KR20130078911A - Apparatus for manufacturing ingot - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Apparatus for manufacturing an ingot is provided to accurately measure the temperature of a molten solution by using changes in brightness on a shield surface adjacent to a crucible. CONSTITUTION: A first shield (210) surrounds the outer surface of a crucible. At least one second shield surrounds the outer surface of the first shield. A hole guide member is inserted into a hole (300). The hole passes through the second shield to expose the surface of the first shield. A temperature measurement part (302) measures changes in brightness on the surface of the first shield.

Description

잉곳 제조 장치{Apparatus for manufacturing ingot}Ingot manufacturing apparatus {Apparatus for manufacturing ingot}

실시예는 잉곳 제조 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to an ingot manufacturing apparatus.

반도체 웨이퍼는 원료 물질을 다결정 실리콘으로 형성시킨 후, 쵸크랄스키(Czochralski)법 등으로 단결정 잉곳(Ingot)으로 결정 성장시킨다. 그리고, 성장된 실리콘 단결정 잉곳은 슬라이싱(Slicing), 래핑(Lapping), 폴리싱(Polishing), 클리닝(Cleaning) 등의 가공 공정을 거쳐서 실리콘 단결정 웨이퍼가 되어 반도체 디바이스 기판으로 사용하게 된다.The semiconductor wafer is formed of polycrystalline silicon, and then grown in a single crystal ingot by the Czochralski method or the like. The grown silicon single crystal ingot is processed into a silicon single crystal wafer through a process such as slicing, lapping, polishing, and cleaning, and is used as a semiconductor device substrate.

도 1은 일반적인 잉곳 제조 장치의 평면도를 나타낸다.1 shows a plan view of a general ingot producing apparatus.

전술한 공정 중 실리콘 단결정 잉곳을 제조하는 기존의 장치는, 내부에 실리콘 단결정 잉곳의 생성을 위한 공간이 형성되는 챔버(chamber)(미도시)와, 실리콘 단결정 잉곳의 생성을 위한 기본 재료가 되는 실리콘 용융액(Si melt)이 수용되기 위하여 챔버 내부에 구비되는 도가니(60)를 포함한다. 또한, 도가니(60)의 외부면에는 흑연(graphite) 실드(210), 내부 실드(222, 224, 226) 및 외부 실드(230)가 겹겹히 형성된다. 그리고, 도가니(60)의 측방에는 도가니(60)를 가열하기 위한 가열부(20)가 구비된다.Conventional apparatus for producing silicon single crystal ingots during the above-described process includes a chamber (not shown) in which a space for the production of silicon single crystal ingots is formed and silicon as a base material for the production of silicon single crystal ingots. It includes a crucible (60) provided inside the chamber to accommodate the melt (Si melt). In addition, a graphite shield 210, an inner shield 222, 224, and 226 and an outer shield 230 are formed on the outer surface of the crucible 60. And the heating part 20 for heating the crucible 60 is provided in the side of the crucible 60.

기존의 실리콘 단결정 잉곳의 제조 장치에서, 실리콘 단결정 잉곳의 원재료가 도가니(60)에 수용되고, 가열부(20)가 작동하여 도가니(60)를 가열하여 도가니(60) 내부의 실리콘 재료가 용융된다.In the conventional apparatus for producing a silicon single crystal ingot, the raw material of the silicon single crystal ingot is accommodated in the crucible 60, the heating unit 20 is operated to heat the crucible 60, and the silicon material inside the crucible 60 is melted. .

이때, 실리콘 용융액(Si melt)은 고온이므로 직접적인 온도 측정 및 제어가 어렵다. 따라서, 내부 및 외부 실드(220, 230)을 관통하여 흑연 실드(210)의 표면을 노출시키는 홀(300)을 형성하고, 온도 측정 센서(302)를 이용하여 홀(300)을 통해 흑연 실드(210)의 표면의 밝기 변화를 측정하며, 측정된 결과를 이용하여 실리콘 용융액(Si melt)의 온도를 간접적으로 측정한다.At this time, since the silicon melt (Si melt) is a high temperature, it is difficult to directly measure and control the temperature. Therefore, the hole 300 is formed through the inner and outer shields 220 and 230 to expose the surface of the graphite shield 210, and the graphite shield (through the hole 300 is formed using the temperature measuring sensor 302). The change in brightness of the surface of 210 is measured, and the temperature of the silicon melt is indirectly measured using the measured result.

도 2는 도 1에 도시된 잉곳 제조 장치에서 홀(300) 및 그(300)의 주변을 국부적으로 나타낸 도면이다.2 is a view showing locally the hole 300 and the periphery of the 300 in the ingot manufacturing apparatus shown in FIG.

일반적으로 런(run) 종료 후, 세척(cleaning) 과정에서 실드(210, 220, 230)를 모두 꺼내고 재 셋업(set up)을 진행한다. 이와 같이 실드(210, 220, 230)를 재 셋업하거나 신규 장착할 때, 실드(210, 220, 230)는 해체 분해된 후 다시 결합된다. 이 과정에서 도 2에 도시된 바와 같이 홀(300)의 내부의 실드(210, 220, 230)의 정렬이 틀어질 수 있다. 이렇게 홀(300) 내부의 실드 정렬이 틀어질수록, 온도 측정 센서(302)로부터 발생된 빛이 간섭을 받게 되어, 온도 측정 센서(302)는 흑연 실드(210)의 표면의 밝기 변화를 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있다.In general, after the end of the run, all the shields 210, 220, and 230 are taken out in the cleaning process and reset is performed. As such, when re-installing or newly installing the shields 210, 220 and 230, the shields 210, 220 and 230 are disassembled and disassembled again. In this process, as illustrated in FIG. 2, the alignment of the shields 210, 220, and 230 inside the hole 300 may be misaligned. As the shield alignment inside the hole 300 is misaligned, the light generated from the temperature measuring sensor 302 is interfered, so that the temperature measuring sensor 302 accurately measures the brightness change of the surface of the graphite shield 210. There is a problem that cannot be done.

게다가, 잉곳을 성장하는 도중 발생된 옥사이드(oxide) 등의 이물질이 공정 중 증착되어 공정이 진행될수록 온도 측정 센서(302)의 측정 경로에 오염도가 심각해질 수 있다.In addition, as foreign matters such as oxides generated during the growth of the ingot are deposited during the process, the contamination may increase in the measurement path of the temperature measuring sensor 302 as the process proceeds.

실시예는 도가니에 가장 인접한 실드의 표면의 밝기 변화를 이용하여 용융액의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 잉곳 제조 장치를 제공한다.The embodiment provides an ingot manufacturing apparatus capable of accurately measuring the temperature of the melt using the change in brightness of the surface of the shield closest to the crucible.

실시예의 잉곳 제조 장치는, 용융액을 담는 도가니; 상기 도가니의 외부면을 감싸는 제1 실드; 상기 제1 실드의 외부면을 감싸는 적어도 하나의 제2 실드; 상기 제2 실드를 관통하여 상기 제1 실드의 표면을 노출시키는 홀에 삽입된 홀 가이드 부재; 및 상기 홀 가이드 부재가 형성하는 루트를 통해 상기 제1 실드의 표면의 밝기 변화를 측정하는 온도 측정부를 포함하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 상기 밝기 변화를 이용하여 상기 용융액의 온도가 측정된다.Ingot manufacturing apparatus of the embodiment, the crucible containing the melt; A first shield surrounding the outer surface of the crucible; At least one second shield surrounding the outer surface of the first shield; A hole guide member inserted into a hole penetrating the second shield to expose a surface of the first shield; And a temperature measuring unit measuring a brightness change of the surface of the first shield through a route formed by the hole guide member, and the temperature of the melt is measured using the brightness change measured by the temperature measuring unit.

또한, 상기 홀 가이드 부재는 상기 실드 사이로 플로우하는 가스의 침투를 막을 수 있고, 상기 도가니의 온도를 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the hole guide member may prevent penetration of gas flowing between the shields, and may be made of a material that can withstand the temperature of the crucible.

또한, 상기 잉곳 제조 장치는 상기 홀 가이드 부재의 개구부를 오픈시키면서 상기 제2 실드의 외부면에 부착되는 브라켓; 및 상기 홀 가이드 부재의 개구부와 상기 온도 측정부 사이에 배치되는 투명창을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 튜브 브라켓 및 상기 투명창 중 적어도 하나는 탈착 가능할 수 있다.The ingot manufacturing apparatus may further include: a bracket attached to an outer surface of the second shield while opening the opening of the hole guide member; And a transparent window disposed between the opening of the hole guide member and the temperature measuring part. In this case, at least one of the tube bracket and the transparent window may be detachable.

또한, 잉곳 제조 장치는, 상기 도가니를 가열하는 가열부를 더 포함하고, 상기 온도 측정부는 상기 투명창과 상기 가열부의 사이에 배치될 수 있다.The ingot manufacturing apparatus may further include a heating unit for heating the crucible, and the temperature measuring unit may be disposed between the transparent window and the heating unit.

또한, 브라켓은 상기 제2 실드의 외부면에 부착되는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 오염 방지 가스가 유입되는 유입 터널; 및 상기 유입 터널로부터 유출된 후 상기 홀 가이드 부재의 개구부와 상기 투명창 사이의 공간에 오염 방지막을 형성하면서 통과한 오염 방지 가스를 배출하는 배출 터널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 오염 방지 가스는 아르곤 가스일 수 있고, 상기 제1 실드의 재질은 흑연일 수 있다.In addition, the bracket includes a body attached to the outer surface of the second shield, the body includes an inlet tunnel through which the pollution prevention gas is introduced; And a discharge tunnel that discharges from the inflow tunnel and discharges the anti-fouling gas that passes while forming an anti-fouling film in a space between the opening of the hole guide member and the transparent window. For example, the antifouling gas may be argon gas, and the material of the first shield may be graphite.

또한, 상기 제2 실드는 제1 실드의 외부면을 감싸는 적어도 하나의 내부 실드; 및 상기 내부 실드의 외부면을 감싸는 복수의 외부 실드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 홀 가이드 부재는 튜브 형상을 가질 수 있고, 온도 측정부는 ATC(Automatic Temperature Calibrator) 센서일 수 있고, 상기 홀 가이드 부재는 상기 홀에 탈착 가능할 수 있다.The second shield may further include at least one inner shield surrounding an outer surface of the first shield; And a plurality of outer shields surrounding the outer surface of the inner shield. For example, the hole guide member may have a tube shape, the temperature measuring unit may be an Automatic Temperature Calibrator (ATC) sensor, and the hole guide member may be detachable from the hole.

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는 실드의 재 셋업 후 또는 실드를 신규 장착할 때 홀 내부의 실드의 정렬이 틀어진다고 하더라도, 도가니를 둘러싸고 있는 실드를 관통하는 홀에 튜브형 홀 가이드 부재를 삽입하기 때문에, 온도 측정부로부터 발생된 빛이 홀의 내부 구조에 간섭 받지 않고, 홀 가이드 부재가 형성하는 루트를 통해 진행하여 도가니에 가장 가까운 실드의 표면에 도달할 수 있어, 그 실드 표면의 온도를 정확하게 측정할 수 있고, 오염 방지 가스를 이용하여 투명창의 안쪽에 오염 방지막을 형성하기 때문에 투명창의 안쪽이 오염되는 것을 막을 수 있어 흑연 실드의 표면의 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과를 갖는다.Since the ingot manufacturing apparatus according to the embodiment inserts the tubular hole guide member into the hole penetrating the shield surrounding the crucible, even if the shield inside the hole is misaligned after the shield is re-established or when the shield is newly mounted. The light generated from the temperature measuring unit can travel through the route formed by the hole guide member without reaching the inner structure of the hole and reach the surface of the shield closest to the crucible, so that the temperature of the shield surface can be accurately measured. In addition, since the anti-fouling film is formed inside the transparent window by using the anti-fouling gas, the inside of the transparent window can be prevented from being contaminated, so that the temperature of the surface of the graphite shield can be measured more accurately.

도 1은 일반적인 잉곳 제조 장치의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 잉곳 제조 장치에서 홀 및 그 홀의 주변을 국부적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예에 의한 잉곳 제조 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 홀에 홀 가이드 부재가 삽입되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대한 부분 단면도이다.1 shows a plan view of a general ingot producing apparatus.
2 is a view showing a hole and the periphery of the hole locally in the ingot manufacturing apparatus shown in FIG.
3 shows a schematic cross-sectional view of an ingot manufacturing apparatus according to an embodiment.
4 is an enlarged cross-sectional view of a portion 'A' shown in FIG. 3 according to an embodiment.
5A to 5C are views illustrating a process of inserting a hole guide member into a hole.
6 is an enlarged partial cross-sectional view of a portion 'A' shown in FIG. 3 according to another embodiment.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

도 3은 실시예에 의한 잉곳 제조 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.3 shows a schematic cross-sectional view of an ingot manufacturing apparatus according to an embodiment.

실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치(100)는, 내부에 실리콘 용융액(Si)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(IG)이 성장하기 위한 공간이 형성되는 챔버(10)와, 실리콘 용융액(Si)이 수용되기 위한 도가니(60)와, 도가니(60)를 가열하기 위한 가열부(20)와, 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 향한 가열부(20)의 열을 차단하기 위하여 도가니(60)의 상방에 위치되는 상방 단열부(32)와, 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 성장을 위한 시드(미도시)를 고정하기 위한 시드척(41)과, 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 상방으로 이동시키는 이동 수단(미도시)을 포함한다.In the silicon single crystal ingot manufacturing apparatus 100 according to the embodiment, a chamber 10 in which a space for growing the silicon single crystal ingot IG from the silicon melt Si is formed, and the silicon melt Si is accommodated. The crucible 60 for heating, the heating part 20 for heating the crucible 60, and located above the crucible 60 to block heat of the heating part 20 toward the silicon single crystal ingot IG. An upper heat insulating part 32, a seed chuck 41 for fixing a seed (not shown) for growing the silicon single crystal ingot IG, and a moving means for moving the silicon single crystal ingot IG upwards (not shown). ).

그리고, 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치(100)는, 도가니(60)를 지지하고 회전 및 상승시키기 위한 지지수단(50)과, 챔버(10)의 내벽을 향한 가열부(20)의 열을 차단하기 위한 측방 단열부(31)와, 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 상태를 감지하기 위한 감지부(미도시)와, 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 냉각하기 위한 냉각관(70)을 더 포함할 수 있다.In addition, the silicon single crystal ingot manufacturing apparatus 100 includes a support means 50 for supporting, rotating and raising the crucible 60 and for blocking heat of the heating part 20 facing the inner wall of the chamber 10. The side insulation portion 31 may further include a sensing unit (not shown) for sensing a state of the silicon single crystal ingot IG and a cooling tube 70 for cooling the silicon single crystal ingot IG.

챔버(10)는 내부에 캐비티(cavity)가 형성된 원통 형상일 수 있고, 챔버(10)의 중앙 영역에 도가니(60)가 위치된다. 도가니(60)는 실리콘 용융액(Si)이 수용될 수 있도록 전체적으로 오목한 그릇의 형상이다. 도가니(60)는 실리콘 용융액(Si)과 직접 접촉되며, 그의 재질은 석영일 수 있다. The chamber 10 may have a cylindrical shape having a cavity formed therein, and the crucible 60 is positioned in the central region of the chamber 10. The crucible 60 is in the shape of a concave bowl as a whole so that the silicon melt Si can be accommodated. The crucible 60 is in direct contact with the silicon melt Si and its material may be quartz.

또한, 실시예의 잉곳 제조 장치는, 석영 도가니(60)의 외부면을 감싸는 제1 실드(shield)(또는, 단열부)(210) 및 제1 실드(210)의 외부면을 감싸는 적어도 하나의 제2 실드(220, 230)를 더 포함할 수도 있다.In addition, the ingot manufacturing apparatus of the embodiment, the first shield (or heat insulation) 210 surrounding the outer surface of the quartz crucible 60 and at least one agent surrounding the outer surface of the first shield 210. It may further include two shields (220, 230).

도 3의 경우, 제2 실드는 제1 실드(210)의 외부면을 감싸는 내부 실드(220) 및 내부 실드(210)의 외부면을 감싸는 적어도 하나의 외부 실드(230)를 포함한 것으로 도시되어 있지만, 본 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 외부 실드(230)의 외부면을 감싸는 다른 외부 실드가 더 배치될 수 있음은 물론이다. 또한, 외부 실드(230)는 복수 개일 수 있으며, 제1 실드(210)의 재질은 흑연(graphite)일 수 있다.In the case of FIG. 3, the second shield is shown to include an inner shield 220 surrounding the outer surface of the first shield 210 and at least one outer shield 230 surrounding the outer surface of the inner shield 210. , The present embodiment is not limited thereto. That is, of course, another outer shield surrounding the outer surface of the outer shield 230 may be further disposed. In addition, the outer shield 230 may be a plurality, the material of the first shield 210 may be graphite (graphite).

또한, 도가니(60)의 측면에는 도가니(60)를 향하여 열을 방출하기 위한 가열부(20)가 위치하고, 측방 단열부(31)는 가열부(20)와 챔버(10)의 내벽 사이에 구비된다.In addition, a heating part 20 for dissipating heat toward the crucible 60 is positioned on the side of the crucible 60, and the lateral insulation part 31 is provided between the heating part 20 and the inner wall of the chamber 10. do.

그리고, 상방 단열부(32)는 챔버(10)의 내벽으로부터 실리콘 용융액(Si)과 실리콘 용융액(Si)으로부터 성장된 단결정 잉곳(IG)의 경계면을 향하여 연장된다. 다만, 상방 단열부(32)의 단부와 경계면 사이를 통하여 아르곤(Ar) 가스가 유동할 수 있도록, 상방 단열부(32)의 단부가 경계면과 이격되는 범위 내에서 연장된다.The upper heat insulating part 32 extends from the inner wall of the chamber 10 toward the interface between the silicon melt Si and the single crystal ingot IG grown from the silicon melt Si. However, in order that argon (Ar) gas may flow between the edge part of the upper heat insulation part 32, and an interface, the edge part of the upper heat insulation part 32 is extended in the range which is spaced apart from a boundary surface.

그리고, 실리콘 단결정 잉콧(IG)의 이동 수단(미도시)은 시드척(41)에 연결되는 시드 케이블(42)과, 단결정 잉곳(IG)을 상승시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(미도시)를 포함한다. 구동모터에 의하여 시드 케이블(42)이 당겨짐으로써, 시드척(41)이 인상될 수 있다.In addition, the moving means (not shown) of the silicon single crystal ingot IG includes a seed cable 42 connected to the seed chuck 41 and a driving motor providing power for raising the single crystal ingot IG. It includes. As the seed cable 42 is pulled by the drive motor, the seed chuck 41 may be pulled up.

또한, 지지수단(50)은 도가니(60)를 지지하는 지지부와, 도가니(60)를 회전 및 승강시키기 위한 동력을 제공하는 구동모터(미도시)를 포함한다. 지지부는 도가니(60)의 하방에서 도가니(60)의 저면을 지지하고, 구동모터는 지지부를 회전 및 승강시킴으로써 도가니(60)가 회전 및 승강되도록 한다.In addition, the support means 50 includes a support for supporting the crucible 60 and a drive motor (not shown) for providing power for rotating and elevating the crucible 60. The support portion supports the bottom surface of the crucible 60 under the crucible 60, and the drive motor rotates and lifts the support portion so that the crucible 60 is rotated and lifted up.

그리고, 냉각관(70)은 전체적으로 상하 방향으로 긴 중공형의 원통 형상이다. 그리고, 냉각관(70)은 단결정 잉곳(IG)의 상방에 해당하는 챔버(10)의 상면에 고정된다.The cooling tube 70 has a hollow cylindrical shape that is long in the vertical direction as a whole. The cooling tube 70 is fixed to the upper surface of the chamber 10 corresponding to the upper side of the single crystal ingot IG.

그리고, 냉각관(70)의 내부에는 단결정 잉곳(IG)의 냉각을 위한 물이 유동하기 위한 유로가 형성된다. 단결정 잉곳(IG)의 쿨링(cooling) 과정이 수행되는 동안, 단결정 잉곳(IG)은 냉각관(70)의 내측에 위치되고 냉각관(70)을 통하여 물이 유동하는 방식으로 단결정 잉곳(IG)이 냉각될 수 있다.In the cooling tube 70, a flow path for flowing water for cooling the single crystal ingot IG is formed. While the cooling process of the single crystal ingot IG is performed, the single crystal ingot IG is located inside the cooling tube 70 and the single crystal ingot IG in such a manner that water flows through the cooling tube 70. This can be cooled.

전술한 구조를 갖는 잉곳 제조 장치는 가열부(20)를 작동시켜, 도가니(60)에 수용되는 실리콘을 가열하여 실리콘 용융액(Si)을 만든다. The ingot manufacturing apparatus having the above-described structure operates the heating unit 20 to heat the silicon accommodated in the crucible 60 to form a silicon melt Si.

다음, 실시예에 의한 잉곳 제조 장치에서는 실리콘 용융액의 온도는 다음과 같이 측정된다. 본 실시예의 이해를 돕기 위해, 도 3에 도시된 잉곳 제조 장치를 이용하여 설명하지만 이에 국한되지 않고 다양한 형태의 잉곳 제조 장치에 본 실시예가 적용될 수 있음은 물론이다.Next, in the ingot manufacturing apparatus by the Example, the temperature of the silicon melt is measured as follows. For better understanding of the present embodiment, the present invention will be described using the ingot manufacturing apparatus shown in FIG. 3, but the present invention may be applied to various types of ingot manufacturing apparatus.

도 4는 일 실시예에 따른 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대 도시한 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view of a portion 'A' shown in FIG. 3 according to an embodiment.

도 4의 경우, 내부 실드(220)는 3 개의 실드(22, 224, 226)를 포함하지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다.In the case of FIG. 4, the inner shield 220 includes three shields 22, 224, 226, but embodiments are not so limited.

도 4를 참조하면, 실시예에 의한 잉곳 제조 장치에서, 내부 실드(220) 및 외부 실드(230)를 관통하여 제1 실드(210)의 표면을 노출시키는 홀(300)이 형성되어 있다. 따라서, 홀(300)의 외부로부터 제1 실드(210)의 표면이 보일 수 있다. 이와 같이, 제1 실드(210)의 표면이 보이도록 홀(300)을 형성하는 이유는, 도가니(60) 내의 실리콘 용융액(Si)의 온도를 직접 측정하기 어렵기 때문에, 실리콘 용융액(Si)과 가장 가깝게 배치된 실드인 제1 실드(210)의 표면의 밝기 변화를 이용하여 실리콘 용융액(Si)의 온도를 간접적으로 측정하기 위해서이다.Referring to FIG. 4, in the ingot manufacturing apparatus according to the embodiment, a hole 300 is formed through the inner shield 220 and the outer shield 230 to expose the surface of the first shield 210. Therefore, the surface of the first shield 210 can be seen from the outside of the hole 300. As described above, the reason why the hole 300 is formed so that the surface of the first shield 210 is visible is because it is difficult to directly measure the temperature of the silicon melt Si in the crucible 60. This is to indirectly measure the temperature of the silicon melt Si using the change in brightness of the surface of the first shield 210 which is the closest shield.

다음, 홀(300)에 홀 가이드 부재(320)가 삽입되어 있다. 예를 들어, 홀 가이드 부재(320)는 튜브 형상을 가질 수 있으며 이에 국한되지 않고 다양한 모양을 가질 수 있음은 물론이다. 또한, 홀 가이드 부재(320)는 홀(300)에 탈착 가능할 수 있다. 따라서, 재 셋업시 또는 신규 장착할 때, 실드(210, 220, 230)를 해체하기 이전에 홀 가이드 부재(320)가 홀(300)로부터 분리될 수 있다.Next, the hole guide member 320 is inserted into the hole 300. For example, the hole guide member 320 may have a tube shape and may have various shapes without being limited thereto. In addition, the hole guide member 320 may be detachable from the hole 300. Thus, upon re-installation or new installation, the hole guide member 320 may be separated from the hole 300 prior to disassembling the shields 210, 220, 230.

도 5a 내지 도 5c는 홀(300)에 홀 가이드 부재(320)가 삽입되는 과정을 나타내는 도면이다.5A to 5C are views illustrating a process of inserting the hole guide member 320 into the hole 300.

도 5a에 도시된 바와 같이, 제2 실드(220, 230)를 관통하여 제1 실드(210)를 노출시키는 홀(300)이 형성된다. 이때, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 튜브 형상의 홀 가이드 부재(320)를 홀(300)에 끼운다.As shown in FIG. 5A, a hole 300 is formed through the second shield 220 and 230 to expose the first shield 210. At this time, as shown in FIGS. 5B and 5C, the tube-shaped hole guide member 320 is inserted into the hole 300.

도 4에 도시된 온도 측정부(302)는 홀 가이드 부재(320)가 형성하는 루트를 통해 제1 실드(210)의 표면의 밝기 변화를 측정한다. 여기서, 온도 측정부(302)에서 측정된 제1 실드(210)의 표면의 밝기 변화를 이용하여 실리콘 용융액(Si)의 온도가 간접적으로 측정될 수 있다. 여기서, 제1 실드(210)의 표면의 밝기 변화를 이용하여 실리콘 용융액(Si)의 온도를 측정하는 이유는, 제1 실드(210)가 도가니(60)에 가장 가까운 실드이므로, 용융액(Si)의 온도를 보다 정확히 측정할 수 있기 때문이다.The temperature measuring unit 302 illustrated in FIG. 4 measures a change in brightness of the surface of the first shield 210 through a route formed by the hole guide member 320. Here, the temperature of the silicon melt Si may be indirectly measured by using the brightness change of the surface of the first shield 210 measured by the temperature measuring unit 302. Here, the reason for measuring the temperature of the silicon melt (Si) by using the change in the brightness of the surface of the first shield 210 is because the first shield 210 is the shield closest to the crucible 60, the melt (Si) This is because the temperature of can be measured more accurately.

예를 들어, 온도 측정부(302)는 ATC(Automatic Temperature Calibrator) 센서로 구현될 수 있다.For example, the temperature measuring unit 302 may be implemented as an Automatic Temperature Calibrator (ATC) sensor.

도 4를 참조하면, 잉곳 제조 장치는 투명창(또는, viewport)(310)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the ingot manufacturing apparatus may further include a transparent window (or viewport) 310.

여기서, 투명창(310)은 홀 가이드 부재(320)의 개구부와 온도 측정부(302) 사이에 배치되며, 탈착 가능하다. 따라서, 재 셋업시에 실드(210, 220, 230)를 해체하기 이전에 투명창(310)이 외부 실드(230)으로부터 분리될 수 있다.Here, the transparent window 310 is disposed between the opening of the hole guide member 320 and the temperature measuring unit 302, and is removable. Thus, the transparent window 310 can be separated from the outer shield 230 prior to disassembling the shields 210, 220, 230 upon re-setup.

이 경우, 온도 측정부(302)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 도가니(60)를 가열하는 가열부(20)와 투명창(310)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 온도 측정부(302)는 투명창(310)을 통해 노출되는 제1 실드(210)의 표면의 밝기 변화를 측정할 수 있다.In this case, as illustrated in FIGS. 3 and 4, the temperature measuring unit 302 may be disposed between the heating unit 20 for heating the crucible 60 and the transparent window 310. Therefore, the temperature measuring unit 302 may measure a change in brightness of the surface of the first shield 210 exposed through the transparent window 310.

일반적으로 런(run)이 종료된 후, 제1 및 제2 실드(210, 220, 230)를 분해 해체하여 세척(cleaning)한 후 재 셋업될 때 도는 제1 및 제2 실드(210, 220, 230)를 신규 장착할 때, 도 2에 도시된 바와 같이 홀(300)의 내부에서 실드(210, 220, 230)가 바르게 정렬(alignment)되지 않아 틀어질 수 있다. 이 경우, 온도 측정부(302)로부터 발생되어 제1 실드(210)로 향하는 빛의 간섭이 발생하여 온도 측정부(302)는 제1 실드(210)의 표면의 온도를 정확하게 측정할 수 없다.In general, after the end of the run, the first and second shields 210, 220, 230 are dismantled, cleaned, and re-set when the first and second shields 210, 220, When the 230 is newly mounted, as illustrated in FIG. 2, the shields 210, 220, and 230 may not be properly aligned in the hole 300, and may be twisted. In this case, interference of light generated from the temperature measuring unit 302 toward the first shield 210 occurs, and thus the temperature measuring unit 302 cannot accurately measure the temperature of the surface of the first shield 210.

그러나, 실시예에 의한 잉곳 제조 장치는, 재 셋업 후 또는 신규 장착시에 홀(300)의 내부의 실드(220, 230)의 정렬이 틀어진다고 하더라도, 이 홀(300)에 홀 가이드 부재(320)를 삽입한 후 홀 가이드 부재(320)가 형성하는 루트를 통해 제1 실드(210)의 표면의 온도를 측정하기 때문에, 온도 측정부(302)로부터 발생되어 제1 실드(210)의 표면으로 향하는 빛이 간섭을 받지 않는다. 따라서, 온도 측정부(302)는 실리콘 용융액(Si)의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.However, in the ingot manufacturing apparatus according to the embodiment, even if the alignment of the shields 220 and 230 inside the hole 300 is misaligned after re-setup or new installation, the hole guide member 320 is inserted into the hole 300. Since the temperature of the surface of the first shield 210 is measured through the route formed by the hole guide member 320 after the insertion,) is generated from the temperature measuring unit 302 to the surface of the first shield 210. The light that goes is not disturbed. Therefore, the temperature measuring unit 302 can accurately measure the temperature of the silicon melt (Si).

부가하여, 재 셋업 후 또는 신규 장착시에, 홀 가이드 부재(320)가 홀(300)에 끼워지기 때문에, 제2 실드(220, 230)의 틀어진 정렬을 체크할 수도 있고 나아가 제2 실드(220, 230)의 틀어진 정렬을 바도 잡는데 기여할 수도 있다.In addition, since the hole guide member 320 is fitted into the hole 300 after re-installation or new installation, the misalignment of the second shields 220 and 230 may be checked and further the second shield 220 may be used. It may also contribute to correcting the misalignment of 230).

일반적으로, 잉곳을 형성하는 공정 중 가스가 존재하며, 이 가스는 각 실드(210, 220, 230)의 사이로 플로우되거나 반응하여 부산물을 형성할 수 있다. 따라서, 전술한 홀 가이드 부재(320)는 이러한 가스가 침투하는 것을 막을 수 있고, 도가니(60)의 온도를 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.In general, a gas is present during the process of forming the ingot, which may be flowed or reacted between the shields 210, 220, 230 to form a byproduct. Therefore, the above-mentioned hole guide member 320 may prevent such gas from penetrating and may be made of a material capable of withstanding the temperature of the crucible 60.

도 6은 다른 실시예에 따른 도 3에 도시된 'A' 부분을 확대한 부분 단면도이다.6 is an enlarged partial cross-sectional view of a portion 'A' shown in FIG. 3 according to another embodiment.

도 6을 참조하면, 실시예에 의한 잉곳 제조 장치는 브라켓(bracket)(330)을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 투명창(310)은 도 6에 도시된 바와 같이 브라켓(330)과 결합될 수도 있지만 브라켓(330)과 이격되어 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 6, the apparatus for manufacturing ingots according to the embodiment may further include a bracket 330. In this case, the transparent window 310 may be combined with the bracket 330 as shown in FIG. 6, but may be spaced apart from the bracket 330.

브라켓(330)은 홀 가이드 부재(320)가 형성하는 개구부를 오픈시키면서 제2 실드(230)의 외부면에 부착되며, 온도 측정부(302)가 부착되는 받침대의 역할도 할 수 있다. 여기서, 브라켓(330) 및 투명창(310) 중 적어도 하나는 탈착 가능하다. 따라서, 재 셋업시에 실드(210, 220, 230)를 해체하기 이전에 브라켓(330) 및 투명창(310)이 제2 실드(230)로부터 분리될 수 있다.The bracket 330 is attached to the outer surface of the second shield 230 while opening the opening formed by the hole guide member 320, and may also serve as a pedestal to which the temperature measuring unit 302 is attached. Here, at least one of the bracket 330 and the transparent window 310 is removable. Accordingly, the bracket 330 and the transparent window 310 may be separated from the second shield 230 before dismantling the shields 210, 220, and 230 upon re-setup.

실시예에 의하면, 브라켓(330)은 몸체(334)를 포함하고, 몸체(334)에는 유입 터널(332) 및 배출 터널(336)이 형성되어 있다. 여기서, 유입 터널(332)은 오염 방지 가스(예:purge gas)가 유입되는 터널이다. 유입 터널(332)로 유입된 오염 방지 가스는 홀 가이드 부재(320)의 개구부와 투명창(310) 사이의 공간에 오염 방지막을 형성하면서 배출 터널(336) 쪽으로 플로우된다. 이후, 오염 방지막을 형성하면서 플로우된 오염 방지 가스는 배출 터널(336)로 들어가서 외부로 배출된다.According to an embodiment, the bracket 330 includes a body 334, and the inlet tunnel 332 and the outlet tunnel 336 are formed in the body 334. Here, the inflow tunnel 332 is a tunnel in which the pollution prevention gas (eg, purge gas) is introduced. The antifouling gas introduced into the inlet tunnel 332 flows toward the discharge tunnel 336 while forming an antifouling film in a space between the opening of the hole guide member 320 and the transparent window 310. Thereafter, the anti-fouling gas flowing while forming the anti-fouling film enters the discharge tunnel 336 and is discharged to the outside.

예를 들어, 유입 터널(332)로 유입되고 오염 방지막을 형성하며 배출 터널(336)로 배출되는 오염 방지 가스로서, 아르곤(Ar) 가스가 사용될 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 일반적으로 잉곳 제조 장치는 아르곤 가스 분위기 상태이며, 아르곤 가스는 챔버의 외부에서 내부로 공급될 수 있다.For example, argon (Ar) gas may be used as, but is not limited to, an antifouling gas that flows into the inflow tunnel 332, forms an antifouling layer, and is discharged into the discharge tunnel 336. Generally, the ingot manufacturing apparatus is in an argon gas atmosphere, and argon gas may be supplied from the outside of the chamber to the inside.

일반적으로, 잉곳 형성 공정이 계속해서 진행되는 동안에 투명창(310)의 안쪽이 옥사이드(oxide) 등에 의해 오염원이 증착될 수 있다. 즉, 잉곳을 형성하는 공정 중 발생하는 가스가 존재하며, 이 가스는 각 실드(210, 220, 230)의 사이로 플로우되거나 반응하여 부산물을 형성할 수 있다. In general, while the ingot forming process continues, contaminants may be deposited on the inside of the transparent window 310 by oxides or the like. That is, there is a gas generated during the process of forming an ingot, and the gas may flow or react between the shields 210, 220, and 230 to form a byproduct.

따라서, 실시예에 의하면, 오염 방지 가스를 이용하여 투명창(310)의 안쪽에 오염 방지막을 형성하므로, 투명창(310)의 안쪽에 오염원이 증착되는 현상이 방지될 수 있어, 제1 실드(210)의 표면의 온도를 더욱 정확하게 지속적으로 측정할 수 있다.Therefore, according to the embodiment, since the anti-fouling film is formed inside the transparent window 310 by using the anti-fouling gas, the phenomenon that the source of contamination is deposited inside the transparent window 310 may be prevented, thereby preventing the first shield ( The temperature of the surface of 210 can be measured more continuously continuously.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.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, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

10: 챔버 20: 가열부
41: 시드 척 42: 시드 케이블
50: 지지수단 60: 도가니
70: 냉각관 210: 제1 실드
220: 내부 실드 230: 외부 실드
300: 홀 302: 온도 측정부
310: 투명창 320: 홀 가이드 부재
330: 브라켓 332: 유입 터널
334: 몸체 336: 배출 터널10 chamber 20 heating section
41: seed chuck 42: seed cable
50: support means 60: crucible
70: cooling tube 210: first shield
220: inner shield 230: outer shield
300: hole 302: temperature measuring unit
310: transparent window 320: hole guide member
330: bracket 332: inlet tunnel
334 body 336 discharge tunnel

Claims (12)

용융액을 담는 도가니;
상기 도가니의 외부면을 감싸는 제1 실드;
상기 제1 실드의 외부면을 감싸는 적어도 하나의 제2 실드;
상기 제2 실드를 관통하여 상기 제1 실드의 표면을 노출시키는 홀에 삽입된 홀 가이드 부재; 및
상기 홀 가이드 부재가 형성하는 루트를 통해 상기 제1 실드의 표면의 밝기 변화를 측정하는 온도 측정부를 포함하고,
상기 온도 측정부에서 측정된 상기 밝기 변화를 이용하여 상기 용융액의 온도가 측정되는 잉곳 제조 장치.Crucible containing melt;
A first shield surrounding the outer surface of the crucible;
At least one second shield surrounding the outer surface of the first shield;
A hole guide member inserted into a hole penetrating the second shield to expose a surface of the first shield; And
It includes a temperature measuring unit for measuring the change in the brightness of the surface of the first shield through the root formed by the hole guide member,
Ingot manufacturing apparatus that the temperature of the melt is measured using the change in brightness measured by the temperature measuring unit. 제1 항에 있어서, 상기 홀 가이드 부재는 상기 실드 사이로 플로우하는 가스의 침투를 막을 수 있고, 상기 도가니의 온도를 견딜 수 있는 재질로 이루어진 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 1, wherein the hole guide member is formed of a material capable of preventing the penetration of gas flowing between the shields and capable of withstanding the temperature of the crucible. 제1 항에 있어서, 상기 잉곳 제조 장치는
상기 홀 가이드 부재의 개구부를 오픈시키면서 상기 제2 실드의 외부면에 부착되는 브라켓; 및
상기 홀 가이드 부재의 개구부와 상기 온도 측정부 사이에 배치되는 투명창을 더 포함하는 잉곳 제조 장치.According to claim 1, wherein the ingot manufacturing apparatus
A bracket attached to an outer surface of the second shield while opening the opening of the hole guide member; And
Ingot manufacturing apparatus further comprises a transparent window disposed between the opening of the hole guide member and the temperature measuring part. 제3 항에 있어서, 상기 튜브 브라켓 및 상기 투명창 중 적어도 하나는 탈착 가능한 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 3, wherein at least one of the tube bracket and the transparent window is removable. 제3 항에 있어서, 상기 도가니를 가열하는 가열부를 더 포함하고,
상기 온도 측정부는 상기 투명창과 상기 가열부의 사이에 배치되는 잉곳 제조 장치.According to claim 3, further comprising a heating unit for heating the crucible,
The temperature measuring unit is an ingot manufacturing apparatus disposed between the transparent window and the heating unit. 제3 항에 있어서, 상기 브라켓은
상기 제2 실드의 외부면에 부착되는 몸체를 포함하고,
상기 몸체는
오염 방지 가스가 유입되는 유입 터널; 및
상기 유입 터널로부터 유출된 후 상기 홀 가이드 부재의 개구부와 상기 투명창 사이의 공간에 오염 방지막을 형성하면서 통과한 오염 방지 가스를 배출하는 배출 터널을 포함하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 3, wherein the bracket
A body attached to an outer surface of the second shield,
The body
An inflow tunnel into which the pollution prevention gas is introduced; And
And a discharge tunnel for discharging the anti-fouling gas passing through the inflow tunnel while forming an anti-fouling film in the space between the opening of the hole guide member and the transparent window. 제6 항에 있어서, 상기 오염 방지 가스는 아르곤 가스인 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 6, wherein the anti-fouling gas is argon gas. 제1 항에 있어서, 상기 제1 실드의 재질은 흑연인 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 1, wherein the first shield is made of graphite. 제1 항에 있어서, 상기 제2 실드는
제1 실드의 외부면을 감싸는 적어도 하나의 내부 실드; 및
상기 내부 실드의 외부면을 감싸는 복수의 외부 실드를 포함하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 1, wherein the second shield
At least one inner shield surrounding an outer surface of the first shield; And
Ingot manufacturing apparatus comprising a plurality of outer shields surrounding the outer surface of the inner shield. 제1 항에 있어서, 상기 홀 가이드 부재는 튜브 형상을 갖는 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 1, wherein the hole guide member has a tube shape. 제1 항에 있어서, 상기 온도 측정부는 ATC(Automatic Temperature Calibrator) 센서인 잉곳 제조 장치.The apparatus of claim 1, wherein the temperature measuring unit is an Automatic Temperature Calibrator (ATC) sensor. 제1 항에 있어서, 상기 홀 가이드 부재는 상기 홀에 탈착 가능한 잉곳 제조 장치.The ingot manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the hole guide member is detachable from the hole.
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