KR20140060019A - Apparatus for growing silicon single crystal ingot - Google Patents

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KR20140060019A KR1020120126594A KR20120126594A KR20140060019A KR 20140060019 A KR20140060019 A KR 20140060019A KR 1020120126594 A KR1020120126594 A KR 1020120126594A KR 20120126594 A KR20120126594 A KR 20120126594A KR 20140060019 A KR20140060019 A KR 20140060019A
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Abstract

The present invention relates to a device for growing a single crystal silicon ingot, the device comprising: a chamber in which processes for growing a single crystal silicon ingot are performed; a crucible that is installed inside the chamber and contains a molten silicon liquid; a heater that is installed inside the chamber and heats the crucible; a first water-cooled pipe that is installed to be fixed to the central top inside the chamber and cools the single crystal silicon ingot that grows from the molten silicon liquid; and a second water-cooled pipe that is installed inside the chamber so as to be capable of elevating along a direction of a growing axis of the single crystal silicon ingot and that cools the single crystal silicon ingot while elevating in order to change positions for each process. The device for growing a single crystal silicon ingot extends the length of the water-cooled pipe by using a movable-type water-cooled pipe instead of the length extension of an existing fixed-type water-cooled pipe, so that a cooling speed of the ingot is improved for the growth of a single crystal and the productivity of the ingot can be enhanced thereby.

Description

실리콘 단결정 잉곳 성장장치{APPARATUS FOR GROWING SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a silicon single crystal ingot growing apparatus,

본 발명은 실리콘 단결정 성장장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 용융액으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon single crystal growing apparatus, and more particularly, to a silicon single crystal ingot growing apparatus for growing a silicon single crystal ingot from a silicon melt.

일반적으로, 태양전지 및 반도체용 단결정 실리콘 잉곳(Ingot)의 생산을 위해서는 실리콘 용융액(SM)을 단결정 실리콘 종자를 이용하여 고체상태인 잉곳(IG)으로 성장시키는 쵸크랄스키(Czochralsk.CZ)법이 널리 적용되고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 쵸크랄스키법은 진공 분위기의 챔버(110) 내에서 흑연 저항열, 예컨대 히터(130)를 이용하여 석영 도가니(120) 안에 충진되어 있는 폴리실리콘(Poly Silicon)을 용융시킨 후 결정의 회전 등 필요한 공정인자를 적용하여 단결정 실리콘 잉곳(IG)을 성장시키는 방법이다.Generally, for the production of a single crystal silicon ingot for solar cells and semiconductors, a Czochralsk.CZ method for growing a silicon melt (SM) into a solid ingot (IG) by using a single crystal silicon seed It is widely applied. 1, the Czochralski method uses polysilicon filled in a quartz crucible 120 using graphite resistive heat, for example, a heater 130, in a chamber 110 in a vacuum atmosphere, (IG) is grown by applying necessary process parameters such as rotation of crystal after melting.

잉곳(IG)의 성장속도에 가장 관여를 많이 하는 인자는 잉곳(IG)의 냉각속도이다. 이는 액체상태의 실리콘 용융액(SM)으로부터 고체상태인 잉곳(IG)으로의 상변환 속도를 의미하는데 고체로의 전환속도가 빠를수록 잉곳(IG)의 생산속도도 빨라지므로 그만큼 생산성이 증가하게 되는 것을 의미한다. 이런 이유로 잉곳(IG) 생산성을 높이기 위해 잉곳(IG)의 성장속도 향상 및 멀티 풀링(Multi Pulling) 횟수를 증가시키는 방향으로 개발을 추진하고 있는 실정이다. 이런 의미에서 잉곳(IG)의 냉각속도를 증가시키기 위해서는 여러 가지 방안이 있다. 예를 들어, 실리콘 용융로 핫존(Hot zone)의 형상 변경 혹은 캐리어 가스(Carrier Gas) 변경 등 많은 변수가 있으나, 그 중에서 잉곳(IG)에 가장 가까운 곳에 설치되어 성장하는 잉곳(IG)의 표면을 냉각시키는 수냉관이 잉곳(IG)의 냉각속도를 향상시키는데 큰 역할을 한다. The factor that most affects the growth rate of the ingot (IG) is the cooling rate of the ingot (IG). This means the phase transformation speed from the liquid silicon melt SM to the solid ingot IG. The faster the conversion speed to solid, the faster the production rate of the ingot IG, it means. For this reason, in order to increase the productivity of the ingot (IG), the development of the ingot (IG) is proceeding in the direction of increasing the growth rate and increasing the number of multi-pulling. In this sense, there are various ways to increase the cooling rate of the ingot (IG). For example, there are many parameters such as a shape change of a hot zone of a silicon melting furnace or a change of a carrier gas. Among them, the surface of the ingot IG, which is installed nearest to the ingot IG and grows, A cooling water pipe that plays a major role in improving the cooling rate of the ingot IG.

종래의 실리콘 단결정 잉곳 성장장치(100)에서는 고정형 수냉관(140)이 적용되고 있는데, 대부분 고온의 내부 온도로부터 챔버(110)의 외관변형 등을 방지하기 위한 필수장치로 사용되고 있다. 이 고정형 수냉관(140)의 경우 챔버(110)의 내부 중앙 상부에 고정되게 설치되어 이동이 불가하며, 고온으로 인한 수냉관(140)의 변형 및 잉곳(IG)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위하여 수냉관(140)의 내부에는 냉각수가 순환하여 흐르게 된다.In the conventional silicon single crystal ingot growing apparatus 100, a fixed water-cooling tube 140 is used, and most of them are used as an essential device for preventing external deformation of the chamber 110 from an internal temperature of a high temperature. In the case of the fixed water-cooling tube 140, it is fixedly installed at the upper center of the interior of the chamber 110 and can not move. To cool the water-cooling tube 140 due to the high temperature and heat generated in the ingot IG Cooling water circulates through the inside of the water-cooled pipe 140.

따라서, 잉곳(IG)에서 발생하는 열을 빨리 흡수하여 제거해줌으로써 잉곳(IG)의 냉각속도를 향상시킬 수 있고, 이로 인한 잉곳(IG)의 성장속도 및 생산성을 향상시킬 수 있게 되는데, 이때 잉곳(IG)의 냉각속도는 빠져나가는 열량에 따라 달라지므로 보다 많은 양의 열이 빨리 빠져나갈 수 있도록 고정형 수냉관(140)의 디자인 개발이 중요하다.Therefore, the heat generated from the ingot IG can be absorbed and removed at a high speed, thereby improving the cooling rate of the ingot IG, thereby improving the growth rate and productivity of the ingot IG. At this time, IG) is dependent on the amount of heat that escapes, it is important to develop a design of the fixed water-cooling tube 140 so that a larger amount of heat can be quickly removed.

또한, 진공상태에서의 잉곳(IG)으로부터 수냉관(140)으로 복사 전달되는 열량은 수냉관(140)의 표면적 넓이와 비례하므로 수냉관(140)은 잉곳(IG)과 마주보는 표면적을 최대화 하는 것이 관건이다. The amount of heat transferred from the ingot IG in the vacuum state to the water-cooling tube 140 is proportional to the surface area of the water-cooling tube 140, so that the water-cooling tube 140 maximizes the surface area facing the ingot IG That is the key.

또한, 수냉관(140)은 잉곳(IG)과 가까운 위치에 적용되므로 내경확대 및 표면처리 변경에 있어 신중한 검토를 필요로 한다. 그에 비해 수냉관 길이증대의 경우 상대적으로 더 효과적인 공간활용이 가능하므로 잉곳(IG)의 냉각속도를 향상시키기 위한 주요 인자로 작용해 왔다.Further, since the water-cooling tube 140 is applied in a position close to the ingot IG, careful consideration is required in the inner diameter enlargement and surface modification. On the other hand, in the case of increasing the length of the water cooling tube, it is possible to utilize the space more effectively, and thus it has been a main factor for improving the cooling speed of the ingot (IG).

그러나, 공정 진행 시 공정 사고를 방지하고 보다 안전하게 작업을 진행하기 위해서 도가니(120)의 상하 이동축 혹은 상부 핫존(Hot zone)의 상하 이동 등이 필요로 하기 때문에 고정형 수냉관(140)을 적용할 경우 길이증대가 가능한 범위가 한정되어 있기 마련이다However, since the crucible 120 needs to move up and down the shaft or move up and down the hot zone in order to prevent a process accident during the process and to work more safely, a fixed water-cooling pipe 140 is applied The range in which the length can be increased is limited

또한, 도가니(120)에 실리콘을 충진하고 녹이는 공정인 멜팅(Melting)공정 및 추가 덤핑(Dumping)공정에서 도가니(120) 및 기타 핫존의 경우 위치이동이 반드시 필요하다. 그 이유는 도가니(120)에 충진되어 있는 실리콘의 높이 혹은 히터(130)의 발열 위치 등을 고려했을 경우 수냉관(140)의 길이가 본 공정에 있어 안전성을 확보하기 어렵기 때문이다. 예를 들어, 도가니(120)에 충진되어 있는 실리콘의 경우 액-고체간 밀도차이로 인하여 멜팅공정이 완료되기 전까지는 도가니(120)의 상단부 높이를 초과하는 상태로 존재하게 된다. 이럴 경우 고정형 수냉관(140)의 길이가 길어짐에 따라 멜팅공정 시 실리콘 용융액(SM)이 튀거나 실리콘 덩어리의 함몰 진행 시 수냉관(140)에 닿지 않도록 도가니(120)의 위치를 기존에 적용하던 위치보다 더 낮은 위치로 이동하여 진행해야 하며, 바디(Body)공정 등 주요 공정 시에는 고정형 수냉관(140)으로 인하여 도가니(120) 위치를 일정한 높이 이상 높게 진행할 수 없기 때문에 잉곳(IG) 생산성 향상에 한계가 있다.In addition, in the case of the crucible 120 and other hot zones, it is necessary to move the crucible 120 in the melting process and the additional dumping process, which is a process of filling and melting silicon in the crucible 120. This is because the length of the water-cooling tube 140 is difficult to ensure safety in the present process in consideration of the height of the silicon filled in the crucible 120 or the heat generating position of the heater 130. For example, silicon filled in the crucible 120 exists in a state exceeding the height of the upper end of the crucible 120 until the melting process is completed due to the difference in density between liquid and solid. In this case, as the length of the fixed water-cooling pipe 140 is increased, the position of the crucible 120 is applied so that the silicon melt SM does not bounce during the melting process or the silicon melt does not reach the water- The position of the crucible 120 can not be moved higher than a predetermined height due to the fixed water-cooling tube 140 at the time of a main process such as a body process. Therefore, the productivity of the ingot (IG) .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실리콘 단결정 잉곳의 성장축방향을 따라 공정 별 위치 변경이 가능한 이동형 수냉관을 이용하여 수냉관의 길이 증대 효과를 최대화할 수 있는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 제공하고자 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the problems as described above. It is an object of the present invention to provide a silicon single crystal ingot growth device capable of maximizing a length- Device.

또한, 본 발명은 고정형 수냉관의 길이를 증대시키는 대신 이동형 수냉관을 이용하여 수냉관의 길이를 증대시켜 단결정 성장 시 잉곳의 냉각 속도를 개선함으로써 잉곳의 생산성을 향상시킬 수 있는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 제공하고자 한다.The present invention also provides a silicon single crystal ingot growing apparatus capable of improving the productivity of the ingot by improving the cooling rate of the ingot during single crystal growth by increasing the length of the water-cooled tube by using a movable water-cooled tube instead of increasing the length of the fixed- ≪ / RTI >

본 발명은 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 공정이 수행되는 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 실리콘 용융액이 담기는 도가니; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 도가니를 가열하는 히터; 상기 챔버의 내부 중앙 상부에 고정되게 설치되며, 상기 실리콘 용융액으로부터 성장하는 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키는 제 1 수냉관; 및 상기 챔버의 내부에 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장축방향을 따라 승강 이동 가능하게 설치되며, 공정 별 위치 변경이 가능하도록 승강 이동하면서 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키는 제 2 수냉관을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.The present invention provides a process for producing a silicon single crystal ingot, comprising: a chamber in which a process for growing a silicon single crystal ingot is performed; A crucible which is installed inside the chamber and contains a silicon melt; A heater installed inside the chamber and heating the crucible; A first water-cooling tube fixedly installed at an inner center of the chamber to cool the silicon single crystal ingot growing from the silicon melt; And a second water-cooling tube installed inside the chamber so as to be able to move up and down along the growth axis direction of the silicon single crystal ingot and to cool the silicon single crystal ingot while moving up and down so that the position can be changed according to each process. A silicon single crystal ingot growing apparatus is disclosed.

또한, 상기 제 2 수냉관은 하강 이동 시 상기 제 1 수냉관의 하단부 아래쪽으로 이동하여 수냉관의 길이를 증대시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.Further, the second water-cooled tube moves downward of the lower end of the first water-cooled tube during the downward movement to increase the length of the water-cooled tube.

또한, 상기 제 2 수냉관은, 상기 제 1 수냉관의 외경을 감싸는 형태로 형성되고, 상기 챔버 내에서 승강 이동하며, 내부를 관통하는 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키기 위한 냉각수가 내부에 순환하는 이동형 수냉관; 및 상기 챔버에 설치되며, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장축방향을 따라 상기 이동형 수냉관을 승강 이동시키는 수냉관 승강기를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.The second water-cooling tube is formed to surround the outer diameter of the first water-cooled tube. The second water-cooled tube moves up and down in the chamber, and the cooling water for cooling the silicon single crystal ingot, Water cooled tube; And a water-cooling tube elevator installed in the chamber for moving the movable water-cooling tube upward and downward along the growth axis direction of the silicon single crystal ingot.

또한, 상기 수냉관 승강기는, 상기 챔버의 상부 외곽을 상하로 관통하여 승강하도록 설치되며, 축 하단부가 상기 이동형 수냉관과 결합되는 승강축; 및 상기 챔버의 상부 외곽에 설치되며, 상기 승강축을 상하로 이동시키도록 구동하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.The water-cooled tube elevator includes a lifting shaft installed to vertically penetrate the upper outer periphery of the chamber, and having a shaft lower end coupled to the movable water-cooling pipe; And a motor installed on an outer periphery of the chamber to drive the elevation shaft to move up and down.

또한, 상기 승강축은 상기 이동형 수냉관 내부의 냉각수 순환공간과 연통되도록 중공축으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.Also, the elevation shaft is formed as a hollow shaft so as to communicate with the cooling water circulation space inside the movable water-cooled pipe.

또한, 상기 승강축은 적어도 2개 이상 구비되며, 일측 승강축에는 상기 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 유입구가 형성되고, 타측 승강축에는 상기 냉각수 유입구를 통해 공급된 냉각수가 상기 이동형 수냉관 내부를 순환한 후 배출되도록 냉각수 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.In addition, at least two or more lifting shafts are provided, a cooling water inlet for supplying the cooling water is formed in the one lifting shaft, and cooling water supplied through the cooling water inlet is circulated in the other lifting shaft, And a cooling water outlet is formed so as to discharge the silicon single crystal ingot.

또한, 상기 제 2 수냉관은, 상기 이동형 수냉관의 하부에 설치되며, 상기 실리콘 용융액 및 상기 히터로부터 상기 실리콘 단결정 잉곳으로 복사되는 열을 차단하는 열차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.The second water-cooled tube further includes a heat-shielding portion provided below the movable water-cooled tube and intercepting heat radiated from the silicon melt and the heater to the silicon single crystal ingot. Discloses a growth apparatus.

또한, 상기 이동형 수냉관과 상기 열차폐부 사이에 복사 단열재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개시한다.Further, a silicon single crystal ingot growing apparatus is disclosed in which a radiant thermal insulator is inserted between the movable water-cooled tube and the heat shield.

본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.The silicon single crystal ingot growing apparatus according to the present invention has the following effects.

(1) 본 발명은 실리콘 단결정 잉곳의 성장축방향을 따라 공정별 위치 변경이 가능한 이동형 수냉관을 이용하여 수냉관의 길이 증대 효과를 최대화할 수 있다.(1) The present invention can maximize the effect of increasing the length of the water-cooled tube by using a movable water-cooled tube capable of changing the position of the process along the growth axis direction of the silicon single crystal ingot.

(2) 본 발명은 기존 고정형 수냉관의 길이를 증대시키는 대신 이동형 수냉관을 이용하여 수냉관의 길이를 증대시켜 단결정 성장 시 잉곳의 냉각 속도를 개선함으로써 잉곳의 생산성을 향상시킬 수 있다.(2) In the present invention, the productivity of the ingot can be improved by improving the cooling rate of the ingot during single crystal growth by increasing the length of the water-cooled tube by using a movable water-cooled tube instead of increasing the length of the existing fixed water-

도 1은 종래의 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개략 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개략 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서 이동형 수냉관에 열차폐부가 설치되는 형태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서 이동형 수냉관의 승강 작동 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 G값과 단결정 인상속도의 상관관계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional silicon single crystal ingot growing apparatus.
2 is a cross-sectional view schematically showing a silicon single crystal ingot growing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a configuration in which a heat-shielding portion is installed in a movable water-cooled tube in a silicon single crystal ingot growing apparatus according to the present invention.
Fig. 4 is a view showing the lifting and operating state of the movable water-cooled tube in the silicon single crystal ingot growing apparatus according to the present invention.
5 is a diagram for explaining the correlation between the G value and the single crystal growth rate.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개략 도시하는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view schematically showing a silicon single crystal ingot growing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치(200)는 챔버(210), 도가니(220), 히터(230), 제 1 수냉관(240) 및 제 2 수냉관(250)을 포함할 수 있다.2, a silicon single crystal ingot growing apparatus 200 according to a preferred embodiment of the present invention includes a chamber 210, a crucible 220, a heater 230, a first water-cooling pipe 240, And may include a water-cooled tube 250.

챔버(210)는 반도체 등의 전자부품 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)용 단결정 잉곳(IG)을 성장시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다. 여기서, 실리콘 단결정 잉곳(IG) 성장을 위한 대표적인 제조방법으로는 단결정인 종자결정(seed crystal)(미도시)을 실리콘 용융액(SM)에 접촉시킨 상태에서 회전하면서 서서히 끌어 올리면서 종자결정 표면에서 용융액을 고체로 응고시킴에 따라 소정의 지름을 갖는 잉곳(IG)을 성장시키는 쵸크랄스키법이 있다. 이 방법에 따르면, 먼저, 종자결정으로부터 가늘고 긴 결정을 성장시키는 네킹(necking)공정을 거치고 나면, 결정을 직경방향으로 성장시켜 목표직경으로 만드는 솔더링(shouldering)공정을 거치며, 이후에는 일정한 직경을 갖는 결정으로 성장시키는 바디그로잉(body growing)공정을 거치며, 일정한 길이만큼 바디그로잉이 진행된 후에는 결정의 직경을 서서히 감소시켜 결국 실리콘 용융액(SM)으로부터 분리하는 테일링(tailing)공정을 거쳐 단결정 성장이 마무리된다.The chamber 210 provides a space in which predetermined processes for growing a single crystal ingot (IG) for a silicon wafer used as an electronic component material such as a semiconductor are performed. As a typical manufacturing method for the growth of a silicon single crystal ingot (IG), a seed crystal (not shown) which is a single crystal is brought into contact with the silicon melt (SM) while being slowly pulled up while being rotated, To grow a solid ingot (IG) having a predetermined diameter. According to this method, first, after a necking process for growing elongated crystals from a seed crystal, a crystal is grown in a radial direction to form a target diameter, followed by a shouldering process, After body growth, the crystal is gradually reduced in diameter and then separated from the silicon melt (SM). After a body growth process, the body is grown by a single crystal growth process This is the end.

또한, 챔버(210)의 내벽에는 히터(230)의 열이 챔버(210)의 측벽부로 방출되지 못하도록 복사 단열체(211)가 설치될 수 있다.The radiator 211 may be installed on the inner wall of the chamber 210 to prevent the heat of the heater 230 from being discharged to the side wall of the chamber 210.

도가니(220)는 실리콘 용융액(SM)을 담을 수 있도록 챔버(210)의 내부에 구비되며, 석영 재질로 이루어진다. 도가니(220)의 외부에는 도가니(220)를 지지할 수 있도록 흑연으로 이루어지는 도가니 지지대(221)가 구비될 수 있다. 도가니 지지대(221)는 회전축(223) 상에 고정 설치되고, 이 회전축(223)은 구동수단(미도시)에 의해 회전되어 도가니(220)를 회전 및 승강 운동시키면서 고액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 한다. The crucible 220 is provided inside the chamber 210 to contain the silicon melt SM and is made of quartz. A crucible support 221 made of graphite can be provided on the outside of the crucible 220 to support the crucible 220. The crucible supporter 221 is fixed on the rotating shaft 223 and the rotating shaft 223 is rotated by a driving means (not shown) so that the crucible 220 is rotated and lifted and moved so that the solid- do.

히터(230)는 도가니(220)를 가열하도록 챔버(210)의 내부에 설치된다. 보다 상세하게는, 히터(230)는 도가니(220)를 에워싸는 원통형으로 이루어질 수 있다. 이러한 히터(230)는 도가니(220) 내에 적재된 고순도의 다결정 실리콘 덩어리를 용융하여 실리콘 용융액(SM)으로 만들게 된다.The heater 230 is installed inside the chamber 210 to heat the crucible 220. More specifically, the heater 230 may be formed in a cylindrical shape surrounding the crucible 220. The heater 230 melts a high-purity polycrystalline silicon ingot placed in the crucible 220 into a silicon melt SM.

제 1 수냉관(240)은 챔버(210)의 내부 중앙 상부에 고정되게 설치되어 실리콘 용융액(SM)으로부터 성장하는 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 냉각시키는 고정형 수냉관이다. 제 1 수냉관(240)은 도가니(220)의 실리콘 용융액(SM)에서 성장되면서 인상되는 실리콘 단결정 잉곳(IG)이 그 내부를 통과하면서 냉각되도록 잉곳(IG)의 외곽을 감싸고 상하면이 개방된 원통형상으로 형성된다. 또한, 제 1 수냉관(240)의 내부에는 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 냉각시키기 위한 냉각수가 순환하여 흐를 수 있도록 냉각수 순환공간(미도시)이 형성된다. 또한, 제 1 수냉관(240)은 상부 일측에 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(미도시)가 형성되고, 상부 타측에 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(미도시)가 각각 형성된다. 또한, 냉각수 유입구 및 냉각수 배출구는 외부의 냉각수 순환장치(미도시)에 연결되어 계속적으로 냉각수가 유입 및 배출되는 순환 사이클이 반복된다.The first water-cooling pipe 240 is a stationary water-cooling pipe fixedly installed on the upper center of the interior of the chamber 210 to cool the silicon single crystal ingot IG growing from the silicon melt SM. The first water-cooling pipe 240 surrounds the outer surface of the ingot IG so that the silicon single crystal ingot IG that is pulled up while being grown in the silicon melt SM of the crucible 220 is cooled while passing through the inside thereof, Lt; / RTI > In addition, a cooling water circulation space (not shown) is formed in the first water cooling pipe 240 so that cooling water for cooling the silicon single crystal ingot IG can circulate and circulate. The first water-cooling pipe 240 is formed with a cooling water inlet (not shown) through which cooling water flows into the upper side, and a cooling water outlet (not shown) through which cooling water is discharged from the other side of the upper side. Further, the cooling water inlet and the cooling water outlet are connected to an external cooling water circulating device (not shown), and the circulation cycle in which the cooling water is continuously introduced and discharged is repeated.

제 2 수냉관(250)은 챔버(210)의 내부에 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 성장축방향(도 5의 h방향)을 따라 승강 이동 가능하게 설치되며, 공정 별 위치 변경이 가능하도록 승강 이동하면서 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 냉각시키는 역할을 한다. 또한, 제 2 수냉관(250)은 하강 이동 시 제 1 수냉관(240)의 하단부 아래쪽으로 이동하여 수냉관의 길이를 증대시키는 역할을 한다.The second water cooling pipe 250 is installed in the chamber 210 so as to be movable up and down along the growth axis direction (the direction h in FIG. 5) of the silicon single crystal ingot IG and moves up and down And serves to cool the silicon single crystal ingot (IG). In addition, the second water-cooling tube 250 moves downward from the lower end of the first water-cooling tube 240 during downward movement to increase the length of the water-cooling tube.

제 2 수냉관(250)은 이동형 수냉관(251) 및 수냉관 승강기(253)를 포함할 수 있다.The second water-cooling pipe 250 may include a movable water-cooling pipe 251 and a water-cooling pipe elevator 253.

이동형 수냉관(251)은 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 잉곳(IG)의 외곽을 감싸고 상하면이 개방되며, 제 1 수냉관(240)의 외경을 감싸는 형태, 즉 제 1 수냉관(240)의 외경보다 큰 원통형상으로 형성된다. 이동형 수냉관(251)의 챔버(210) 내 승강 위치 이동범위는 챔버(210)의 내측 상부와 닿지 않는 위치를 최대 상승 높이로 설정하고, 핫존(Hot zone)의 상부에 안착되어 위치 고정이 될 수 있는 위치를 최대 하강 높이로 설정한다. 이에 따라 적정한 이동형 수냉관(251)의 행정거리를 설정하여 후술할 수냉관 승강기(253)의 승강 제어에 적용한다. 또한, 이동형 수냉관(251)은 내부를 관통하는 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 냉각시키기 위한 냉각수가 내부에 순환한다. 이를 위해 이동형 수냉관(251)의 내부에는 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키기 위한 냉각수가 순환하여 흐를 수 있도록 냉각수 순환공간(미도시)이 형성된다. The movable water-cooling tube 251 surrounds the outer periphery of the ingot IG when the silicon single crystal ingot grows and the upper and lower surfaces thereof are opened. The movable water-cooled tube 251 is configured to surround the outer diameter of the first water- And is formed into a cylindrical shape. The moving range of the moving water-cooled pipe 251 in the chamber 210 is set at a position where it does not contact the upper portion of the inside of the chamber 210 at the maximum rising height, and is set on the upper portion of the hot zone, Set the position to the maximum descent height. Accordingly, the appropriate travel distance of the movable water-cooling pipe 251 is set and applied to the ascending / descending control of the water-cooling pipe elevator 253 to be described later. Further, in the movable water-cooled tube 251, cooling water for cooling the silicon single crystal ingot IG passing through the inside thereof is circulated inside. To this end, a cooling water circulation space (not shown) is formed inside the movable water-cooling pipe 251 so that cooling water for cooling the silicon single crystal ingot circulates and flows.

수냉관 승강기(253)는 챔버(210)에 설치되며, 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 성장축방향을 따라 이동형 수냉관(251)을 승강 이동시킨다. The water-cooling tube elevator 253 is installed in the chamber 210, and moves the movable water-cooling tube 251 along the growth axis direction of the silicon single crystal ingot IG.

수냉관 승강기(253)는 승강축(254) 및 모터(255)를 포함할 수 있다.The water-cooled tube elevator 253 may include an elevation shaft 254 and a motor 255. [

승강축(254)은 챔버(210)의 상부 외곽을 상하로 관통하여 승강하도록 설치되며, 축 하단부가 이동형 수냉관(251)의 상단부와 결합된다. 또한, 챔버(210)와 승강축(254) 간의 틈새발생으로 인해 챔버(210)의 내부 분위기가 진공 상태를 유지하지 못하는 경우가 발생하는 것을 방지하기 위하여 챔버(210)와 승강축(254) 간의 틈새를 실링(Sealing) 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 승강축(254)은 이동형 수냉관(251) 내부의 냉각수 순환공간과 연통되도록 중공축으로 형성된다. 또한, 승강축(254)은 적어도 2개 이상 구비되며, 일측(좌측) 승강축(254)에는 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 유입구(254a)가 형성되고, 타측(우측) 승강축(254)에는 냉각수 유입구(254a)를 통해 공급된 냉각수가 이동형 수냉관(251) 내부를 순환한 후 배출되도록 냉각수 배출구(254b)가 형성된다. 또한, 냉각수 유입구(254a) 및 냉각수 배출구(254b)는 외부의 냉각수 순환장치(미도시)에 연결되어 계속적으로 냉각수가 유입 및 배출되는 순환 사이클이 반복된다.The lifting shaft 254 is installed to move upward and downward through the upper outer periphery of the chamber 210, and the lower end of the lifting shaft 254 is engaged with the upper end of the movable water- In order to prevent the internal atmosphere of the chamber 210 from being maintained in a vacuum state due to a gap between the chamber 210 and the lifting shaft 254, It is preferable to seal the gap. The lifting shaft 254 is formed as a hollow shaft so as to communicate with the cooling water circulation space inside the movable water-cooling pipe 251. A cooling water inlet 254a for supplying cooling water is formed on one side (left side) elevation shaft 254 and a cooling water inlet 254a is formed on the other side (right side) elevation shaft 254, The cooling water outlet 254b is formed so that the cooling water supplied through the inlet 254a is circulated in the movable water-cooling tube 251 and then discharged. The cooling water inlet 254a and the cooling water outlet 254b are connected to an external cooling water circulating device (not shown) so that the circulation cycle in which the cooling water is continuously introduced and discharged is repeated.

모터(255)는 챔버(210)의 상부 외곽에 설치되며, 승강축(254)을 상하로 이동시키도록 구동한다. 모터(255)를 이용한 승강축(254)의 승강 이동 구조는 공지된 기술로 이해 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.The motor 255 is installed on the upper outer side of the chamber 210 and drives the lifting shaft 254 to move up and down. The lifting and moving structure of the lifting shaft 254 using the motor 255 can be understood by a known technique, and thus a detailed description thereof will be omitted.

또한, 수냉관 승강기(253)는 이동형 수냉관(251)의 내부로 유입되어 순환하는 냉각수의 양과 무게, 수냉관(251)의 재질과 무게 등을 고려하여 이 전체 무게를 버팀과 동시에 상하 이동이 가능할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 공정의 특이성으로 인해 작은 진동에도 공정사고가 발생할 수 있으므로 수냉관 승강기(253)의 승강축(254) 및 모터(255)에 있어 진동을 최소화할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 공정사고의 위험이 발생할 소지가 있기 때문에 수냉관 승강기(253)는 모든 방향에서 동일한 승강속도로 이동 가능하도록 제작되어야 한다. 이는 한 방향의 속도가 달라 이동형 수냉관(251)의 수평이 어긋날 경우 챔버(210) 내부 핫존의 파손 및 수냉관(251)의 누수현상 등이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 수냉관 승강기(253)의 승강 제어를 위한 별도의 제어부(미도시)를 설치하여 상하 이동이 가능하도록 하되 이동형 수냉관(251)이 항상 수평이 유지될 수 있도록 제어할 수 있어야 한다.The water-cooling tube elevator 253 lifts the entire weight of the movable water-cooling tube 251 in consideration of the amount and weight of the circulating cooling water, the material and weight of the water-cooling tube 251, It is desirable to design it to be possible. In addition, due to the specificity of the process, a process accident may occur even in a small vibration, so that it is desirable to design the pipe 254 so as to minimize the vibration of the lifting shaft 254 and the motor 255 of the water-cooling pipe elevator 253. In addition, since there is a risk of process accidents, the water-cooling pipe elevator 253 should be made movable at the same elevating speed in all directions. This is because, if the velocity of the movable water-cooling pipe 251 is shifted in one direction, breakdown of the hot zone in the chamber 210 and water leakage of the water-cooling pipe 251 may occur. Therefore, a separate control unit (not shown) for controlling the ascending / descending of the water-cooling tube elevator 253 should be provided so that the movable water-cooling tube 251 can be controlled to be kept horizontal at all times.

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서 이동형 수냉관에 열차폐부가 설치되는 형태를 도시하는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a configuration in which a heat-shielding portion is installed in a movable water-cooled tube in a silicon single crystal ingot growing apparatus according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 이동형 수냉관(251)의 경우 멜팅표면과의 거리가 고정형 수냉관(240)에 비해 상대적으로 가까워지므로 멜팅표면과의 온도 차이가 상당히 높아 이동형 수냉관(251)의 균열 혹은 냉각수의 온도 상승 등을 야기할 수 있다. 이를 방지하기 위해 실리콘 용융액(SM) 및 히터(230)로부터 이동형 수냉관(251) 및 실리콘 단결정 잉곳(IG)으로 복사되는 열을 차단하기 위하여 이동형 수냉관(251)의 하부에 열차폐부(256), 예컨대 열쉴드(heat shield)를 설치한다. 즉, 본 실시예에서 열차폐부(256)는 이동형 수냉관(251)의 하부에 일체로 체결되어 이동형 수냉관(251)과 연동하여 승강 이동하는 이동형 열쉴드(이하, 참조부호 256으로 설명함)이다. 이동형 열쉴드(256)는 기존의 고정형 열쉴드(113, 도 1참조)와 동일한 재질인 흑연재질로 제작되며, 이동형 수냉관(251)과 열차폐부(256)의 온도차이로 인한 2차 피해를 방지하기 위하여 이동형 수냉관(251)과 열차폐부(256) 사이에 흑연재질의 복사 단열재(257)가 삽입되는 것이 바람직하다.3, the distance between the moving water-cooling pipe 251 and the melting surface is relatively close to that of the fixed water-cooling pipe 240, so that the temperature difference between the moving water-cooling pipe 251 and the melting water- Cracks or temperature rise of the cooling water. In order to prevent this, a heat shielding part 256 is provided below the movable water cooling tube 251 to block heat radiated from the silicon melt SM and the heater 230 to the movable water cooled tube 251 and the silicon single crystal ingot IG, For example, a heat shield. That is, in this embodiment, the heat shielding part 256 is a movable type heat shield (hereinafter, referred to as 256) which is integrally fastened to the lower part of the movable water cooling tube 251 and moves up and down in cooperation with the movable water cooling tube 251, to be. The movable type heat shield 256 is made of a graphite material which is the same material as the conventional fixed type heat shield 113 (see FIG. 1), and the secondary damage due to the temperature difference between the movable type water cooling pipe 251 and the heat shield part 256 It is preferable that a radiant thermal insulating material 257 made of graphite is inserted between the movable water-cooled tube 251 and the heat shielding part 256 in order to prevent the thermal shock.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치(200)는 도가니(220) 내에 적재된 고순도의 다결정 실리콘 덩어리를 히터(230)로 가열 용융하여 실리콘 용융액(SM)으로 만든다. 단결정인 종자결정을 실리콘 용융액(SM)에 접촉시킨 후, 회전하면서 서서히 끌어올려 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 성장시킨다. The silicon single crystal ingot growing apparatus 200 according to the present invention configured as described above heats and fuses a high-purity polycrystalline silicon ingot packed in the crucible 220 with a heater 230 to produce a silicon melt SM. A seed crystal which is a single crystal is brought into contact with a silicon melt (SM), and then the silicon single crystal ingot (IG) is grown by gradually raising it while rotating.

잉곳(IG)이 성장하면서 잉곳(IG)의 하부는 실리콘 용융액(SM)으로부터 미성장되어 있고, 이미 성장한 잉곳(IG) 상부는 챔버(210) 내에 남아 있게 된다. 이때, 결정의 냉각속도가 증가하여 빨리 식는다면, 이는 잉곳(IG)과 실리콘 용융액(SM)이 만나는 고액계면에서의 결정화 속도에 영향을 미치게 된다. 결정화가 빠르게 될수록 단위시간당 결정의 성장속도는 증가하게 되어 결정을 끌어당기는 인상속도를 증가시킬 수 있다.As the ingot IG grows, the lower portion of the ingot IG is not grown from the silicon melt SM, and the upper portion of the already-grown ingot IG remains in the chamber 210. At this time, if the cooling rate of the crystal increases, the crystallization rate at the solid-liquid interface at which the ingot IG and the silicon melt SM meet is affected. As the crystallization speed increases, the growth rate of the crystal per unit time increases, and the pulling rate of pulling the crystal can be increased.

본 실시예에서는 고정형 수냉관(240)의 길이를 증대시키는 대신 이동형 수냉관(251)을 이용하여 수냉관의 길이를 증대시켜 단결정 성장 시 잉곳(IG)의 냉각 속도를 개선함으로써 잉곳(IG)의 생산성을 향상시킬 수 있다. The cooling rate of the ingot IG is improved by increasing the length of the water-cooled pipe by using the movable water-cooling pipe 251 instead of increasing the length of the fixed water-cooling pipe 240, The productivity can be improved.

도 4는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서 이동형 수냉관의 승강 작동 상태를 도시하는 도면으로, 도 4(a)는 이동형 수냉관의 상승 시, 도 4(b)는 이동형 수냉관의 하강 시 동작 상태를 도시하는 도면이다.4 (a) and 4 (b) are views showing the ascending / descending operation state of the movable water-cooled tube in the silicon single crystal ingot growing apparatus according to the present invention. Fig. 4 Fig.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 도가니(220)에 실리콘을 충진하고 녹이는 공정인 멜팅(Melting)공정 및 추가 덤핑(Dumping)공정에서는 도가니(220)에 충진되어 있는 실리콘의 높이 혹은 히터(230)의 발열 위치 등을 고려하여 수냉관의 안전성을 확보할 필요가 있다. 이를 위해 멜팅공정 시 실리콘 용융액(SM)이 수냉관에 튀거나 실리콘 덩어리의 함몰 진행 시 수냉관에 닿지 않도록 수냉관 승강기(253)의 승강축(254) 및 모터(255)를 상승 모드로 구동하여 이동형 수냉관(251)의 위치를 기존의 위치보다 더 높은 위치로 상승 이동시킨다.As shown in FIG. 4 (a), in the melting process and the additional dumping process in which the crucible 220 is filled with silicon and melted, the height of the silicon filled in the crucible 220 or the heater It is necessary to secure the safety of the water-cooled tube in consideration of the heat generating position of the water-cooled tube. To this end, the elevation shaft 254 of the water-cooling tube elevator 253 and the motor 255 are driven in the rising mode so that the silicon melt SM does not bounce into the water-cooled tube or touch the water-cooled tube when the silicon mass is depressed So that the position of the movable water-cooled tube 251 is moved upward to a position higher than the existing position.

도 4(b)에 도시된 바와 같이, 실리콘 단결정 잉곳 성장 시 수냉관 승강기(253)의 승강축(254) 및 모터(255)를 하강 모드로 구동하여 이동형 수냉관(251)의 위치를 실리콘 용융액(SM)의 표면에 최대한 가까운 위치로 하강 이동시켜 수냉관의 길이 증대 효과를 최대화한다. 즉, 고정형 수냉관(240)의 길이를 증대시키는 대신 이동형 수냉관(251)을 이용하여 수냉관의 길이를 증대시켜 단결정 성장 시 잉곳(IG)의 냉각 속도를 개선함으로써 잉곳(IG)의 생산성을 향상시킬 수 있다.4 (b), when the silicon single crystal ingot is grown, the lifting shaft 254 and the motor 255 of the water-cooling tube elevator 253 are driven in the lowering mode to move the position of the movable water- (SM) to the position as close as possible to maximize the effect of increasing the length of the water-cooled tube. That is, instead of increasing the length of the fixed water-cooling pipe 240, the length of the water-cooling pipe is increased by using the movable water-cooling pipe 251 to improve the cooling rate of the ingot IG during single crystal growth, Can be improved.

또한, 수냉관 승강기(253)의 상승 및 하강 시 이동 거리에 대하여 제한을 둘 수 있도록 접촉센서(258) 및 안전장치를 적용하여 공정사고를 미연에 방지할 수 있다.In addition, the contact sensor 258 and the safety device can be applied to limit the moving distance of the water-cooling tube elevator 253 when the water-cooling tube elevator 253 is lifted and lowered.

도 5는 G값과 단결정 인상속도의 상관관계를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining the correlation between the G value and the single crystal growth rate.

도 5에서 보는 바와 같이, 실리콘 단결정 잉곳 성장속도는 잉곳계면에서의 G값에 따라 결정되는데, G값은 잉곳계면의 중심에서 멜팅온도와 일정높이에서의 잉곳(IG) 내부온도 차이를 말한다. G값과 잉곳(IG)의 인상속도를 나타내는 식은 일정한 값으로 표현되어야 하는데, 그 이유는 우리가 원하는 잉곳(IG)의 성장속도 및 품질에서 일정한 값을 얻기 위해서이다. 따라서, 아래 수식과 같이 G값과 잉곳(IG)의 인상속도에 관한 상관식이 나올 수 있으며, 일정한 값을 유지하기 위해서는 G값 상승에 대한 인상속도 상승이 반드시 필요하게 되는 것이다.5, the growth rate of the silicon single crystal ingot is determined according to the G value at the interface of the ingot. The G value refers to the melt temperature at the center of the ingot interface and the internal temperature difference of the ingot (IG) at a constant height. The G value and the formula representing the pulling rate of the ingot (IG) should be expressed as a constant value in order to obtain a constant value in the growth rate and quality of the ingot (IG) that we desire. Therefore, the correlation between the G value and the pulling speed of the ingot (IG) can be correlated as shown in the following equation. In order to maintain a constant value, it is necessary to increase the pulling speed for increasing the G value.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Δ : Excess point defect, V : 성장속도, G0 : 온도구배, ξc : 특정값(Critical Value)을 의미한다.Here, Δ: Excess point defect, V: Growth rate, G 0 : Temperature gradient, and ξ c: Critical value.

또한, 위 수식은 반도체용 단결정 잉곳을 성장 시 Defect들을 제어하기 위해 적용되는 식으로써, 일정한 Defect, 즉 동일한 품질의 잉곳(IG)을 성장시키기 위해서는 성장속도(V)와 온도구배(G0) 값의 관계가 특정값(ξc)으로 동일하게 유지되어야 한다는 것을 보여주고 있다. V와 G0의 관계가 일정한 ξc값을 유지하기 위해서는 V와 G0는 양의 상관관계를 유지하여야 한다는 것을 나타낸다.The above formula is applied to control the defects of a single crystal ingot for semiconductor growth. In order to grow the ingot IG having the same quality, a growth rate V and a temperature gradient G 0 (Ξc) must remain the same. To maintain the constant ξc value between V and G 0 , V and G 0 should maintain a positive correlation.

G값을 상승시키기 위해서는 잉곳계면에서의 온도차를 크게 만들어야 한다. 수냉관의 길이가 증대될수록 수냉관의 표면적이 넓어져 잉곳(IG)을 통하여 빠져나가는 복사열이 증가하므로 잉곳(IG)의 내부온도는 기존 고정형 수냉관(140) 대비 상대적으로 낮아지게 된다. 따라서, 이로 인한 잉곳계면에서의 온도차이(G)값은 자연스레 상승하게 되고, 이는 인상속도 향상으로 이어지게 된다.In order to increase the G value, the temperature difference at the ingot interface must be made large. As the length of the water-cooling tube increases, the surface area of the water-cooling tube widens and the radiant heat escaping through the ingot (IG) increases. Therefore, the internal temperature of the ingot IG is relatively lower than that of the conventional fixed- Therefore, the value of the temperature difference (G) at the interface between the ingots is naturally increased, which leads to an increase in the pulling speed.

이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made without departing from the scope of the present invention. Further, the scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims, and the brackets used in the claims are not used for optional limitation, but are used for specific components, .

200 : 실리콘 단결정 잉곳 성장장치
210 : 챔버
220 : 도가니
230 : 히터
240 : 제 1 수냉관
250 : 제 2 수냉관
251 : 이동형 수냉관
253 : 수냉관 승강기
254 : 승강축
255 : 모터
256 : 열차폐부
257 : 단열재200: Silicon single crystal ingot growing apparatus
210: chamber
220: Crucible
230: heater
240: first water-cooling tube
250: second water-cooled tube
251: Movable water cooling tube
253: Water cooling tube elevator
254: lifting shaft
255: motor
256: Heat shield
257: Insulation

Claims (8)

실리콘 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 공정이 수행되는 챔버;
상기 챔버의 내부에 설치되며, 실리콘 용융액이 담기는 도가니;
상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 도가니를 가열하는 히터;
상기 챔버의 내부 중앙 상부에 고정되게 설치되며, 상기 실리콘 용융액으로부터 성장하는 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키는 제 1 수냉관; 및
상기 챔버의 내부에 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장축방향을 따라 승강 이동 가능하게 설치되며, 공정 별 위치 변경이 가능하도록 승강 이동하면서 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키는 제 2 수냉관을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.A chamber in which a process for growing a silicon single crystal ingot is performed;
A crucible which is installed inside the chamber and contains a silicon melt;
A heater installed inside the chamber and heating the crucible;
A first water-cooling tube fixedly installed at an inner center of the chamber to cool the silicon single crystal ingot growing from the silicon melt; And
And a second water cooling tube installed inside the chamber so as to be able to move up and down along the growth axis direction of the silicon single crystal ingot and to cool the silicon single crystal ingot while moving up and down so as to be able to change its position by process. Monocrystalline ingot growing apparatus. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 수냉관은 하강 이동 시 상기 제 1 수냉관의 하단부 아래쪽으로 이동하여 수냉관의 길이를 증대시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.The method according to claim 1,
Wherein the second water-cooling tube moves downwardly below the first water-cooling tube when the second water-cooling tube descends, thereby increasing the length of the water-cooling tube. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 수냉관은,
상기 제 1 수냉관의 외경을 감싸는 형태로 형성되고, 상기 챔버 내에서 승강 이동하며, 내부를 관통하는 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각시키기 위한 냉각수가 내부에 순환하는 이동형 수냉관; 및
상기 챔버에 설치되며, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 성장축방향을 따라 상기 이동형 수냉관을 승강 이동시키는 수냉관 승강기를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.The water cooling apparatus according to claim 1, wherein the second water-
A movable water-cooled tube which is formed to surround the outer diameter of the first water-cooled tube and in which cooling water for cooling the silicon single crystal ingot moving up and down in the chamber and passing through the inside is circulated; And
And a water-cooling tube elevator installed in the chamber for moving the movable water-cooling tube upward and downward along the growth axis direction of the silicon single crystal ingot. 제 3 항에 있어서, 상기 수냉관 승강기는,
상기 챔버의 상부 외곽을 상하로 관통하여 승강하도록 설치되며, 축 하단부가 상기 이동형 수냉관과 결합되는 승강축; 및
상기 챔버의 상부 외곽에 설치되며, 상기 승강축을 상하로 이동시키도록 구동하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.The water-cooled pipe elevator according to claim 3,
An elevating shaft installed vertically through the upper outer periphery of the chamber so as to be elevated and lowered, and the shaft lower end is coupled with the movable water cooling pipe; And
And a motor installed on an outer periphery of the chamber to drive the elevation shaft to move up and down. 제 4 항에 있어서,
상기 승강축은 상기 이동형 수냉관 내부의 냉각수 순환공간과 연통되도록 중공축으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.5. The method of claim 4,
Wherein the lifting shaft is formed as a hollow shaft so as to communicate with a cooling water circulation space inside the movable water-cooled pipe. 제 5 항에 있어서,
상기 승강축은 적어도 2개 이상 구비되며, 일측 승강축에는 상기 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 유입구가 형성되고, 타측 승강축에는 상기 냉각수 유입구를 통해 공급된 냉각수가 상기 이동형 수냉관 내부를 순환한 후 배출되도록 냉각수 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.6. The method of claim 5,
The cooling water inlet for supplying the cooling water is formed at one side of the elevation shaft and the cooling water supplied through the cooling water inlet at the other side elevation shaft is circulated through the moving water- Wherein a cooling water outlet is formed in the silicon single crystal ingot growing apparatus. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 수냉관은,
상기 이동형 수냉관의 하부에 설치되며, 상기 실리콘 용융액 및 상기 히터로부터 상기 실리콘 단결정 잉곳으로 복사되는 열을 차단하는 열차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.4. The apparatus according to claim 3, wherein the second water-
Further comprising a heat shielding portion provided at a lower portion of the movable water-cooled tube and intercepting heat radiated from the silicon melt and the heater to the silicon single crystal ingot. 제 7 항에 있어서,
상기 이동형 수냉관과 상기 열차폐부 사이에 복사 단열재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치.
8. The method of claim 7,
And a radiating insulator is inserted between the movable water-cooled tube and the heat-shielding portion.
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