, the silicon crystal ingot supporting device which withstands the load of the silicon ingot IG growing at the end of the rod by dipping the seed crystal rod in the silicon melt M and pulling the seed crystal rod upwards ( 10) is provided.
이러한 실리콘 잉곳 지지장치(10)는 챔버 본체(1)외부의 인상 구동장치(미도시됨)에 의해 상하 승강 이동되고, 또한 회전축(5)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전된다.The silicon ingot support device 10 is moved up and down by an impression driving device (not shown) outside the chamber body 1, and is also rotated in a direction opposite to the rotation direction of the rotation shaft 5.
이와 같이 인상 구동장치에 의해 승강 이동 및 회전되는 실리콘 잉곳 지지장치(10)는 도 2를 참조하면, 외부의 인상 구동장치와 연결된 케이블(11)의 끝단에 고정 결합되어 종자 결정봉(18)을 실리콘 용융물에 최초 디핑시킬 때 인상 구동수단에 의한 종자 결정봉의 회전시 발생하는 진동 등에 의해 흔들려 인상 구동수단의 회전 중심축과 종자 결정봉의 회전 중심축이 서로 어긋나는 것을 방지하기 위해 무게를 주는 웨이트(weight,12)와, 웨이트의 하부에 결합되고 종자 결정봉(18)을 일부 수용하여 결합시키는 시드 척(seed chuck,14)과, 시드 척에 일단이 착탈 가능하게 결합되고 실리콘 용융물에 타단이 디핑되어 실리콘 잉곳을 성장시키는 종자 결정봉(18)을 포함하여 구성된다.As described above, the silicon ingot support device 10 which is lifted and moved by the pulling drive as described above is fixedly coupled to the end of the cable 11 connected to the external pulling drive, so that the seed crystal rod 18 is fixed. Weight that weighs to prevent the rotation center axis of the pulling drive means and the rotation center axis of the seed crystal rod from deviating from each other when shaken by vibration generated during rotation of the seed crystal rod by the pulling driving means when dipping into the silicon melt for the first time. 12, a seed chuck 14 coupled to the bottom of the weight and receiving and coupling part of the seed crystal rod 18, and one end detachably coupled to the seed chuck and the other end dipped into the silicon melt. And a seed crystal rod 18 for growing a silicon ingot.
여기서, 종자 결정봉(18)과 시드 척(14)의 결합은 먼저 시드 척의 하단에 일정 깊이의 장착공(16)을 형성하고, 시드 척의 외연 소정 위치에 장착공으로 관통되게 형성된 삽입공(15)을 형성한다.Here, the seed crystal rod 18 and the seed chuck 14 is coupled to the insertion hole 15 formed to first penetrate the mounting hole 16 of a predetermined depth at the lower end of the seed chuck, and a predetermined position on the outer edge of the seed chuck. To form.
그리고, 종자 결정봉(18)의 외연에 장착공으로 삽입되면 삽입공의 형성 위치와 서로 대응되는 위치에 노치(notch,19)가 형성된다.Then, the notch 19 is formed at a position corresponding to the formation position of the insertion hole when inserted into the mounting hole on the outer edge of the seed crystal rod 18.
따라서, 종자 결정봉(18)을 시드 척(14)의 장착공(16)에 삽입시킨 다음 고정핀(20)을 삽입공에 끼워 넣으면 고정핀이 노치(19)에 수직하게 맞물려 종자 결정봉이 시드 척에 고정 설치된다.Therefore, when the seed crystal rod 18 is inserted into the mounting hole 16 of the seed chuck 14, and then the fixing pin 20 is inserted into the insertion hole, the seed pin is vertically engaged with the notch 19 so that the seed crystal rod is seeded. It is fixed to the chuck.
그러나, 이러한 종래의 실리콘 잉곳 지지장치는 종자 결정봉의 파손이 빈번하게 발생되어 성장중인 실리콘 잉곳이 낙하되어 파손되고, 이에 따라 핫 존 내부의 손상이 발생되는 문제점이 있어왔다.However, such a conventional silicon ingot supporting device has a problem in that the seed crystal rods are frequently broken, and the growing silicon ingot falls and is damaged, thereby causing damage inside the hot zone.
즉, 종래 실리콘 잉곳 지지장치는 종자 결정봉과 시드 척이 종자 결정봉의 노치에 수직하게 맞물려 선접촉된 고정핀에 의해서만 결합되어 있을 뿐만 아니라 실리콘 잉곳이 성장하는 동안 계속적으로 하중이 증가하고, 인상 구동장치의 상승 구동력 및 회전력에 의해 영향을 받아 선 접촉된 부분에서 국부적으로 집중적인 응력이 작용한다.That is, in the conventional silicon ingot support device, not only the seed crystal rod and the seed chuck are vertically engaged with the notch of the seed crystal rod, but are coupled only by the line contact pins, and the load is continuously increased while the silicon ingot grows, Influenced by the driving force and the rotational force of, local concentrated stresses are applied at the line contacted portions.
따라서, 실리콘 잉곳이 성장하고 있는 동안 계속적으로 종자 결정봉에 작용하는 집중적인 국부 응력은 종자 결정봉에 미세 크랙(crack)을 발생시키고, 최종적으로 미세 크랙은 점차 성장하여 종자 결정봉의 파단을 발생시킨다.Therefore, the intensive local stress acting on the seed crystal rods continuously during the growth of the silicon ingot generates fine cracks in the seed crystal rods, and finally the fine cracks gradually grow to cause the seed crystal rods to break. .
이에 따라 성장중인 실리콘 잉곳이 석영 도가니에 담겨진 고온의 실리콘 용융물에 떨어져 핫존을 손상시키게 된다.As a result, the growing silicon ingot falls into the hot silicon melt contained in the quartz crucible and damages the hot zone.
이에 본 발명은 종자 결정봉과 시드 척의 결합을 견고히 하여 성장하는 실리콘 잉곳의 하중과 인상 구동력을 안정적으로 지탱할 수 있는 실리콘 잉곳 지지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a silicon ingot support device capable of stably supporting a load and pulling driving force of a silicon ingot grown by firmly coupling a seed crystal rod and a seed chuck.
따라서, 본 발명은 상기의 목적을 이루기 위해, 제1실시예로서 외부의 인상 구동장치와 연결된 케이블의 끝단이 연결된 웨이트와, 웨이트가 착탈되게 결합되는 웨이트 결합공이 일정 깊이로 상단에 형성된 시드 척과, 웨이트 결합공의 바닥면에서 시드 척의 하단으로 관통 형성되며 바닥면과 연통되는 제1개구부의 직경과 시드 척의 하단과 연통되는 제2개구부의 직경이 서로 다르게 형성된 결합공과, 제1개구부에서 삽입된 하부가 제2개구부를 통해 시드 척 외부로 돌출되고, 상부가 제2개구부를 통해 빠져 나가지 않도록 하부와 상부의 직경이 서로 다르게 형성되어 결합공에 끼워져 고정되는 종자 결정봉을 포함하여 실리콘 잉곳 지지장치를 구성한다.Therefore, in order to achieve the above object, the present invention provides, as a first embodiment, a seed chuck having a weight coupled to an end of a cable connected to an external impression driving device, and a weight coupling hole at which a weight is detachably coupled to a predetermined depth, A coupling hole formed through the bottom of the weight coupling hole from the bottom of the seed chuck and having a diameter different from that of the first opening communicating with the bottom and a diameter of the second opening communicating with the bottom of the seed chuck; The silicon ingot support device including a seed crystal rod which protrudes outward from the seed chuck through the second opening and is formed to have a different diameter from the lower part and the upper part so that the upper part does not escape through the second opening. Configure.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 이루기 위해, 제2실시예로서 외부의 인상 구동장치와 연결된 케이블의 끝단이 연결된 웨이트와, 웨이트가 착탈되게 결합되는 웨이트 결합공이 일정 깊이로 상단에 형성된 시드 척과, 웨이트 결합공의 바닥면에 형성된 계단부와, 계단부의 바닥면에서 시드 척의 하단으로 관통 형성되며 바닥면과 연통된 제1개구부의 직경과 시드 척의 하단과 연통된 제2개구부의 직경이 서로 동일한 결합공과, 하부가 결합공에 끼워져 시드 척의 하단으로 돌출되고 상부가 계단부의 바닥면에 걸려 고정되는 종자 결정봉을 포함하여 실리콘 잉곳 지지장치를 구성한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, as the second embodiment, the weight is connected to the end of the cable connected to the external impression drive device, the weight chuck hole that the weight is detachably coupled to the seed chuck formed at a predetermined depth, The stepped portion formed on the bottom surface of the weight coupling hole, the diameter of the first opening portion formed through the bottom surface of the step chuck in communication with the bottom surface of the step chuck and the diameter of the second opening portion communicating with the bottom of the seed chuck is the same The ball and the lower part is inserted into the coupling hole to project to the lower end of the seed chuck and the upper part comprises a seed crystal rod is fixed to the bottom surface of the step portion comprises a silicon ingot support device.
도 1 은 일반적인 실리콘 잉곳 성장챔버를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a typical silicon ingot growth chamber.
도 2 는 실리콘 잉곳 성장챔버에 사용되는 실리콘 잉곳 지지장치를 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining a silicon ingot support device used in the silicon ingot growth chamber.
도 3 은 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치의 제1실시예를 설명하기 위한 횡단면도.Figure 3 is a cross-sectional view for explaining a first embodiment of a silicon ingot support device according to the present invention.
도 4 는 도 3의 A 부분 확대도.4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 3;
도 5,6 은 도 3 의 <B-B'>및 <C-C'>방향 도면.5 and 6 are <B-B '> and <C-C'> directions in FIG. 3;
도 7 은 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치의 제2실시예를 설명하기 위한 횡단면도.Figure 7 is a cross-sectional view for explaining a second embodiment of the silicon ingot support device according to the present invention.
도 8 은 도 7의 D 부분 확대도.8 is an enlarged view of a portion D of FIG. 7;
도 9,10 은 도 7 의 <E-E'>및 <F-F'>방향 도면.9 and 10 are directional views of <E-E '> and <F-F'> in FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
10,100,200 : 실리콘 잉곳 지지장치 12,122,222 : 웨이트(weight)10,100,200: Silicon ingot support device 12,122,222: Weight
14,120,220 : 시드 척(seed chuck) 18,140,240 : 종자 결정봉(seed crystal)14,120,220: seed chuck 18,140,240: seed crystal
130,230 : 결합공 240 : 계단부130,230: hole 240: staircase
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the silicon ingot supporting apparatus according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치의 제1실시예를 설명하기 위한 횡단면도이고, 도 4 는 도 3의 A 부분 확대도이고, 도 5와 6은 각각 도 3 의 <B-B'>및<C-C'>방향으로 본 종단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of a silicon ingot supporting apparatus according to the present invention, FIG. 4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 3, and FIGS. 5 and 6 are respectively <B-B '> of FIG. 3. And a longitudinal cross-sectional view seen in the <C-C '> direction.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실리콘 잉곳 지지장치는 웨이트(110)와, 웨이트가 착탈 결합되는 웨이트 결합공(122)이 일정 깊이로 상단에 형성된 시드 척(120)과, 웨이트 결합공의 바닥면(124)에서 시드 척의 하단으로 관통 형성되며 바닥면과 연통되는 제1개구부(132a)의 너비가 시드 척의 하단과 연통되는 제2개구부(132b)의 너비와 서로 다르게 형성된 결합공(130)과, 제1개구부에서 삽입된 하부(140b)가 제2개구부를 통해 시드 척(120)의 하단으로 돌출되고, 상부(140a)가 제1개구부에 걸려 제2개구부로 빠져 나가지 않도록 하부와 상부의 너비가 서로 다르게 형성된 종자 결정봉(140)을 포함하여 이루어진다.As shown, the silicon ingot support device of the present invention, the weight 110, the weight chuck hole 122 that the weight is detachably coupled to the seed chuck 120 is formed on the top to a predetermined depth, the bottom surface of the weight coupling hole A coupling hole 130 formed through the bottom of the seed chuck at 124 and having a width different from the width of the second opening 132b communicating with the bottom of the seed chuck; The lower portion 140b inserted from the first opening portion protrudes to the lower end of the seed chuck 120 through the second opening portion, and the width of the lower portion and the upper portion is so that the upper portion 140a does not catch the first opening portion and exit the second opening portion. It comprises a seed crystal rod 140 formed differently.
여기서, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치의 구성요소 이외에 실리콘 잉곳 성장챔버의 구성요소는 도1과 도1에 도시된 도면부호를 참조하여 설명한다.Here, the components of the silicon ingot growth chamber in addition to the components of the silicon ingot supporting apparatus according to the present invention will be described with reference to the reference numerals shown in FIGS.
좀더 구체적으로 본 발명의 실리콘 잉곳 지지장치(100)를 설명하면, 웨이트(110)는 외부의 인상 구동장치(미도시됨)와 연결된 케이블(112)의 끝단에 고정 결합되어 종자 결정봉(140)을 실리콘 용융물(M)에 최초 디핑시킬 때 인상 구동수단에 의해 종자 결정봉이 회전하면서 흔들려 인상 구동수단의 회전 중심축과 종자 결정봉의 회전 중심축이 서로 어긋나는 것을 방지하기 위해 무게를 주는 것으로, 하단부에 시드 척의 웨이트 결합공(122)에 나사 결합되어 착탈 가능하도록 나사산(미도시됨)이 형성된다.In more detail describing the silicon ingot support device 100 of the present invention, the weight 110 is fixed to the end of the cable 112 connected to the external pulling drive (not shown) is seed determination rod 140 When the first dip into the silicon melt (M) is shaken while the seed crystal rod is rotated by the pulling drive means to give a weight to prevent the rotation center axis of the pulling drive means and the rotation center axis of the seed crystal rod to shift each other, A screw thread (not shown) is formed to be detachably screwed to the weight coupling hole 122 of the seed chuck.
그리고, 웨이트(110)는 몰리브덴(Mo),스테인레스 강(stainless steel)등의 금속 재질 또는 탄소섬유 복합체, 흑연으로 구성된다.The weight 110 is made of a metal material such as molybdenum (Mo) or stainless steel, or a carbon fiber composite or graphite.
시드 척(120)은 종자 결정봉(140)을 척킹(chucking)하는 것으로, 웨이트(110)의 하단부에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 상단부에 형성된 웨이트 결합공(122)내벽면에 형성된다.The seed chuck 120 is for chucking the seed crystal rod 140, and a screw thread engaged with a thread formed at a lower end of the weight 110 is formed at an inner wall surface of the weight coupling hole 122 formed at the upper end.
그리고, 시드 척(120)은 웨이트와 동일하게 몰리브덴(Mo),스테인레스 강(stainless steel)등의 금속 재질 또는 탄소섬유 복합체, 흑연으로 구성된다.The seed chuck 120 is made of a metal material such as molybdenum (Mo), stainless steel, or a carbon fiber composite, graphite, similarly to the weight.
결합공(130)은 시드 척(120)내부에 종자 결정봉(140)을 장착하기 위한 것으로, 웨이트 결합공의 바닥면(124)과 연통되는 제1개구부(132a)의 너비와 시드 척의 하단과 연통되는 제2개구부(132b)의 너비가 서로 다르게 형성되는데, 제1개구부 및 제2 개구부는 통상적으로 사각 형태이고, 제1개구부의 너비를 제2개구부의 너비보다 크게 형성한다.The coupling hole 130 is for mounting the seed crystal rod 140 in the seed chuck 120, the width of the first opening 132a communicating with the bottom surface 124 of the weight coupling hole, and the lower end of the seed chuck. The widths of the second openings 132b communicating with each other are different from each other. The first openings and the second openings are generally rectangular, and the width of the first openings is greater than the width of the second openings.
그리고, 제2개구부의 너비는 종자 결정봉의 하부(140c) 너비 보다 크게 형성하고, 종자 결정봉의 상부(140a)너비보다 작게 형성한다.The width of the second opening is greater than the width of the lower portion 140c of the seed crystal rods and smaller than the width of the upper portion 140a of the seed crystal rods.
또한, 결합공(130)의 내벽면은 제1개구부(132a)에서 내측방향으로 일정거리 경사벽면(134)으로 형성되고, 경사벽면(134)에서 제2개구부(132b)까지 수직 벽면(136)으로 형성된다.In addition, the inner wall surface of the coupling hole 130 is formed in the inclined wall surface 134 by a predetermined distance in the inward direction from the first opening 132a, the vertical wall surface 136 from the inclined wall surface 134 to the second opening 132b. Is formed.
이와 같이 직경이 서로 다르게 형성된 결합공의 제1개구부(132a)에 종자 결정봉의 하부(140b)가 끼워지면 종자 결정봉의 하부는 제2개구부(132b)를 통해 빠져나가 시드 척 외부로 돌출되나, 종자 결정봉의 상부(140a)는 경사벽면(134)에 걸려 제2개구부를 통해 빠져나가지 못하게 된다.When the lower portion 140b of the seed crystal rod is inserted into the first opening 132a of the coupling hole having a different diameter as described above, the lower portion of the seed crystal rod exits through the second opening 132b and protrudes out of the seed chuck. The upper portion 140a of the crystal rod is caught by the inclined wall surface 134 so as not to escape through the second opening.
종자 결정봉(140)은 시드 척(120)에 장착된 상태에서 석영 도가니(2)의 실리콘 용융물(M)에 디핑되어 실리콘 잉곳(I.G.)을 성장시키는 것으로, 봉의 하부(140b)는 제2개구부(132b)의 너비보다 적은 너비를 가지고, 봉의 상부(140a)는 제1개구부의 직경보다는 적고 제2개구부의 직경보다는 큰 직경을 갖도록 경사진 경사면(142)으로 형성된다.The seed crystal rod 140 is dipped in the silicon melt M of the quartz crucible 2 in the state where it is mounted on the seed chuck 120 to grow the silicon ingot IG. The lower portion 140b of the rod has a second opening. With a width less than the width of 132b, the upper portion 140a of the rod is formed with an inclined surface 142 inclined to have a diameter smaller than the diameter of the first opening and larger than the diameter of the second opening.
따라서, 종자 결정봉(140)은 시드 척의 결합공(130)에 끼워지면 봉 하부는 결합공의 제2개구부를 통해 시드 척의 하단에서 돌출되나, 봉 상부의 경사면(142)은 결합공의 경사벽면(134)과 서로 접촉 밀착된다.Therefore, when the seed crystal rod 140 is fitted into the coupling hole 130 of the seed chuck, the rod lower portion protrudes from the bottom of the seed chuck through the second opening of the coupling hole, but the inclined surface 142 of the rod upper portion is an inclined wall surface of the coupling hole. 134 is in close contact with each other.
이러한 구성으로 된 본 발명의 실리콘 잉곳 지지장치는 실리콘 잉곳(I.G.)이 성장함에 따라 하중이 증가되더라도 도 4에 도시된 바와 같이, 종자 결정봉의 경사면(142)이 결합공의 경사벽면(134)과 서로 접촉 밀착되어 안정적으로 견고하게 실리콘 잉곳의 하중을 지탱하게 된다.In the silicon ingot supporting apparatus of the present invention having such a configuration, even if the load increases as the silicon ingot IG grows, as shown in FIG. 4, the inclined surface 142 of the seed crystal rod is inclined against the inclined wall surface 134 of the coupling hole. In close contact with each other, the silicon ingot can be stably and firmly supported.
즉, 본 발명의 실리콘 잉곳 지지장치(100)는 종자 결정봉의 경사면(142)이 결합공의 경사벽면(134)과 서로 면접촉되어 접촉면적이 증가되고, 증가하는 실리콘 잉곳(I.G.)의 수직 하중에 의해 종자 결정봉의 경사면과 결합공의 경사벽면이 자연스럽게 더욱더 밀착되기 때문이다.That is, in the silicon ingot support device 100 of the present invention, the inclined surface 142 of the seed crystal rod is in surface contact with the inclined wall surface 134 of the coupling hole, so that the contact area is increased, and the vertical load of the silicon ingot IG is increased. This is because the inclined surface of the seed crystal rod and the inclined wall surface of the coupling hole are naturally in close contact with each other.
따라서, 성장하고 있는 실리콘 잉곳의 수직 하중이 증가되더라도 종자 결정봉(140)의 어느 한 부분에 국부적으로 응력이 집중되는 것이 방지되어 종자 결정봉의 내구성이 증대되며, 종자 결정봉(140)과 시드 척(120)의 결합력이 견고하게 된다.Therefore, even if the vertical load of the growing silicon ingot is increased, the stress is not concentrated locally on any part of the seed crystal rod 140, so that the durability of the seed crystal rod is increased, and the seed crystal rod 140 and the seed chuck are increased. The bonding force of 120 becomes firm.
또한, 본 발명의 실리콘 잉곳 지지장치는 시드 척과 종자 결정봉의 접촉 구조를 다른 형태로 형성할 수 도 있다.In addition, the silicon ingot supporting apparatus of the present invention may form a contact structure between the seed chuck and the seed crystal rod in another form.
도 7 은 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치의 제2 실시예를 설명하기 위한 횡단면도이고, 도 8은 도 7 의 <D>부분 확대도이고, 도 9,10은 과 8 각각 도 6 의 <E-E'>및 <F-F'>방향으로 본 종단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of a silicon ingot supporting apparatus according to the present invention. FIG. 8 is an enlarged view of a portion <D> of FIG. 7, and FIGS. This is a longitudinal cross-sectional view in the direction of -E '> and <F-F'>.
도시된 바와 같이 제2실시예에 따른 실리콘 잉곳 지지장치(200)는 웨이트(220)와, 웨이트가 착탈 결합되는 웨이트 결합공(222)이 일정 깊이로 상단에 형성된 시드 척(220)과, 웨이트 결합공의 바닥면(124)에 형성된 계단부(250)와, 계단부의 바닥면(252)에서 시드 척의 하단으로 관통 형성되며 계단부의 바닥면과 연통된 제1개구부(232a)의 직경과 시드 척의 하단과 연통된 제2개구부(232b)의 직경이 서로 동일한 결합공(230)과, 하부(240b)가 결합공에 끼워져 시드 척의 하단으로 돌출되고 상부(240a)가 계단부의 바닥면(252)에 걸려 고정되는 종자 결정봉(240)으로 구성된다.As shown, the silicon ingot support apparatus 200 according to the second embodiment includes a weight chuck 220, a weight chuck hole 222 to which a weight is detachably coupled, and a seed chuck 220 formed at an upper end thereof with a predetermined depth. The diameter of the seed chuck and the step portion 250 formed in the bottom surface 124 of the coupling hole and the first opening 232a formed through the bottom surface 252 of the step portion and communicating with the bottom surface of the step portion. The coupling hole 230 having the same diameter as the second opening 232b communicating with the lower end, and the lower portion 240b are fitted into the coupling hole to protrude toward the lower end of the seed chuck, and the upper portion 240a is formed on the bottom surface 252 of the stepped portion. It is composed of a seed deciding rod 240 is fixed.
제2실시예에서 웨이트(220)는 제1실시예와 동일하므로 제1실시예의 설명을 참조하고, 이하에서는 제1실시예와 상이한 구성으로 된 시드 척, 계단부, 결합공, 종자 결정봉에 대해서서만 설명한다.Since the weight 220 in the second embodiment is the same as the first embodiment, refer to the description of the first embodiment, and hereinafter, the seed chuck, the stepped portion, the coupling hole, the seed crystal rod having a different configuration from the first embodiment will be described. Explain only.
제2실시예의 시드 척(220)은 종자 결정봉(240)을 척킹하기 위한 것으로서, 제1실시예와 동일하게 구성되되 웨이트 결합공(222)의 바닥면(224)에 계단부(250), 결합공(230)이 형성되고, 종자 결정봉(240)이 끼워져 장착된다.The seed chuck 220 of the second embodiment is for chucking the seed deciding rod 240, which is configured in the same manner as the first embodiment, but has a stepped portion 250 on the bottom surface 224 of the weight coupling hole 222. Coupling hole 230 is formed, the seed crystal rods 240 are fitted.
제2실시예의 계단부(250)는 웨이트 결합공의 바닥면(224)을 하향 단차지게 형성되는 것으로, 계단부의 바닥면(252)에 종자 결정봉의 상부(240a)가 얹혀진다.The step portion 250 of the second embodiment is formed to step down the bottom surface 224 of the weight coupling hole, and the top 240a of the seed crystal rod is placed on the bottom surface 252 of the step portion.
제2실시예의 결합공(230)은 계단부의 바닥면(252)에 형성되어 종자 결정봉(240)이끼워지는 곳으로, 계단부의 바닥면과 연통된 제1개구부(232a)의 너비와 시드 척 하단과 연통된 제2개구부(232b)의 너비가 서로 동일하여 내벽면이 수직 벽면(234)으로 형성된다.The coupling hole 230 of the second embodiment is formed on the bottom surface 252 of the stepped portion, where the seed crystal rods 240 are sandwiched, and the width and the seed chuck of the first opening 232a communicating with the bottom surface of the stepped portion. Since the widths of the second openings 232b communicating with the lower end are the same, the inner wall surface is formed as the vertical wall surface 234.
또한, 계단부의 바닥면(252)과 제1개구부(232a)가 서로 접하는 부분은 종자 결정봉의 상부(240a)가 계단부의 바닥면에 얹혀질 때 이 부분에서 응력이 집중되지 않도록 소정의 곡률반경을 갖는 곡면(236)으로 형성된다.In addition, the portion where the bottom surface 252 and the first opening portion 232a of the step portion contact each other has a predetermined radius of curvature so that stress is not concentrated in this portion when the top 240a of the seed crystal rod is placed on the bottom surface of the step portion. Having a curved surface 236.
제2실시예의 종자 결정봉(240)은 시드 척(220)에 장착된 상태에서 석영 도가니(2)의 실리콘 용융물(M)에 디핑되어 실리콘 잉곳(I.G.)을 성장시키는 것으로, 상부(240a)의 너비는 계단부(250)의 너비보다는 작고 결합공(230)의 너비보다는 큰 너비로 형성된다.The seed crystal rod 240 of the second embodiment is dipped in the silicon melt M of the quartz crucible 2 while being mounted on the seed chuck 220 to grow the silicon ingot IG. The width is formed to be smaller than the width of the step portion 250 and larger than the width of the coupling hole 230.
그리고, 종자 결정봉의 하부(240b)너비는 결합공(230)의 너비보다 작은 너비로 형성되어 전체적인 단면의 형태가 T자 형태로 형성된다.And, the width of the lower portion 240b of the seed crystal rod is formed to a width smaller than the width of the coupling hole 230, the overall cross-sectional shape is formed in a T-shape.
따라서, 종자 결정봉(240)은 결합공(230)에 끼워지면 하부는 제2개구부(232b)를 통해 시드 척 외부로 돌출되고, 상부는 계단부의 바닥면(252)에 얹혀져 제2개구부를 통해 시드 척 외부로 완전히 빠져나가지 않게 고정된다.Accordingly, when the seed crystal rod 240 is fitted into the coupling hole 230, the lower portion protrudes outward from the seed chuck through the second opening 232b, and the upper portion is mounted on the bottom surface 252 of the stepped portion, and then through the second opening. It is secured so as not to fully exit the seed chuck.
이러한 구성으로 된 본 발명의 제2실시예인 실리콘 잉곳 지지장치(200)는 제1실시예와 동일하게 실리콘 잉곳이 성장함에 따라 하중이 증가되더라도 안정적이고 견고하게 실리콘 잉곳의 수직 하중을 지지한다.The silicon ingot support device 200 according to the second embodiment of the present invention having such a configuration stably and firmly supports the vertical load of the silicon ingot even if the load increases as the silicon ingot grows as in the first embodiment.
즉, 제2실시예인 실리콘 잉곳 지지장치는 종자 결정봉의 상부(240a)가 계단부의 바닥면(252)에 얹혀져 있어 서로 면접촉되어 접촉면적이 증가되고, 성장중인 실리콘잉곳의 수직 하중이 증가하는 만큼 종자 결정봉의 상부 하면과 계단부의 바닥면에 자연스럽게 더욱더 밀착된다.That is, in the silicon ingot supporting device according to the second embodiment, the upper portion 240a of the seed crystal rod is placed on the bottom surface 252 of the stepped portion so that the contact surface is increased by the surface contact with each other, and the vertical load of the growing silicon ingot increases. It naturally comes in close contact with the top and bottom surfaces of the seed crystal rods.
따라서, 성장하고 있는 실리콘 잉곳(I.G.)의 수직 하중이 증가되더라도 종자 결정봉(240)의 어느 한 부분에 국부적으로 응력이 집중되는 것이 방지되어 종자 결정봉의 내구성이 증대되고, 종자 결정봉과 시드 척의 결합이 더욱더 견고해진다.Therefore, even if the vertical load of the growing silicon ingot IG is increased, local stress is prevented from being concentrated in any part of the seed crystal rod 240, so that the durability of the seed crystal rod is increased, and the seed crystal rod and the seed chuck are coupled. This becomes even stronger.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치는 종자 결정봉이 시드 척의 내부에 끼워져 서로 면접촉하게 되고, 이에 따라 접촉 면적이 증대되어 성장하는 실리콘 잉곳의 하중이 증가하더라도 종자 결정봉과 시드 척과의 접촉부분에서 국부적으로 응력이 집중되는 것을 방지하여 실리콘 잉곳의 성장 중 종자 결정봉에 미세 크랙이 발생되어 파단되는 것을 방지하게 된다.As described above, in the silicon ingot support device according to the present invention, seed seeding rods are inserted into the inside of the seed chuck to be in surface contact with each other, and thus the contact area is increased so that the load of the growing silicon ingot increases with the seed crystal rods and the seed chuck. The stress is prevented from being concentrated locally at the contact portion, thereby preventing the occurrence of fine cracks in the seed crystal rods during the growth of the silicon ingot.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 지지장치는 종자 결정봉과 시드 척과의 결합력을 실리콘 잉곳의 수직 하중에 의해 더욱더 견고하게 된다.In addition, the silicon ingot support device according to the present invention is more robust by the vertical load of the silicon ingot bond force between the seed crystal rod and the seed chuck.
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