KR20100086322A - Ingot grower having structure for preventing deformation of quartz crucible - Google Patents

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KR20100086322A
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정요한
김세훈
이홍우
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주식회사 실트론
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Abstract

PURPOSE: A device for growing an ingot is provided to prevent an accident by preventing the friction between a quartz crucible and a heat shield. CONSTITUTION: A quartz crucible(100) receives silicon melt. A crucible support stand(101) supports the quartz crucible. The upper side of the crucible support stand is lower than the upper side of the quartz crucible. A heater(103) is arranged outside the crucible support stand in order to heat the quartz crucible. An insulation cover(102) is combined with the upper side of the quartz crucible to shield the radiation heat which is directly applied to the quartz crucible. A heat shield(104) is arranged between the crystal ingot and the quartz crucible. A chamber receives the crucible support stand and the heater.

Description

석영 도가니의 변형을 방지하는 구조를 가진 잉곳 성장장치{Ingot grower having structure for preventing deformation of quartz crucible}Ingot grower having structure for preventing deformation of quartz crucible}

본 발명은 잉곳 성장장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잉곳(Ingot)의 제조를 위한 장시간의 고온 성장(Growing) 공정에서도 석영 도가니가 물리적으로 변형되지 않도록 석영 도가니를 보호하는 구조를 가진 잉곳 성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ingot growth apparatus, and more particularly, to an ingot growth apparatus having a structure for protecting a quartz crucible so that the quartz crucible is not physically deformed even in a long time high temperature growing process for manufacturing an ingot. It is about.

쵸크랄스키(Cz)법을 이용한 잉곳 성장법에서는 석영 도가니에 수용된 실리콘 멜트(Melt)에 시드(Seed)를 담근 후 시드 케이블을 회전시키면서 상부로 서서히 인상함으로써 고액계면을 통해 결정 잉곳을 성장시킨다. 도 1에는 쵸크랄스키(Cz)법을 수행하기 위한 일반적인 잉곳 성장장치의 주요 구성과 동작이 도시되어 있다.In the ingot growth method using the Czochralski (Cz) method, the crystal ingot is grown through the liquid-liquid interface by immersing the seed in the silicon melt (Melt) contained in the quartz crucible and slowly pulling it upward while rotating the seed cable. Figure 1 shows the main configuration and operation of a typical ingot growth apparatus for performing the Czochralski (Cz) method.

도 1의 (a)을 참조하면, 잉곳 성장장치는 멜팅(Melting) 공정 이후 내부공간에 실리콘 멜트(SM)가 담기는 석영 도가니(10)와, 석영 도가니(10)를 둘러싸서 지지하는 도가니 지지대(11)와, 도가니 지지대(11)의 바깥에 배치되어 석영 도가니(10)에 복사열을 제공하는 히터(12)와, 성장되는 결정 잉곳(1)과 석영 도가니(10) 사이에서 결정 잉곳(1)을 에워싸도록 설치되어 실리콘 멜트(SM)로부터 상부 로 방사되는 열흐름을 차단하는 열실드(13)와, 도가니 지지대(11)의 하부를 지지하는 서포터(Supporter)(14)를 포함한다.Referring to Figure 1 (a), the ingot growth apparatus is a crucible support for enclosing and supporting the quartz crucible 10 and the quartz crucible 10 containing silicon melt (SM) in the internal space after the melting process (Melting) (11), a heater 12 disposed outside the crucible support 11 to provide radiant heat to the quartz crucible 10, and a crystal ingot 1 between the grown crystal ingot 1 and the quartz crucible 10. It is installed so as to surround the heat shield 13 to block the heat flow radiated upward from the silicon melt (SM), and a supporter (Supporter) (14) for supporting the lower portion of the crucible support (11).

잉곳 성장장치에 있어서 열실드(13)는 실리콘 멜트(SM)에서 방출되는 고온의 복사열이 본체 챔버(미도시)의 상부와 결정 잉곳(1) 쪽으로 전달되는 것을 방지하여 잉곳의 성장 속도를 높이는 작용을 하게 된다. 복사열을 효율적으로 차단하기 위해서는 열실드(13)의 하단 너비가 가능한 한 클 것이 요구된다. 이에 따라 석영 도가니(10)의 내경과 열실드(13)의 외경 간에는 매우 좁은 간격이 유지된다. 석영 도가니(10)의 내경과 열실드(13)의 외경 사이의 간격이 좁을수록 결정 성장 속도를 높여서 생산성을 향상시킬 수 있다.In the ingot growth apparatus, the heat shield 13 prevents high-temperature radiant heat emitted from the silicon melt SM from being transferred toward the upper portion of the main body chamber (not shown) and the crystal ingot 1, thereby increasing the growth rate of the ingot. Will be In order to effectively block radiant heat, the bottom width of the heat shield 13 is required to be as large as possible. Accordingly, a very narrow gap is maintained between the inner diameter of the quartz crucible 10 and the outer diameter of the heat shield 13. As the interval between the inner diameter of the quartz crucible 10 and the outer diameter of the heat shield 13 is narrower, the growth rate of the crystal can be increased to improve productivity.

멜팅 공정 전에 석영 도가니(10)는 그 내부에 다결정 실리콘이 담긴 상태로 잉곳 성장장치 내로 공급된다. 이때, 석영 도가니(10)의 이동 등 취급을 원활히 하기 위해 석영 도가니(10)의 상부에는 도가니 커버(미도시)가 장착되는 것이 바람직하다. 이를 위해 석영 도가니(10)의 상단은 도가니 지지대(11)의 상단에 비해 상대적으로 높은 구조로 제공되는 것이 일반적이다.Before the melting process, the quartz crucible 10 is supplied into the ingot growth apparatus with polycrystalline silicon contained therein. At this time, in order to facilitate handling such as movement of the quartz crucible 10, it is preferable that a crucible cover (not shown) is mounted on the top of the quartz crucible 10. To this end, the upper end of the quartz crucible 10 is generally provided in a relatively high structure compared to the upper end of the crucible support 11.

도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 인상 공정 시에는 서포터(14)가 구동되어 도가니 지지대(11)를 일정한 방향으로 회전시키면서 실리콘 멜트(SM)의 잔량과는 무관하게 고액계면의 위치가 일정한 레벨로 유지되도록 도가니 지지대(11)를 서서히 상승시키는 동작을 수행하게 된다. 이때, 석영 도가니(10)와 열실드(13)는 미세 간격을 두고 상하로 교차하게 되므로 상호 마찰을 피하기 위해서는 석영 도가니(10)의 형상 유지가 매우 중요하다.As shown in (b) of FIG. 1, during the pulling process, the supporter 14 is driven to rotate the crucible support 11 in a predetermined direction while the position of the solid-liquid interface is independent of the remaining amount of the silicon melt SM. The crucible support 11 is gradually raised to maintain a constant level. At this time, since the quartz crucible 10 and the heat shield 13 cross each other up and down at a fine interval, it is very important to maintain the shape of the quartz crucible 10 to avoid mutual friction.

한편, 최근에는 실리콘 단결정 성장을 위한 쵸크랄스키(Cz) 공정에서 생산성을 향상시키기 위해 300㎜ 직경 잉곳의 인출 시 실리콘 멜트를 400kg 이상으로 대용량화 하거나, 하나의 석영 도가니로 여러 개의 잉곳을 인출하는 멀티 풀링(Multi-Pulling) 등을 수행하는 방법이 사용되고 있는데, 이 경우 장시간의 공정에 의해 석영 도가니가 식각되거나 열화되어 단결정 수율을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.On the other hand, recently, in order to improve productivity in the Czochralski (Cz) process for growing silicon single crystals, the silicon melt is increased to 400 kg or more when the 300 mm diameter ingot is taken out, or multiple ingots are drawn out with one quartz crucible. A method of performing a multi-pulling or the like is used. In this case, a quartz crucible is etched or deteriorated by a prolonged process, thereby lowering a single crystal yield.

실리콘 단결정 성장 중에는 미세입자(Particle), 온도편차 등으로 단결정이 다결정으로 변하는 경우가 있는데, 이 경우에는 성장시켰던 단결정을 멜트 형태로 다시 녹이는 멜트 백(Melt Back) 공정을 실시하게 된다. 단일 풀링(Single Pulling) 공정에서 멜트 백 공정이 많아지게 되면 고온 공정 시간이 늘어나서 멜트를 담고 있는 석영 도가니의 손상(Damage)이 커지게 된다. 또한, 멀티 풀링 공정에서는 평균 160시간 이상동안 고온공정이 진행되고 여러 개의 잉곳을 인출함으로 인해 석영 도가니가 변형되는 문제가 발생할 수 있다.During the growth of silicon single crystals, single crystals may be changed to polycrystals due to particles, temperature deviations, etc. In this case, a melt back process is performed in which the grown single crystals are melted again in a melt form. As the number of melt back processes increases in the single pulling process, the high temperature processing time increases, which increases the damage of the quartz crucible containing the melt. In addition, in the multi-pulling process, a high temperature process may be performed for an average of 160 hours or more, and the quartz crucible may be deformed by drawing out several ingots.

특히, 다결정 실리콘을 고온에서 융해시키는 멜팅 공정(도 2의 (a) 참조)이나 멜트 백 공정(도 2의 (b) 참조)에서는 히터(12)에서 방출되는 고온의 복사열에 의해 석영 도가니(10)가 직접적으로 가열됨으로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 석영 도가니(10)의 상부가 변형되는 현상(점선표시 참조)이 종종 발생한다. 이와 관련하여 도 4에는 멜트 백 공정 이후에 석영 도가니(10)의 상부가 변형된 실제 모습(점선표시 참조)이 나타나 있다.In particular, in the melting process (see (a) of FIG. 2) or the melt back process (see (b) of FIG. 2) for melting the polycrystalline silicon at a high temperature, the quartz crucible 10 may be formed by high temperature radiant heat emitted from the heater 12. As a result of direct heating, the phenomenon in which the upper portion of the quartz crucible 10 is deformed as shown in FIG. 3 (see dotted line) often occurs. In this regard, FIG. 4 shows the actual shape of the quartz crucible 10 deformed after the melt back process (see dotted line).

석영 도가니(10)가 휘는 등 변형이 발생하게 되면 전술한 바와 같이 석영 도 가니(10)와 열실드(13)가 상호 마찰될 뿐만 아니라 공정조건이 변하게 되어 공정 진행 자체가 불가능하므로 석영 도가니(10) 내에 있는 실리콘 멜트(SM)를 전부 버려야 한다. 이때, 실리콘 멜트(SM) 전체를 응고시켜서 성장장치 외부로 들어내는 것은 실리콘 고체의 부피 팽창으로 인해 석영 도가니(10)를 둘러싸고 있는 부품들이 파손되기 때문에 불가능하다. 따라서, 아주 작은 길이의 잉곳을 여러번 성장시켜서 조금씩 실리콘 멜트량을 줄인 후 석영 도가니(10)에 잔존하는 잔류멜트를 응고시켜서 성장장치 외부로 들어내는 방법이 사용된다. 이러한 작업들은 공정시간이 많이 소요되고 경제적 손실이 매우 클 뿐만 아니라, 작업이 위험하여 안전사고의 발생 우려도 있다.When the quartz crucible 10 is deformed, such as bending, the quartz crucible 10 and the heat shield 13 are not only rubbed with each other but also the process conditions are changed so that the quartz crucible 10 cannot be processed. Discard all silicon melt (SM) in At this time, it is impossible to solidify the entire silicon melt (SM) to lift out of the growth apparatus because parts surrounding the quartz crucible 10 are damaged due to the volume expansion of the silicon solid. Therefore, a method of growing an ingot of very small length several times to reduce the amount of silicon melt little by little, and then solidifying the remaining melt remaining in the quartz crucible 10 to be taken out of the growth apparatus. These operations are not only time-consuming and economically costly, but also dangerous and may cause safety accidents.

석영 도가니의 물리적 변형을 고려하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 공정과 관련된 기술로는 예컨대, 대한민국 특허공개 제2007-46741호에 개시된 실리콘 단결정 제조방법을 들 수 있다. 상기 공개특허에서는 도가니의 변형을 고려하여 인상속도를 제어하는 기술을 개시하고 있다.As a technique related to the process of growing a silicon single crystal ingot in consideration of the physical deformation of the quartz crucible, for example, a method of manufacturing a silicon single crystal disclosed in Korean Patent Publication No. 2007-46741 may be mentioned. The above patent discloses a technique for controlling the pulling speed in consideration of the deformation of the crucible.

그러나, 상기 공개특허에서도 고온의 히터 열에 의한 물리적 변형, 즉 유리(Glass) 전이온도 근처에서 도가니가 휘거나(Bending) 흘러내림(Sagging)에 따른 두께의 변화, 표면박리 등의 문제에 대한 근본적인 해결책은 여전히 제시하지 못하고 있다. 석영 도가니의 물리적인 변형은 Cz법에서 열 및 물질의 전달 메카니즘에 관여하여 단결정 잉곳의 축 대칭을 방해함으로써 고품질 단결정 생산을 곤란하게 한다.However, the above-mentioned patent also discloses a fundamental solution to problems such as physical deformation caused by high temperature heater heat, that is, thickness change due to bending or sagging near glass transition temperature, surface peeling, and the like. Is still not present. Physical deformation of the quartz crucible makes it difficult to produce high quality single crystals by engaging the heat and material transfer mechanisms in the Cz method and disturbing the axial symmetry of the single crystal ingots.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 결정 성장을 위한 고온공정 시 가해지는 히터(Heater)의 열에 의해 석영 도가니의 상부가 변형되는 것을 방지하는 보호구조를 구비한 잉곳 성장장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an ingot growth apparatus having a protective structure to prevent the upper portion of the quartz crucible from being deformed by the heat of the heater (heater) applied during the high temperature process for crystal growth. The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실리콘 멜트(Melt)가 수용될 수 있는 내부공간이 마련된 석영 도가니와, 상기 석영 도가니를 둘러싸서 지지하는 도가니 지지대와, 상기 도가니 지지대의 바깥에 배치되어 상기 석영 도가니를 가열하는 히터(Heater)와, 상기 석영 도가니, 도가니 지지대 및 히터를 수용하는 챔버를 포함하는, 쵸크랄스키(Cz)법을 수행하기 위한 잉곳 성장장치에 있어서, 상기 히터로부터 상기 석영 도가니에 직접적으로 가해지는 복사열을 차단하도록 상기 석영 도가니의 상부에 결합되는 단열커버;를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a quartz crucible having an inner space capable of accommodating silicon melt, a crucible support for enclosing and supporting the quartz crucible, and disposed outside the crucible support. An ingot growth apparatus for performing a Czochralski (Cz) method comprising a heater for heating a quartz crucible, and a chamber for accommodating the quartz crucible, the crucible support and the heater, wherein the quartz crucible is formed from the heater. And an insulating cover coupled to the upper portion of the quartz crucible so as to block radiant heat applied directly to the quartz crucible.

상기 도가니 지지대의 상단에 비해 상기 석영 도가니의 상단이 상대적으로 높은 구조를 가지며, 상기 단열커버는 상기 석영 도가니의 상단에 인접한 외주면을 둘러싸도록 결합될 수 있다.The top of the crucible crucible has a relatively high structure compared to the top of the crucible support, the insulating cover may be coupled to surround the outer peripheral surface adjacent to the top of the quartz crucible.

대안으로, 상기 단열커버는 상기 석영 도가니의 상단 둘레를 감싸도록 결합될 수 있다.Alternatively, the insulation cover may be coupled to surround the top circumference of the quartz crucible.

상기 단열커버는 그래파이트(Graphite) 또는 CCM(Cabon Composite Material)으로 이루어지는 것이 바람직하다.The heat insulation cover is preferably made of graphite (Craphite) or CCM (Cabon Composite Material).

본 발명에 의하면 결정 성장을 위한 고온공정 중에 히터의 복사열이 석영 도가니의 상부에 직접적으로 가해지는 것을 차단함으로써 고온의 열에 의한 석영 도가니 상부의 물리적 변형(휨, 흘러내림, 표면박리 등)을 방지할 수 있다.According to the present invention, by preventing the radiant heat of the heater from being directly applied to the upper part of the quartz crucible during the high temperature process for crystal growth, physical deformation (bending, flowing down, surface peeling, etc.) of the upper part of the quartz crucible by the high temperature heat is prevented. Can be.

따라서, 본 발명을 쵸크랄스키(Cz)법에 따른 잉곳 성장공정에 적용할 경우 단결정이나 다결정 수율을 향상시킬 수 있으며, 석영 도가니와 열실드 간의 마찰을 방지함으로써 안전사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.Therefore, when the present invention is applied to the ingot growth process according to the Czochralski (Cz) method, it is possible to improve the yield of single crystals or polycrystals, and there is an advantage of preventing safety accidents by preventing friction between the quartz crucible and the heat shield. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 주요 구성을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing the main configuration of the ingot growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉곳 성장장치는 석 영 도가니(100)와, 석영 도가니(100)를 둘러싸서 지지하는 도가니 지지대(101)와, 석영 도가니(100)의 상부에 결합되는 단열커버(102)와, 도가니 지지대(101)의 바깥에 배치되어 석영 도가니(100)를 가열하는 히터(103)와, 성장되는 결정 잉곳(1)과 석영 도가니(100) 사이에 배치되는 열실드(104)와, 도가니 지지대(101)의 하부를 지지하는 서포터(105)를 포함한다. 비록 도면에는 미도시되었으나 상기 구성요소들은 잉곳 성장장치의 돔(Dome)형 챔버 내에 수용된다.Referring to FIG. 5, an ingot growth apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention may include a quartz crucible 100, a crucible support 101 surrounding and supporting a quartz crucible 100, and a quartz crucible 100. Between the heat insulating cover 102 coupled to the top, the heater 103 disposed outside the crucible support 101 to heat the quartz crucible 100, and between the growing crystal ingot 1 and the quartz crucible 100. The heat shield 104 is disposed, and the supporter 105 supports the lower portion of the crucible support 101. Although not shown in the figures, the components are housed in a dome chamber of the ingot growth apparatus.

석영 도가니(100)의 내부공간에는 잉곳 원료로서 다결정 실리콘이 적재되고, 이 다결정 실리콘은 히터(103)의 복사열에 의해 용융되어 실리콘 멜트(SM) 상으로 전환된다.Polycrystalline silicon is loaded in the internal space of the quartz crucible 100 as an ingot raw material, and the polycrystalline silicon is melted by the radiant heat of the heater 103 and converted to the silicon melt SM.

도가니 지지대(101)는 석영 도가니(100)의 외주면을 둘러싸면서 긴밀히 결합되어 석영 도가니(100)를 지지한다. 도가니 지지대(101)는 내열성과 전도성을 모두 갖춘 그래파이트(Graphite)나, 내열성과 단열성을 갖춘 CCM(Cabon Composite Material) 소재로 구성되는 것이 바람직하다.The crucible support 101 is closely coupled to surround the outer circumferential surface of the quartz crucible 100 to support the quartz crucible 100. The crucible support 101 is preferably made of graphite (Graphite) having both heat resistance and conductivity, or CCM (Cabon Composite Material) material having heat resistance and insulation.

히터(103)는 도가니 지지대(101)의 측벽으로부터 소정 거리 이격되어 원통형으로 둘러싸도록 설치되어 석영 도가니(100)를 가열함으로써 도가니 내부에 복사열을 제공한다.The heater 103 is installed to surround the cylindrical crucible at a predetermined distance from the side wall of the crucible support 101 to provide radiant heat inside the crucible by heating the quartz crucible 100.

석영 도가니(100)의 상단은 도가니 지지대(101)의 상단에 비해 상대적으로 높게 돌출된 구조를 갖는다.The upper end of the quartz crucible 100 has a structure that protrudes relatively higher than the upper end of the crucible support 101.

결정성장을 위한 고온공정의 진행을 위해 석영 도가니(100)의 돌출 부분에는 단열커버(102)가 결합되어 히터(103)의 열에 의한 석영 도가니(100) 상부의 물리적 변형을 방지한다. 단열커버(102)는 석영 도가니(100)의 상단에 인접한 외주면을 링(Ring) 형태로 둘러싸면서 긴밀히 결합되어 히터(103)로부터 가해지는 복사열에 석영 도가니(100)의 상부가 직접적으로 노출되는 것을 방지한다.Insulating cover 102 is coupled to the protruding portion of the quartz crucible 100 for the progress of the high temperature process for crystal growth to prevent physical deformation of the upper part of the quartz crucible 100 by the heat of the heater 103. The insulation cover 102 is closely coupled to surround the outer circumferential surface adjacent to the top of the quartz crucible 100 in the form of a ring so that the upper portion of the quartz crucible 100 is directly exposed to the radiant heat applied from the heater 103. prevent.

석영 도가니(100)에 대한 직접적인 가열을 보다 효과적으로 방지하기 위해, 단열커버(102)는 도가니 지지대(101)의 상단에 밀착 결합되는 것이 바람직하다. 단열커버(102)의 소재로는, 도가니 지지대(101)와의 결합성이나 열팽창율, 열전도율 등을 고려할 때, 그래파이트(Graphite)나 CCM(Cabon Composite Material)이 채택되는 것이 바람직하다.In order to more effectively prevent direct heating to the quartz crucible 100, the heat insulation cover 102 is preferably tightly coupled to the upper end of the crucible support 101. As the material of the heat insulating cover 102, in consideration of the bonding with the crucible support 101, thermal expansion coefficient, thermal conductivity, and the like, it is preferable that graphite or CCM (Cabon Composite Material) is adopted.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 석영 도가니(100)의 상단 둘레를 감싸도록 결합되는 구조를 가진 단열커버(102)를 구비한 잉곳 성장장치가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided an ingot growth apparatus having an insulating cover 102 having a structure that is coupled to surround the top of the quartz crucible 100 as shown in FIG.

단열커버(102)는 석영 도가니(100)의 외주면을 링(Ring) 형태로 둘러싸는 동시에 석영 도가니(100)의 상단 둘레를 감싸는 형태로 제공된다. 본 실시예에서 단열커버(102)는 석영 도가니(100)의 상단 둘레를 감싸면서 일부가 석영 도가니(100)의 상단에 인접한 내주면까지 연장된다. 이와 같은 구조에 따르면 석영 도가니(100)의 상단이 직접적으로 히터(103)의 복사열에 노출되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있으며, 석영 도가니(100)의 상단을 물리적으로 보다 견고히 지탱해 줄 수 있다.The insulation cover 102 is provided in a form surrounding the outer circumferential surface of the quartz crucible 100 in a ring shape and at the same time surrounding the upper circumference of the quartz crucible 100. In this embodiment, the heat insulation cover 102 extends to the inner circumferential surface adjacent to the top of the quartz crucible 100 while surrounding the top of the quartz crucible 100. According to such a structure, the upper end of the quartz crucible 100 may be more effectively prevented from being directly exposed to the radiant heat of the heater 103, and may physically support the upper end of the quartz crucible 100 more physically.

단열커버(102)는 쵸크랄스키(Cz)법에 따른 결정 성장을 위한 고온공정 시에 사용되고, 고온공정 전후에는 필요 여부에 따라 제거될 수 있다. 단열커버(102)의 제거 시 단열커버(102)가 위치하던 부분에는 석영 도가니(100)의 이동 등 취급의 편의를 제공하기 위해 석영 도가니(100)의 개구부를 폐쇄하기 위한 소정의 도가니 커버(미도시)가 결합될 수 있다.The heat insulation cover 102 is used in a high temperature process for crystal growth according to the Czochralski (Cz) method, and may be removed as necessary before and after the high temperature process. When the insulation cover 102 is removed, a predetermined crucible cover for closing the opening of the quartz crucible 100 in order to provide convenience of handling such as movement of the quartz crucible 100 in the portion where the insulation cover 102 is located. May be combined.

상기와 같은 구성을 갖는 잉곳 성장장치는 멜팅 공정이나 멜트 백 공정을 수행하는 쵸크랄스키(Cz)법의 결정 성장공정에 적용된다.The ingot growth apparatus having the above configuration is applied to the crystal growth process of Czochralski (Cz) method that performs the melting process or the melt back process.

결정 성장공정에서는 히터(103)로부터 제공되는 복사열에 의해 석영 도가니(100)가 가열된다. 이때 석영 도가니(100)의 상부에는 단열커버(102)가 구비되므로 석영 도가니(100)의 상단이나 그 인접 부분은 복사열에 직접적으로 노출되지 않는다. 따라서, 고온의 열에 의해 석영 도가니(100)가 휘거나 흘러내리는 물리적 변형이 방지될 수 있다.In the crystal growth process, the quartz crucible 100 is heated by radiant heat provided from the heater 103. At this time, since the insulating cover 102 is provided on the upper portion of the quartz crucible 100, the upper end or the adjacent portion of the quartz crucible 100 is not directly exposed to radiant heat. Therefore, physical deformation in which the quartz crucible 100 is bent or flowed down by high temperature heat can be prevented.

석영 도가니(100)에 복사열이 가해지면 석영 도가니(100)에 적재된 다결정 실리콘 원료는 실리콘 멜트(SM) 형태로 용융된다. 이후 실리콘 멜트(SM)에 결정 시드를 담근 상태에서 상기 시드를 회전시키면서 상부로 서서히 인상하여 고액계면을 통해 결정을 성장시키면 단결정이나 다결정 잉곳이 제조된다.When radiant heat is applied to the quartz crucible 100, the polycrystalline silicon raw material loaded on the quartz crucible 100 is melted in the form of a silicon melt SM. After the crystal seed is immersed in the silicon melt (SM), the seed is slowly pulled upward while rotating the seed to grow a crystal through a solid-liquid interface to produce a single crystal or a polycrystalline ingot.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention includes matters described in such drawings. It should not be construed as limited to.

도 1은 종래기술에 따른 잉곳 성장장치의 구성 및 동작을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration and operation of the ingot growth apparatus according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 멜팅 공정과 멜트 백 공정의 진행 시 잉곳 성장장치의 열 분포를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the heat distribution of the ingot growth apparatus during the melting process and the melt back process according to the prior art.

도 3은 도 2의 열 분포에 의해 석영 도가니의 상부에 발생한 변형을 도시한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a deformation occurring in an upper portion of a quartz crucible by the heat distribution of FIG. 2.

도 4는 종래기술에 따른 멜트 백 공정에 의해 발생한 석영 도가니 상부의 실제 변형을 도시한 사진이다.Figure 4 is a photograph showing the actual deformation of the top of the quartz crucible generated by the melt back process according to the prior art.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 주요 구성을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing the main configuration of the ingot growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 주요 구성을 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the main configuration of the ingot growth apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawings>

100: 석영 도가니 101: 도가니 지지대100: quartz crucible 101: crucible support

102: 단열커버 103: 히터102: heat insulation cover 103: heater

104: 열실드 105: 서포터104: heat shield 105: supporter

Claims (4)

실리콘 멜트(Melt)가 수용될 수 있는 내부공간이 마련된 석영 도가니와, 상기 석영 도가니를 둘러싸서 지지하는 도가니 지지대와, 상기 도가니 지지대의 바깥에 배치되어 상기 석영 도가니를 가열하는 히터(Heater)와, 상기 석영 도가니, 도가니 지지대 및 히터를 수용하는 챔버를 포함하는, 쵸크랄스키(Cz)법을 수행하기 위한 잉곳 성장장치에 있어서,A quartz crucible having an internal space for accommodating a silicon melt, a crucible support for surrounding and supporting the quartz crucible, a heater disposed outside the crucible support to heat the quartz crucible, In the ingot growth apparatus for performing the Czochralski (Cz) method, comprising a chamber for receiving the quartz crucible, the crucible support and the heater, 상기 히터로부터 상기 석영 도가니에 직접적으로 가해지는 복사열을 차단하도록 상기 석영 도가니의 상부에 결합되는 단열커버;를 구비한 것을 특징으로 하는 잉곳 성장장치.And an insulating cover coupled to an upper portion of the quartz crucible so as to block radiant heat directly applied to the quartz crucible from the heater. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도가니 지지대의 상단에 비해 상기 석영 도가니의 상단이 상대적으로 높은 구조를 가지며,Compared to the top of the crucible support, the top of the quartz crucible has a relatively high structure, 상기 단열커버는 상기 석영 도가니의 상단에 인접한 외주면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 잉곳 성장장치.Insulation cover is characterized in that the ingot growth apparatus surrounding the outer peripheral surface adjacent to the top of the quartz crucible. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도가니 지지대의 상단에 비해 상기 석영 도가니의 상단이 상대적으로 높은 구조를 가지며,Compared to the top of the crucible support, the top of the quartz crucible has a relatively high structure, 상기 단열커버는 상기 석영 도가니의 상단 둘레를 감싸는 것을 특징으로 하는 잉곳 성장장치.The insulator cover is characterized in that the ingot growth apparatus surrounding the top of the quartz crucible. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 단열커버는 그래파이트(Graphite) 또는 CCM(Cabon Composite Material)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉곳 성장장치.The insulation cover is ingot growth apparatus, characterized in that made of graphite (Craphite) or CCM (Cabon Composite Material).
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