KR20130116710A - 단결정 실리콘 잉곳 제조장치 - Google Patents

단결정 실리콘 잉곳 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치된 도가니, 상기 도가니 내부에 위치한 내부도가니, 상기 도가니를 둘러싸는 서셉터, 상기 도가니를 가열하는 히터, 상기 히터의 열이 방출되는 것을 방지하는 히트쉴드 및 인슐레이터로 구성된 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서, 상기 내부도가니가 상부 히트쉴드에 연결된 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공한다.

Description

단결정 실리콘 잉곳 제조장치 {APPARATUS OF CONTINUOUS CZOCHRALSKI SINGLE CRYSTAL SILICON INGOT GROWER}
본 발명은 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속성장형 쵸크랄스키(CCZ : Continuous CZochralski)법 등에 사용되는 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 관한 것이다.
단결정 실리콘은 실제로 모든 반도체 부품의 기본소재로서 사용되는 데, 이들 물질은 높은 순도를 가진 완벽한 단결정체로 제조된다. 이러한 제조에 전통적으로 사용되는 방법이 쵸크랄스키법이다.
이러한 쵸크랄스키법에 의해 사용되는 일반적인 장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치된 도가니, 상기 도가니를 지지하는 서셉터, 상기 서셉터를 지지하며 도가니를 상승, 하강, 회전시키는 페데스탈(Pedestal), 챔버 내벽에 설치된 히터, 히트쉴드, 히터의 열이 챔버의 외부로 방출되는 것을 최소화하기 위한 인슐레이터 등으로 구성되어 있다. 또한, 아르곤 가스가 노내의 불순물을 제거하기 위하여 챔버내부에 공급되는 데, 상기 아르곤 가스는 챔버 상부에서 공급되어 하부로 진행되어 배출되는 것이 일반적이다.
상기 쵸크랄스키법에서는 단결정 실리콘의 종자결정이 실리콘 용융액표면에 접촉했다가 서서히 인상되면서 성장하게 되어 단결정 실리콘의 원통형 불(boule)을 형성한다. 상기 불은 도가니의 회전방향과 반대방향으로 회전하여 실리콘 용융액내 도판트의 혼합효율을 높임으로써 단결정 실리콘 잉곳 내의 도판트의 농도분포가 균일하게 되어 단결정 실리콘 잉곳의 품질특성이 균일하게 된다.
연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)과 관련하여 개시된 본 발명자의 특허로는 미국등록특허 제5,314,667호, 미국등록특허 제5,580,171호, 미국공개특허 제2007/0056504호 등이 있다. 미국등록특허 제5,314,667호 "Method and apparatus for single crystal silicon production" 에서는 실리콘 단결정체의 성장을 위해서 개선된 방법을 실시하였는데, 폴리실리콘 입자와 도판트가 연속으로 공급되고 연속으로 잉곳이 성장되는 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)을 명시하였다. 이에 따르면 도가니를 원료공급영역과 결정성장영역으로 구분하여 열균형을 효율적으로 조절할 수 있도록 고안된 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법이 명시되었다.
또한, 미국등록특허 제5,580,171호 "Solids mixing, storing and conveying system for use with a furnace for single crystal silicon production"에서는 폴리실리콘 입자를 도가니 내에 공급함에 있어서 폴리실리콘 입자와 도판트를 균질하게 혼합하여 공급하기 위한 수단을 제안하였다.
또한, 미국공개특허 제2007/0056504호 "Method and apparatus to produce single crystal ingot of uniform axial resistivity"에서는 폴리실리콘 입자의 공급과 별도의 관을 통하여 도판트를 공급할 수 있는 장치를 설치하여 폴리실리콘 입자와 도판트가 일정하게 혼합되어 도가니에 공급됨으로써 전기 저항성이 일정한 잉곳을 제조할 수 있는 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제안하였다.
또한, 단결정 실리콘 잉곳제조장치와 관련하여 대한민국 공개특허 제2006-0128033호에서는 예비용융챔버를 개별적으로 두어 폴리실리콘을 도가니에 제공함에 있어 용융상태로 만든 후에 도가니에 제공하거나 내부도가니를 이용하여 폴리실리콘을 투입하는 특징이 있다.
상기에서 살펴본 특허뿐 아니라 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)에서는 일반적으로 단결정 실리콘 잉곳 제조시에 사용되는 도가니는 내부에 격벽을 설치하여 내부도가니와 도가니를 형성하는 이중도가니의 구조를 가지는데, 내부도가니의 격벽이 없이는 녹지 않은 폴리실리콘의 존재로인해 간섭이 일어나 결정체가 형성되지 못한다. 도가니에서는 폴리실리콘 입자의 용융이 일어나고 내부도가니에서는 단결정 실리콘 잉곳이 성장된다.
내부도가니는 도가니 내부에 위치하여 도가니와 용접 등을 통해 도가니 바닥과 밀착시켜 형성한다.
이 경우의 문제점 중 하나는 최초로 폴리실리콘을 충진하는 경우 내부도가니의 내부 및 외부에 내부도가니와 접촉되지 않도록 공급하는 데, 최초로 충진할 때 폴리실리콘이 내부도가니에 닿게 되면 용융이 잘 이루어지지 않는다. 따라서, 내부도가니와 접촉되지 않게 충진하게 되므로 폴리실리콘 양이 적게 공급되며 이에 따라 용융시간이 오래걸리는 문제점이 있었다.
또한, 내부도가니 하단과 도가니 바닥이 고정되어 있어서 잉곳성장의 최적화를 위하여 내부도가니 하단과 도가니 바닥과의 간격을 변화함으로써 내부영역과 외부영역의 물질 및 에너지 이동을 조절하는데 한계가 있었다.
따라서, 도가니 내에서 실리콘을 용융함에 있어서 많은 양을 용융하면서 용융시간을 단축하며 내부도가니를 여러번 사용할 수 있는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치의 개발이 요구되었다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 실리콘 잉곳을 제조함에 있어서 폴리실리콘의 용융시간을 단축할 뿐만 아니라 외부도가니와 내부도가니를 용접하지 않아 도가니의 내구성을 강화할 수 있는 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 내부도가니를 재활용하여 단결정 잉곳을 제조하는 데 생산 단가를 낮출 수 있는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 내부도가니 하단과 도가니 바닥과의 간격을 변화함으로써 내부영역과 외부영역의 물질 및 에너지 이동을 조절하여 잉곳성장을 최적화하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 챔버, 상기 챔버 내부에 설치된 도가니, 상기 도가니 내부에 위치한 내부도가니, 상기 도가니를 둘러싸는 서셉터, 상기 도가니를 가열하는 히터, 상기 히터의 열이 방출되는 것을 방지하는 히트쉴드 및 인슐레이터로 구성된 연속성 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서, 상기 내부도가니가 상부히트쉴드에 연결된 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 내부도가니가 중공이 있는 원통형으로 형성되어 상부히트쉴드와 연결바로 연결된 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 연결바가 3 ~ 6개로 아르곤 가스의 흐름에 지장이 없을 정도로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 내부도가니의 외부면에는 임펠러 형상이 부가된 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 내부도가니의 하단부와 도가니 바닥 사이의 간격이 0.5 ~ 4.0cm인 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 내부도가니가 SiC, Si3N4 및 세라믹으로 이루어진 군에서 어느 하나로 선택하거나 또는 그래파이트에 SiC로 코팅한 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 실리콘 잉곳 제조장치는 폴리실리콘을 최초 충진시에 내부도가니가 위치하지 않은 상태에서 충진하여 많은 양의 폴리실리콘을 충진할 수 있어 용융시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 제조장치는 내부도가니가 도가니에 용접하지 않고 상부히트쉴드에 연결되어 있음으로 인해 도가니와 분리할 수 있어서 내부도가니를 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 제조장치는 도가니와 내부도가니를 용접하지 않아 도가니의 내구성을 강화할 수 있는 단결정 실리콘 잉곳 제조장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳 제조장치는 내부도가니 하단과 도가니 바닥과의 간격을 변화함으로써 내부영역과 외부영역의 물질 및 에너지 이동을 조절하여 잉곳성장을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치의 가동시 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치의 폴리실리콘을 충진한 가동전의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 내부도가니의 다양한 형상을 나타낸 것이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 관한 것으로, 챔버, 상기 챔버 내부에 설치된 도가니, 상기 도가니 내부에 위치한 내부도가니, 상기 도가니를 둘러싸는 서셉터, 상기 도가니를 가열하는 히터, 상기 히터의 열이 방출되는 것을 방지하는 히트쉴드 및 인슐레이터로 구성된 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서, 상기 내부도가니가 상부히트쉴드에 연결된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치의 가동시 단면도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 폴리실리콘을 충진한 가동전의 단면도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)에 의한 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에서 도가니의 회전이 이루어지면서 잉곳이 제조되는 것으로, 도가니(110), 서셉터(120), 내부도가니(130), 히터(190), 히트쉴드(150), 인슐레이터(140), 피더(feeder)(180), 아르곤 가스의 흐름을 인도하는 콘(160), 상부히트쉴드(170), 페데스탈(200), 샤프트(Shaft)(210) 등을 구비한다. 상기 서셉터(120)를 비롯한 도가니(110)는 페데스탈(200) 및 샤프트(210)에 의해 상승, 하강, 회전될 수 있으며, 단결정 실리콘 잉곳은 샤프트(210)의 회전방향과 반대방향으로 회전하면서 단결정 실리콘 잉곳이 생성된다.
상기 연속성장형 쵸크랄스키법(CCZ)에 의한 공정은 일정량의 폴리실리콘을 도가니(110)에 충진함으로써 시작되는 데 일정한 저항성을 조절하기 위해 도판트를 첨가하여 용융한다. 상기 도판트(dopant)는 잉곳의 전기 저항성을 위해 첨가하는 물질로 그 예로는 붕소(B), 인(P), 안티몬(Sb) 등이 있다.
챔버는 피더(feeder)(180)를 포함하고 있어서 상기 피더(180)를 통해 폴리실리콘과 도판트(dopant)가 도가니(110)에 공급될 수 있으며, 공급된 폴리실리콘을 용융시키기 위해서 도가니(110)를 가열하는 데, 가열을 위해서 도가니(110) 주변에 히터(190)가 설치된다. 상기 히터(190)는 전원 인가시 도가니(110)를 가열하여 도가니(110) 내부에 존재하는 폴리실리콘을 용융하는 역할을 한다. 상기 도판트는 폴리실리콘에 혼합되어 공급되거나 또는 별도로 공급될 수 있다.
최초에 폴리실리콘을 도가니(110)에 공급할 때에는 도가니(110) 안에 직접 실리콘을 충진시킴으로 용융을 시키는 데, 이 경우 내부도가니(130)가 도가니(110) 내부에 위치하고 있으면 내부도가니(130)로 인해 폴리실리콘이 내부도가니(130) 내부와 내부도가니(130) 외부로 각각 충진 시키고 폴리실리콘을 충진 시킨후에 용융을 시킴에 있어서 내부도가니(130)의 존재로 인해 히터(190)에서 공급되는 열이 골고루 공급되지 않는다.
본 발명에 있어서는 실리콘 잉곳 제조장치는 최초에 실리콘을 공급할 때 도가니(110) 내부에 내부도가니(130)가 위치하지 않은 상황에서 실리콘을 충진하여 용융시키고 폴리실리콘이 용융되고 난 후에 샤프트(210)에 의해 위로 상승 시켜 도가니(110) 내부로 내부도가니(130)가 위치하도록 하는 것이 특징이다.(도 2 참조)
이를 위해 서셉터(120)를 포함한 도가니(110)는 위아래로 이동이 가능한 리프트 시스템으로 형성될 수 있으며, 내부도가니(130)는 도가니(110)와 일체로 형성되지 않고 상부히트쉴드(170)와 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 내부도가니가 상부히트쉴드(170)에 연결되어 있고, 샤프트(210)이 하강한 상태로 폴리실리콘을 충진시키기 때문에 내부도가니와 폴리실리콘이 접촉되는 일이 없다. 따라서, 많은 양의 폴리실리콘을 충진시킬 수 있으며, 전원을 인가시에 폴리실리콘의 용융이 잘 일어난다.
샤프트(210)에 의해 서셉터(120) 및 도가니(110)를 하강시킨 후에 폴리실리콘을 충진시키고 히터(190)에 의해 실리콘을 용융시킨 후에 서셉터(120) 및 도가니(110)를 상승시켜 내부도가니(130)가 도가니(110) 내부에 위치하도록 하여 잉곳을 제조한다.
도가니(110) 내에서 용융된 폴리실리콘의 혼합은 내부도가니(130)를 경계로 하여 내부도가니 내부 및 외곽이 다른 모습으로 진행된다.
최초에 도가니(110) 내에 충진된 폴리실리콘은 히터(190)에 의해 가열되어 용융된다. 용융된 상태에서 도가니(110)는 샤프트(210)를 통해 위로 상승하면서 내부도가니(130)가 도가니(110) 내부에 위치하게 된다. 내부도가니(130)는 도가니(110) 바닥과 일정 간격을 유지하며 실리콘 잉곳이 제조된다.
상기 도가니(110)의 영역내에서 상기 내부도가니(130)가 차지하는 영역 외곽의 도가니(110) 부분은 공급된 폴리실리콘이 용융되기 위한 장소로서 상기 부분으로 피더(180)로부터 고체상의 폴리실리콘이 공급된다. 상기 폴리실리콘은 히터(190)에 의해 가열되어 약 1420℃ 이상의 온도에서 용융되어 내부도가니(130)로 들어가게 된다.
이때, 내부도가니(130)의 아래로 용융된 폴리실리콘이 이동하는 데, 이동된 폴리실리콘 용융액은 내부도가니(130) 영역내에서 단결정 실리콘 잉곳을 제조하게 된다.
한편, 실리콘 잉곳 및 실리콘 용융액 사이의 계면에서 폴리실리콘과 도판트의 성분비가 일정하게 유지되어 균질의 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 것이 중요하다. 용융된 폴리실리콘이 결정화될 때, 도판트의 일부만이 잉곳 내로 포함되고 나머지는 용융액에 남게 되어 도판트의 농도는 운전이 계속됨에 따라 증가하여 후에 결정된 잉곳에는 도판트의 농도가 증가하여 결과적으로 전기 저항이 감소되는 문제점이 발생한다. 따라서, 폴리실리콘이 결정화되는 동안 공급되는 폴리실리콘과 도판트가 잘 혼합되어 도판트의 농도가 일정하게 유지되어야 한다.
따라서, 전체적으로 균질의 단결정 실리콘 잉곳을 제조하기 위해서는 용융된 폴리실리콘의 혼합이 잘 이루어지며, 첨가된 도판트와도 혼합이 잘 이루어져야 하는 동시에 내부도가니(130) 내의 열분포도도 일정하게 분포되어야 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치의 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서 도가니는 바닥면이 라운드 형상일 수 있다.
도 3을 참조하면, 내부도가니(130)가 상부히트쉴드(170)에 연결되어 있어서, 도가니(110) 바닥면이 평면일때와 마찬가지로 샤프트(210)가 하강하여 폴리실리콘을 충진하고 히터(190)에 의해 용융된 후에 샤프트(210)를 상승시켜 잉곳을 제조하게 된다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 내부도가니의 다양한 형상을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 내부도가니(130)는 중공의 원통형 구조(131)와 이를 상부히트쉴드(170)와 연결할 수 있는 연결바(132)로 구성된다. 상기 연결바(132)는 2이상이 존재하여 연결할 수 있으며, 상부히트쉴드(170)에 안정적으로 고정시키기 위해서 3개 이상의 연결바(132)로 형성될 수 있는 데, 3~8개의 연결바(132)로 형성되는 것이 바람직하다.
연결바(132)들 사이에는 빈 공간이 형성되는 데, 이는 공급되는 아르곤 등의 가스 이동로가 원활하게 이동하도록 하여 흐름에 지장이 없을 정도로 형성되도록 한다.
상기 내부도가니(130)는 상부히트쉴드(170)와 연결바(132)로 연결되는 데, 상기 히트 쉴드(170)에 고정되어 형성되거나 분리될 수 있는 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 연결바(132)가 상부히트쉴드(170) 고정되도록 형성되거나 또는 상부히트쉴드(170)로부터 상기 연결바(132)가 분리될 수 있도록 형성시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 내부도가니(130) 외부면에 임펠러 형상을 형성시킬 수 있다. 상기 외부면에 형성되는 임펠러 형상은 2이상의 개수로 형성될 수 있는 데, 상기 임펠러 형상이 형성됨으로써 용융된 폴리실리콘의 혼합이 더욱 잘 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 내부도가니(130)의 상부면의 면적은 더 넓게 형성될 수 있다. 상기 내부도가니(130)의 상부면이 더 넓게 형성됨으로써 피더(180)에서 폴리실리콘이 공급될 때 용융된 폴리실리콘이 튀어 도가니 밖으로 나가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 내부도가니(130)는 원통형 구조(131)와 연결바(132)가 일체로 형성된 일체형의 구조로 형성될 수도 있으며(도 7참조), 내부도가니(130)의 중간에 수개의 구멍이 형성될 수 있다(도 8 참조). 내부도가니(130)에 수개의 구멍이 형성됨으로써 도가니(110)에서 내부도가니(130)내의 흐름을 용이하게 하여 혼합을 잘 이루어지게 할 수도 있다.
또한, 내부도가니(130)의 하단부와 도가니(110) 바닥 사이의 간격은 도가니 및 내부도가니의 크기에 따라 달라질 수 있는 데, 0.5 ~ 8.0cm인 것이 바람직하며, 0.5 ~ 4.0cm인 것이 더 바람직하다.
또한, 내부도가니(130)로 사용될 수 있는 재질로는 SiC, Si3N4 및 세라믹 등으로 이루어진 군에서 어느 하나로 사용하거나 또는 그래파이트에 SiC로 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 내부도가니(130)의 재질로는 SiC, Si3N4및 세라믹 등으로 사용하거나 또는 그래파이트에 SiC로 코팅함으로써 SiO가 생성되지 않으며 그 외의 불순물 형성을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
110 : 도가니 120 : 서셉터 130 : 내부도가니
140 : 인슐레이터 150 : 히트쉴드(150) 160 : 콘
170 : 상부 히트쉴드 180 : 피더 190 : 히터
200 : 페데스탈 210 : 샤프트

Claims (6)

  1. 챔버, 상기 챔버 내부에 설치된 도가니, 상기 도가니 내부에 위치한 내부도가니, 상기 도가니를 둘러싸는 서셉터, 상기 도가니를 가열하는 히터, 상기 히터의 열이 방출되는 것을 방지하는 히트쉴드 및 인슐레이터로 구성된 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서,
    상기 내부도가니가 상부히트쉴드에 연결된 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부도가니는 중공이 있는 원통형으로 형성되어 상부히트쉴드와 연결바로 연결된 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결바는 3 ~ 6개로 아르곤 가스의 흐름에 지장이 없을 정도로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부도가니의 외부면에는 임펠러 형상이 부가된 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    내부도가니의 하단부와 도가니 바닥 사이의 간격이 0.5 ~ 4.0cm인 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부도가니는 SiC, Si3N4 및 세라믹으로 이루어진 군에서 어느 하나로 선택하거나 또는 그래파이트에 SiC로 코팅한 것을 특징으로 하는 연속형 단결정 실리콘 잉곳 제조장치.
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JP2003212687A (ja) 2002-01-28 2003-07-30 Japan Steel Works Ltd:The 高粘性酸化物結晶作製用の二重るつぼ構造及びこれを用いた結晶作製装置並びに方法
KR101057100B1 (ko) * 2010-10-05 2011-08-17 (주)기술과가치 혼합 효율이 개선된 내부 도가니 및 이를 포함하는 단결정 실리콘 잉곳 제조장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112899772A (zh) * 2019-11-19 2021-06-04 Ｆｔｂ研究所株式会社 单晶生长装置、该单晶生长装置的使用方法及单晶
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