KR20040049358A - 실리콘 단결정 성장 장치 - Google Patents

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오영현
김상희
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주식회사 실트론
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Abstract

본 발명은 실리콘 단결정 성장 장치에 관한 것으로, 특히 쵸크랄스키법에 의한 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은 챔버와, 상기 챔버 내부에 설치된 석영 도가니와, 상기 석영 도가니를 지지하는 흑연 도가니와, 상기 흑연 도가니를 지지하며 상승ㆍ하강ㆍ회전시키는 페데스탈과, 상기 챔버 내부에 설치된 히터와, 상기 히터의 열이 상기 챔버의 측벽부로 방출되지 못하도록 상기 챔버 내벽부에 설치된 제 1복사 단열체와, 상기 히터의 열이 상기 히터의 상부로 방출되지 못하도록 상기 제 1복사 단열체의 상부에 설치된 제 2 복사 단열체와, 상기 석영 도가니 내부의 실리콘 융액으로부터 성장하는 실리콘 단결정 잉곳으로 복사되는 열을 차단하기 위하여 설치된 열쉴드를 포함하는 실리콘 단결정 성장 장치에 있어서, 상기 열쉴드는 상기 제 2 복사 단열체의 상부로부터 일정 거리 이격되어 설치된 것이 특징이다. 그리고, 상기 제 2복사 단열체의 상부에는 열쉴드 지지체가 설치되고, 상기 열쉴드는 상기 열쉴드 지지체의 상부에 설치된 것이 바람직하며, 특히, 상기 열쉴드 지지체는 상기 제 2복사 단열체의 상부에 설치되도록 원통 형태로 형성되어, 상기 원통부의 측벽부에는 다수의 중공이 형성된 것이 더욱 바람직하다.

Description

실리콘 단결정 성장 장치{An apparatus for growing silicon single crystals}
본 발명은 실리콘 단결정 성장 장치에 관한 것으로, 특히 쵸크랄스키법에 의한 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 장치에 관한 것이다.
종래의 실리콘 단결정 성장 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(10)와, 챔버(10) 내부에 설치된 석영 도가니(20)와, 석영 도가니(20)를 지지하는 흑연 도가니(30)와, 흑연 도가니(30)를 지지하며 상승ㆍ하강ㆍ회전시키는 페데스탈(미도시)과, 챔버(10) 내부에 설치된 히터(40)와, 히터(40)의 열이 챔버(10)의 측벽부 및 히터(40)의 상부로 방출되지 못하도록 챔버(10) 내부벽에 설치된 제 1 및 제 2복사 단열체(50, 51)와, 석영 도가니(20) 내부의 실리콘 융액(SM)으로부터 성장하는 실리콘 단결정 잉곳(IG)으로 복사되는 열을 차단하기 위하여 설치된 열쉴드(60)를 포함한다.
즉, 종래의 실리콘 단결정 성장 장치는 히터(40)의 열이 챔버(10)의 측벽부로 방출되는 것을 차단하기 위하여 챔버(10)의 측벽부에 제 1복사 단열체(50)를 설치한다. 그리고, 히터(40)의 열이 히터(40)의 상부로 방출되는 것을 방지하고, 열쉴드(60)를 설치하기 위하여 제 2복사 단열체(51)를 설치하면서 열쉴드(60)가 설치되는 높이까지 두껍게 되도록 설치한다.
그러나, 이러한 제 2복사 단열체(51)와 열쉴드(60)의 구조를 가진 종래의 실리콘 단결정 성장 장치는, 도 1에 도시된 복사 열(H) 경로와 같이, 실리콘 융액(SM) 및 실리콘 단결정 잉곳(IG) 등으로부터 복사되는 열(H)이 열쉴드(60)의 하부와 측부를 따라 석영 도가니(20)의 내벽을 타고 상부 쪽으로 흐르게 되며, 이어 제 2복사 단열체(51)에 의하여 열(H)이 빠져나가지 못하고 정체되는 현상이 발생하다. 따라서, 이러한 제 2복사 단열체(51)와 열쉴드(60) 사이에서의 열 정체 현상에 의하여 석영 도가니(20) 상부의 열이 빠져나가지 못하고, 실리콘 단결정 성장 계면 주위의 복사열(H)이 증가하게 된다. 결국 실리콘 단결정 성장 계면에서의 복사열이 증가하게 되면, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 속도를 증가시키는데 한계가 되는 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 제 2복사 단열체와 열쉴드 사이의 열 정체 현상을 해소함으로써, 실리콘 단결정 성장 계면의 복사열이 증가하지 못하도록 하여, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 속도를 향상시킨 실리콘 단결정 성장 장치를 제공하려는 것이다.
이를 위한 본 발명은 챔버와, 상기 챔버 내부에 설치된 석영 도가니와, 상기 석영 도가니를 지지하는 흑연 도가니와, 상기 흑연 도가니를 지지하며 상승ㆍ하강ㆍ회전시키는 페데스탈과, 상기 챔버 내부에 설치된 히터와, 상기 히터의 열이 상기 챔버의 측벽부로 방출되지 못하도록 상기 챔버 내벽부에 설치된 제 1복사 단열체와, 상기 히터의 열이 상기 히터의 상부로 방출되지 못하도록 상기 제 1복사 단열체의 상부에 설치된 제 2 복사 단열체와, 상기 석영 도가니 내부의 실리콘 융액으로부터 성장하는 실리콘 단결정 잉곳으로 복사되는 열을 차단하기 위하여 설치된 열쉴드를 포함하는 실리콘 단결정 성장 장치에 있어서, 상기 열쉴드는 상기 제 2 복사 단열체의 상부로부터 일정 거리 이격되어 설치된 것이 특징이다. 그리고, 상기 제 2복사 단열체의 상부에는 열쉴드 지지체가 설치되고, 상기 열쉴드는 상기 열쉴드 지지체의 상부에 설치된 것이 바람직하며, 특히, 상기 열쉴드 지지체는 상기 제 2복사 단열체의 상부에 설치되도록 원통 형태로 형성되어, 상기 원통부의 측벽부에는 다수의 중공이 형성된 것이 더욱 바람직하다.
도 1은 종래의 실리콘 단결정 성장 장치의 부분 단면도.
도 2는 본 발명인 실리콘 단결정 성장 장치의 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 열쉴드 지지체의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
10 : 챔버 20 : 석영 도가니
30 : 흑연도가니 40 : 히터
50 : 제 1복사 단열체 51 : 제 2복사 단열체
60 : 열쉴드 70 : 열쉴드 지지체
71 : 중공
IG : 실리콘 단결정 SM : 실리콘 융액
H : 복사열
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명인 실리콘 단결정 성장 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(10)와, 챔버(10) 내부에 설치된 석영 도가니(20)와, 석영 도가니(20)를 지지하는 흑연 도가니(30)와, 흑연 도가니(30)를 지지하며 상승ㆍ하강ㆍ회전시키는 페데스탈(미도시)과, 챔버(10) 내부에 설치된 히터(40)와, 히터(40)의 열이 챔버(10)의 측벽부를 통해 방출되지 못하도록 설치된 제 1복사 단열체(50)와, 히터(40)의 열이 히터(40)의 상부로 방출되지 못하도록 제 1 복사 단열체(50)의 상부에 설치된 제 2복사 단열체(51)와, 석영 도가니(20) 내부의 실리콘 융액(SM)으로부터 성장하는 실리콘 단결정 잉곳(IG)으로 복사되는 열을 차단하기 위하여 설치된 열쉴드(60)를 포함한다. 여기에서, 열쉴드(60)는 히터(40) 상부의 복사 단열체(51) 상부로부터 일정 거리 이격되어 설치된 것이 특징이며, 이는 제 2 복사 단열체(51)의 상부에는 열쉴드 지지체(70)가 설치되고, 열쉴드(60)는 열쉴드 지지체(70)의 상부에 설치된 것이 바람직하다.
특히, 열쉴드 지지체(70)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2복사 단열체(51)의 상부에 설치되도록 원통 형태로 형성되어, 원통부의 측벽부에는 다수의 중공(71)이 형성된 것이 바람직하다.
따라서, 열쉴드(60)는 열쉴드 지지체(70)에 의하여 제 2복사 단열체로부터 일정 거리 이격되어 설치되며, 특히 열쉴드 지지체(70)에 형성된 다수의 중공(71)을 통하여, 도 2에 도시되 열(H) 흐름과 같이, 챔버(10) 내벽쪽으로 방출되는 것이다. 이에 의하여 열쉴드(60)와 석영 도가니(20) 내벽 사이에서의 열 정체 현상이 해소되어, 실리콘 단결정 성장 계면 쪽에서의 복사열 증가 현상이 제거되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
본 발명은 제 2복사 단열체와 열쉴드 사이의 열 정체 현상을 해소함으로써, 실리콘 단결정 성장 계면의 복사열이 증가하지 못하도록 하여, 실리콘 단결정 잉곳의 성장 속도를 향상시키고, 실리콘 단결정 잉곳의 생산성을 향상시킨 실리콘 단결정 성장 장치를 제공하였다.

Claims (3)

  1. 챔버와, 상기 챔버 내부에 설치된 석영 도가니와, 상기 석영 도가니를 지지하는 흑연 도가니와, 상기 흑연 도가니를 지지하며 상승ㆍ하강ㆍ회전시키는 페데스탈과, 상기 챔버 내부에 설치된 히터와, 상기 히터의 열이 상기 챔버의 측벽부로 방출되지 못하도록 상기 챔버 내벽부에 설치된 제 1복사 단열체와, 상기 히터의 열이 상기 히터의 상부로 방출되지 못하도록 상기 제 1복사 단열체의 상부에 설치된 제 2 복사 단열체와, 상기 석영 도가니 내부의 실리콘 융액으로부터 성장하는 실리콘 단결정 잉곳으로 복사되는 열을 차단하기 위하여 설치된 열쉴드를 포함하는 실리콘 단결정 성장 장치에 있어서,
    상기 열쉴드는 상기 제 2 복사 단열체의 상부로부터 일정 거리 이격되어 설치된 것이 특징인 실리콘 단결정 성장 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2복사 단열체의 상부에는 열쉴드 지지체가 설치되고,
    상기 열쉴드는 상기 열쉴드 지지체의 상부에 설치된 것이 특징인 실리콘 단결정 성장 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열쉴드 지지체는 상기 제 2복사 단열체의 상부에 설치되도록 원통 형태로 형성되어, 상기 원통부의 측벽부에는 다수의 중공이 형성된 것이 특징인 실리콘 단결정 성장 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100690959B1 (ko) * 2004-12-23 2007-03-09 주식회사 실트론 단결정 잉곳의 성장 장치
KR100843019B1 (ko) * 2006-12-22 2008-07-01 주식회사 실트론 쵸크랄스키법에 의한 반도체 단결정 잉곳 제조 장치에사용되는 열 환경 제공 모듈 및 이를 이용한 장치
KR101108280B1 (ko) * 2011-04-20 2012-01-31 김용상 임플란트
CN107779946A (zh) * 2016-08-25 2018-03-09 上海新昇半导体科技有限公司 热屏组件及单晶提拉炉热场结构

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