KR20120043813A - Heat shield structure for silicon ingot grower - Google Patents

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KR20120043813A
KR20120043813A KR1020100105030A KR20100105030A KR20120043813A KR 20120043813 A KR20120043813 A KR 20120043813A KR 1020100105030 A KR1020100105030 A KR 1020100105030A KR 20100105030 A KR20100105030 A KR 20100105030A KR 20120043813 A KR20120043813 A KR 20120043813A
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silicon ingot
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이제희
노형욱
고충의
오정근
노형일
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주식회사 티씨케이
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Abstract

PURPOSE: A heat shield structure of a silicon ingot growth apparatus is provided to prevent cracks generated due to heat by forming a lower ring into a division structure. CONSTITUTION: A mounting part is arranged on the lower part of an outer upper ring(110). A lower ring(120) is mounted on the mounting part of the outer upper ring. A growing ingot passes through a through-hole arranged on the lower ring. The upper part of an inner upper ring(130) is fixed to the outer upper ring. The lower part of the inner upper ring fixes the lower ring by being adjacent to the upper surface of the lower ring.

Description

실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체{Heat shield structure for silicon ingot grower}Heat shield structure for silicon ingot grower

본 발명은 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체에 관한 것으로, 특히 열에 의해 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus, and more particularly, to a heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus that can prevent the occurrence of cracking by heat.

일반적으로, 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법으로 용융로에서 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법으로 쵸크랄스키법이 사용되고 있다. 이 쵸크랄스키법은 시드를 용융된 실리콘에 접촉 후 회전과 함께 상승시켜 온도 차에 의해 단결정화하는 방법으로 요약될 수 있다.
In general, the Czochralski method is used as a method for growing a single crystal silicon ingot in a melting furnace as a method for manufacturing a semiconductor wafer. This Czochralski method can be summarized as a method in which the seeds are brought into contact with the molten silicon and then raised with rotation to single crystallize by the temperature difference.

이때 용융로의 온도는 실리콘의 용융상태를 유지하기 위하여 소정 온도 이상으로 가열되어야 하며, 그 성장되는 잉곳은 용융점 이하의 온도로 유지되에 결정화되어야 하기 때문에 위치에 따른 온도의 제어가 매우 중요하다.At this time, the temperature of the melting furnace must be heated to a predetermined temperature or more in order to maintain the molten state of the silicon, and the growth of the ingot must be maintained at a temperature below the melting point, so the control of the temperature according to the position is very important.

이를 위하여 용융로 상에는 상기 성장되는 잉곳이 성장되는 위치 이외에는 열을 차폐하는 열차폐구조체가 위치하게 된다. 종래에는 그라파이트(Graphite)를 이용하여 열차폐구조를 형성하였으나, 최근 그라파이트에 SiC를 코팅하여 사용하는 제품이 사용되고 있다.
To this end, a heat shield structure for shielding heat is positioned on the melting furnace except for the growing ingot. Conventionally, a heat shield structure is formed using graphite, but a product using SiC coated on graphite is recently used.

SiC를 코팅한 열차폐구조체는 내열성과 내화학성이 우수하여 열차폐구조체의 수명을 연장시킬 수 있을 것으로 기대되었다. 그러나 그라파이트에 SiC를 코팅한 구조에서 그라파이트와 SiC의 열팽창율의 차이에 의해 열차폐구조체에 균열이 발생하는 경우가 발생하여, SiC의 코팅에 의한 수명 연장의 기대치에 못미치는 문제점이 있었다.
The heat shield structure coated with SiC is expected to be able to extend the life of the heat shield structure due to its excellent heat resistance and chemical resistance. However, in the structure in which SiC is coated on graphite, cracks occur in the heat shield structure due to the difference in thermal expansion rates between graphite and SiC, and thus, there is a problem that the life expectancy of the SiC coating is not met.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, SiC를 코팅한 열차폐구조체의 열팽창율 차이에 의한 균열을 방지할 수 있는 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체를 제공함에 있다.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a heat shield structure of a silicon ingot growth apparatus capable of preventing cracking due to a difference in thermal expansion coefficient of a SiC coated heat shield structure.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체는, 실리콘 잉곳 성장장치의 용융로 상부측에서 열을 차폐하는 SiC가 코팅된 열차폐구조체에 있어서, 상기 실리콘 잉곳 성장장치의 상부측에 상부가 고정되고, 하부가 상기 용융로에 인접하게 위치하며, 그 하부에 안착부가 마련된 외측상부링과, 상기 외측상부링의 안착부 상에 안착되고, 성장되는 잉곳이 통과하는 통공이 마련된 하부링과, 상기 외측상부링에 상부가 고정되고, 하부가 상기 하부링의 상면에 접하여 상기 하부링을 고정하는 내측상부링을 포함한다.
The heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus of the present invention for solving the above problems, in the SiC-coated heat shield structure for shielding heat at the upper side of the melting furnace of the silicon ingot growth apparatus, the upper portion of the silicon ingot growth apparatus The upper part is fixed to the side, the lower part is located adjacent to the melting furnace, the lower part is provided with an outer upper ring provided with a seating portion in the lower portion, and a through hole through which the ingot to be grown, which is seated on the seating portion of the outer upper ring A ring and an upper upper ring is fixed to the outer upper ring, the lower portion includes an inner upper ring for fixing the lower ring in contact with the upper surface of the lower ring.

본 발명 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체는, 열차폐구조체의 형상을 챔버의 상부 가장자리에서 용융로의 상부까지 연장되는 외측상부링과, 그 외측상부링의 끝단 상부에 위치하여 열을 차폐하는 하부링과, 상기 하부링의 가장자리를 눌러 고정하는 내측상부링을 포함하며, 상기 하부링을 분할구조로 구성함으로써, 열을 가장 많이 받게 되는 하부링이 열팽창에 의해 균열되는 것을 방지할 수 있어, SiC가 코팅된 열차폐구조체의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
The heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus of the present invention has an outer upper ring extending the shape of the thermal shield structure from the upper edge of the chamber to the upper portion of the melting furnace, and a lower ring positioned at the upper end of the outer upper ring to shield heat. And an inner upper ring fixed by pressing an edge of the lower ring, and by configuring the lower ring in a divided structure, the lower ring that receives the most heat can be prevented from being cracked due to thermal expansion, so that SiC is There is an effect that can extend the life of the coated heat shield structure.

도 1은 본 발명이 적용되는 실리콘 성장장치의 일실시 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조의 단면 구성도이다.
도 3은 도 2에서 하부링의 일실시예에 따른 사시도이다.
도 4는 도 3에서 A-A 단면도이다.
도 5는 도 2에서 하부링의 다른 실시예에 따른 분해 사시도이다.
1 is a configuration diagram of an embodiment of a silicon growth apparatus to which the present invention is applied.
Figure 2 is a cross-sectional configuration of the heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view according to an embodiment of the lower ring in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along AA in FIG. 3.
Figure 5 is an exploded perspective view according to another embodiment of the lower ring in FIG.

이하, 본 발명 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명이 적용되는 실리콘 성장장치의 일실시 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a silicon growth apparatus to which the present invention is applied.

도 1을 참조하면 본 발명이 적용되는 실리콘 성장장치는, 챔버(200)에 의해 밀폐되는 공간 내에서 실리콘 용융액을 저장하는 용융로(210)와, 상기 용융로(210)를 가열하는 히터(220)와, 상기 용융로(210)에 용융된 실리콘을 잉곳(230)으로 결정화하는 시드(240) 및 회전축(250)을 포함하여 구성되며, 상기 챔버(200)의 상부측에서 고정되어 상기 용융로(210)의 상부측에서 소정거리 이격되는 위치까지 연장되어, 상기 잉곳(230)이 성장되는 영역 이외의 영역을 차폐하는 열차폐구조체(100)를 포함한다.
Referring to FIG. 1, a silicon growth apparatus to which the present invention is applied includes a melting furnace 210 for storing a silicon melt in a space enclosed by a chamber 200, a heater 220 for heating the melting furnace 210, and And a seed 240 and a rotating shaft 250 for crystallizing the silicon melted in the melting furnace 210 into the ingot 230, and are fixed at an upper side of the chamber 200. It extends to a position spaced apart from the upper side by a predetermined distance, and includes a heat shield structure 100 for shielding the region other than the region where the ingot 230 is grown.

이와 같은 실리콘 잉곳 성장장치의 구성은 쵸크랄스키법이 적용되는 실리콘 잉곳 성장장치를 단순화한 구성으로 실제로는 복잡한 구성을 가지고 있다.
The configuration of the silicon ingot growth apparatus as described above is a simplified configuration of the silicon ingot growth apparatus to which the Czochralski method is applied and actually has a complicated configuration.

상기 열차폐구조체(100)는 용융로(210)의 열을 유지하며, 그 용융로(210)와 열차폐구조체(100)의 사이와 상기 열차폐구조체(100)의 상부측은 온도의 차이가 발생하게 된다.
The heat shield structure 100 maintains the heat of the melting furnace 210, the temperature difference between the melting furnace 210 and the heat shield structure 100 and the upper side of the heat shield structure 100 will occur. .

도 2는 본 발명에 따른 열차폐구조체의 단면 구성도이다.2 is a cross-sectional view of a heat shield structure according to the present invention.

도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열차폐구조체는, 상부측의 직경이 더 큰 원통형의 구조를 가지고 있으며, 그 상부측이 상기 챔버(200)의 상부측에 고정되며 하부측은 상기 용융로(210)의 상부측에서 소정거리 이격되어 있으며, 그 하부측 끝단은 내측으로 절곡되는 안착부(111)가 마련된 외부상부링(110)과, 상기 안착부(111) 상에 안착되며, 상기 잉곳(230)이 지나 결정화될 수 있는 통공(129)이 마련되어, 열을 차폐하는 하부링(120)과, 상기 외부상부링(110)의 상부측에 상부측이 안착되고, 하부측은 상기 하부링(120)의 상부일부에 안착되어 상기 하부링(120)을 고정하는 내부상부링(130)을 포함하여 구성된다.Referring to Figure 2, the heat shield structure according to the preferred embodiment of the present invention, the upper side has a larger cylindrical structure, the upper side is fixed to the upper side of the chamber 200 and the lower side is The upper end of the melting furnace 210 is spaced a predetermined distance, the lower end is mounted on the outer upper ring 110 and the seating portion 111 is provided with a seating portion 111 is bent inward, Through hole 129 which can be crystallized past the ingot 230 is provided, the lower ring 120 for shielding heat, and the upper side is seated on the upper side of the outer upper ring 110, the lower side is the lower ring It is configured to include an upper upper ring 130 is fixed to the upper portion of the 120 to secure the lower ring 120.

상기 외부상부링(110), 하부링(120) 및 내부상부링(130)은 그라파이트에 SiC가 코팅된 구조이며, 열차폐구조체(100)를 하부링(120)과 외부상부링(110) 및 내부상부링(130)으로 분할하여 상기 용융로(210)의 열로 그 열차폐구조체(100)가 가열되어 팽창되는 경우에도, 분할된 구조를 가짐으로써 열팽창에 의한 균열의 발생을 방지할 수 있게 된다.The outer upper ring 110, the lower ring 120 and the inner upper ring 130 is a structure coated with SiC on the graphite, the heat shield structure 100, the lower ring 120 and the outer upper ring 110 and Even when the heat shield structure 100 is heated and expanded by the heat of the melting furnace 210 by dividing the upper upper ring 130, the split structure can prevent cracks due to thermal expansion.

또한 상기 하부링(120)은 상기 용융로(210)와 히터(220)에 가장 인접하여 위치하는 부분이며, 따라서 가장 많은 열을 받게 되고 외부상부링(110)과 내부상부링(130)에 비하여 열팽창정도가 더 심하게 된다.In addition, the lower ring 120 is a portion located most adjacent to the melting furnace 210 and the heater 220, and thus receives the most heat and thermal expansion compared to the outer upper ring 110 and the inner upper ring 130. The degree is worse.

이처럼 가열되는 상기 하부링(120)은 외부상부링(110)과 내부상부링(120)과는 분할된 구조를 가지고 있으나, 그 하부링(120) 자체의 팽창 정도가 커 균열이 발생할 수 있다.
The lower ring 120 heated as described above has a structure divided from the outer upper ring 110 and the inner upper ring 120, but the expansion of the lower ring 120 itself may increase and cause cracking.

이러한 하부링(120) 자체의 균열문제를 해결하기 위하여 상기 하부링(120) 자체도 분할된 구조로 할 수 있다.In order to solve the crack problem of the lower ring 120 itself, the lower ring 120 itself may be divided into a structure.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하부링의 사시도이고, 도 4는 상기 도 3에서 A-A 단면 구성도이다.3 is a perspective view of a lower ring according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view A-A in Figure 3 above.

도 3과 도 4를 각각 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 하부링은, 제1하부링분할체(121)와 제2하부링분할체(122)로 분할되며, 그 분할영역(124)는 제1하부링분할체(121)와 제2하부링분할체(122)가 상호 끼워지도록 단차가 마련되어 있으며, 그 단차에는 수평방향으로 상호 이격된 공간인 완충부(125)가 마련되어 있다.
3 and 4, the lower ring according to the exemplary embodiment of the present invention is divided into a first lower ring split body 121 and a second lower ring split body 122, and the divided region 124 is divided into two parts. The step is provided so that the first lower ring divider 121 and the second lower ring divider 122 are fitted to each other, and the step is provided with a buffer 125 which is a space spaced from each other in the horizontal direction.

상기 완충부(125)는 상기 제1하부링분할체(121)와 제2하부링분할체(122)가 각각 열팽창될 때 팽창 압력을 해소할 수 있는 공간이며, 제1하부링분할체(121)와 제2하부링분할체(122)의 단차부는 상호 수평방향으로 밀착되어 있어 열을 차단하는 기능을 유지할 수 있게 된다.
The buffer part 125 is a space capable of releasing expansion pressure when the first lower ring split body 121 and the second lower ring split body 122 are thermally expanded, respectively, and the first lower ring split body 121. And the stepped portions of the second lower ring split body 122 are in close contact with each other in the horizontal direction to maintain a function of blocking heat.

즉, 상기 제1하부링분할체(121)는 분할영역(124)에서 상하로 나뉘어 하부측에서 수평으로 돌출되는 돌출단이 마련되어 있으며, 제2하부링분할체(122)는 그 분할영역(124)에서 상하로 나뉘에 상부측에서 수평으로 돌출되는 돌출단이 마련되어 있다. 상기 두 돌출단은 상하로 일부 중첩되어 위치하게 되며, 제1하부링분할체(121)의 돌출단과 제2하부링분할체(122)의 사이와 제2하부링분할체(122)의 돌출단과 제1하부링분할체(121)의 사이에는 소정의 간격인 완충부(125)가 마련되어 있다.That is, the first lower ring divider 121 has a protruding end which is divided up and down in the divided region 124 and protrudes horizontally from the lower side, and the second lower ring divider 122 has the divided region 124. ) Is divided up and down is provided with a projecting end projecting horizontally from the upper side. The two protruding ends are partially overlapped with each other, and are positioned to overlap each other, between the protruding end of the first lower ring split body 121 and the second lower ring split body 122, and the protruding end of the second lower ring split body 122. The buffer part 125 which is a predetermined space | interval is provided between the 1st lower ring partition bodies 121. As shown in FIG.

이와 같은 제1하부링분할체(121)와 제2하부링분할체(122)의 분할영역(124)의 구조는 하나의 실시예이며, 상호 일부 중첩되고, 열팽창에 의한 압력을 해속할 수 있는 공간인 완충부(125)를 가지는 구조이면 다양하게 변경실시할 수 있다.The structure of the divided region 124 of the first lower ring split body 121 and the second lower ring split body 122 is one embodiment, and partially overlaps each other, and is capable of decompressing the pressure due to thermal expansion. If the structure having the buffer portion 125 which is a space, it can be variously changed.

예를 들어 도 5는 상기 분할영역(124)의 다른 실시예의 구성도로서, 제1하부링분할체(121)와 제2하부링분할체(122) 끝단측 상부와 하부에 각각 홈이 마련되어 있고, 그 홈에 끝단이 삽입되도록 할 수 있으며, 이때 역시 각각의 끝단이 서로의 끝단과는 이격되어 완충부(125)를 이루는 구조일 수 있다.
For example, FIG. 5 is a configuration diagram of another embodiment of the divided region 124, and grooves are provided in upper and lower ends of the first lower ring split body 121 and the second lower ring split body 122, respectively. Ends may be inserted into the grooves, and in this case, each end may be spaced apart from each other to form a buffer 125.

도 6은 상기 하부링(120)의 다른 실시 구성도이다.6 is another embodiment of the lower ring 120.

도 3에서는 하부링(120)이 두개의 분할체로 분할된 예를 도시하였으나, 도 6에서는 하부링(120)을 제3하부링분할체(123)까지 3분할 한 구조를 나타낸다.3 illustrates an example in which the lower ring 120 is divided into two partitions, but in FIG. 6, the lower ring 120 is divided into three parts to the third lower ring partition 123.

상기 제1 내지 제3하부링분할체(121~123) 간의 결합구조역시 앞서 설명한 실시예들이 적용될 수 있으며, 그 분할의 수가 증가할수록 열팽창에 대한 안정성은 더 높아 질 수 있으나, 가공과 조립의 편의성을 고려하여 적정한 수로 분할한다.
The above-described embodiments of the coupling structure between the first to third lower ring split bodies 121 to 123 may also be applied, and as the number of divisions increases, stability to thermal expansion may be higher, but convenience of processing and assembly Take into account the appropriate number and divide.

이처럼 본 발명은 열차폐구조체(100)를 다수로 분할된 구조로 변경함과 아울러 가장 많은 열을 받는 하부링(120)을 다수로 분할한 분할체의 조립으로 구성하여 열팽창에 의한 균열의 발생을 방지하여 SiC로 코팅된 열차폐구조체의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
As described above, the present invention changes the heat shield structure 100 into a plurality of divided structures, and also constitutes an assembly of a plurality of divided parts of the lower ring 120 that receives the most heat, thereby preventing the occurrence of cracks due to thermal expansion. It is possible to improve the durability of the heat shield structure coated with SiC.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And this also belongs to the present invention.

100:열차폐구조체 110:외측상부링
120:하부링 130:내측상부링
121~123:제1 내지 제3하부링분할체
124:분할영역 125:완충부100: heat shield structure 110: outer upper ring
120: lower ring 130: inner upper ring
121 to 123: first to third lower ring split bodies
124: partition 125: buffer part

Claims (5)

실리콘 잉곳 성장장치의 용융로 상부측에서 열을 차폐하는 SiC가 코팅된 열차폐구조체에 있어서,
상기 실리콘 잉곳 성장장치의 상부측에 상부가 고정되고, 하부가 상기 용융로에 인접하게 위치하며, 그 하부에 안착부가 마련된 외측상부링;
상기 외측상부링의 안착부 상에 안착되고, 성장되는 잉곳이 통과하는 통공이 마련된 하부링; 및
상기 외측상부링에 상부가 고정되고, 하부가 상기 하부링의 상면에 접하여 상기 하부링을 고정하는 내측상부링을 포함하는 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체.
In the SiC-coated heat shield structure for shielding heat at the upper side of the melting furnace of the silicon ingot growth apparatus,
An outer upper ring having an upper portion fixed to an upper side of the silicon ingot growth apparatus, a lower portion thereof adjacent to the melting furnace, and a seating portion provided at a lower portion thereof;
A lower ring seated on a seating portion of the outer upper ring and provided with a through hole through which an ingot is grown; And
A heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus, wherein the upper upper ring is fixed to the outer upper ring, and the lower portion contacts the upper surface of the lower ring to fix the lower ring.
제1항에 있어서,
상기 하부링은 다수로 분할된 분할체로 이루어진 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체.
The method of claim 1,
The lower ring is a heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus, characterized in that consisting of a plurality of divided partitions.
제2항에 있어서,
상기 분할체의 사이에는 열팽창에 따른 압력을 해소할 수 있는 공간인 완충부가 마련된 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체.
The method of claim 2,
The heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus, characterized in that the buffer portion which is provided between the partitions are spaces for releasing the pressure due to thermal expansion.
제2항에 있어서,
상기 분할체 각각의 끝단은 상하로 구분되어 상호 반대측에서 돌출단을 가지며, 각 돌출단이 상호 일부 적층되며, 각 돌출단과 상대되는 분할체의 끝단 사이에 공간인 완충부가 마련되도록 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체.
The method of claim 2,
The ends of each of the partitions are divided into upper and lower sides and have projecting ends on opposite sides, and each projecting end is partially stacked with each other, and the mutually coupled end is provided so that a buffer part, which is a space, is provided between the ends of the partitions corresponding to each projecting end. The heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus.
제2항에 있어서,
상기 분할체는 서로 결합되는 부분에서 상하 반대의 홈이 마련되어 있으며, 상기 홈들이 상호 결합되되 홈들의 측면측에 빈 공간인 완충부부가 존재하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉곳 성장장치의 열차폐구조체.

The method of claim 2,
The partition body is provided with grooves opposite to the upper and lower sides in the mutually coupled portion, the heat shield structure of the silicon ingot growth apparatus, characterized in that the grooves are coupled to each other but coupled to the buffer side which is an empty space on the side of the grooves. .

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101407395B1 (en) * 2012-11-09 2014-06-17 주식회사 티씨케이 Reflector for ingot growth device

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