KR20110018316A - 단결정 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 도가니(13)를 포함하는 핫존 부품을 수용하는 메인 챔버(11); 원료융액으로부터 인상되는 단결정(6)을 수납하고 꺼내기 위한 풀 챔버(12); 구비하는 쵸크랄스키법에 의한 단결정 제조장치(10)에 있어서, 상기 단결정 제조장치는, 추가로 풀 챔버와 치환 가능한 다목적 챔버(2)를 구비하는 것이며, 상기 다목적 챔버(2)는, 도가니에 충진된 원료를 가열하는 가열 수단(L), 단결정을 인상한 후에 핫존 부품을 냉각시키는 냉각 수단(C)을 각각 설치할 수 있는 단결정 제조장치(10)이다. 이에 따라, 대구경, 예를 들면, 약 200mm 이상의 단결정의 제조에 있어서 단결정 제조장치의 가동율을 향상시켜, 단결정의 생산성을 높일 수 있는 단결정 제조장치가 제공된다.

Description

단결정 제조장치{SINGLE CRYSTAL MANUFACTURING APPARATUS}

본 발명은, 쵸크랄스키법(Czochralski Method, 이하 CZ법이라고도 칭함)에 의해 단결정을 인상하기 위한 단결정 제조장치에 관한 것이다.

최근, 태양전지나 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터 등의 반도체 디바이스는, 그 성능의 향상과 제조비용의 저감을 위해, 기판으로서 사용되는 실리콘 등의 웨이퍼의 대직경화가 진행되고 있다. 이로 인해, CZ법 등에 의해 육성되는 단결정 잉곳도, 예를 들면, 직경 200mm(8인치)나 직경 300mm(12인치), 혹은 그 이상의 것이 제조되고 있는 등, 대구경화, 고중량화의 일로를 걷고 있다.

이러한 단결정 잉곳은, 예를 들면, 도 2에 도시하는 바와 같은 단결정 제조장치에 의해 제조된다. 도 2는, CZ법에서 사용되고 있는 일반적인 단결정 제조장치를 도시한 개략도이다.

이 일반적인 단결정 제조장치(20)는, CZ법에 의해 원료융액(30)으로부터 단결정(31)을 성장시키는 것으로서, 메인 챔버(21) 내에, 원료 다결정을 용융시킨 원료융액(30)을 수용하는 도가니(23)와, 상기 도가니(23) 주위에 히터(25)와, 상기 히터(25) 주위에 단열재(26)를 수납하여 구성되어 있다.

특히, 열을 띠는 도가니(23), 히터(25), 단열재(26)와 같은 부품은, 핫존 부품이라 불리고 있다.

메인 챔버(21)의 상단에는 인상된 단결정(31)을 수납하고 꺼내기 위한 풀 챔버(22)가 접속되어 있다. 그리고, 메인 챔버(21)의 상단부와 풀 챔버(22)의 사이에는, 메인 챔버(21)의 상단의 개구부를 개폐하는 게이트 밸브(28)가 설치되어 있다. 또한, 풀 챔버(22)의 위쪽에는, 선단에 종홀더(33)가 부착된 와이어(34)를 감기 위한 단결정 인상기구(도시생략)가 설치되어 있다.

이와 같은 단결정 제조장치(20)를 이용하여 단결정(31)을 제조하기 위해서는, 종홀더(33)의 선단에 종결정(32)을 유지시키고, 그 종결정(32)을 원료융액(30)에 침지하고 회전시키면서 서서히 위쪽으로 인상시켜 막대기 형상의 단결정(31)을 육성한다.

이때, 챔버 내에는, 융액표면으로부터 증발한 산화물을 배기하기 위해 진공 배기를 행하면서 Ar 등의 불활성가스를 유통시킨다.

단결정의 인상이 종료되면, 히터를 오프로 하고, 게이트 밸브를 닫은 다음, 풀 챔버에 수납된 단결정을 냉각시켜 추출한다. 그리고, 핫존 부품의 냉각이 끝나면 챔버 내를 상압으로 되돌린 후, 메인 챔버 내의 핫존 부품을 해체시킨다. 핫존 부품의 해체가 끝나면, 이것을 청소, 교환 등을 한 후, 다시 핫존 부품을 조립하여 원료의 충진, 챔버의 조립, 원료 다결정의 용융을 거친 후, 재차 단결정의 인상을 행한다.

이러한 CZ법에 의한 단결정의 제조는, 생산성의 향상을 도모하고, 비용을 저감시키기 위해, 단결정 성장속도를 고속화시키는 것을 하나의 큰 수단으로 하여 지금까지도 많은 개량이 이루어져 왔다. 예를 들면, 일본공개특허공보 2000-344592호, 일본공개특허공보 2002-121096호에서는, 단결정의 인상속도의 고속화를 도모하여, 단결정 주위를 포위하도록 냉각체나 냉각관을 설치하여 단결정의 인상 공정 과정 중에 단결정의 고온부분을 냉각시키는 것이 제안되고 있다.

그러나, CZ법에 의한 단결정 제조의 조업 사이클은, 단결정의 인상과, 상기와 같은 인상 이외의 많은 공정으로 이루어지기 때문에, 현 상황에서는 인상시간을 이 이상 대폭 단축시키는 것이 곤란하다. 따라서, 단결정의 인상 이외의 공정 소요시간을 단축시키는 것이 조업 효율의 향상, 즉, 단결정 제조장치의 가동율을 향상시켜 생산성을 높이는데 유효할 것으로 보인다.

단결정의 인상 공정 이외에는, 단결정을 인상하기 전의 원료 다결정의 충진 및 용융과, 핫존 부품의 냉각시간이 차지하는 비율이 크다.

핫존 부품의 냉각시간은 메인 챔버 내를 상압으로 되돌릴 때, 히터 등의 카본 부재가 공기 중의 산소와 접촉해도 열화되지 않을 정도까지 냉각된 온도가 된다는 조건에 의해 정해지고 있다. 현재 주류를 이루는 직경 200mm(8인치), 직동부 1m의 크기를 갖는 단결정을 제조하는 경우, 이 냉각시간은 자연방랭일 경우 약 7시간에 달해, 인상 이외의 공정 소요시간의 대략 절반 미만을 차지하기에 이르렀다.

또한, 이와 같은 단결정의 제조에 필요한 원료 다결정을 충진·용융시키는데 걸리는 시간도 약 14시간 정도였다.

원료 다결정의 용융이나 핫존 부품의 냉각은, 단결정 제조장치의 휴지기간이 된다. 그러므로, 단결정의 인상 공정 이외에 걸리는 시간은, 결과적으로 단결정 제조장치의 가동율을 현저히 저하시키는 원인이 된다. 최근, 단결정의 대구경화에 대한 요구는 계속 되고 있으며, 300mm(12인치) 이상의 대형 단결정의 제조도 많이 요구되고 있다. 이 경우, 핫존 부품의 열용량은 현재보다 현격하게 커지고, 이에 따라 냉각시간도 더욱 길어진다. 그뿐 아니라, 원료 다결정의 충전량(융해량)이 증가하므로, 이에 비례하여 용융시간도 증가하고 있다. 따라서, 현재보다 냉각시간 및 용융시간 등이 길어져, 장치의 가동율 저하가 점점 문제시 되고 있었다.

이에, 원료 다결정의 용융시간을 단축시키기 위해, 일본공개특허공보 평성10-81595호에는, 도가니 주위에 배치되는 히터와는 별도로, 램프 또는 레이저에 의한 보조 가열장치를 구비하는 기술이 제안되고 있다. 또한, 일본공개특허공보 평성11-255593호에는, 방물면의 반사판의 초점위치에 적외선 램프를 구비하는 보조 가열용 챔버를 메인 챔버 위에 배치하는 기술이 제안되고 있다.

또한, 핫존 부품의 냉각시간을 단축시키기 위하여, 일본공개특허공보 평성9-235173호에 메인 챔버 내에 상온 이하의 불활성가스를 유통시키는 기술이 제안되고 있다.

그러나, 이와 같은 인상 이외의 각 공정에서 시간의 단축이 도모된다 하더라도, 실질적으로는 제조하는 단결정의 대형화로 인해 1개의 단결정을 제조하는 총시간이 길어지고 있으므로, 발본적인 단결정 제조장치의 가동에 대한 재검토가 필요해졌다.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 대구경, 예를 들면, 약 200mm 이상의 단결정 제조시에 단결정 제조장치의 가동율을 향상시켜, 단결정의 생산성을 높일 수 있는 단결정 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 적어도, 도가니를 포함하는 핫존 부품을 수용하는 메인 챔버; 상기 도가니에 수용된 원료융액으로부터 인상되는 단결정을 수납하고 꺼내기 위한 풀 챔버;를 구비하는 쵸크랄스키법에 의한 단결정 제조장치에 있어서, 상기 단결정 제조장치는, 추가로 상기 풀 챔버와 치환 가능한 다목적 챔버를 구비하는 것이며, 상기 다목적 챔버는, 상기 도가니에 충진된 원료를 가열하는 가열 수단, 상기 단결정을 인상한 후에 상기 핫존 부품을 냉각시키는 냉각 수단을 각각 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치를 제공한다.

이와 같이 본 발명의 단결정 제조장치는, 원료 다결정을 가열하는 가열 수단, 단결정을 인상한 후에 도가니 등의 핫존 부품을 냉각시키는 냉각 수단을 설치할 수 있는 다목적 챔버를, 단결정을 수용하는 풀 챔버와는 별도로 구비하는 것이며, 다목적 챔버와 풀 챔버가 메인 챔버 상에서 치환 가능한 것이다.

이에 따라, 풀 챔버와 다목적 챔버를 동시에 사용할 수 있으므로, 예를 들면, 단결정의 인상 중에 핫존 부품의 냉각 수단을 다목적 챔버에 설치해 두고, 단결정의 인상이 끝나는 대로 풀 챔버를 다목적 챔버로 치환함으로써, 단결정의 냉각·풀 챔버로부터의 추출을 기다리지 않고 메인 챔버 내의 핫존 부품의 강제 냉각을 개시할 수 있다. 또한, 메인 챔버로부터 분리된 풀 챔버에서는 단결정의 냉각 및 추출 작업을, 메인 챔버에서의 핫존 부품의 강제 냉각과 병행하여 행할 수 있다.

따라서, 본 발명과 같이 단결정 제조장치가 풀 챔버와 치환 가능한 다목적 챔버를 구비함에 따라, 현재의 공정을 행하고 있는 동안 전공정의 후처리나 다음공정의 준비를 할 수 있으므로, 공정 간의 대기시간이 없어진다. 그러므로, 단결정 제조의 총시간을 대폭 단축시킬 수 있고, 단결정 제조장치의 가동율이 향상되어, 생산성을 높일 수 있다.

이 경우, 상기 다목적 챔버는, 상기 가열 수단, 및 냉각 수단 중 적어도 하나를 상기 도가니 상에서 상하이동시키는 이동기구를 구비하는 것이 바람직하다.

이처럼, 다목적 챔버가, 가열 수단, 및 냉각 수단 중 적어도 하나를 도가니 상에서 상하이동시키는 이동기구를 구비하는 것으로 함에 따라, 각각의 수단이 용이하게 다목적 챔버로부터 메인 챔버로 강하할 수 있으며, 이로써, 각 수단의 기능을 더욱 높일 수 있다. 또한, 다목적 챔버에 대한 각 수단의 설치 작업을 간략화할 수도 있다.

그리고, 상기 풀 챔버와 상기 다목적 챔버는, 유압 유닛에 의해 치환 가능하도록 되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 유압 유닛에 의해 풀 챔버와 다목적 챔버를 메인 챔버 상에서 치환 가능하게 함으로써, 간단한 구성으로 풀 챔버와 다목적 챔버의 교체가 가능해진다.

상기 가열 수단은 적어도 석영관의 내부에 열원을 구비하는 것이며, 상기 석영관은 그 내측에 상기 도가니를 향하여 열선을 반사하는 반사구조를 갖는 것이 바람직하고, 상기 열원은 할로겐 램프인 것이 바람직하다.

이와 같이, 가열 수단은 적어도 석영관의 내부에 열원을 구비하는 것이며, 석영관은 그 내측에 도가니를 향하여 열선을 반사하는 반사구조를 가짐으로써, 열원인 할로겐 램프의 열선이나 히터로부터 산일(散逸)되는 열선을 블록화하고, 또 집광하여 원료 다결정을 향하여 반사시킬 수 있으므로, 원료 다결정의 용융을 매우 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 도가니에 충진된 원료를 가열하는 메인 챔버 내에 있는 히터와는 별도의 다목적 챔버에 설치하는 가열 수단을, 석영관의 내부에 할로겐 램프를 구비하는 것으로 함에 따라 가열 수단에 의한 메인 챔버 내의 오염을 방지할 수 있고, 또한 가열 수단 자체의 열화도 방지하여 효율 좋게 가열시킬 수 있어, 원료 다결정의 용융시간을 단축시킬 수 있다.

상기 냉각 수단은, 냉각매체가 유통되는 냉각관으로 할 수 있다.

이와 같이 핫존 부품을 냉각시키는 냉각 수단을, 냉각매체가 유통되는 냉각관으로 함에 따라, 저비용으로, 간단하게 핫존 부품의 강제 냉각을 행할 수 있다.

또한, 상기 다목적 챔버는, 냉각가스를 도입하는 가스 도입구를 구비하는 것이 바람직하다.

이처럼, 다목적 챔버를, 냉각가스를 도입하는 가스 도입구를 구비하는 것으로 함에 따라, 핫존 부품의 냉각시 가스 도입구로부터 냉각가스를 유통시킬 수 있으므로, 핫존 부품의 냉각시간을 더욱 단축시킬 수 있다.

상기 다목적 챔버는, 원료 다결정을 수용하여 상기 도가니에 충진되는 원료 충진 수단을 설치할 수 있는 것이 바람직하다.

단결정을 다수개 인상하는 경우, 즉, 핫존 부품의 냉각, 핫존 부품의 해체, 청소를 생략하여 단결정을 연속해서 인상하는 경우에는, 단결정의 인상 중에 다목적 챔버에 원료 충진 수단을 설치해 두고, 단결정의 인상이 종료되면, 단결정의 냉각을 기다리지 않고, 다목적 챔버를 메인 챔버에 접속시키자마자 원료의 재충전를 개시할 수 있다.

그리고, 도가니에 원료 다결정의 충진이 종료된 후, 다목적 챔버에 있어서, 원료 충진 수단을 분리하여, 도가니에 충진된 원료를 가열하는 가열 수단을 설치하고, 도가니 내에 있는 원료 다결정을 용융시킴과 동시에, 메인 챔버에 접속되어 있지 않은 풀 챔버에 있어서, 단결정을 성장시키기 위한 종결정을 종홀더에 붙이는 작업을 행할 수 있다. 그러므로, 원료 다결정의 용융 후, 메인 챔버에 접속되어 있는 다목적 챔버를 풀 챔버로 치환시킨다면, 종래와 같이 풀 챔버내에서의 원료 충진 수단의 분리와 종결정의 부착 공정을 행하지 않고, 원료 용융 후, 바로 단결정의 인상 공정을 개시할 수 있다.

상기 원료 충진 수단은, 상기 원료 다결정을 충진한 재충전관으로 할 수 있다.

이처럼, 원료 충진 수단을, 원료 다결정을 충진한 재충전관으로 함에 따라, 용이하게 도가니에 원료 다결정을 추가로 충진시킬 수 있다.

상기 다목적 챔버는, 상기 원료 충진 수단을 상기 도가니 상에서 상하이동시키는 이동기구를 구비하는 것이 바람직하다.

이처럼, 다목적 챔버를, 원료 충진 수단을 도가니 상에서 상하이동시키는 이동기구를 구비하는 것으로 함에 따라, 원료 충진 수단이 용이하게 다목적 챔버로부터 메인 챔버로 강하할 수 있으며, 이로써, 원료 충진 수단의 기능을 더욱 높일 수 있다. 또한, 다목적 챔버에 대한 원료 충진 수단의 설치 작업을 간략화할 수도 있다.

본 발명의 단결정 제조장치인 경우에는, 각 공정 간의 대기시간을 없앨 수 있고, 또한, 핫존 부품의 냉각시간, 원료 다결정의 용융시간을 단축시킬 수 있으므로, 단결정 제조장치의 가동율이 향상되어, 단결정 제조의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 단결정 제조장치를 나타내는 개략도로, (a)는 다목적 챔버에 핫존 부품의 냉각 수단이 설치된 상태, (b)는 다목적 챔버에 원료 충진 수단이 설치된 상태를, (c)는 다목적 챔버에 원료의 가열 수단이 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는, CZ법에서 사용되고 있는 일반적인 단결정 제조장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 본 발명에 관한 단결정 제조장치를 사용한 경우의 공정 플로우를 나타내는 도면이다.
도 4는, 종래의 단결정 제조장치를 사용한 경우의 공정 플로우를 나타내는 도면이다.
도 5는, 다목적 챔버에 핫존 부품의 냉각 수단이 설치되었을 때의 설명도로, (a)는 설치시, (b)는 사용시를 나타낸다.
도 6은, 다목적 챔버에 원료 충진 수단이 설치되었을 때의 설명도로, (a)는 설치시, (b)는 사용시를 나타낸다.
도 7은, 다목적 챔버에 원료의 가열 수단이 설치되었을 때의 설명도로, (a)는 설치시, (b)는 사용시를 나타낸다.
도 8은, 도 1에 도시하는 단결정 제조장치의 평면도이다.

예를 들면, 전체길이가 약 1m, 직경이 약 300mm인 단결정을, 성장속도 0.5mm/분으로 제작한 경우, 단결정의 인상시간은 약 35시간이 된다. 또한, 이와 같은 단결정의 제조에는, 단결정 육성전에 원료 다결정을 용융시켜야만 하는데, 이를 위해 필요한 시간은 약 12시간이다. 또한 단결정을 육성시킨 후, 단결정의 냉각이 끝난 후에 추출, 메인 챔버 내에 설치되어 있는 핫존 부품의 냉각, 핫존 부품의 해체와 청소, 그리고 다음의 단결정 육성을 위한 원료를 충진시키는 등의 공정이 있다.

상기한 바와 같이, 단결정의 대구경화, 고중량화에 수반하여, 용융할 원료 다결정 양의 증가, 핫존 부품의 냉각시간이 눈에 띄게 증가하여, 다양한 대책이 도모되어 왔다. 그러나, 인상 이외의 각 공정에서 시간의 단축이 도모되어도, 실질적으로는, 제조하는 단결정의 대형화에 의해 1개의 단결정을 제조하는 총시간이 길어져, 발본적인 단결정 제조장치의 가동에 대하여 재검토가 필요하였다.

이에, 본 발명자들은, 풀 챔버와 치환 가능한 다목적 챔버를 일반적인 단결정 제조장치에 도입함으로써, 다음 공정으로 이동하기까지의 대기시간을 없앰과 함께, 원료용융 공정이나 핫존 부품의 냉각 공정의 시간을 단축시키는 것에 상도하여 본 발명을 완성시켰다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참고하면서 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명에 관한 단결정 제조장치를 나타내는 개략도이다.

이 단결정 제조장치(10)는 쵸크랄스키법에서 사용되는 것으로, 크게 나누어, 메인 챔버(11), 풀 챔버(12), 다목적 챔버(2)로 구비되며, 메인 챔버(11) 상단의 개구부에는, 덮개가 되는 게이트 밸브(18)가 설치되어 있다.

메인 챔버(11) 내에는, 도 1(a)와 같이 원료 다결정을 용융시킨 원료융액(9)을 수용하는 도가니(13)와, 상기 도가니(13)의 주위에 원료 다결정을 용융시켜 상기 원료융액의 온도를 유지하기 위한 히터(15)와, 상기 히터(15)의 주위에 히터로부터 방출되는 열을 차폐하여 메인 챔버(11)를 보호하기 위한 단열재(16)를 수납함으로써 구성되어 있다.

특히, 단결정 성장 중, 히터로부터의 방열에 의해 고온이 되는 부근을 핫존이라 하며, 핫존에서 적열 상태로 되는 부품을 핫존 부품이라 하며, 이 핫존 부품의 대표적인 예로는, 도가니(13), 히터(15), 그리고 단열재(16)를 들 수 있다.

풀 챔버(12)는, 도가니(13)에 수용된 원료융액으로부터 인상된 단결정(6)을 수납하고 추출하기 위한 챔버이다.

상기 풀 챔버(12)의 상부에는, 와이어를 구비하는 단결정의 인상기구(19)가 배치되고, 인상기구(19)의 선단에는 종결정(5)을 유지하기 위한 종홀더(17)가 부착되어 있다.

다목적 챔버(2)는, 풀 챔버(12)로 치환 가능한 것이고, 또, 도가니에 충진된 원료를 가열하는 가열 수단(L)(도 1(c) 참조), 단결정을 인상한 후에 핫존 부품을 냉각시키는 냉각 수단(C)(도 1(a) 참조)을 각각 설치할 수 있는 것이며, 바람직하게는, 추가로 원료 다결정을 수용하여 도가니(13)에 충진하는 원료 충진 수단(R)(도 1(b) 참조)을 설치할 수 있는 것이다.

이 다목적 챔버(2)는, 원료 충진 수단(R), 가열 수단(L), 및 냉각 수단(C) 중 적어도 하나를 도가니(13) 상에서 상하이동시키는 이동기구(3)를 구비하는 것이 바람직하다.

이동기구(3)가 구비됨으로써, 각각의 수단을 용이하게 다목적 챔버로부터 메인 챔버로 강하할 수 있으며, 각 수단의 기능을 더욱 높일 수 있다. 또한, 다목적 챔버에 대한 각 수단의 설치 작업을 간략화할 수 있다.

이동기구(3)는, 상기 3가지 수단 중 어느 하나를 다목적 챔버(2)에 설치하기 위해, 예를 들면, 도 1(a)와 같이 와이어(3W)와, 상기 와이어(3W)의 선단에 후크(3F)와, 와이어(3W)를 감기 위한 감기축(3M)으로 구성되는 것으로 할 수 있지만, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 1 및 도 8과 같이, 풀 챔버(12)와 다목적 챔버(2)는, 유압 유닛(8)에 의해 치환 가능하도록 되는 것이 바람직하다. 도 8은 도 1의 평면도이다.

이처럼, 유압 유닛(8)에 의해 풀 챔버(12)와 다목적 챔버(2)를 회전시키도록, 메인 챔버(11) 상에서 치환 가능하게 함으로써, 간단한 구성으로 풀 챔버와 다목적 챔버의 교체가 가능해진다. 교체를 행하는 경우에는, 메인 챔버 상의 게이트 밸브(18)를 닫고 행할 수 있다.

이하에, 이러한 다목적 챔버에 설치되는 3가지 수단에 대하여 상세하게 설명한다.

우선, 다목적 챔버(2)에 설치되는 첫 번째 수단으로는, 핫존 부품을 냉각시키기 위한 냉각 수단(C)이 있다(도 5 참조).

도 5(a)는 다목적 챔버(2)에 냉각 수단(C)이 설치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5(b)는 다목적 챔버(2)로부터 냉각 수단(C)이 강하하여 핫존 부품(13, 15, 16)을 냉각시킬 때의 상태를 나타내는 도면이다.

도 5(a)(도 1(a))와 같이, 냉각 수단(C)은 냉각매체가 유통되는 냉각관(C1)으로 할 수 있다. 이에 따라, 저비용으로, 간단하게 핫존 부품의 강제 냉각을 행할 수 있다.

이 냉각관에 냉각매체를 유통시키고, 또, 냉각관이 도가니(13) 상에서 상하이동 가능하게 하기 위해서는, 예를 들면, 다목적 챔버(2)의 밖에서부터 안으로 통하는 관(C3)과 냉각관(C1)을 플렉시블 튜브(C2)로 접속시킴으로써, 냉각관의 상하이동이 가능해진다.

그리고, 종래의 핫존 부품의 냉각방법, 예를 들면, 자연 냉각이나, 단결정 냉각용 냉각통(7)에 의한 냉각보다도, 도 5(b)와 같이 도가니(13)의 내부까지 강하한 냉각관(C1)의 복사냉각 효과에 의해, 강력하게 핫존 부품을 냉각시킬 수 있으며, 대구경의 단결정을 인상한 후의 열용량이 큰 핫존 부품인 경우에도, 냉각시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

냉각관(C1)은, 이음매가 없는 파이프가 링 형상으로 여러번 감긴 것을 사용할 수 있고, 이에 따라, 냉각매체가 냉각관(C1)으로부터 잘 누출되지 않게 되어, 메인 챔버 내를 냉각매체로 오염될 우려가 감소된다.

또한, 냉각관(C1)의 파이프는, 구리 파이프인 것이 바람직하다. 이와 같이, 냉각관의 재질이 구리임에 따라, 열전도율이 양호한 냉각관으로 되어 제열 효과가 상승되므로, 냉각관과 접한 메인 챔버 내의 분위기를 재빨리 냉각시킬 수 있게 된다.

이상과 같이, 냉각 수단을 도가니 상에서 상하이동시키는 이동기구(3)를 구비함으로써, 상부 위치에서는 냉각관(C1)의 다목적 챔버에 대한 탈착을 용이하게 하고, 하부 위치로 함으로써, 핫존 부품에 대한 냉각 효과를 현저히 높일 수 있다.

한편, 냉각관에 유통시키는 냉각매체에 대해서는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 순수 등의 냉각수일 수도 있다. 또한, 이 냉각매체를 강제 냉각시켜 핫존 부품의 냉각을 더욱 촉진시키려면, 단결정 제조장치에 열교환기(도시생략)를 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 단결정 제조장치에 설치된 열교환기에 의해 냉각관을 통하여 냉각매체를 강제 냉각시킬 수 있다면, 냉각매체를 순환시켜 핫존을 몇번 통과시킨 경우에도, 냉각 공정 중 냉각 효과를 지속시킬 수 있다. 따라서, 냉각수의 총 사용량을 저감시키므로 비용적으로도 유리하다.

핫존 부품의 냉각을 촉진시키기 위해서는, 도 1(a)와 같이 다목적 챔버(2)의 상부에 냉각가스를 도입하기 위한 가스 도입구(4)가 형성된 것이 바람직하다.

이처럼, 냉각 수단(C)을 설치하는 다목적 챔버(2)에 가스 도입구(4)가 형성되어있음에 따라, 냉각관(C1)에 의한 핫존 부품의 복사냉각 효과뿐 아니라, 가스 도입구(4)로부터 도입된 냉각가스에 의해 대류냉각 효과도 기대할 수 있다. 따라서, 핫존 부품의 냉각을 더욱 가속시킬 수 있다.

한편, 메인 챔버(11)의 저부에는 도입된 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(14)가 설치되어 있으므로, 다목적 챔버(2)로부터 도입된 가스는, 메인 챔버(11)의 가스 배출구(14)로부터 배출될 수 있다.

다음으로, 다목적 챔버(2)에 설치 가능한 두 번째 수단으로는, 원료 다결정을 수용하여 도가니에 충진하는 원료 충진 수단(R)이 있다(도 6 참조).

도 6(a)는 다목적 챔버(2)에 원료 충진 수단(R)이 설치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 6(b)는 다목적 챔버(2)로부터 원료 충진 수단(R)이 강하하여 도가니(13)에 원료 다결정(1)이 충진될 때의 상태를 나타내는 도면이다.

도 6(a)와 같이, 원료 충진 수단(R)은, 원료 다결정(1)을 충진한 재충전관(R1)으로 할 수 있다. 이에 의해, 용이하게 도가니에 원료 다결정을 충진시킬 수 있다.

이 재충전관(R1)은, 그 저면에 원료 다결정(1)을 도가니(13)에 충진시키기 위한 개폐 가능한 덮개(R2)를 설치해 둔 것이다. 또한, 제조하는 단결정이 실리콘 단결정인 경우, 재충전관(R1) 중 적어도 원료 다결정에 접촉하는 최표층이 석영으로 이루어진 것이라면, 단결정으로의 불순물 오염에 대한 우려를 경감시킬 수 있다.

이 경우에도, 이동기구(3)로 원료 충진 수단(R)을 도가니 상에서 상하이동 가능하도록 함으로써, 상부 위치에서는 재충전관(R1)의 다목적 챔버에 대한 탈착을 용이하게 행할 수 있고, 하부 위치로 하여 덮개(R2)를 개폐함으로써, 원료를 도가니 내에 안전하면서 확실하게 충진시킬 수 있다.

마지막으로, 다목적 챔버(2)에 설치되는 세 번째 수단으로는, 도가니에 충진된 원료를 가열하는 가열 수단(L)이 있다(도 7 참조).

도 7(a)는 다목적 챔버(2)에 히터와는 별도의 원료의 가열 수단(L)이 설치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 7(b)는 다목적 챔버(2)로부터 가열 수단(L)이 강하하여 원료 다결정(1)을 가열하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 7(a)와 같이, 가열 수단(L)은 석영관(L6)의 내부에 열원으로서 할로겐 램프(L1)를 구비하는 것으로 할 수 있다. 이처럼, 도가니에 충진된 원료를 가열하는 메인 챔버 내에 있는 히터와는 별도의 다목적 챔버에 설치하는 가열 수단을, 석영관의 내부에 할로겐 램프를 구비하는 것으로 함으로써, 가열 수단(L)에 의해 메인 챔버(11) 내를 오염시키는 것을 방지할 수 있으며, 또, 할로겐 램프(L1)를 열화시키지 않고도, 할로겐 램프(L1)의 열에 의해 고효율로 원료 다결정을 가열시킬 수 있으므로, 용융시간을 단축시킬 수 있다.

이때, 할로겐 램프(L1)의 열이, 다목적 챔버(2)의 내부에 틀어박히는 것을 방지하기 위해, 도 7(a)와 같이, 제열용 냉각관(L2)을 석영관(L6)의 내부에 구비시킬 수도 있다. 이 경우, 가열 수단(L)이 도가니(13) 상에서 상하이동 가능하도록, 핫존 부품의 냉각 수단과 동일한 구성으로, 예를 들면, 냉각수 등을 다목적 챔버(2)의 내부와 외부를 연결하는 관(L4)으로부터 자유롭게 신축 가능한 플렉시블 튜브(L3)를 통해, 냉각관(L2)에 유통시킬 수 있다.

이처럼, 가열 수단이 냉각관을 구비함에 따라, 다목적 챔버(2)의 내부가 필요 이상으로 가열되어 손상되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 석영관(L6)의 내열성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 가열 수단(L)을 장기간 사용할 수 있게 되어, 비용의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 다목적 챔버(2) 내에 도입된 가스를 가열 수단(L)의 내부에 유통시키는 구조로 함으로써, 가열 수단(L)의 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 할로겐 램프(L1)로부터 방출되는 열을 고효율로 원료 다결정에 전달하기 위해서는, 원통형상의 석영관(L6)의 내측(L5)에, 열선을 도가니(13) 내의 원료 다결정(1)을 향하게 하여 반사시키는 반사구조로 한다.

이와 같은 구조를 채용함으로써, 메인 챔버의 상부에 접속되어 있는 챔버의 방향을 향해 산일되어 있던 할로겐 램프나 히터로부터의 열선을, 석영관으로 블록화하고, 또한, 집광하여 원료 다결정(1)을 향하여 반사시킬 수 있으므로, 열을 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 원료 다결정에 대한 열량을 종래에 비해 증가시킬 수 있으며, 용융에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있고, 나아가 생산성의 향상 및 생산비용의 저감을 달성할 수 있다.

반사구조를 구체적으로 설명하면, 도 7(a)와 같이 석영관의 상부 및 측면에, 금 도금, 금 증착, 금 코팅 중 어느 하나가 실시된 것, 또는 슬러리를 소결한 석영이나 기포를 포함하는 광투과율이 10% 이하, 특히 바람직하게는 광투과율이 1% 이하(헤라우스사제 OM-100이나 HRC)의 불투명 석영으로 덮은 것을 반사구조로서 적용할 수 있다. 이에 따라, 히터로부터의 열선의 반사 효율을 높은 것으로 할 수 있어, 원료 다결정의 용융시간의 추가적인 단축을 도모할 수 있다. 이 반사 효율은, 금 도금인 경우에 0.85이고, 흑연재나 석영재에 비해 충분히 높은 것으로 할 수 있으므로, 용융에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.

다음으로, 상기 설명한 단결정 제조장치(10)를 이용하여 단결정을 1개 인상하여 제조하는 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서, 도 3은, 본 발명에 관련된 단결정 제조장치(10)를 사용한 경우의 공정 플로우를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에 있어서 괄호 안의 숫자는 그 공정에 필요한 시간을 나타낸다.

우선, 메인 챔버(11) 내에 있는 빈 도가니(13) 안에, 필요로 하는 원료 다결정의 약 6할의 양을 충진시킨다. 원료 다결정을 약 6할 정도만 충진시키는 이유는, 용융전의 다결정원료는 부피가 있으므로 그 이상 도가니(13)에 충진시킬 수 없기 때문이다. 따라서, 나머지 4할은 초기용융 후에 원료 충진 수단(R)에 의해 추가 충진시킨다.

그리고, 이 원료 다결정을 충진하는 동안, 도 7(a)와 같이 가열 수단(L)을 다목적 챔버(2)에 부착한다.

다음에, 도 7(b)와 같이 메인 챔버(11)에 가열 수단(L)이 설치된 다목적 챔버(2)를 접속시킨 후, 이동기구에 의해 가열 수단(L)을 도 7(b)의 위치까지 강하시켜, 가열 수단(L) 및 히터(15)로 원료 다결정(1)을 가열하고, 용융시킨다(원료 다결정의 초기용융).

그러는 동안, 추가 충진하는 원료 다결정을 재충전관(R1)에 수용하고, 도 6(a)와 같이 원료 충진 수단(R)을 풀 챔버(12)에 설치한다.

원료 다결정의 초기용융이 종료되면, 메인 챔버의 게이트 밸브(18)를 닫아, 도 1(a)에 도시하는 유압 유닛(8)에서 가열 수단(L)이 설치된 다목적 챔버(2)와 원료 충진 수단(R)이 설치된 풀 챔버(12)를 치환한 후, 게이트 밸브(18)를 열어 풀 챔버(12)와 메인 챔버(11)를 접속시킨다. 그리고, 원료 충진 수단(R)을 이동기구(도 6에서는 미도시)에 의해 도가니(13) 상의 적절한 위치까지 강하시킨 후, 재충전관(R1)의 저부에 있는 덮개(R2)를 열어, 도가니(13)에 나머지 원료 다결정을 추가 충진한다.

원료 다결정의 추가 충진 후, 빈 상태가 된 원료 충진 수단(R)을 인상하고, 게이트 밸브(18)를 닫아, 풀 챔버(12)와, 가열 수단(L)이 설치된 상태의 다목적 챔버(2)를 치환한다. 그리고, 원료 다결정의 초기용융과 마찬가지의 방법으로 원료 다결정의 추가 용융을 행한다.

이와 같이 원료 다결정을 추가 용융하는 동안, 메인 챔버(11)에 접속되어 있지 않은 풀 챔버 내에는, 원료 충진 수단(R)을 분리시켜 종홀더(17)를 설치하고, 종결정(5)의 부착 공정을 행한다.

그 다음, 추가된 원료 다결정(1)이 완전히 용융되어, 원료융액(9)이 되면, 메인 챔버(11)의 게이트 밸브(18)를 닫아, 가열 수단(L)이 설치된 다목적 챔버(2)를, 이미 종결정의 부착이 종료된 상태의 풀 챔버(12)로 치환하고, 게이트 밸브(18)를 열어 풀 챔버(12)와 메인 챔버(11)를 접속시킨다. 그 후, 종결정(5)을 원료융액(9)에 접속시켜, 단결정의 인상을 개시한다.

이와 같이 단결정을 인상하는 동안, 메인 챔버(11)에 접속되어 있지 않은 다목적 챔버(2) 내에서는, 원료 다결정의 가열을 보조하는 가열 수단(L)을 분리하고, 핫존 부품을 냉각시키는 냉각 수단(C)을 도 5(a)와 같이 설치한다. 그리고, 단결정의 인상이 종료되면 메인 챔버의 게이트 밸브(18)를 닫아, 단결정이 수용된 풀 챔버(12)와, 냉각 수단(C)이 설치된 다목적 챔버(2)를, 메인 챔버(11) 상에서 치환하여, 다목적 챔버(2)를 메인 챔버(11)에 접속시킨다.

이렇게 함으로써, 단결정의 냉각, 추출을 위한 시간을 덜 수 있다.

다음에, 도 5(b)와 같이, 냉각 수단(C)을 도가니(13)에 남아 있는 원료융액(9)의 바로 위까지 강하시켜, 도가니(13), 히터(15), 단열재(16) 등의 핫존 부품의 냉각을 개시한다. 그러는 동안, 메인 챔버(11)로부터 분리된 풀 챔버(12) 내에서는, 인상된 단결정(6)의 냉각을 기다린 후, 풀 챔버 내로부터 추출된다.

다목적 챔버(2)에 의한 핫존 부품의 냉각이 종료되면, 다목적 챔버(2)를 메인 챔버(11)로부터 분리, 메인 챔버(11)에서는 핫존 부품의 해체, 청소, 조립 등을 행한다.

그리고, 다음 단결정 제조를 위한 원료의 초기 충진 공정을 개시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관련된 단결정 제조장치(10)라면, 풀 챔버와 다목적 챔버를 동시에 사용할 수 있으므로, 단결정의 인상 중에 핫존 부품의 냉각 수단을 다목적 챔버에 설치해 두고, 단결정의 인상이 끝나는 대로 풀 챔버를 다목적 챔버로 치환함으로써, 단결정의 냉각·풀 챔버로부터의 추출을 기다리지 않고 핫존 부품의 강제 냉각을 개시할 수 있다. 또한, 메인 챔버로부터 분리된 풀 챔버에 있어서는, 핫존 부품의 강제 냉각과 병행하여, 단결정의 냉각 및 추출 작업을 행할 수 있다.

또한, 원료의 초기용융 사이에 원료 다결정의 충진수단을 풀 챔버에 설치해 둔다면, 초기용융 후 즉시 나머지 원료 다결정의 추가 충진을 개시할 수 있다. 뿐만 아니라, 다목적 챔버에는 가열 수단이 설치된 상태이므로, 원료 다결정의 추가 충진 후, 풀 챔버와 다목적 챔버를 치환하는 것만으로도 즉시 추가 용융을 개시할 수 있다.

따라서, 본 발명과 같이 단결정 제조장치가 풀 챔버와 치환 가능한 다목적 챔버를 구비함으로써, 현재의 공정을 행하고 있는 동안, 전공정의 후처리나 다음공정의 준비를 할 수 있으므로, 공정 간의 대기시간이 없어진다. 그러므로, 단결정 제조의 총시간을 단축시킬 수 있고, 단결정 제조장치의 가동율이 향상되어, 생산성을 높일 수 있다.

또한, 다목적 챔버가 핫존 부품의 냉각 수단을 설치 가능한 것임에 따라, 핫존 부품의 자연방랭이나 단결정을 냉각시키기 위한 냉각통(7)만을 사용한 냉각, 또는 냉각가스만을 메인 챔버 내에 유통시킨다고 하는 냉각방법보다, 핫존 부품의 냉각시간을 단축시킬 수 있다. 그러나, 이와 같이 다목적 챔버에 설치된 핫존 부품의 냉각 수단으로만 할 필요는 없으며, 단결정을 냉각시키기 위한 냉각통 및, 냉각가스의 유통과 같은 수단을 병용할 수도 있다. 이것들을 병용함으로써, 핫존 부품의 냉각시간을 대폭 단축할 수 있어, 단결정 제조장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 다목적 챔버를, 도가니에 충진된 원료 다결정을 가열하는 가열 수단을 설치할 수 있는 것으로 함에 따라, 도가니(13)에 충진된 원료 다결정을 메인 챔버(11) 내에 설치되어 있는 히터(15) 뿐 아니라, 가열 수단(L)을 함께 병용함으로써 원료 다결정의 용융시간을 단축시킬 수 있다.

한편, 메인 챔버(11)의 외측 상부에 추가로 별도의 히터를 설치하여 원료 다결정의 가열의 보조를 행할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 단결정 제조장치인 경우라면, 단결정 인상 이외의 원료 다결정의 용융시간, 핫존 부품의 냉각시간을 대폭 단축시킬 수 있을 뿐 아니라, 이들 공정의 준비 등에 의한 대기시간을 생략시킬 수 있어, 단결정 제조장치의 가동율을 향상시킬 수 있으므로, 단결정 제조의 생산성의 대폭적인 향상으로 이어진다.

이상에서는 단결정을 1개 인상하여 제조한 경우를 설명했지만, 1개의 도가니로부터 단결정을 다수개 인상하는 경우, 즉, 결정의 인상을 재차 행하는 것을 반복하여 1개의 단결정을 육성한 후, 원료를 추가 투입하여 본래의 원료 융액량으로 되돌려 단결정을 연속해서 인상하는 경우에는, 단결정의 인상 중에 다목적 챔버에 원료 충진 수단을 설치해 두고, 단결정의 인상이 종료되면, 단결정의 냉각을 기다리지 않고, 다목적 챔버를 메인 챔버에 접속시키자마자 바로 원료의 재충전를 개시할 수 있다.

그리고, 도가니에 원료 다결정의 충진이 종료된 후, 다목적 챔버에 있어서, 원료 충진 수단을 분리하고, 도가니에 충진된 원료를 가열하는 가열 수단을 설치하고, 도가니 내에 있는 원료 다결정을 추가 용융시킴과 동시에, 메인 챔버에 접속되어 있지 않은 풀 챔버에 있어서, 단결정을 성장시키기 위한 종결정을 종홀더에 부착시키는 작업을 행할 수 있다. 그러므로, 원료 다결정의 용융후, 메인 챔버에 접속되어 있는 다목적 챔버를 풀 챔버로 치환한다면, 종결정의 부착 공정을 기다리지 않고 바로 단결정의 인상 공정을 개시할 수 있다.

따라서, 본 발명의 단결정 제조장치는, 단결정을 다수 개 인상하는 경우여도, 단결정의 냉각시간 및, 원료 다결정의 용융시간은 단축되므로, 단결정 제조의 총시간의 단축에 유효하며, 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하에 본 발명의 실시예를 들어, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 이것들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다.

(실시예)

도 1에 나타내는 본 발명에 관한 단결정 제조장치(10)를 사용하여, 도 3에 나타내는 플로우로 실리콘 단결정 잉곳 1개를 제조하는데 걸리는 1사이클의 총시간을 측정하였다.

우선, 전체길이가 약 1.5m, 직경 300mm인 단결정을 제조하기 위해 필요한 원료 다결정 실리콘 360kg 중, 200kg을 빈 도가니에 1시간 동안 충진시켰다. 이때, 다목적 챔버 내에 원료 다결정의 가열 수단을 30분간 설치하였다.

이어서, 충진된 원료 다결정을 가열 수단 및 히터를 이용하여 3시간 동안 용융시켰다. 그 사이 풀 챔버에는 재충전관을 갖는 원료 충진 수단을 부착시켰다.

그 후, 풀 챔버를 메인 챔버에 접속시켜, 나머지 원료 다결정 실리콘 160kg의 추가 충진을 행했다. 여기에는 1시간이 걸렸다.

그 다음, 원료 충진 수단이 설치된 풀 챔버와 가열 수단이 설치된 다목적 챔버를 치환하고, 추가 충진한 다결정 실리콘을 가열 수단 및 히터로 추가 용융하였다.

원료 다결정이 완전히 용융될 때까지는 3시간이 걸렸다.

이와 같이 추가 용융되는 동안, 풀 챔버 내에서는 단결정 인상을 위한 종결정의 부착 작업을 30분간 행했다.

다음에, 풀 챔버를 메인 챔버에 접속시키고, 종결정을 원료융액에 접촉시켜 단결정의 인상 공정을 행하였다. 이 단결정의 인상은, 인상속도 0.5mm/분간 행하였으며, 완전히 풀 챔버에 수용될 때까지는 50시간이 걸렸다. 그 사이, 다목적 챔버에는 핫존 부품을 냉각하는 냉각관을 약 30분간 설치하여, 냉각수가 유통될 수 있도록 하였다.

다음에, 풀 챔버에 단결정을 남긴 채, 게이트 밸브를 닫아, 풀 챔버와 다목적 챔버를 치환하고, 다목적 챔버를 메인 챔버에 접속시켰다. 그리고, 냉각관에 냉각수를 유통시키고, 이것을 도가니의 내부까지 강하시켜, 핫존 부품의 냉각을 개시하였다. 그 사이, 풀 챔버에서는 단결정의 냉각을 행하였다.

약 3시간 정도 만에 핫존 부품이 상온까지 냉각되었기 때문에, 다목적 챔버를 메인 챔버로부터 분리하여, 5시간 내에 핫존 부품의 해체, 청소, 조립을 행하였다.

그 결과, 본 발명의 단결정 제조장치를 사용하여 단결정 1개를 제조하는 1사이클의 총시간은 약 66시간이 되었다.

(비교예)

도 2에 나타내는 종래의 단결정 제조장치를 사용하여, 도 4에 나타내는 플로우에 따라 실리콘 단결정 잉곳 1개를 제조하는데 걸리는 1사이클의 총시간을 측정하였다.

우선, 전체길이가 약 1.5m, 직경 300mm인 단결정을 제조하기 위해 필요한 원료 다결정 실리콘 360kg 중, 200kg을 빈 도가니에 1시간 동안 충진시켰다. 또한, 풀 챔버에 160kg의 원료 다결정 실리콘을 수용하는 재충전관을 설치한 원료 충진 수단을 30분간 부착하였다.

다음에, 도가니(23)에 충진된 원료 다결정을 히터(25)를 이용하여 6시간 동안 용융시켰다.

이어서, 원료 충진 수단에 수용되어 있는 나머지 원료 다결정 실리콘 160kg를 도가니 내에 추가 충진하였다. 여기에는 1시간이 걸렸다. 그리고, 원료 충진 수단을 풀 챔버(22) 내에 상승시킨 후에 게이트 밸브(28)를 닫아 분리한 후, 단결정 인상을 위한 종결정의 부착 작업을 1시간 동안 행하였다.

다음에, 추가 충진한 다결정 실리콘의 추가 용융을 메인 챔버의 히터만으로 행하였다. 추가된 원료 다결정이 완전히 용융될 때까지는 6시간이 걸렸다.

그리고, 원료 용융후에 종결정을 원료융액에 접촉시켜 단결정의 인상 공정을행하였다. 이 단결정의 인상은, 실시예와 마찬가지로, 인상속도 0.5mm/분간 행하였으며, 완전히 풀 챔버에 수용되기 까지는 50시간이 걸렸다.

그 다음, 메인 챔버의 게이트 밸브를 닫아, 풀 챔버에 수용된 단결정이 냉각되는 것을 기다린 후에 추출하였다. 여기에는 1시간이 걸렸다.

또, 메인 챔버 내의 핫존 부품을 청소하기 위하여, 핫존 부품이 상온이 될 때까지 기다렸다.

그리고, 약 7시간 정도 만에 핫존 부품이 상온까지 냉각되었기 때문에, 5시간 내에 핫존 부품의 해체, 청소, 조립을 행하였다.

그 결과, 본 발명의 단결정 제조장치를 사용하여 단결정 1개를 제조하는 1사이클의 총시간은 약 78시간이 되었다.

이 같은 실시예, 비교예의 결과를 통해, 본 발명의 단결정 제조장치인 경우에는, 단결정의 냉각 및 추출 시간을 생략할 수 있고, 단결정 제조장치의 가동율이 향상되었음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명과 같이, 원료 다결정의 용융시간이나 핫존 부품의 냉각시간을 단축시키기 위한 수단을 다목적 챔버에 설치함으로써, 이들의 시간을 용이하게 단축시킬 수 있으며, 총 생산시간은 약 15% 정도 단축을 기대할 수 있으므로, 생산비용을 압축시킬 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는, 예시에 불과하며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것이라면, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (10)

1. 적어도, 도가니를 포함하는 핫존 부품을 수용하는 메인 챔버;
   상기 도가니에 수용된 원료융액으로부터 인상되는 단결정을 수납하고 꺼내기 위한 풀 챔버;를 구비하는 쵸크랄스키법에 의한 단결정 제조장치에 있어서,
   상기 단결정 제조장치는, 추가로 상기 풀 챔버와 치환 가능한 다목적 챔버를 구비하며,
   상기 다목적 챔버는, 상기 도가니에 충진된 원료를 가열하는 가열 수단, 상기 단결정의 인상 후에 상기 핫존 부품을 냉각시키는 냉각 수단을 각각 설치할 수 있는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 다목적 챔버는, 상기 가열 수단, 및 냉각 수단 중 적어도 하나를 상기 도가니 상에서 상하이동시키는 이동기구를 구비하는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 풀 챔버와 상기 다목적 챔버는, 유압 유닛에 의해 치환 가능하게 되는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 수단은, 적어도 석영관의 내부에 열원을 구비하는 것이며, 상기 석영관은 그 내측에 상기 도가니를 향하여 열선을 반사하는 반사구조를 갖는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 열원은, 할로겐 램프인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉각 수단은, 냉각매체가 유통되는 냉각관인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다목적 챔버는, 냉각가스를 도입하는 가스 도입구를 구비하는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다목적 챔버는, 원료 다결정을 수용하여 상기 도가니에 충진하는 원료 충진 수단을 설치할 수 있는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 원료 충진 수단은, 상기 원료 다결정을 충진한 재충전관인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 다목적 챔버는, 상기 원료 충진 수단을 상기 도가니 상에서 상하이동시키는 이동기구를 구비하는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.

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