KR20140097834A

KR20140097834A - 단결정 잉곳 성장 장치

Info

Publication number: KR20140097834A
Application number: KR1020130010445A
Authority: KR
Inventors: 최충효; 나광하
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-08-07
Also published as: KR101992775B1

Abstract

실시 예는 뷰 포트를 갖는 챔버, 상기 챔버 내부에 위치하고, 단결정 성장 원료인 용융액을 수용하는 도가니, 상기 도가니 상부에 위치하는 열차폐부, 상기 열차폐부와 상기 용융액 사이의 거리인 멜트 갭(melt gap) 측정을 위하여 상기 열차폐부의 하단에 결합하고 상기 도가니 내에 수용된 용융액 상에 배치되는 측정봉, 및 상기 뷰 포트의 상부에 위치하고, 상기 뷰 포트를 통하여 상기 측정봉 및 상기 용융액 표면에 생성되는 상기 측정봉의 그림자에 대한 영상을 촬영하는 영상 촬영부를 포함하며, 상기 측정봉은 상기 열차폐부의 하단과 결합하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분으로부터 절곡된 제2 부분을 포함하는 고정부, 및 일단에 음각 또는 양각된 형상을 가지며 나머지 다른 일단은 상기 고정부의 제2 부분과 결합하는 지시부를 포함한다.

Description

단결정 잉곳 성장 장치{An apparatus for growing a single crystal ingot}

실시 예는 멜트 갭 측정봉을 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼의 제조를 위해서는 먼저 단결정 실리콘을 잉곳(ingot) 형태로 성장시켜야 하는데, 초크랄스키(czochralski, CZ) 법이 적용될 수 있다.

실리콘 단결정 성장 장치는 실리콘 융액의 표면과 히터로부터 복사되는 열이 실리콘 단결정 잉곳으로 전달되지 못하도록 열실드를 포함한다. 열실드의 설치시, 열실드의 하단부와 실리콘 융액의 자유 표면 간에 일정한 간격을 유지하며 설치하며, 이 간격을 멜트 갭(Melt Gap)이라 하고, 실리콘 단결정 잉곳의 품질 향상과 생산성 증가를 위하여 멜트 갭을 일정하게 유지하여야 한다.

실리콘 융액의 멜팅 공정이 완료 후 멜트 갭을 설정 또는 멜트 갭 측정을 위해 열실드 하단(예컨대, 측정봉)과 실리콘 융액의 표면을 접촉시킴으로써 열실드와 융액 사이의 멜트갭을 측정할 수 있다. 그런데 측정봉은 실리콘 융액과의 접촉으로 열변형이 일어나 위치가 변경될 수 있으며, 이러한 측정봉의 위치 변경은 멜트 갭 측정의 장애 요인일 수 있다.

실시 예는 멜트 갭 측정의 정확성을 높일 수 있는 단결정 잉곳 성장 장치를 제공한다.

실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장 장치는 뷰 포트(view port)를 갖는 챔버: 상기 챔버 내부에 위치하고, 단결정 성장 원료인 용융액을 수용하는 도가니; 상기 도가니 상부에 위치하는 열차폐부; 상기 열차폐부와 상기 용융액 사이의 거리인 멜트 갭(melt gap) 측정을 위하여 상기 열차폐부의 하단에 결합하고 상기 도가니 내에 수용된 용융액 상에 배치되는 측정봉; 및 상기 뷰 포트의 상부에 위치하고, 상기 뷰 포트를 통하여 상기 측정봉 및 상기 용융액 표면에 생성되는 상기 측정봉의 그림자에 대한 영상을 촬영하는 영상 촬영부를 포함하며, 상기 측정봉은 상기 열차폐부의 하단과 결합하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분으로부터 절곡된 제2 부분을 포함하는 고정부; 및 일단에 음각 또는 양각된 형상을 가지며 나머지 다른 일단은 상기 고정부의 제2 부분과 결합하는 지시부를 포함한다.

상기 고정부는 흑연(graphite)로 이루어지고, 상기 지시부는 석영(quartz)으로 이루어질 수 있다.

상기 제2 부분과 상기 지시부는 암수 결합을 할 수 있다.

상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 절곡된 각도는 직각일 수 있다.

상기 음각 또는 양각된 형상은 세로 축과 가로 축을 포함하는 십자가 형상일 수 있다.

상기 음각 또는 양각된 형상은 상기 세로 축과 상기 가로 축 사이에 양각 또는 음각된 도트(dot) 형상을 더 포함할 수 있다.

상기 열차폐부의 하단에는 상기 고정부의 상기 제1 부분이 삽입되는 삽입부가 마련되고, 상기 삽입부와 상기 고정부는 동일한 재질일 수 있다.

상기 뷰 포트는 투명한 재질의 뷰 윈도우를 포함할 수 있으며, 상기 영상 촬영부는 상기 뷰 윈도우를 통하여 상기 측정봉 및 상기 용융액 표면에 생성되는 상기 측정봉의 그림자에 대한 영상을 촬영하는 영상 카메라; 및 상기 뷰 윈도우 상에서 상기 영상 카메라를 X축, Y축, 또는 Z축 방향으로 이동시키는 이동부를 포함할 수 있다.

상기 이동부는 상기 영상 카메라에 연결되는 카메라 고정부; 상기 카메라 고정부를 X축 방향으로 이동시키는 제1 이송부; 상기 제1 이송부를 Y축 방향으로 이동시키는 제2 이송부; 및 상기 제1 이송부를 Z축 방향으로 이동시키는 제3 이송부를 포함할 수 있다.

실시 예는 측정봉의 변형을 방지할 수 있고, 멜트 갭 측정의 정확성을 높일 수 있다.

도 1은 실시 예에 다른 단결정 성장 장치를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 열차폐부의 확대도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 측정봉의 분리 사시도를 나타낸다.
도 4는 3에 도시된 측정봉의 분리 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 측정봉의 결합 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 3에 도시된 지시부의 나머지 일단에 음각 또는 양각된 형상의 일 실시 예를 나타낸다.
도 7은 도 3에 도시된 지시부의 나머지 일단에 음각 또는 양각된 형상의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 뷰 포트 및 영상 촬영부의 일 실시 예를 나타내는 사시도이다.

이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 단결정 성장 장치를 설명한다.

도 1은 실시 예에 다른 단결정 성장 장치(100)를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 단결정 성장 장치(100)는 챔버(110), 도가니(120), 발열체(130), 도가니 지지대(140), 측부 단열재(152), 하부 단열재(154), 열차폐부(160), 측정봉(170), 및 영상 촬영부(190)를 포함한다.

챔버(110)는 단결정 잉곳(I)을 성장시킬 성장 환경을 제공하는 공간일 수 있다. 챔버(110)는 내부를 관찰할 수 있는 뷰 포트(view port, 180)를 가질 수 있으며, 결합되는 위치에 따라 몸체 챔버(body chamber, 111), 돔 챔버(dome chamber, 112), 및 풀 챔버(pull chamber, 113)로 구분될 수 있다.

몸체 챔버(111)는 하부에 위치할 수 있고, 돔 챔버(112)는 몸체 챔버(111)의 상단에 위치할 수 있고, 덮개를 형성할 수 있다. 몸체 챔버(111)와 돔 챔버(112)는 다결정 실리콘을 실리콘 단결정 잉곳(I)으로 성장시키기 위한 환경을 제공하는 곳으로, 내부에 수용 공간을 갖는 원통일 수 있다. 풀 챔버(113)는 돔 챔버(112) 상단에 위치할 수 있고, 성장된 실리콘 단결정 잉곳(I)을 인상하기 위한 공간일 수 있다.

도가니(120)는 챔버(101), 예컨대, 몸체 챔버(111) 내부에 마련될 수 있고, 단결정 잉곳(I)을 성장시키기 위한 원료 용융액(SM)을 수용할 수 있다. 도가니(120)의 재질은 석영일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도가니 지지대(140)는 도가니(120)에 하부에 위치하며, 도가니(120)를 지지할 수 있으며, 도가니(120)를 회전시키거나, 도가니(120)를 상승 또는 하강시킬 수 있다.

발열체(130)는 도가니(120)의 외주면과 이격되도록 챔버(110), 예컨대, 몸체 챔버(111) 내에 배치될 수 있다. 발열체(130)는 도가니(120)를 가열할 수 있으며, 가열된 도가니(120) 내에 적재된 고순도의 다결정 덩어리는 용융되어 용융액(SM)이 될 수 있다.

측부 단열재(152)는 도가니(120)의 측부에 위치할 수 있고, 챔버(110) 내부의 열이 챔버(110) 측부로 빠져나가는 것을 차단할 수 있다. 예컨대, 측부 단열재(152)는 발열체(130)와 몸체 챔버(111)의 측벽 사이에 위치할 수 있고, 발열체(130)의 열이 외부로 누출되는 것을 차단할 수 있다.

하부 단열재(154)는 도가니(120) 하부에 위치할 수 있고, 챔버(110) 내부의 열이 챔버(110) 하부로 빠져나가는 것을 차단할 수 있다. 예컨대, 하부 단열재(154)는 발열체(130)와 몸체 챔버(111)의 바닥 사이에 위치할 수 있고, 발열체(130)의 열이 외부로 누출되는 것을 차단할 수 있다.

열차폐부(160)는 도가니(120)의 상부에 배치되며, 도가니(120) 내에 수용된 용융액(SM)으로부터 열이 상부로 빠져나가는 것을 차단한다.

측정봉(170)은 열차폐부(160)의 하단에 결합하고, 도가니(120) 내에 수용된 용융액(SM) 상에 배치될 수 있다. 측정봉(170)은 열차폐부(160)와 용융액(SM) 사이의 거리인 멜트 갭(melt gap) 측정시 기준 역할을 할 수 있으며, 스케일 로드(scale rod)라고도 한다.

측정봉(170) 및 용융액(SM) 표면에 비추어진 측정봉(170)의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 분석하여 측정봉(170)과 도가니(120) 내에 수용된 용융액(SM) 표면에 비추어진 측정봉(170)의 그림자 사이의 거리를 검출하고, 검출된 거리에 기초하여 멜트 갭을 측정할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 열차폐부(160)의 확대도를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 열차폐부(160)는 하단에 삽입부(203)를 가질 수 있다. 상입부(203)는 적어도 하나 이상의 홈 또는 홀(hole, 212)을 포함할 수 있다.

열차폐부(160)는 상부에 위치하는 제1 차폐부(201), 하부에 위치하는 제2 차폐부(202), 및 제1 차폐부(201)의 하단과 제2 차폐부(202)의 하단 사이에 위치하는 삽입부(203)를 포함할 수 있다.

예컨대, 제1 차폐부(201)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 원통 형상으로, 성장하는 단결정 잉곳(I)의 주위에 인접하여 위치할 수 있다. 제2 차폐부(202)는 제1 차폐부(201)의 외주면 주위를 감싸도록 배치되고, 상단이 제1 차폐부(201)의 상단과 연결되고, 하단은 제1 차폐부(201)의 하단과 일정 거리 이격하 수 있다. 제1 차폐부(201)와 제2 차폐부(202) 사이에는 단열재(204)가 채워질 수 있다. 제1 차폐부(201)와 제2 차폐부(202)는 열전도 계수가 높은 재질, 예컨대, 흑연(graphite), 몰리브덴, 텅스텐, 또는 탄화 규소일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

삽입부(203)는 서로 이격하는 제1 차폐부(201)의 하단과 제2 차폐부(202)의 하단 사이에 삽입될 수 있고, 적어도 하나의 홀(212)을 가질 수 있다. 예컨대, 삽입부(203)는 제1 차폐부(201)와 제2 차폐부(202) 사이에 삽입되는 튜브(tube) 형태일 수 있으며, 튜브에는 적어도 하나의 관통 홀(212)이 마련될 수 있다. 삽입부(203)는 흑연(graphite)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

측정봉(170)은 열차폐부(160) 하단에 마련되는 삽입부(203)의 적어도 하나의 홀(212)에 끼워져 고정될 수 있다. 다른 실시 예에서는 나사 체결에 의하여 측정봉(150)과 삽입부(203)를 서로 결합할 수도 있다.

도 3은 도 1에 도시된 측정봉(170)의 분리 사시도를 나타내고, 도 4는 3에 도시된 측정봉(170)의 분리 단면도를 나타내고, 도 5는 도 1에 도시된 측정봉(170)의 결합 사시도를 나타낸다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 측정봉(170)은 열차폐부(160)의 하단과 결합하는 고정부(310), 및 고정부(310)와 결합하는 지시부(320)를 포함할 수 있다.

고정부(310)의 일단은 삽입부(203)와 결합할 수 있고, 고정부(310)의 나머지 다른 일단은 지시부(320)와 결합할 수 있다.

고정부(310)는 삽입부(203)와 동일한 재질, 예컨대, 흑연으로 이루어질 수 있다. 지시부(320)는 고정부(310)와 재질이 서로 다를 수 있다. 지시부(320)는 단결정 용융액의 오염을 방지할 수 있고, 고온은 챔버(110) 내부에서 녹지 않는 재질, 예컨대, 석영(quartz)일 수 있다.

고정부(310)는 열차폐부(160)의 삽입부(203)와 결합하는 제1 부분(301), 및 제1 부분(301)으로부터 절곡된 제2 부분(302)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 부분(301)과 제2 부분(302)의 절곡된 각도(θ)는 직각일 수 있다.

고정부(310)의 제2 부분(302)과 지시부(320)는 서로 암수 결합할 수 있다.

제2 부분(302)은 제1 결합부(312)를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 결합부(312)는 너트(nut) 형태의 암나사일 수 있다. 지시부(320)는 일단에 제1 결합부(312)과 결합하는 제2 결합부(314)를 가질 수 있으며, 제2 결합부(314)는 볼트(bolt) 형태의 수나사일 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.

다른 실시 예에서는 제2 부분(302)에 볼트 형태의 수나사가 형성될 수 있고, 지시부(320)의 일단에는 제2 부분(302)과 결합할 수 있는 너트 형태의 암나사가 형성될 수 있다.

제1 부분(301) 및 제2 부분의 두께(T)는 8mm ~ 15mm일 수 있고, 제1 부분(301)의 길이(L1)는 25mm ~ 35mm일 수 있고, 제2 부분(302)의 길이(L2)는 20mm ~ 25mm일 수 있고, 제2 부분(302)의 길이(L3)는 15mm ~ 25mm일 수 있다.

제2 부분(302)의 제2 결합부(314)의 폭(W)은 3mm ~ 5mm일 수 있고, 길이(L4)는 5mm ~ 7mm일 수 있다.

고정부(310)가 직각으로 절곡된 구조이고, 삽입부(203)와 동일한 재질이기 때문에 삽입부(203)에 측정봉(170)이 안정적으로 결합할 수 있고, 고온에서도 변형이 잘 일어나지 않는다.

이로 인하여 측정봉(170)이 흔들리거나, 위치를 이탈이 방지되기 때문에 실시 예는 멜트 갭 측정의 정확성을 높일 수 있고, 단결정 성장 공정의 안정성을 확보할 수 있다. 예컨대, 단결정 성장 공정의 안정성이란, 측정봉(170)이 위치 이탈하여 용융액(SM)으로 떨어지는 것을 방지하여 단결정 성장을 안정적으로 하는 것을 말할 수 있다.

또한 지시부(320)는 석영 재질이기 때문에, 용융액(SM)과 접촉하더라도 지시부(320)는 오염원으로 작용하지 않으며, 용융액(SM)의 순도로 유지시킬 수 있다.

지시부(320)는 나머지 다른 일단에 음각 또는 양각된 기설정된 형상을 가질 수 있다. 이는 측정봉(170)의 어느 부분을 기준점으로 할 것인지를 정하기 위함이다. 따라서 음각 또는 양각된 형상은 멜트 갭 측정시 그림자의 기준점이 될 수 있다. 색을 내는 재질로 기준점을 표시할 경우에는 고온에 의하여 고온에 의하여 색을 내는 재질이 기화하거나 타버릴 수 있고, 이는 오염원으로 작용할 수 있기 때문에, 실시 예에서는 양각 또는 음각된 형상으로 기준점을 표시한다.

음각 또는 양각된 형상은 보다 뚜렷한 형태의 암점 또는 명점의 그림자를 만들어 줄 수 있기 때문에 기준점이 보다 뚜렷할 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 지시부(320)의 나머지 일단에 음각 또는 양각된 형상의 일 실시 예를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 지시부(320)의 나머지 일단(401)은 음각 또는 양각된 십자가 형상(410)을 가질 수 있다. 음각 또는 양각된 십자가 형상(410)은 세로 축(411)과 가로 축(412)을 포함할 수 있으며, 세로 축(411)과 가로 축(412)의 길이는 서로 동일할 수 있다.

도 7은 도 3에 도시된 지시부(320)의 나머지 일단에 음각 또는 양각된 형상의 다른 실시 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 지시부(320)의 나머지 일단(401)은 음각 또는 양각된 십자가 형상(410), 및 십자가 형상(410)의 세로 축(411)과 가로 축(412) 사이에 위치하는 음각 또는 양각된 도트(dot) 형상(501, 502,503,504)을 포함할 수 있다.

후술하는 영상 촬영부(192, 예컨대, 적외선 카메라)는 적외선을 주사하여 정확하게 음각의 선과 점부분이 일치하도록 제어할 수 있다. 이때 십자가 형상(410)과 도트(501,502,502,504)의 길이는 동일해야 한다.

도 6에 도시된 실시 예와 비교할 때, 도 7에 도시된 실시 예는 십자가 형상(410)에 음각 또는 양각된 도트 형상(501, 502,503,504)을 더 추가함으로써, 더 뚜렷한 기준점을 확보하여, 멜트 갭 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

뷰 포트(180)는 돔 챔버(112)의 상부에 마련될 수 있으며, 챔버(110) 내부를 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 영상 촬영부(190)는 뷰 포트(180) 상부에 위치하며, 뷰 포트(180)를 통하여 측정봉(170) 및 용융액(SM) 상에 생성되는 측정봉(170)의 그림자에 대한 영상을 촬영한다.

도 8은 도 1에 도시된 뷰 포트(180) 및 영상 촬영부(190)의 일 실시 예를 나타내는 사시도이다.

도 8을 참조하면, 뷰 포트(180)는 돔 챔버(112) 상부로부터 돌출되고 내부가 비어있는 포트 몸체(182), 및 포트 몸체(182)의 상면에 마련되고 챔버(110) 내부를 관찰할 수 있는 투명한 재질의 뷰 윈도우(view window, 184)를 포함할 수 있다.

영상 촬영부(190)는 뷰 윈도우(184) 상에 위치하고, 뷰 윈도우(184)를 통하여 측정봉(170) 및 용융액(SM) 상에 생성되는 측정봉(170)의 그림자에 대한 영상을 촬영하는 영상 카메라(192), 및 영상 카메라(192)를 뷰 윈도우(184) 상에서 X축,Y축, 또는 Z축 방향으로 이동시키는 이동부(810)를 포함할 수 있다.

영상 카메라(192)는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 또는 적외선 카메라일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일반적으로 멜트 갭을 정확히 측정하고자 열차폐부 하단에 측정봉을 달았으나, 측정봉이 고정형이 아닌 걸림 형태였기에 공정 중 진동 및 내부 기류 등 여러 요인으로 인해 빠지거나 흔들릴 수 있다.

측정봉이 용융액에 비춘 그림자를 기준으로 멜트 갭을 측정하면서 멜트 갭 변화량을 파악해야함에 있어서 기준이 될 측정봉의 위치가 바뀜으로 인해 그림자 역시 왜곡이 발생할 수 있으며 런(run)마다 다른 그림자의 형태를 지니므로 기준을 잡는다는 것 자체가 모호할 수 있다.

그러나 실시 예는 늘 같은 위치에 같은 형상을 지니며, 보다 그림자의 명확한 구분을 위해 음각 또는 양각을 갖는 지시부를 구비함으로써, 멜트 갭 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

이동부(810)는 제1 이송부(801), 제2 이송부(802), 제3 이송부(803), 및 카메라 고정부(804)를 포함할 수 있다.

카메라 고정부(804)는 영상 카메라(192)에 연결된다.

제1 이송부(801)는 카메라 고정부(804)가 이동할 수 있는 제1 레일(rail, 821)을 구비할 수 있으며, 모터(미도시) 등에 의하여 제공되는 구동력에 의하여 제1 이송부(801)는 카메라 고정부(804)를 제1 레일(821)을 따라 X축 방향(811)으로 이동시킬 수 있으며, 제1 이송부(801)에 의하여 카메라 고정부(804)에 연결된 영상 카메라(192)는 X축 방향(811)으로 이동할 수 있다.

제2 이송부(802)는 제1 이송부(801)가 이동할 수 있는 제2 레일(822)을 구비할 수 있으며, 제2 이송부(802)는 모터(미도시) 등에 의하여 제공되는 구동력에 의하여 제1 이송부(801)를 제2 레일(822)을 따라 Y축 방향(812)으로 이동시킬 수 있으며, 제2 이송부(802)에 의하여 영상 카메라(192)는 Y축 방향(812)으로 이동할 수 있다.

제3 이송부(803)는 제2 이송부(802)가 이동할 수 있는 제3 레일(823)을 구비할 수 있으며, 모터(미도시) 등에 의하여 제공되는 구동력에 의하여 제3 이송부(803)는 제1 이송부(801)를 제3 레일(823)을 따라 Z축 방향(813)으로 이동시킬 수 있으며, 제3 이송부(803)에 의하여 영상 카메라(192)는 Z축 방향(813)으로 이동할 수 있다.

이와 같이 제1 내지 제3 이송부들(801, 802, 803)을 구비함에 따라, 실시 예는 음각 또는 양각에 의한 그림자를 한치의 오차도 없이 기준으로 삼기 위해 카메라(192)의 초점을 x축 방향(811), y축 방향(812), 및 z축 방향(813)으로 이동할 수 있다.

일반적으로 멜트 갭을 측정하기 위해서는 영상 카메라를 통하여 측정봉과 그 그림자를 지속적으로 촬영해야 한다. 그런데 크기에 따른 단결정 성장 장치의 종류 별로 카메라의 설치 위치가 다를 수 있고, 표준된 설치 기준이 없다. 이로 인하여 영상 카메라로부터 제공된 이미지가 나타나는 모니터(예컨대, 컴퓨터 모니터) 상에 측정봉 및 그림자의 형상에 대하여 측정 기준의 차이가 발생할 수 있다.

그러나 실시 예는 도 8에 도시된 이동부(810)에 의하여 영상 카메라(192)를 뷰 포트(180) 상에 안정적이고, 정확한 위치에 설치할 수 있다.

또한 실시 예는 이동부(810)에 의하여 측정봉(170)의 양각 또는 음각된 형상(410, 501 내지 504)에 대한 포커싱(focusing)을 위하여 뷰 포트(180) 상에서 영상 카메라(192)를 정밀하게 이동시킬 수 있기 때문에, 멜트 갭 측정을 위한 정확하고, 뚜렷한 영상을 확보할 수 있다. 이로 인하여 실시 예는 보다 정확한 멜트 갭 측정을 할 수 있어, 단결정 잉곳의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 챔버 120: 도가니
130: 발열체 140: 도가니 지지대
152: 측부 단열재 154: 하부 단열재
160: 열차폐부 170: 측정봉
180: 뷰 포트 190: 영상 촬영부.

Claims

뷰 포트(view port)를 갖는 챔버:
상기 챔버 내부에 위치하고, 단결정 성장 원료인 용융액을 수용하는 도가니;
상기 도가니 상부에 위치하는 열차폐부;
상기 열차폐부와 상기 용융액 사이의 거리인 멜트 갭(melt gap) 측정을 위하여 상기 열차폐부의 하단에 결합하고 상기 도가니 내에 수용된 용융액 상에 배치되는 측정봉; 및
상기 뷰 포트의 상부에 위치하고, 상기 뷰 포트를 통하여 상기 측정봉 및 상기 용융액 표면에 생성되는 상기 측정봉의 그림자에 대한 영상을 촬영하는 영상 촬영부를 포함하며,
상기 측정봉은,
상기 열차폐부의 하단과 결합하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분으로부터 절곡된 제2 부분을 포함하는 고정부; 및
일단에 음각 또는 양각된 형상을 가지며, 나머지 다른 일단은 상기 고정부의 제2 부분과 결합하는 지시부를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정부는 흑연(graphite)로 이루어지고, 상기 지시부는 석영(quartz)으로 이루어지는 단결정 잉곳 성장 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 부분과 상기 지시부는 암수 결합을 하는 단결정 잉곳 성장 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 절곡된 각도는 직각인 단결정 잉곳 성장 장치.
제4항에 있어서,
상기 음각 또는 양각된 형상은 세로 축과 가로 축을 포함하는 십자가 형상인 단결정 잉곳 성장 장치.
제5항에 있어서,
상기 음각 또는 양각된 형상은 상기 세로 축과 상기 가로 축 사이에 양각 또는 음각된 도트(dot) 형상을 더 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치.
제1항에 있어서,
상기 열차폐부의 하단에는 상기 고정부의 상기 제1 부분이 삽입되는 삽입부가 마련되고, 상기 삽입부와 상기 고정부는 동일한 재질인 단결정 잉곳 성장 장치.
제1항에 있어서,
상기 뷰 포트는 투명한 재질의 뷰 윈도우를 포함하며,
상기 영상 촬영부는,
상기 뷰 윈도우를 통하여 상기 측정봉 및 상기 용융액 표면에 생성되는 상기 측정봉의 그림자에 대한 영상을 촬영하는 영상 카메라; 및
상기 뷰 윈도우 상에서 상기 영상 카메라를 X축, Y축, 또는 Z축 방향으로 이동시키는 이동부를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치.
제8항에 있어서, 상기 이동부는
상기 영상 카메라에 연결되는 카메라 고정부;
상기 카메라 고정부를 X축 방향으로 이동시키는 제1 이송부;
상기 제1 이송부를 Y축 방향으로 이동시키는 제2 이송부; 및
상기 제1 이송부를 Z축 방향으로 이동시키는 제3 이송부를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치.