KR20140091889A - Apparatus of Growing for Single Crystal Ingot - Google Patents

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KR20140091889A
KR20140091889A KR1020130003910A KR20130003910A KR20140091889A KR 20140091889 A KR20140091889 A KR 20140091889A KR 1020130003910 A KR1020130003910 A KR 1020130003910A KR 20130003910 A KR20130003910 A KR 20130003910A KR 20140091889 A KR20140091889 A KR 20140091889A
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single crystal
ingot
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KR1020130003910A
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김윤구
나광하
안윤하
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주식회사 엘지실트론
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    • C30B15/20—Controlling or regulating
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    • H01L21/02002—Preparing wafers

Abstract

A single crystal ingot growth apparatus of the present invention is a growth apparatus for manufacturing a single crystal silicon ingot with the Czochralski method, which comprises: a chamber for growing a silicon single crystal; a single crystal ingot lifting chamber installed at the upper part of the chamber; a first gas injection tube prepared at the upper part of the lifting chamber; an exhaust gas line connected to the lower part of the chamber; a main valve controlling the pressure of the chamber; and a filter positioned on one side of the main valve, wherein the pressure within the chamber is set at 100 Torr, and the pressure of the filter is set at 85-95 Torr.

Description

단결정 잉곳 성장 장치{Apparatus of Growing for Single Crystal Ingot} [0001] Apparatus of Growing for Single Crystal Ingot [0002]

본발명은 실리콘 단결정 잉곳 제조장치에 관한 것으로, 단결정 잉곳 성장이 완료된 후 잉곳 제조장치의 냉각 시간을 단축시킬 수 있는 실리콘 잉곳 제조장치의 냉각 장치 및 냉각 방법을 제공하는 것이다. The present invention relates to a silicon single crystal ingot manufacturing apparatus, and provides a cooling apparatus and a cooling method of a silicon ingot manufacturing apparatus capable of shortening a cooling time of an ingot manufacturing apparatus after completion of growth of a single crystal ingot.

일반적으로 반도체 디바이스 제조용 기판으로 사용되는 실리콘 단결정은 초크랄스키법(Czochralski method, Cz)으로 제조된다. Cz 법은 석영도가니에 실리콘을 넣고 도가니를 가열하여 실리콘을 용융시키고, 종자 단결정(seed crystal)을 실리콘 용융액에 접촉시킨 상태에서 회전하면서 서서히 끌어올리면서 종자 단결정 표면에서 용융액을 고체로 응고시킴에 따라 소정의 지름을 갖는 잉곳으로 성장시키는 방법이다. Generally, a silicon single crystal used as a substrate for manufacturing a semiconductor device is manufactured by a Czochralski method (Cz). In the Cz method, silicon is placed in a quartz crucible, the crucible is heated to melt the silicon, the seed crystal is brought into contact with the silicon melt while being slowly rotated, and the melt is solidified on the surface of the seed crystal The ingot having a predetermined diameter is grown.

Cz법을 이용한 실리콘 단결정 잉곳 제조장치는 원형의 챔버와 실리콘 잉곳을 인상하면서 성장시키는 인상부로 이루어지고, 챔버 내부에는 실리콘을 용융시키고 용융액을 수용하는 도가니, 히터, 단열재, 도가니 지지축 등의 구조물이 구비되는데, 이러한 구조물들을 핫존 파트(Hot zone)라 한다. 핫존 파트의 대부분은 흑연으로 제조되고, 핫존 파트의 구성성분은 특성 및 제조사에 따라 다르게 나타난다. The silicon single crystal ingot manufacturing apparatus using the Cz method is composed of a circular chamber and a lifting section for growing the silicon ingot while pulling the silicon ingot. Inside the chamber, structures such as a crucible, a heater, a heat insulating material and a crucible supporting shaft, These structures are referred to as a hot zone. Most of the hot zone parts are made of graphite, and the components of the hot zone parts are different depending on the characteristics and the manufacturer.

한편, 실리콘 단결정 잉곳의 성장이 완료되면 잉곳을 분리 인출하고, 챔버의 온도를 산화가 일어나지 않는 500℃ 이하로 냉각시킨 후 챔버와 핫존 파트를 클리닝하게 된다. On the other hand, when the growth of the silicon single crystal ingot is completed, the ingot is separated and taken out, and the temperature of the chamber is cooled to 500 ° C or less at which oxidation does not occur, and then the chamber and the hot zone part are cleaned.

기존의 잉곳 제조장치의 냉각 방법을 살펴보면, 잉곳의 성장이 완료되면 인상부 내부로 일정량의 아르곤(Ar) 가스를 주입하여 잉곳을 냉각시키면서 제조장치 내부의 잔존 오염물질 등을 진공 펌프로 흡입하여 배기시키는 퍼지 및 펌핑 단계가 수행된다. 그리고 퍼지 및 펌핑 단계에서 잉곳의 냉각이 완료되면 진공 펌프와의 연결을 차단시켜 챔버 내부를 진공상태로 유지시킨 상태에서 챔버를 냉각시키게 된다. 챔버 냉각이 완료되면 챔버 내부의 기밀 상태를 확인하기 위해서 누설 체크를 수행한 후 챔버 내부를 대기압 상태로 해제한 후 챔버를 개방하고 챔버와 핫존 파트의 클리닝 공정을 수행하게 된다. When the ingot growth is completed, a predetermined amount of argon (Ar) gas is injected into the impression portion to cool the ingot, and the remaining contaminants in the manufacturing apparatus are sucked by the vacuum pump, The purging and pumping steps are performed. When cooling of the ingot is completed in the purging and pumping stages, the chamber is cooled while the inside of the chamber is maintained in a vacuum state by cutting off the connection with the vacuum pump. After the cooling of the chamber is completed, leakage check is performed to check the airtightness inside the chamber, and then the chamber is released to the atmospheric pressure state, and then the chamber is opened to perform the cleaning process of the chamber and the hot zone part.

일반적으로 석영 도가니는 실리콘을 용융시키기 위해서 실리콘의 녹는점인 1420℃ 이상 고온으로 가열된다. 즉, 잉곳의 성장이 완료된 후 히터에 인가된 전원을 해제하더라도 챔버 내부, 특히 중심부의 온도는 1000℃ 이상의 고온이 유지된다. 이러한 고온의 챔버 온도를 500℃ 이하로 냉각시키기 위해서는 장시간이 소요되며, 생산성을 저해시키는 문제점이 있다. In general, quartz crucibles are heated to a high temperature of 1420 ° C or higher, which is the melting point of silicon, in order to melt the silicon. That is, even if the power applied to the heater is released after the ingot is completely grown, the temperature inside the chamber, especially the central portion, is maintained at 1000 ° C or higher. It takes a long time to cool such a high-temperature chamber temperature to 500 ° C or less, which has a problem of deteriorating the productivity.

특히, 잉곳의 성장이 완료된 후 챔버 내부의 단열재 및 내부 구조물의 온도가 높아 챔버를 열었을 경우 산화 및 열충격으로 인한 문제로, 냉각 공정 시간을 단축하기가 어렵다. 따라서, 단결정 성장 장치에서 챔버 내부의 압력을 높게 하여 냉각 공정을 진행하고 있으나, 메인 밸브 뒷단과의 압력 충격에 의해 배기된 오염물질이 챔버 내부로 역류하여 챔버 내부가 오염되는 문제점이 발생하고 있다. Particularly, after the growth of the ingot is completed, the temperature of the heat insulator and the internal structure inside the chamber is high, and when the chamber is opened, it is difficult to shorten the cooling process time due to oxidation and thermal shock. Therefore, although the cooling process is performed by increasing the pressure inside the chamber in the single crystal growth apparatus, contaminants exhausted by the pressure impact with the rear end of the main valve flow back into the chamber and contaminate the inside of the chamber.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본발명의 목적은 잉곳의 성장이 완료된 후 챔버의 냉각 시간을 단축시킬 수 있고, 챔버 내부의 오염을 방지할 수 있는 실리콘 단결정 잉곳 제조장치의 냉각 장치 및 냉각 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention to solve the above problems is to provide a cooling device and a cooling method of a silicon single crystal ingot manufacturing apparatus capable of shortening the cooling time of the chamber after ingot growth is completed and preventing contamination inside the chamber .

본발명은 쵸크랄스키법에 의해 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 성장장치로서, 실리콘 단결정을 성장시키기 위한 챔버; 상기 챔버 상부에 구비된 단결정 잉곳 인상 챔버; 상기 인상 챔버 상부에 마련된 제1 가스주입관; 상기 챔버 하측으로 연결되는 배기라인; 상기 챔버의 압력을 조절하는 메인 밸브; 및 상기 메인 밸브 일측에 위치한 여과기;를 포함하고, 상기 챔버의 내부 압력은 100Torr로 설정하며, 상기 여과기의 압력은 85~95Torr로 설정하는 것을 특징으로 한다. A growing apparatus for producing a single crystal silicon ingot by a Czochralski method, comprising: a chamber for growing a silicon single crystal; A single crystal ingot lifting chamber provided at an upper portion of the chamber; A first gas injection tube provided above the pulling chamber; An exhaust line connected to the lower side of the chamber; A main valve for regulating a pressure of the chamber; And a filter disposed at one side of the main valve, wherein an internal pressure of the chamber is set to 100 Torr, and a pressure of the filter is set to 85 to 95 Torr.

본발명의 실시예에 따르면, 챔버 내부의 압력을 100Torr 이상으로 설정하여 냉각 공정을 진행함으로써, 냉각 공정의 진행 시간을 단축시킬 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the progress of the cooling process can be shortened by performing the cooling process by setting the pressure inside the chamber to 100 Torr or more.

또한, 메인 밸브 뒷단에 구비되어 오염물질을 여과하는 여과기의 압력을 챔버보다 낮게 설정함으로써, 챔버로 오염물질이 역류하여 상기 챔버의 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있다. Further, by setting the pressure of the filter provided at the rear end of the main valve to be lower than that of the chamber for filtering the contaminants, it is possible to prevent contaminants from flowing back into the chamber and contamination of the inside of the chamber.

본발명의 실시예에 따르면, 냉각 공정 시간을 단축하면서도 챔버 내부의 단열재 및 원부자재의 온도를 빨리 낮출 수 있어 실리콘 단결정 잉곳의 전체적인 생산성이 더욱 향상될 수 있는 장점이 있다. According to the embodiment of the present invention, the temperature of the heat insulator and the raw material inside the chamber can be quickly lowered while shortening the cooling process time, thereby further improving the overall productivity of the silicon single crystal ingot.

도 1은 본발명의 냉각 장치를 구비하기 위한 잉곳 성장장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본발명의 실시예에 따른 냉각 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본발명의 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 냉각 방법을 나타낸 플로차트이다.
도 4는 챔버 내부의 압력에 따른 냉각 효과를 압력별로 나타낸 그래프를 나타낸 도면이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing an ingot growing apparatus for providing a cooling apparatus of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart showing a cooling method of an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a cooling effect according to pressure inside the chamber by pressure.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본발명을 상세하게 설명한다. 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the scope of the inventive concept of the present invention may be determined from the disclosure of the present embodiment and that the embodiments of the present invention include implementation variations such as addition, I will say.

도 1은 본발명의 냉각 장치를 구비하기 위한 잉곳 성장장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an ingot growing apparatus for providing a cooling apparatus of the present invention.

우선 도 1을 참조하면, 실리콘 단결정 잉곳 제조장치(100)는 종결정을 실리콘 융액에 침지시킨 상태에서 회전시키면서 인상함에 따라 원통형의 잉곳(10)을 성장시킨다. 상기 잉곳 제조장치(100)는 실리콘 단결정이 성장되는 성장부 및 상기 성장부에서 잉곳(10)을 인상하는 인상부 및 상기 성장부의 배기가스를 배출시키는 배기부로 이루어진다. First, referring to Fig. 1, a silicon single crystal ingot manufacturing apparatus 100 grows a cylindrical ingot 10 as it is pulled while being rotated while being immersed in a silicon melt. The ingot manufacturing apparatus 100 comprises a growth portion for growing a silicon single crystal, a lifting portion for lifting the ingot 10 in the growth portion, and an exhaust portion for discharging the exhaust gas of the growth portion.

상기 성장부는 상기 잉곳(10)이 성장되는 공간을 제공하는 챔버(111)를 포함하고, 상기 챔버(111) 내부에는 실리콘 융액이 수용되는 도가니(113)와 상기 도가니(113) 주변에 구비되어 실리콘을 용융시키도록 열을 가하는 히터(115)가 구비된다. 그리고, 상기 인상부는 단결정 잉곳(10)을 인상하기 위한 인상 챔버(121)와 상기 인상 챔버(121) 상부측에 형성된 제1 가스주입구(122)를 포함한다. The growth unit includes a chamber 111 for providing a space in which the ingot 10 is grown and a crucible 113 in which a silicon melt is accommodated and a crucible 113 provided around the crucible 113, A heater 115 for applying heat to melt the wafer W is provided. The lifting unit includes a pulling chamber 121 for pulling up the single crystal ingot 10 and a first gas inlet 122 formed on the upper side of the pulling chamber 121.

상기 챔버(111)는 원통형의 구조이며, 상기 챔버(111)의 상부가 개방 가능하도록 돔 형태의 돔 챔버(112)가 결합되어 형성되며, 하부에는 상기 배기부의 배기라인(135)이 결합되어 배기가스를 배출시키는 배기구(111a)가 형성된다. The dome-shaped dome chamber 112 is coupled to the chamber 111 so that the upper part of the chamber 111 can be opened. An exhaust line 135 of the exhaust unit is coupled to the lower part of the chamber 111, And an exhaust port 111a for exhausting the gas is formed.

상기 도가니(113)는 실리콘 융액과 직접 접촉되는 내측은 석영 재질로 형성되고, 석영 도가니가 고온의 실리콘 융액에 의해 형태가 변하는 것을 방지하기 위해서 흑연 재질의 도가니가 구비된 이중 구조로 형성된다. The crucible 113 is made of a quartz material and has a double structure including a crucible made of graphite to prevent the quartz crucible from being deformed by a high temperature silicon melt.

상기 도가니(113) 하부에는 상기 도가니(113)를 승하강 및 회전시키는 도가니 지지축(117)이 구비되며, 상기 도가니 지지축(117)응 상기 도가니(113)를 회전 및 상승시키면서 실리콘 융액의 고액 계면이 동일한 높이를 유지하도록 한다. A crucible support shaft 117 for lifting and lowering the crucible 113 is provided under the crucible 113. The crucible support shaft 117 rotates and elevates the crucible 113, Keep the interface at the same height.

그리고, 히터(115)는 상기 도가니(113)와 소정 간격 이격되어 구비되며, 상기 히터(115) 외측에는 상기 히터(15)에서 발산되는 열이 상기 챔버(111) 벽쪽으로 확산되는 것을 방지하기 위한 단열부재(116)가 구비되며, 상기 도가니(113) 상부에는 열실드(114)가 구비된다. The heater 115 is spaced apart from the crucible 113 by a predetermined distance and the heat generated by the heater 15 is prevented from diffusing toward the wall of the chamber 111 A heat insulating member 116 is provided and a heat shield 114 is provided on the crucible 113.

인상 챔버(121)의 상부 일측에는 상기 잉곳(10)의 성장이 종료된 후 상기 인상 챔버(121) 내부로 불활성 가스(Ar)를 공급하는 가스 주입구(122)가 형성된다. A gas inlet 122 for supplying an inert gas Ar into the pulling chamber 121 after the growth of the ingot 10 is completed is formed on an upper side of the pulling chamber 121.

배기부는 상기 챔버(111) 하부에 연결되며, 상기 챔버(111) 내부의 배기가스를 배기구(111a)를 통해 배기라인(135)으로 배출시키는 진공펌프(133)를 포함하여 구성된다. 상기 진공펌프(133)와 챔버(111) 사이에는 배기라인(135)을 개폐하는 밸브(132)가 구비되어 상기 챔버(111)의 연결을 선택적으로 차단한다. The exhaust unit is connected to the lower portion of the chamber 111 and includes a vacuum pump 133 for discharging the exhaust gas in the chamber 111 to the exhaust line 135 through the exhaust port 111a. A valve 132 for opening and closing an exhaust line 135 is provided between the vacuum pump 133 and the chamber 111 to selectively block the connection of the chamber 111.

또한, 챔버(111)와 메인 밸브(132) 사이에는 상기 챔버(111) 내부의 압력을 조절하기 위한 제1 압력조절 밸브(127) 및 제2 압력조절 밸브(128)가 구비된다. 상기 제1 압력조절 밸브(127)는 도시되진 않았지만 PLC(Progammable Logic Controller) 제어부에 연결된 자동형 압력조절 밸브이며, 제2 압력조절 밸브(128)는 작업자가 조작하는 수동형 밸브이다. 상기 제1 압력조절 밸브(127) 및 챔버(111) 사이에는 상기 챔버(111)의 압력을 측정하기 위한 제1 게이지(125)를 구비한다. A first pressure regulating valve 127 and a second pressure regulating valve 128 are provided between the chamber 111 and the main valve 132 to regulate the pressure in the chamber 111. The first pressure regulating valve 127 is an automatic type regulating valve connected to a controller (Programmable Logic Controller) not shown, and the second pressure regulating valve 128 is a manual valve operated by an operator. A first gauge 125 for measuring the pressure of the chamber 111 is provided between the first pressure control valve 127 and the chamber 111.

그리고, 제2 압력조절 밸브(128)와 메인 밸브(132) 사이에는 배출되는 배기가스에 포함된 오염물질을 걸러내는 여과기(200)를 더 포함한다. 단결정 잉곳 성장장치(100)에서 챔버(111)의 압력을 증가시켜 냉각 공정을 실시하는 경우, 제1 및 제2 압력조절 밸브(127, 128)와 메인 밸브(132) 사이에서 압력 충격이 발생할 수 있으며, 이로 인해 여과기(200)에 흡착된 오염물질이 챔버(111) 내부로 역류하여 상기 챔버(111)를 오염시킬 수 있다. Further, a filter 200 is disposed between the second pressure regulating valve 128 and the main valve 132 to filter contaminants contained in the exhaust gas. When the cooling process is performed by increasing the pressure of the chamber 111 in the single crystal ingot growing apparatus 100, a pressure shock may occur between the first and second pressure regulating valves 127, 128 and the main valve 132 So that contaminants adsorbed on the filter 200 can flow back into the chamber 111 and contaminate the chamber 111.

따라서, 단결정 잉곳 성장장치(100) 중, A 영역의 압력을 제어하는 것이 중요하며, 여과기(200)의 구조를 도 2와 같이 변경하여 압력을 조절할 수 있다. Therefore, it is important to control the pressure in the region A of the single crystal ingot growing apparatus 100, and the structure of the filter 200 can be changed as shown in FIG. 2 to adjust the pressure.

도 2는 본발명의 실시예에 따른 잉곳 성장장치 중 여과기를 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 여과기(200) 상부에는 압력 측정용 제2 게이지(202)가 구비되며, 상기 제2 게이지(202) 일측으로 제2 가스주입관(203)이 구비되고, 상기 제2 가스주입관(203)에는 상기 여과기(200)와 연결되는 제3 압력조절 밸브(205) 및 제4 압력조절 밸브(207)가 설치된다. 상기 제3 압력조절 밸브(205) 및 제4 압력조절 밸브(207)는 여과기(200)의 압력을 조절하기 위한 것으로서, 도시되진 않았지만 제3 압력조절 밸브(205)는 PLC 제어부에 연결된 자동형 압력조절 밸브이며, 제4 압력조절 밸브(207)는 작업자가 조작하는 수동형 밸브이다. 본발명에서는, 상기 여과기(200)의 압력을 챔버(111) 내부의 압력보다 낮게 설정하여, 상기 여과기(200)의 오염물질이 챔버(111) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 2 is a cross-sectional view of a filter in an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2, a second gauge 202 for pressure measurement is provided on the upper part of the filter 200, a second gas injection pipe 203 is provided to one side of the second gauge 202, The injection pipe 203 is provided with a third pressure control valve 205 and a fourth pressure control valve 207 connected to the filter 200. The third pressure regulating valve 205 and the fourth pressure regulating valve 207 are for regulating the pressure of the filter 200. Although not shown, the third pressure regulating valve 205 is connected to the automatic pressure control valve And the fourth pressure regulating valve 207 is a manually operated valve operated by an operator. In the present invention, the pressure of the filter 200 may be set to be lower than the pressure inside the chamber 111 to prevent contaminants of the filter 200 from flowing into the chamber 111.

도 3은 본발명의 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 냉각 방법을 나타낸 플로차트이다. 도 3을 참조하면, 우선 메인 밸브(132)를 개방시켜 진공 펌프(133)의 흡입력에 의해 챔버(111) 내부를 진공 상태가 되게한 후, 제1 및 제2 압력조절 밸브(127, 128)을 제어하여 챔버(111) 내부의 압력을 100 Torr로 설정하는 단계(S11)를 실시한다. 이어서, 상기 메인 밸브(132)를 폐쇄하는 단계(S12)를 실시한다. 3 is a flowchart showing a cooling method of an ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention. 3, the main valve 132 is opened and the chamber 111 is evacuated by the suction force of the vacuum pump 133, and then the first and second pressure regulating valves 127 and 128 are opened, (S11) of setting the pressure inside the chamber 111 to 100 Torr. Then, the main valve 132 is closed (S12).

잉곳의 성장이 완료되면 상기 잉곳의 냉각을 위해서 인상 챔버 내부로 불활성 가스(아르곤 가스)를 일정량 주입하는 단계(S13)를 실시한다. 상기 (S13) 단계는 인상 챔버(121) 상부측에 구비된 제1 가스주입구(122) 내부로 일정량의 아르곤 가스를 주입하면서 잉곳(10)을 냉각시킴과 동시에 상기 인상 챔버(121)로 주입된 아르곤 가스를 진공 펌프(133)를 통해 흡입하여 배기시키는 과정에서 상기 인상 챔버(121) 및 상기 챔버(111) 내부의 오염물질을 제거할 수 있다. When the ingot is completely grown, a step S13 of injecting a certain amount of inert gas (argon gas) into the impression chamber for cooling the ingot is performed. In step S13, the ingot 10 is cooled while a predetermined amount of argon gas is injected into the first gas inlet 122 provided on the upper side of the pulling chamber 121, and the gas is injected into the pulling chamber 121 Contaminants in the pulling chamber 121 and the chamber 111 can be removed in the process of sucking and exhausting the argon gas through the vacuum pump 133.

이어서, 상기 챔버(111) 내부의 압력을 측정하는 단계(S14)를 실시하고, 상기 챔버 내부(111)의 압력이 100 Torr이상을 만족하는지의 여부를 판별하는 단계(S15)를 실시한다. 상기 (S14) 및 (S15) 단계는 챔버(111) 하측의 배기라인(135)에 구비된 제1 게이지(125)를 통해 수행될 수 있다. 상기 챔버(111) 내부 압력이 100 torr 이상을 만족하는 경우, 아르곤 가스의 주입을 중단하는 단계(S16)를 실시하고, 100 torr 이하일 경우, 제1 가스주입구(122)를 통해 아르곤 가스를 주입하는 (S13)단계를 다시 실시한다. Next, a step S14 of measuring the pressure inside the chamber 111 is performed, and a step S15 is performed to determine whether or not the pressure in the chamber interior 111 satisfies 100 Torr or more. The steps S14 and S15 may be performed through the first gauge 125 provided in the exhaust line 135 below the chamber 111. [ If the pressure inside the chamber 111 is more than 100 torr, the step of stopping the injection of the argon gas is performed (S16). If the pressure is less than 100 torr, the argon gas is injected through the first gas inlet 122 (S13) is performed again.

이어서, 기설정된 시간동안 챔버의 압력을 100 Torr이상으로 유지하면서, 퍼지 및 펌핑하는 단계(S17)를 실시한다. 상기 퍼지 및 펌핑하는 단계(S17)는 3시간 내지 4시간 수행되며, 본발명에서는 250분 동안 수행되는 것이 바람직하다.Subsequently, purge and pump (S17) is performed while maintaining the pressure of the chamber at 100 Torr or more for a predetermined time. The purging and pumping step (S17) is performed for 3 to 4 hours, preferably 250 minutes in the present invention.

상기 (S11)단계 내지 (S117) 단계는 잉곳(10) 및 챔버(111) 내부의 온도를 낮추는 냉각 공정을 실시하는 과정으로, 본발명에서는 상기와 같이 챔버 내부의 압력을 100 Torr 이상으로 설정함으로써, 냉각 공정 진행 시간을 단축할 수 있다. The steps (S11) to (S117) are a process of performing a cooling process for lowering the temperature of the interior of the ingot 10 and the chamber 111. In the present invention, by setting the pressure inside the chamber to 100 Torr or more as described above , The cooling process progress time can be shortened.

도 4는 챔버 내부의 압력에 따른 냉각 효과를 압력별로 나타낸 그래프를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 잉곳 성장장치 내부에 구비된 단열재(NOP,116),히터(115) 및 원부자재의 온도는 압력을 높게 유지할수록 온도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 500 Torr 이상의 압력을 유지한 경우에는, 냉각 공정을 60분 적게 진행하였을 시에도 잉곳 성장장치 내부에 구비된 원부자재의 온도가 비슷하거나 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 4 is a graph showing a cooling effect according to pressure inside the chamber by pressure. Referring to FIG. 4, it can be seen that the temperature of the heat insulating material (NOP) 116, the heater 115, and the raw material provided in the ingot growing apparatus becomes lower as the pressure is kept higher. In addition, when the pressure is maintained at 500 Torr or more, it can be confirmed that the temperature of the raw material provided in the ingot growing apparatus is lower or equal even when the cooling process is performed for 60 minutes or less.

다시, 도 3을 참조하면, (S21) 단계 내지 (S27) 단계는 챔버(111) 내부의 오염을 방지하기 위한 공정 흐름도를 나타낸다.Referring again to FIG. 3, steps S21 through S27 illustrate a process flow for preventing contamination inside the chamber 111. Referring to FIG.

우선, 여과기(200)의 압력을 85~95 Torr로 설정하는 단계(S21)를 실시한다. 상기 여과기(200)의 압력은 메인 밸브(132)와의 압력 충격에 의해 여과기(200)의 오염물질이 챔버(111) 내부로 유입되지 않도록, 챔버(111) 내부의 압력보다 낮게 설정되어야 한다. 본발명의 (S11)단계에서 챔버(111) 내부 압력을 100 Torr로 설정하였으므로, 여과기(200)의 압력은 85~95 Torr로 설정하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. First, the step S21 of setting the pressure of the filter 200 to 85 to 95 Torr is performed. The pressure of the filter 200 should be set lower than the pressure inside the chamber 111 so that contaminants of the filter 200 are not introduced into the chamber 111 due to a pressure impact with the main valve 132. Since the pressure inside the chamber 111 is set to 100 Torr in the step S11 of the present invention, the pressure of the filter 200 is preferably set to 85 to 95 Torr, but is not limited thereto.

이어서, 상기 여과기(200) 상부에 연결된 제2 가스주입관(203)을 통해 아르곤 가스를 주입하는 단계(S22)를 실시한다. 그리고, 여과기(200) 상측에 구비된 제2 게이지(202)로 상기 여과기(200) 내부의 압력을 측정하는 단계(S23)를 실시한다. 이어서, 여과기(200) 내부의 압력이 85~95 Torr를 만족하는지의 여부를 판별하는 단계(S24)를 수행하여, 만족하는 경우 아르곤 가스의 주입을 중단하는 단계(S25)를 실시하고, 만족하지 않는 경우 제2 가스주입관(203)을 통해 아르곤 가스를 주입하는 단계(S22)를 다시 실시한다. Next, argon gas is injected through a second gas injection pipe 203 connected to the upper portion of the filter 200 (S22). The second gauge 202 provided above the filter 200 measures a pressure inside the filter 200 (S23). Subsequently, a step (S24) of judging whether or not the pressure inside the filter (200) satisfies 85 to 95 Torr is carried out and a step (S25) of stopping the injection of argon gas is carried out if satisfied (S22) of injecting argon gas through the second gas injection pipe 203 is performed again.

이어서, 메인 밸브(132)를 개방하는 단계(S26)를 실시하여, 진공 펌프(133)과 챔버(111)를 연결하여 상기 챔버(111) 내부를 진공상태로 유지시킨다. 이는 냉각 공정의 마지막 단계로서, 상기 챔버(111) 내부의 누출 유무를 확인하기 위한 단계(S27)를 3분간 실시한 후, 냉각 공정을 완료하게 된다. Subsequently, a step S26 of opening the main valve 132 is performed to connect the vacuum pump 133 and the chamber 111 to maintain the inside of the chamber 111 in a vacuum state. This is the last stage of the cooling process, and the cooling process is completed after performing the step S27 for confirming the presence or absence of leakage in the chamber 111 for 3 minutes.

다음으로, 상기 누출 체크 단계(S27)가 완료되면, 상기 챔버(111) 내부를 대기압 상태로 해제시키고 상기 챔버(111)를 개방하여 상기 챔버 및 핫존 파트에 대한 클리닝 공정을 수행한다. Next, when the leakage check step S27 is completed, the inside of the chamber 111 is released to an atmospheric pressure state, and the chamber 111 is opened to perform a cleaning process on the chamber and the hot zone part.

여기서, 종래에는 잉곳의 제조 후 잉곳 제조장치를 냉각시키기 위해서, 아르곤 가스를 냉각 공정의 전반에 걸쳐 주입하는 공정을 실시하였으나, 본발명에서는 아르곤 가스를 주입하여 챔버 내부를 설정 압력으로 일정시간 유지하는 단계를 실시함으로써, 잉곳 제조장치 내부의 핫존 파트의 냉각 효율이 개선되어, 실제 챔버 냉각 시간을 단축시킬 수 있다. In the present invention, a step of injecting argon gas throughout the cooling step is performed to cool the ingot manufacturing apparatus after the ingot is manufactured. However, in the present invention, argon gas is injected to keep the inside of the chamber at a predetermined pressure for a certain period of time The cooling efficiency of the hot zone part in the ingot manufacturing apparatus is improved and the actual chamber cooling time can be shortened.

그리고, 배기라인에 구비된 여과기의 압력을 챔버 내부의 압력보다 낮게 설정함으로써, 챔버로 오염물질이 역류하여 상기 챔버의 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있다. By setting the pressure of the filter provided in the exhaust line to be lower than the pressure inside the chamber, it is possible to prevent contaminants from flowing back into the chamber and polluting the inside of the chamber.

또한, 냉각 공정 시간을 단축하면서도 챔버 내부의 단열재 및 원부자재의 온도를 빨리 낮출 수 있어, 실리콘 단결정 잉곳의 전체적인 생산성이 더욱 향상될 수 있는 장점이 있다. Further, the temperature of the heat insulator and the raw material of the inside of the chamber can be quickly lowered while shortening the cooling process time, and the overall productivity of the silicon single crystal ingot can be further improved.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 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 other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention 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.

Claims (10)

쵸크랄스키법에 의해 단결정 실리콘 잉곳을 제조하는 성장장치로서,
실리콘 단결정을 성장시키기 위한 챔버;
상기 챔버 상부에 구비된 단결정 잉곳 인상 챔버;
상기 인상 챔버 상부에 마련된 제1 가스주입관;
상기 챔버 하측으로 연결되는 배기라인;
상기 챔버의 압력을 조절하는 메인 밸브; 및
상기 메인 밸브 일측에 위치한 여과기;를 포함하고,
상기 챔버의 내부 압력은 100Torr로 설정하며, 상기 여과기의 압력은 85~95Torr로 설정하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장장치. As a growth apparatus for producing a single crystal silicon ingot by the Czochralski method,
A chamber for growing a silicon single crystal;
A single crystal ingot lifting chamber provided at an upper portion of the chamber;
A first gas injection tube provided above the pulling chamber;
An exhaust line connected to the lower side of the chamber;
A main valve for regulating a pressure of the chamber; And
And a filter disposed at one side of the main valve,
Wherein an inner pressure of the chamber is set to 100 Torr, and a pressure of the filter is set to 85 to 95 Torr. 제 1항에 있어서,
상기 메인 밸브의 개폐 여부에 따라 상기 챔버와 연결되는 진공 펌프를 더 포함하는 단결정 잉곳 성장장치.The method according to claim 1,
And a vacuum pump connected to the chamber according to whether the main valve is opened or closed. 제 1항에 있어서,
상기 챔버 하부의 배기라인에 구비된 압력조절 밸브를 더 포함하는 단결정 잉곳 성장장치. The method according to claim 1,
And a pressure regulating valve provided in an exhaust line in a lower portion of the chamber. 제 3항에 있어서,
상기 압력조절 밸브는 자동형 압력조절 밸브인 제1 압력조절 밸브와, 수동형 압력조절 밸브인 제2 압력조절 밸브인 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장장치.The method of claim 3,
Wherein the pressure regulating valve is a first pressure regulating valve which is an automatic type pressure regulating valve and a second pressure regulating valve which is a passive type regulating valve. 제 4항에 있어서,
상기 제1 압력조절 밸브는, PLC 제어부에 연결되어 설정하고자 하는 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the first pressure control valve is connected to a PLC control unit to control a pressure to be set. 제 3항에 있어서,
상기 챔버와 상기 압력조절 밸브 사이에 구비되어, 챔버 내부의 압력을 측정하는 제1 게이지를 더 포함하는 단결정 잉곳 성장장치. The method of claim 3,
And a first gauge provided between the chamber and the pressure regulating valve for measuring a pressure inside the chamber. 제 1항에 있어서,
상기 여과기 상부 일측에 연결되어 아르곤 가스를 주입하는 제2 가스주입구를 더 포함하는 단결정 잉곳 성장장치. The method according to claim 1,
And a second gas inlet connected to one side of the upper portion of the filter to inject argon gas. 제 1항에 있어서,
상기 여과기 상부에 구비되어, 상기 여과기의 압력을 측정하는 제2 게이지를 더 포함하는 단결정 잉곳 성장장치. The method according to claim 1,
And a second gauge provided on the filter for measuring a pressure of the filter. 제 1항에 있어서,
상기 챔버의 내부 압력은 100Torr 이상이 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장장치.The method according to claim 1,
Wherein an inner pressure of the chamber is set to be 100 Torr or more. 제 1항에 있어서,
상기 여과기의 압력은 상기 챔버의 압력보다 소정의 값만큼 낮게 설정하는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.








The method according to claim 1,
Wherein a pressure of the filter is set to be lower than a pressure of the chamber by a predetermined value.








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