KR20160098868A - Production device for silicon ingot - Google Patents

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KR20160098868A
KR20160098868A KR1020150021049A KR20150021049A KR20160098868A KR 20160098868 A KR20160098868 A KR 20160098868A KR 1020150021049 A KR1020150021049 A KR 1020150021049A KR 20150021049 A KR20150021049 A KR 20150021049A KR 20160098868 A KR20160098868 A KR 20160098868A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for producing a silicon ingot, in which a water cooling tube is extended long, thereby increasing a crystal growth rate. Provided is the apparatus for producing a silicon ingot, the apparatus comprising: a chamber; a crucible which is disposed inside the chamber so as to accommodate a silicon melt; a heater which heats the crucible so as to heat the silicon melt; a pulling device which is disposed inside the chamber so as to pull a silicon single crystal ingot growing from the silicon melt; a sensor which is disposed on one side of the chamber so as to determine a solid-fluid interface, i.e., a boundary layer between the silicon melt and the silicon single crystal ingot; and a cooling device which is disposed around the silicon single crystal ingot so as to cool the silicon single crystal ingot; wherein the cooling device is configured such that an end of the cooling device is extended below a sensing path of the sensor so that a crystal growth rate can be increased by rapidly removing heat of the silicon single crystal ingot, and a sensing path hole is formed not to hide the sensing path.

Description

실리콘 잉곳 제조 장치{Production device for silicon ingot}Production device for silicon ingot

본 발명은 실리콘 잉곳 제조 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있는 실리콘 잉곳 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon ingot manufacturing apparatus, and more particularly, to a silicon ingot manufacturing apparatus capable of increasing the crystal growth rate.

일반적으로 단결정 잉곳(Ingot)은 초크랄스키(Czochralski) 결정 성장법(CZ법)으로 제조된다. 초크랄스키 결정 성장법에 의하면, 핫존 영역에 설치되는 도가니에 폴리 실리콘 등의 고체 원료를 충전하고 전열히터로 가열 및 용융시켜 실리콘 용탕(Melt)을 만든 다음, 단결정 시드(Seed)를 시드 커넥터에 매달아 용액에 접촉시킨 후 서서히 회전 및 인상시킨다. 이때 네크부(Neck part), 직경이 증가하는 숄더부(Shoulder part), 직경이 일정한 원기둥 형태의 바디부(body part)의 순서로 인상되고, 마지막으로 직경이 감소하는 테일부(Tail part)를 끝으로 단결정 잉곳이 얻어진다.Generally, a single crystal ingot is manufactured by a Czochralski crystal growth method (CZ method). According to the Czochralski crystal growth method, a crucible provided in a hot zone region is filled with a solid raw material such as polysilicon, heated and melted by an electric heater to form a silicon melt, and then a single crystal seed is bonded to a seed connector It is contacted with the solution and then slowly rotated and pulled up. In this case, the neck part, the shoulder part increasing in diameter, and the body part having a constant diameter are raised in this order, and finally, the tail part having a reduced diameter Finally, a single crystal ingot is obtained.

상기 잉곳성장장치(또는 잉곳생산장치)는 냉각수단이 구비된 베이스챔버(메인챔버)를 구비한다. 베이스챔버 내부에는 폴리 실리콘을 용융시키는 석영도가니와, 석영도가니를 지지하는 흑연도가니와, 석영도가니와 흑연도가니를 지지하는 페데스탈을 구비한다. 또한 폴리 실리콘을 용융시키기 위하여 대전력 공급수단과 연결된 전열히터가 구비되고 상기 도가니 및 페데스탈을 지지·회전·상승·하강시키는 구동축 및 구동수단과, 이를 제어하기 위한 제어 및 계측 수단이 구비된다.The ingot growing apparatus (or the ingot producing apparatus) has a base chamber (main chamber) provided with a cooling means. Inside the base chamber, a quartz crucible for melting polysilicon, a graphite crucible for supporting a quartz crucible, and a pedestal for supporting a quartz crucible and a graphite crucible are provided. A driving shaft and driving means for supporting, rotating, raising and lowering the crucible and the pedestal, and a control and measuring means for controlling the crucible and the pedestal are provided.

이러한 종래의 실리콘 잉곳 제조 장치에서 결정의 성장 속도는 Gn값(결정의 중심에서 수평방향의 온도차인 값, dT/dχ)의 극대화에 따라 증가하게 된다. 생산성 향상을 위해 Gn값 극대화는 결정 잉곳으로 열전달이 많이 일어날 때 이루어지므로 결정으로의 열전달을 극대화하기 위해 수냉관이 필요하다.In such a conventional silicon ingot manufacturing apparatus, the growth rate of the crystal increases with maximization of the Gn value (the value which is the temperature difference in the horizontal direction at the center of the crystal, dT / dχ). In order to maximize productivity, maximization of the Gn value is achieved when a large amount of heat is transferred to the crystal ingot. Therefore, a water-cooled tube is needed to maximize the heat transfer to the crystal.

이때 수냉관을 더 길게 하여 잉곳 결정의 열을 빨리 제거해 줄수록 Gn값이 증가하게 되므로, 수냉관 길이를 증가시킬수록 생산성은 우수해진다. 그러나, 잉곳과 실리콘 용탕(melt)의 온도 및 모양을 체크하는 적외선 카메라가 잉곳과 실리콘 용탕(melt)의 경계면을 확인할 수 있는 위치에 있어야 하므로, 이러한 적외선 카메라의 위치에 따라 수냉관의 길이를 연장하는데 한계가 있었다.In this case, the longer the water-cooled tube is, and the faster the heat of the ingot crystal is removed, the higher the Gn value. Therefore, the more the water-cooled tube length is, the better the productivity is. However, since the infrared camera for checking the temperature and shape of the ingot and the silicon melt must be located at a position where the interface between the ingot and the silicon melt can be confirmed, the length of the water-cooled tube is increased according to the position of the infrared camera .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 수냉관을 길게 하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있는 실리콘 잉곳 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a silicon ingot manufacturing apparatus capable of increasing the crystal growth rate by lengthening the water-cooling tube. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치는, 챔버; 실리콘 용탕을 수용하도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 도가니; 상기 실리콘 용탕을 가열할 수 있도록 상기 도가니를 가열하는 히터; 상기 실리콘 용탕으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상할 수 있도록, 상기 챔버에 설치되는 인상 장치; 상기 실리콘 용탕과 상기 실리콘 단결정 잉곳의 경계면인 고액계면을 확인할 수 있도록 상기 챔버의 일측에 설치되는 센서; 및 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각할 수 있도록 상기 실리콘 단결정 잉곳의 주변에 설치되는 냉각 장치;를 포함하고, 상기 냉각 장치는, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치의 끝단이 상기 센서의 센싱경로 보다 하방으로 연장되며, 상기 센싱경로를 가리지 않도록 센싱경로홀이 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a silicon ingot manufacturing apparatus comprising: a chamber; A crucible installed inside the chamber to receive the silicon melt; A heater for heating the crucible so as to heat the silicon melt; A pulling device installed in the chamber so as to pull up a silicon single crystal ingot grown from the molten silicon; A sensor installed on one side of the chamber so as to confirm a solid-liquid interface which is an interface between the silicon melt and the silicon single crystal ingot; And a cooling device installed in the periphery of the silicon single crystal ingot so as to cool the silicon single crystal ingot, wherein the cooling device is configured to rapidly remove the heat of the silicon single crystal ingot to increase a crystal growth rate An end of the cooling device extends downward from a sensing path of the sensor, and a sensing path hole may be formed so as not to block the sensing path.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 냉각 장치는, 원통 형상의 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 설치되고 코일 형상으로 감겨지는 수냉관;을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the cooling apparatus further includes: a cylindrical housing; And a water-cooled tube installed inside the housing and wound in a coil shape.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 하우징은, 상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않고 상기 센서가 상기 고액계면의 온도 및 모양을 체크할 수 있도록, 상기 하우징과 상기 센싱경로가 겹치는 부분에 센싱경로홀이 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the housing may include a sensing path at a portion where the sensing path and the housing overlap, so that the sensor can check the temperature and shape of the solid- Holes may be formed.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 센싱경로홀은, 상기 센서를 향하는 방향으로 경사면이 형성될 수 있다Also, according to an aspect of the present invention, the sensing path hole may be formed with an inclined surface in a direction toward the sensor

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 센서는, 상기 고액계면의 온도 및 모양을 체크할 수 있도록 적외선 카메라를 포함할 수 있다.Further, according to an aspect of the present invention, the sensor may include an infrared camera so as to check the temperature and shape of the solid-liquid interface.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 실리콘 용탕으로부터 방사되는 열을 차단하도록 상기 실리콘 단결정 잉곳 주변을 둘러싸고 상기 실리콘 단결정 잉곳과 상기 도가니 사이에 설치되는 실드를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a shield may be disposed between the silicon single crystal ingot and the crucible to surround the silicon single crystal ingot to block heat radiated from the silicon melt.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 실드는, 상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않도록 상기 센서를 향하는 방향으로 경사면이 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the shield may be formed with an inclined surface in a direction toward the sensor so as not to block the sensing path of the sensor.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치는, 챔버; 실리콘 용탕을 수용하도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 도가니; 상기 실리콘 용탕을 가열할 수 있도록 상기 도가니를 가열하는 히터; 상기 실리콘 용탕으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상할 수 있도록, 상기 챔버에 설치되는 인상 장치; 상기 실리콘 용탕과 상기 실리콘 단결정 잉곳의 경계면인 고액계면을 확인할 수 있도록 상기 챔버의 일측에 설치되는 센서; 및 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각할 수 있도록 상기 실리콘 단결정 잉곳의 주변에 설치되는 냉각 장치;를 포함하고, 상기 냉각 장치는, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치의 끝단이 상기 센서의 센싱경로 보다 하방으로 연장되며, 상기 센싱경로를 가리지 않도록 센싱경로홀이 형성되고, 상기 냉각 장치의 수냉관이 상기 센서의 센싱경로를 가리지 않도록 상기 수냉관의 코일 형상이 상기 센싱경로를 회피하여 형성되도록 우회 경로를 따라 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a silicon ingot manufacturing apparatus comprising: a chamber; A crucible installed inside the chamber to receive the silicon melt; A heater for heating the crucible so as to heat the silicon melt; A pulling device installed in the chamber so as to pull up a silicon single crystal ingot grown from the molten silicon; A sensor installed on one side of the chamber so as to confirm a solid-liquid interface which is an interface between the silicon melt and the silicon single crystal ingot; And a cooling device installed in the periphery of the silicon single crystal ingot so as to cool the silicon single crystal ingot, wherein the cooling device is configured to rapidly remove the heat of the silicon single crystal ingot to increase a crystal growth rate A sensing path hole is formed so that an end of the cooling device extends downward from a sensing path of the sensor, and a sensing path hole is formed so as not to block the sensing path, and the water- A coil shape may be formed along the detour path so as to avoid the sensing path.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 냉각 장치의 상기 수냉관은, 전체적으로 제 1 피치를 갖는 제 1 피치부; 및 상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않도록 상기 센싱경로가 지나는 부분은 상기 제 1 피치보다 큰 제 2 피치를 갖는 제 2 피치부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the water-cooling tube of the cooling device includes: a first pitch portion having a first pitch as a whole; And a second pitch portion having a second pitch larger than the first pitch, the portion passing through the sensing path so as not to block the sensing path of the sensor.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 냉각 장치의 상기 수냉관은, 상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않도록 상기 센싱경로가 지나는 부분은 직선 또는 곡선으로 회피구간이 형성되고 상기 센싱경로가 지나지 않는 부분은 코일 형상으로 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the water-cooled tube of the cooling device may include a portion where the sensing path passes, a portion where the avoiding portion is formed in a straight line or a curved line, May be formed in a coil shape.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치는, 챔버; 실리콘 용탕을 수용하도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 도가니; 상기 실리콘 용탕을 가열할 수 있도록 상기 도가니를 가열하는 히터; 상기 실리콘 용탕으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상할 수 있도록, 상기 챔버에 설치되는 인상 장치; 상기 실리콘 용탕과 상기 실리콘 단결정 잉곳의 경계면인 고액계면을 확인할 수 있도록 상기 챔버의 일측에 설치되는 센서; 및 상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각할 수 있도록 상기 실리콘 단결정 잉곳의 주변에 설치되는 냉각 장치;를 포함하고, 상기 냉각 장치는, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치의 끝단이 상기 센서의 센싱경로 보다 하방으로 연장되며 상기 센싱경로를 가리지 않도록 센싱경로홀이 형성되고, 상기 센싱경로를 안정적으로 확보할 수 있도록 상기 센싱경로홀에 연결되어 상기 센서를 향하는 방향으로 경사지게 형성되는 센싱경로 가이드 부재를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a silicon ingot manufacturing apparatus comprising: a chamber; A crucible installed inside the chamber to receive the silicon melt; A heater for heating the crucible so as to heat the silicon melt; A pulling device installed in the chamber so as to pull up a silicon single crystal ingot grown from the molten silicon; A sensor installed on one side of the chamber so as to confirm a solid-liquid interface which is an interface between the silicon melt and the silicon single crystal ingot; And a cooling device installed in the periphery of the silicon single crystal ingot so as to cool the silicon single crystal ingot, wherein the cooling device is configured to rapidly remove the heat of the silicon single crystal ingot to increase a crystal growth rate A sensing path hole is formed so that an end of the cooling device extends downward from a sensing path of the sensor and does not obscure the sensing path and is connected to the sensing path hole to stably secure the sensing path, And a sensing path guide member that is formed to be inclined in a direction toward the center.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 센싱경로 가이드 부재는, 상기 센서를 향하는 방향으로 경사지고 파이프 형상으로 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the sensing path guide member may be formed in an inclined and pipe shape in a direction toward the sensor.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 잉곳과 실리콘 용탕(Melt)의 경계면 온도 및 모양을 체크하는 적외선 카메라가 잉곳과 실리콘 용탕(Melt)의 경계면을 볼 수 있도록, 수냉관이 적외선 카메라의 시야를 가리게 한 부분에 구멍(Hole)을 뚫어 수냉관을 더 길게 하면서 적외선 카메라의 작동을 정상적으로 할 수 있는 수냉관을 구비한다. 이때 수냉관을 더 길게 하여 잉곳 결정의 열을 빨리 제거할 수 있는 효과를 갖는 실리콘 잉곳 제조 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, an infrared camera for checking the temperature and shape of the interface between the ingot and the silicon melt can be used as a water-cooled tube for infrared And a water-cooled tube which can normally operate the infrared camera while drilling a hole in a portion where the view of the camera is blocked to make the water-cooled tube longer. At this time, it is possible to realize a silicon ingot manufacturing apparatus having an effect that the water-cooled tube can be made longer and the heat of the crystal of the ingot can be removed quickly. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a silicon ingot manufacturing apparatus according to some embodiments of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a cooling apparatus of a silicon ingot manufacturing apparatus according to some embodiments of the present invention.
3 to 4 are cross-sectional views schematically showing a cooling apparatus of a silicon ingot manufacturing apparatus according to some other embodiments of the present invention.
5 is a cross-sectional view schematically showing a cooling apparatus of a silicon ingot manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)의 냉각 장치(70)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to some embodiments of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a cooling apparatus 70 of the silicon ingot manufacturing apparatus 100 of FIG. 1 Sectional view.

먼저, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 크게 챔버(10)와, 도가니(20)와, 히터(30)와 인상 장치(40)와 센서(60) 및 냉각 장치(70)를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 도가니(20)는 실리콘 용탕(21)을 수용하도록 상기 챔버(10)의 내부에 설치될 수 있다.1 and 2, a silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to some embodiments of the present invention includes a chamber 10, a crucible 20, a heater 30, A device 40 and a sensor 60 and a cooling device 70. More specifically, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the crucible 20 may be installed inside the chamber 10 to receive the molten silicon 21.

여기서, 상기 도가니(20)는, 상기 실리콘 용탕(21)을 수용하도록 상기 챔버(10) 내에 설치되는 석영도가니 및 상기 석영도가니를 둘러싸는 흑연도가니를 포함할 수 있다. 또한, 상기 흑연도가니는 흑연 재질로 만들어지는데 종방향으로 분할되도록 구성되며, 그 하부에 소정 회전축이 구비됨에 따라 회전 가능하게 설치될 수 있다. 상기 석영도가니는 석영 재질로 만들어지는데 일종의 보울(bowl) 형태로 상기 흑연도가니 내측에 안착된다. 이때, 상기 흑연도가니와 석영도가니 사이에 직접적인 접촉이 일어나지 않도록 흑연 호일(Graphite foil)이 구비될 수 있지만, 흑연 호일의 기능을 대신할 수 있는 질화 붕소층이 구비됨에 따라 생략될 수 있다.Here, the crucible 20 may include a quartz crucible provided in the chamber 10 to receive the silicon melt 21 and a graphite crucible surrounding the quartz crucible. In addition, the graphite crucible is made of graphite material and is configured to be divided in the longitudinal direction, and may be installed to be rotatable with a predetermined rotation axis provided thereunder. The quartz crucible is made of quartz, and is seated inside the graphite crucible in the form of a bowl. At this time, a graphite foil may be provided to prevent direct contact between the graphite crucible and the quartz crucible, but it may be omitted because a boron nitride layer that can replace the function of the graphite foil is provided.

상기 질화 붕소층을 형성하는 질화붕소는 흑연과 유사한 6방정계 구조를 갖고 있어 화학적, 물리적으로 흑연과 유사하다. 그러나 백색으로서 전기적으로 뛰어난 절연체이며, 가스, 진공 등의 불활성 분위기에서는 최대 3000℃까지 안정하여 열적 우수성을 가진다.Boron nitride forming the boron nitride layer is chemically and physically similar to graphite because it has a hexavalent structure similar to graphite. However, it is an excellent insulator as white, and it is stable up to 3000 ℃ in an inert atmosphere such as gas and vacuum, and has thermal superiority.

이때, 상기 질화 붕소층은 질화 붕소(BN) 파우더가 일종의 희석제인 IPA에 희석된 용액 형태로서, 상기 석영도가니의 외측면에 코팅되도록 구비된다. 이때 기존에 고온에서 휘발하는 일종의 접착제인 바인더(Binder)를 포함하지 않는다. 따라서, 상기 질화 붕소층은 접착력이 떨어질 수 있는데, 접착력을 높이기 위하여 상기 석영도가니의 외측면에 설정크기 이상의 거칠기를 갖는 미세한 요철부를 형성한다. 이때 상기의 질화 붕소(BN) 용액을 상기 석영도가니에 스프레이 분사하여 코팅되도록 한다. 또한, 상기 질화 붕소(BN) 용액을 브러시(Brush)로 칠하여 상기 질화 붕소층을 형성할 수도 있지만, 스프레이 분사하는 것이 브러시로 칠하는 것보다 접착력을 높일 수 있다. 또한, 질화 붕소(BN)을 이용하여 질화 붕소층을 형성하기 위한 방법은 CVD 혹은 PVD등의 다양한 증착 방법에 의해서도 형성될 수 있다. 이때 이런 질화 붕소층을 형성하는 방법은 비용 및 면적 대비 효율성을 고려하여 선택될 수 있다.At this time, the boron nitride layer is formed so as to be coated on the outer surface of the quartz crucible in the form of a solution in which a boron nitride (BN) powder is diluted with IPA, which is a diluent. At this time, it does not include a binder which is a type of adhesive which is conventionally volatilized at a high temperature. Therefore, the boron nitride layer may have a low adhesive force. In order to increase the bonding strength, fine irregularities having a roughness of a set size or more are formed on the outer surface of the quartz crucible. At this time, the boron nitride (BN) solution is sprayed onto the quartz crucible to be coated. Further, the boron nitride (BN) solution may be coated with a brush to form the boron nitride layer, but spraying may increase the adhesive strength as compared with brushing. The method for forming the boron nitride layer using boron nitride (BN) may also be formed by various deposition methods such as CVD or PVD. At this time, the method of forming such a boron nitride layer can be selected in consideration of cost and area-to-area efficiency.

한편, 상기 히터(30)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 용탕(21)을 가열할 수 있도록 상기 도가니(20)를 가열할 수 있다. 또한, 상기 인상 장치(40)는, 상기 실리콘 용탕(21)으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳(41)을 인상할 수 있도록, 상기 챔버(10)에 설치될 수 있다. 또한, 상기 센서(60)는 상기 실리콘 용탕(21)과 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 경계면인 고액계면을 확인할 수 있도록 상기 챔버(10)의 일측에 설치될 수 있다. 또한, 상기 냉각 장치(70)는 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)을 냉각할 수 있도록 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 주변에 설치될 수 있다.1 and 2, the heater 30 may heat the crucible 20 so that the silicon melt 21 can be heated. The lifting device 40 may be installed in the chamber 10 so that the silicon single crystal ingot 41 grown from the silicon melt 21 can be lifted. The sensor 60 may be installed at one side of the chamber 10 so as to confirm a solid-liquid interface which is an interface between the silicon melt 21 and the silicon single crystal ingot 41. The cooling device 70 may be installed around the silicon single crystal ingot 41 to cool the silicon single crystal ingot 41.

여기서, 상기 냉각 장치(70)는, 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치(70)의 끝단이 상기 센서(60)의 센싱경로(61) 보다 하방으로 연장된다. 이때 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 센싱경로홀(71a)이 형성될 수 있다.The cooling device 70 may be configured such that an end of the cooling device 70 is connected to a sensing path of the sensor 60 so that the crystal growth speed can be increased by rapidly removing the heat of the silicon single crystal ingot 41. [ (61). At this time, a sensing path hole 71a may be formed so as not to cover the sensing path 61.

한편, 예컨대, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 장치(70)는, 원통 형상의 하우징(71) 및 상기 하우징(71)의 내부에 설치되고 코일 형상으로 감겨지는 수냉관(72)을 포함할 수 있다. 여기서, 초크랄스키(Czochralski) 성장은 상기 고액계면에서 액상으로부터 원자의 결정성 고상화와 관련있다. 예컨대, 상기 도가니(20)에 전자급 다결정 실리콘이 충진되고, 이 용융물은 용융된다. 정확한 방향허용치를 갖는 실리콘 시드결정이 상기 실리콘 용융물내로 하향한다. 이어서, 시드결정이 축방향으로 제어된 속도로 들어 올려진다. 상기 시드결정과 도가니(20)는 일반적으로 인상과정 동안에 서로 반대방향으로 회전한다. 1 and 2, the cooling device 70 includes a cylindrical housing 71 and a water-cooled tube 72 installed in the housing 71 and wound in a coil shape, for example, ). Here, Czochralski growth is associated with crystalline solidification of atoms from the liquid phase at the liquid interface. For example, the crucible 20 is filled with the electronic grade polycrystalline silicon, and the melt is melted. The silicon seed crystal having the correct directional allowance is lowered into the silicon melt. The seed crystal is then lifted at a controlled rate in the axial direction. The seed crystal and crucible 20 generally rotate in opposite directions during the pulling process.

더욱 구체적으로는, 상기 고액계면의 위상을 유지할 수 있도록, 상기 도가니(20)는 용융된 상기 실리콘 용탕(21)이 줄어드는 높이만큼 승강하면서 회전한다. 이때 상기 시드결정은 상기 인상 장치(40)에 의해서 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 성장 길이만큼 인상되면서 상기 도가니(20)와 반대 방향으로 회전할 수 있다.More specifically, the crucible 20 rotates while lifting and lowering by the height at which the molten silicon melt 21 is reduced so as to maintain the phase of the solid-liquid interface. At this time, the seed crystal can be rotated by the lifting device 40 in the direction opposite to the crucible 20 while being lifted by the growth length of the silicon single crystal ingot 41.

초기인상속도는 상대적으로 빠르기 때문에 실리콘의 좁은 네크가 형성된다. 이어서, 용융온도가 감소 및 안정화되어짐에 따라 원하는 잉곳 직경이 형성된다. 이러한 직경은 일반적으로 인상속도를 제어함으로서 유지된다. 인상은 용융물이 거의 소진될 때까지 계속되며, 이때 테일(tail)이 형성된다.Since the initial pulling rate is relatively fast, a narrow neck of silicon is formed. Then, as the melting temperature is reduced and stabilized, a desired ingot diameter is formed. These diameters are generally maintained by controlling the pulling speed. The impression continues until the melt is almost exhausted, at which time a tail is formed.

이때, 결정의 성장 속도는 Gn값(결정의 중심에서 수평방향의 온도차인 값, dT/dχ)의 극대화에 따라 증가하며, 생산성 향상을 위해 Gn값 극대화 설계가 필요하다. Gn값 극대화는 결정 잉곳으로 열전달이 많이 일어날 때 이루어지므로 결정으로의 열전달을 극대화하기 위해 상기 냉각 장치(70)가 필요하다. 이때 상기 냉각 장치(70)를 더 길게 하여 잉곳 결정의 열을 빨리 제거해 줄수록 Gn값이 증가한다. 또한, 이때 고액계면의 온도는 1692K(Kelvin)으로 고정 된다.At this time, the crystal growth rate increases with maximization of the Gn value (the value in the horizontal direction at the center of the crystal, dT / dχ), and a Gn value maximization design is required to improve the productivity. Since the Gn value is maximized when a large amount of heat is transferred to the crystal ingot, the cooling device 70 is required to maximize the heat transfer to the crystal. At this time, as the cooling device 70 is made longer, the Gn value increases as the heat of the ingot crystal is removed more quickly. At this time, the temperature of the solid-liquid interface is fixed at 1692K (Kelvin).

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(71)은, 상기 센서(60)의 상기 센싱경로(61)를 가리지 않고 상기 센서(60)가 상기 고액계면의 온도 및 모양을 체크할 수 있도록, 상기 하우징(71)과 상기 센싱경로(61)가 겹치는 부분에 센싱경로홀(71a)이 형성될 수 있다.1 and 2, the housing 71 may be configured such that the sensor 60 does not block the sensing path 61 of the sensor 60 and the temperature and the shape of the solid- A sensing path hole 71a may be formed in a portion where the housing 71 and the sensing path 61 overlap each other.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센싱경로홀(71a)은, 상기 센서(60)를 향하는 방향으로 경사면이 형성될 수 있다. 또한, 상기 센서(60)는, 상기 고액계면의 온도 및 모양을 체크할 수 있도록 적외선 카메라를 포함할 수 있다.1 and 2, the sensing path hole 71a may be formed with an inclined surface in a direction toward the sensor 60. In addition, In addition, the sensor 60 may include an infrared camera to check the temperature and shape of the solid-liquid interface.

예컨대, 적외선은, 가시광선(可視光線)보다 파장이 길며, 0.75㎛에서 1㎜ 범위에 속하는 전자기파로서, 햇빛이나 백열된 물체로부터 방출되는 빛을 스펙트럼으로 분산시켜 보면 적색스펙트럼의 끝보다 더 바깥쪽에 있으므로 적외선이라 한다. 파장 0.75 ∼3㎛의 적외선을 근적외선, 3∼25㎛의 것을 단순히 적외선이라 하며, 25㎛ 이상의 것을 원적외선이라 한다. 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는 것이 특징이며, 이 때문에 열선(熱線)이라고도 한다. 태양이나 발열체로부터 공간으로 전달되는 복사열은 주로 적외선에 의한 것이다. 공업용이나 의료용으로 사용하기 위한 것으로, 강한 적외선을 방출하는 적외선전구가 있다. 적외선이 강한 열효과를 가지고 있는 것은 적외선의 주파수가 물질을 구성하고 있는 분자의 고유진동수와 거의 같은 정도의 범위에 있기 때문에, 물질에 적외선이 부딪치면 전자기적 공진현상(共振現象)을 일으켜 적외광파의 에너지가 효과적으로 물질에 흡수되는 것에 기인한다. 특히 액체나 기체상태의 물질은 각각의 물질에 특유한 파장의 적외선을 강하게 흡수하며, 이 흡수스펙트럼을 조사하여 물질의 화학적 조성ㅇ반응과정ㅇ분자구조를 정밀히 추정하는 수단으로 쓰는데, 이것을 적외선분광분석이라 한다. 또한, 적외선은 파장이 길기 때문에 자외선이나 가시광선에 비하여 미립자에 의한 산란효과가 적어서 공기 중에 비교적 잘 투과한다. 이 특징을 이용한 것으로 적외선사진이 있다.For example, an infrared ray is an electromagnetic wave having a longer wavelength than a visible light and belonging to the range of 0.75 to 1 mm. When a light emitted from a sunlight or an incandescent object is dispersed in a spectrum, So it is called infrared. Infrared rays having a wavelength of 0.75 to 3 占 퐉 are called near infrared rays and those having a wavelength of 3 to 25 占 퐉 are simply infrared rays. It is characterized by having a stronger heat effect than visible light or ultraviolet light, and is therefore also referred to as a heat ray. Radiation heat transferred from the sun or heating element to space is mainly due to infrared rays. For use in industrial or medical applications, there is an infrared bulb that emits strong infrared rays. Infrared rays have a strong thermal effect because the frequency of infrared rays is in the range of about the same as the natural frequency of the molecules constituting the material. Therefore, when an infrared ray hits the material, electromagnetic resonance phenomenon (resonance phenomenon) Is effectively absorbed by the material. In particular, liquids and gaseous materials strongly absorb infrared rays of a specific wavelength, and they are used as a means of precisely estimating the chemical composition of the material and the molecular structure of the material by examining the absorption spectrum. This is called infrared spectroscopy do. In addition, since infrared rays have a long wavelength, scattering effect by the fine particles is less than ultraviolet rays or visible rays, so that they transmit relatively well in air. There is an infrared photo using this feature.

또한, 적외선 검출에는 사진건판, 광전지, 광전관 및 광전도검출기 등이 쓰이나 광전도검출기를 제외하고는 대부분 근적외선의 검출 한계를 가진다. 즉 건판과 광전관은 약 1.2㎛, 광전지는 5㎛ 이하의 적외선만을 검출할 수 있다. 이에 대해 보다 넓은 영역의 적외선을 검출할 수 있는 검출기로는 열전기쌍, 볼로미터, 뉴매틱검출기(pneumatic detector : Golay cell 등) 등이 있으며, 이들을 열적 검출기라 한다. 열전기쌍은 적외선에 의해 생기는 열을 기전력으로 변환시켜 적외선을 검출하는 방법이며, 볼로미터는 열에 의한 전기저항의 변화를 이용한 것이다. 뉴매틱검출기는 열에 의한 기체 팽창에 따른 기체의 압력변화를 이용한 것이다.Photolithography, photovoltaic, phototransducer and photoconductivity detectors are used for infrared ray detection, but most of them have the detection limit of near infrared rays except the photoconductivity detector. That is, the dry plate and the light tube can detect only about 1.2 탆, and the photocell can detect only infrared rays of 5 탆 or less. Detectors capable of detecting a broader range of infrared rays include a thermocouple pair, a bolometer, and a pneumatic detector (Golay cell, etc.), which are referred to as a thermal detector. The thermocouple pair is a method of detecting infrared rays by converting heat generated by infrared rays into electromotive force, and the bolometer uses a change in electrical resistance due to heat. The pneumatic detector is based on the change in gas pressure due to thermal expansion of the gas.

또한, 대기 중에서의 투과성을 이용한 것으로는 항공사진측량(0.8㎛)ㅇ원거리사진ㅇ야간촬영ㅇ거리측정ㅇ적외선감시장치 등이 있다. 적외선이 가시광선과 다른 반사율을 가지고 있다는 광학적 특성을 이용하여 화폐, 증권, 문서 등의 위조검사나 감정에 적외선사진을 활용한다. 또 열효과 특성을 이용한 각종 재료, 공산품, 농수산품의 적외선 건조와 가열은 산업과 실생활에서 널리 쓰인다. 의료면에서는 소독, 멸균과 관절 및 근육의 치료로서 근적외선이 많이 쓰이고, 10㎛의 적외선 레이저빔으로는 외과수술, 종양의 제거, 신경의 연결 등에 실용화되고 있다. 그 밖에 자동경보기, 문의 자동개폐기 등에 적외선과 검출기를 조합하여 쓰기도 한다. 또 학술적 단계에서 우라늄동위원소의 분리와 핵융합반응 실현을 위한 연구에 1.06㎛, 10㎛, 16㎛의 적외선 레이저빔이 유효하게 사용된다.In addition, the use of the transparency in the air includes aerial photogrammetry (0.8 μm), distance photography, night vision, distance measurement, and infrared monitoring. Infrared photographs are used for counterfeit inspection and emotion such as money, securities, documents, etc., by using the optical characteristic that the infrared ray has a reflectance different from that of the visible ray. In addition, infrared drying and heating of various materials, industrial products and agricultural and marine products using heat effect characteristics are widely used in industry and real life. In the medical field, near infrared rays are widely used for disinfection, sterilization and treatment of joints and muscles, and 10 .mu.m infrared laser beam is put to practical use for surgical operation, removal of tumor and connection of nerve. In addition, auto detectors, automatic door switches and infrared detectors are used in combination. In addition, 1.06 ㎛, 10 ㎛ and 16 ㎛ infrared laser beams are effectively used for the separation of uranium isotopes and the realization of fusion reaction at the academic stage.

여기서, 상기 적외선 카메라는 적외선에 대한 충분한 감도를 갖는 전자 결합 소자(CCD) 카메라이며, 열에 의해 바뀐 적외선 파장을 감지한다. 이러한 적외선 카메라는 물체들의 온도 차이를 이용하는 덕분에 야간투시경처럼 광증폭 기술이 적용된 기기와 달리 가시광선이 전혀 없는 곳에서도 선명한 이미지를 제공한다. 또한, 최근에는 레이저를 이용한 근적외선 광원과 II(image intensifier)를 사용한 일체형 적외선 카메라가 시험 제작되었다.Here, the infrared camera is an electronic coupling device (CCD) camera having sufficient sensitivity to infrared rays and senses infrared wavelengths changed by heat. This infrared camera utilizes the temperature difference of objects to provide clear images even in the absence of visible light, unlike devices that use optical amplification technology like night vision. In addition, recently, an integrated infrared camera using a near-infrared light source using a laser and an image intensifier (II) has been manufactured.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 상기 실리콘 용탕(21)으로부터 방사되는 열을 차단하도록 상기 실리콘 단결정 잉곳(41) 주변을 둘러싸고 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)과 상기 도가니(20) 사이에 설치되는 실드(50)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 실드(50)는, 상기 센서(60)의 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 상기 센서(60)를 향하는 방향으로 경사면(51)이 형성될 수 있다.1 and 2, the silicon ingot manufacturing apparatus 100 surrounds the silicon single crystal ingot 41 so as to block heat radiated from the silicon melt 21, And a shield (50) provided between the single crystal ingot (41) and the crucible (20). The shield 50 may be formed with an inclined surface 51 in a direction toward the sensor 60 so as not to block the sensing path 61 of the sensor 60.

따라서, 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치(70)의 끝단이 상기 센서(60)의 센싱경로(61) 보다 하방으로 연장된다. 이때 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 센싱경로홀(71a)이 형성되는 상기 냉각 장치(70)를 구비하여, 상기 센서(60)의 상기 센싱경로(61)를 가리지않고 상기 냉각 장치(70)를 연장할 수 있다.Accordingly, the silicon ingot manufacturing apparatus 100 may be configured such that the end of the cooling device 70 is connected to the end of the sensor 60 so that the crystal growth rate can be increased by rapidly removing the heat of the silicon single crystal ingot 41. [ Extends downward from the sensing path (61). The cooling device 70 includes a sensing path hole 71a formed so as not to cover the sensing path 61 so that the sensing path 61 of the sensor 60 is intercepted by the cooling device 70, Can be extended.

그러므로, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 상기 냉각 장치(70)의 길이를 최대로 연장하여 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거할 수 있다. 이때 결정으로의 열전달을 극대화하여 Gn값을 증가 시켜 상기 단결정 잉곳(41)의 성장 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 단결정 잉곳(41)의 성장 속도를 증가시키므로 상기 단결정 잉곳(41)의 생산성 향상을 기대할 수 있다.Therefore, the silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to some embodiments of the present invention can rapidly remove the heat of the silicon single crystal ingot 41 by extending the length of the cooling device 70 to the maximum. At this time, the growth rate of the single crystal ingot 41 can be increased by maximizing the heat transfer to the crystal and increasing the Gn value. In addition, since the growth rate of the single crystal ingot (41) is increased, the productivity of the single crystal ingot (41) can be expected to be improved.

도 3 내지 도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치(100)의 냉각 장치(70)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 to 4 are cross-sectional views schematically showing a cooling device 70 of a silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to some other embodiments of the present invention.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)의 상기 냉각 장치(70)는, 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치(70)의 끝단이 상기 센서(60)의 센싱경로(61) 보다 하방으로 연장된다. 이때 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 센싱경로홀(71a)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 냉각 장치(70)의 수냉관(72)이 상기 센서(60)의 센싱경로(61)를 가리지 않도록 상기 수냉관(72)의 코일 형상이 상기 센싱경로(61)를 회피하여 형성되도록 우회 경로를 따라 형성될 수 있다.3 to 4, for example, the cooling device 70 of the silicon ingot manufacturing apparatus 100 can rapidly remove the heat of the silicon single crystal ingot 41 to increase the crystal growth rate The end of the cooling device 70 extends below the sensing path 61 of the sensor 60. [ At this time, a sensing path hole 71a may be formed so as not to cover the sensing path 61. It is preferable that the coil shape of the water-cooling pipe 72 is formed so as to avoid the sensing path 61 so that the water-cooling pipe 72 of the cooling device 70 does not cover the sensing path 61 of the sensor 60 Can be formed along the bypass path.

한편, 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 장치(70)의 상기 수냉관(72)은, 전체적으로 제 1 피치를 갖는 제 1 피치부(P1) 및 상기 센서(60)의 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 상기 센싱경로(61)가 지나는 부분은 상기 제 1 피치보다 큰 제 2 피치를 갖는 제 2 피치부(P2)를 포함할 수 있다.3, the water-cooling pipe 72 of the cooling device 70 includes a first pitch portion P1 having a first pitch as a whole and a second pitch portion P1 having a first pitch P1, (61) may include a second pitch portion (P2) having a second pitch larger than the first pitch so as not to cover the first pitch portion (61).

또한, 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 장치(70)의 상기 수냉관(72)은, 상기 센서(60)의 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 상기 센싱경로(61)가 지나는 부분은 직선 또는 곡선으로 회피구간(72a)이 형성되고 상기 센싱경로(61)가 지나지 않는 부분은 코일 형상으로 형성될 수 있다.4, the water-cooling pipe 72 of the cooling device 70 is connected to the sensing path 61 through the sensing path 61 so as not to cover the sensing path 61 of the sensor 60 The portion where the avoidance section 72a is formed in a straight line or a curve and the portion in which the sensing path 61 does not pass may be formed in a coil shape.

따라서, 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치(70)의 끝단이 상기 센서(60)의 센싱경로(61) 보다 하방으로 연장된다. 이때 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 센싱경로홀(71a)이 형성되는 상기 냉각 장치(70)를 구비한다. 또한, 상기 냉각 장치(70)내의 상기 수냉관(72)에 의해서 상기 센싱경로(61)가 가려지지 않도록 상기 센싱경로(61)와 상기 수냉관(72)이 겹쳐지는 부분의 상기 코일 형상의 피치를 조정하거나 상기 회피구간(72a)을 형성하여 상기 센싱경로(61)를 회피하도록 우회 경로를 형성할 수 있다.Accordingly, the silicon ingot manufacturing apparatus 100 may be configured such that the end of the cooling device 70 is connected to the end of the sensor 60 so that the crystal growth rate can be increased by rapidly removing the heat of the silicon single crystal ingot 41. [ Extends downward from the sensing path (61). And a sensing path hole 71a formed so as not to cover the sensing path 61. [ The coil-shaped pitch of the portion where the sensing path 61 and the water-cooling tube 72 overlap so that the sensing path 61 is not blocked by the water-cooling tube 72 in the cooling device 70 A bypass path may be formed to avoid the sensing path 61 by forming the avoidance section 72a.

그러므로, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 상기 냉각 장치(70)내의 상기 수냉관(72)에 상기 센싱경로(61)를 회피하는 우회 경로를 형성하고 상기 냉각 장치(70)의 길이를 최대로 연장하여 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거할 수 있다. 이때 결정으로의 열전달을 극대화하여 Gn값을 증가 시켜 상기 단결정 잉곳(41)의 성장 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 단결정 잉곳(41)의 성장 속도를 증가시키므로 상기 단결정 잉곳(41)의 생산성 향상을 기대할 수 있다.Therefore, in the silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to some other embodiments of the present invention, a detour path for avoiding the sensing path 61 is formed in the water-cooled tube 72 in the cooling device 70 The length of the cooling device 70 can be maximally extended to quickly remove the heat of the silicon single crystal ingot 41. At this time, the growth rate of the single crystal ingot 41 can be increased by maximizing the heat transfer to the crystal and increasing the Gn value. In addition, since the growth rate of the single crystal ingot (41) is increased, the productivity of the single crystal ingot (41) can be expected to be improved.

도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 실리콘 잉곳 제조 장치(100)의 냉각 장치(70)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view schematically showing a cooling device 70 of a silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to still another embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)의 상기 냉각 장치(70)는, 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치(70)의 끝단이 상기 센서(60)의 센싱경로(61) 보다 하방으로 연장된다. 이때, 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 센싱경로홀(71a)이 형성된다. 또한, 상기 센싱경로(61)를 안정적으로 확보할 수 있도록 상기 센싱경로홀(71a)에 연결되어 상기 센서(60)를 향하는 방향으로 경사지게 형성되는 센싱경로 가이드 부재(73)를 포함할 수 있다. 한편, 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 센싱경로 가이드 부재(73)는, 상기 센서(60)를 향하는 ??향으로 경사지고 파이프 형상으로 형성될 수 있다.5, for example, the cooling device 70 of the silicon ingot manufacturing apparatus 100 may be configured to rapidly remove the heat of the silicon single crystal ingot 41 to increase the crystal growth rate, An end of the cooling device (70) extends below the sensing path (61) of the sensor (60). At this time, a sensing path hole 71a is formed so as not to block the sensing path 61. [ The sensing path guide member 73 may include a sensing path guide member 73 connected to the sensing path hole 71a and sloping in a direction toward the sensor 60 so that the sensing path 61 may be stably secured. 5, the sensing path guide member 73 may be formed to be inclined toward the sensor 60 and formed into a pipe shape.

따라서, 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치(70)의 끝단이 상기 센서(60)의 센싱경로(61) 보다 하방으로 연장된다. 이때 상기 센싱경로(61)를 가리지 않도록 센싱경로홀(71a)이 형성되는 상기 냉각 장치(70)를 구비한다. 또한, 상기 냉각 장치(70)내의 상기 수냉관(72)에 의해서 상기 센싱경로(61)가 가려지지 않도록, 상기 센싱경로홀(71a)에 연결되며 상기 센서(60)를 향하는 방향으로 경사지고 파이프 형상으로 형성되는 상기 센싱경로 가이드 부재(73)를 포함하여 상기 센싱경로(61)를 안정적으로 확보할 수 있다.Accordingly, the silicon ingot manufacturing apparatus 100 may be configured such that the end of the cooling device 70 is connected to the end of the sensor 60 so that the crystal growth rate can be increased by rapidly removing the heat of the silicon single crystal ingot 41. [ Extends downward from the sensing path (61). And a sensing path hole 71a formed so as not to cover the sensing path 61. [ The sensor 60 is connected to the sensing path hole 71a and is inclined in a direction toward the sensor 60 so that the sensing path 61 is not covered by the water-cooling pipe 72 in the cooling device 70, The sensing path 61 including the sensing path guide member 73 may be stably secured.

그러므로, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 상기 실리콘 잉곳 제조 장치(100)는, 상기 냉각 장치(70)내에 상기 센싱경로(61)를 확보할 수 있는 센싱경로 가이드 부재(73)를 포함한다. 이때 상기 냉각 장치(70)의 길이를 최대로 연장하여 상기 실리콘 단결정 잉곳(41)의 열을 빠르게 제거할 수 있다. 또한, 결정으로의 열전달을 극대화하여 Gn값을 증가시켜 상기 단결정 잉곳(41)의 성장 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 단결정 잉곳(41)의 성장 속도를 증가시키므로 상기 단결정 잉곳(41)의 생산성 향상을 기대할 수 있다.Therefore, the silicon ingot manufacturing apparatus 100 according to some other embodiments of the present invention includes a sensing path guide member 73 capable of securing the sensing path 61 in the cooling device 70 . At this time, the length of the cooling device 70 can be maximally extended to quickly remove the heat of the silicon single crystal ingot 41. Also, the heat transfer to the crystal is maximized to increase the Gn value, and the growth rate of the single crystal ingot 41 can be increased. In addition, since the growth rate of the single crystal ingot (41) is increased, the productivity of the single crystal ingot (41) can be expected to be improved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 챔버
20: 도가니
30: 히터
40: 인상 장치
50: 실드
60: 센서
70: 냉각 장치
100: 실리콘 잉곳 제조 장치10: chamber
20: Crucible
30: Heater
40: lifting device
50: Shield
60: Sensor
70: Cooling device
100: Silicon ingot manufacturing apparatus

Claims (10)

챔버;
실리콘 용탕을 수용하도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 도가니;
상기 실리콘 용탕을 가열할 수 있도록 상기 도가니를 가열하는 히터;
상기 실리콘 용탕으로부터 성장되는 실리콘 잉곳을 인상할 수 있도록, 상기 챔버에 설치되는 인상 장치;
상기 실리콘 용탕과 상기 실리콘 잉곳의 경계면인 고액계면을 확인할 수 있도록 상기 챔버의 일측에 설치되는 센서; 및
상기 실리콘 잉곳을 냉각할 수 있도록 상기 실리콘 잉곳의 주변에 설치되는 냉각 장치;를 포함하고,
상기 냉각 장치는, 상기 실리콘 잉곳의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치의 끝단이 상기 센서의 센싱경로 보다 하방으로 연장되며, 상기 센싱경로를 가리지 않도록 센싱경로홀이 형성되는, 실리콘 잉곳 제조 장치.chamber;
A crucible installed inside the chamber to receive the silicon melt;
A heater for heating the crucible so as to heat the silicon melt;
A pulling device installed in the chamber so as to pull up a silicon ingot grown from the molten silicon;
A sensor installed at one side of the chamber so as to confirm a solid-liquid interface which is an interface between the silicon melt and the silicon ingot; And
And a cooling device installed around the silicon ingot so as to cool the silicon ingot,
The cooling device may further include a cooling path extending from an end of the cooling device to a lower side of the sensing path of the sensor so as to rapidly remove the heat of the silicon ingot to increase a crystal growth rate, Is formed on the surface of the silicon ingot. 제 1 항에 있어서,
상기 냉각 장치는,
원통 형상의 하우징; 및
상기 하우징의 내부에 설치되고 코일 형상으로 감겨지는 수냉관;
을 포함하는, 실리콘 잉곳 제조 장치.The method according to claim 1,
The cooling device includes:
A cylindrical housing; And
A water-cooled tube installed inside the housing and wound in a coil shape;
Wherein the silicon ingot is a silicon ingot. 제 2 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않고 상기 고액계면의 온도 및 모양을 체크할 수 있도록, 상기 하우징과 상기 센싱경로가 겹치는 부분에 센싱경로홀이 형성되고,
상기 센싱경로홀은, 상기 센서를 향하는 방향으로 경사면이 형성되는, 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치.3. The method of claim 2,
The housing includes:
A sensing path hole is formed in a portion where the sensing path and the housing overlap with each other so that the temperature and shape of the solid-liquid interface can be checked without discriminating the sensing path of the sensor,
Wherein the sensing path hole has an inclined surface formed in a direction toward the sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 고액계면의 온도 및 모양을 체크할 수 있도록 적외선 카메라를 포함하는 것인, 실리콘 잉곳 제조 장치.The method according to claim 1,
The sensor includes:
And an infrared camera for checking the temperature and shape of the solid-liquid interface. 제 1 항에 있어서,
상기 실리콘 용탕으로부터 방사되는 열을 차단하도록 상기 실리콘 단결정 잉곳 주변을 둘러싸고 상기 실리콘 단결정 잉곳과 상기 도가니 사이에 설치되는 실드를 더 포함하고,
상기 실드는, 상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않도록 상기 센서를 향하는 방향으로 경사면이 형성되는, 실리콘 잉곳 제조 장치.The method according to claim 1,
And a shield disposed between the silicon single crystal ingot and the crucible to surround the silicon single crystal ingot so as to block heat radiated from the molten silicon,
Wherein the shield is formed with an inclined surface in a direction toward the sensor so as not to block the sensing path of the sensor. 챔버;
실리콘 용탕을 수용하도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 도가니;
상기 실리콘 용탕을 가열할 수 있도록 상기 도가니를 가열하는 히터;
상기 실리콘 용탕으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상할 수 있도록, 상기 챔버에 설치되는 인상 장치;
상기 실리콘 용탕과 상기 실리콘 단결정 잉곳의 경계면인 고액계면을 확인할 수 있도록 상기 챔버의 일측에 설치되는 센서; 및
상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각할 수 있도록 상기 실리콘 단결정 잉곳의 주변에 설치되는 냉각 장치;를 포함하고,
상기 냉각 장치는, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치의 끝단이 상기 센서의 센싱경로 보다 하방으로 연장되며, 상기 센싱경로를 가리지 않도록 센싱경로홀이 형성되고,
상기 냉각 장치의 수냉관이 상기 센서의 센싱경로를 가리지 않도록 상기 수냉관의 코일 형상이 상기 센싱경로를 회피하여 형성되도록 우회 경로를 따라 형성되는 것인, 실리콘 잉곳 제조 장치.chamber;
A crucible installed inside the chamber to receive the silicon melt;
A heater for heating the crucible so as to heat the silicon melt;
A pulling device installed in the chamber so as to pull up a silicon single crystal ingot grown from the molten silicon;
A sensor installed on one side of the chamber so as to confirm a solid-liquid interface which is an interface between the silicon melt and the silicon single crystal ingot; And
And a cooling device installed around the silicon single crystal ingot so as to cool the silicon single crystal ingot,
Wherein the cooling device extends downward from the sensing path of the sensor so that the temperature of the silicon single crystal ingot can be rapidly removed to increase the crystal growth rate, Holes are formed,
Wherein a coil shape of the water-cooled tube is formed along a detour path so as to avoid the sensing path so that the water-cooling tube of the cooling device does not block the sensing path of the sensor. 제 6 항에 있어서,
상기 냉각 장치의 상기 수냉관은,
전체적으로 제 1 피치를 갖는 제 1 피치부; 및
상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않도록 상기 센싱경로가 지나는 부분은 상기 제 1 피치보다 큰 제 2 피치를 갖는 제 2 피치부;
를 포함하는, 실리콘 잉곳 제조 장치.The method according to claim 6,
The water-cooled tube of the cooling device may include:
A first pitch portion having a first pitch as a whole; And
A second pitch portion having a second pitch larger than the first pitch, the second pitch portion passing through the sensing path so as not to block the sensing path of the sensor;
And a silicon ingot manufacturing apparatus. 제 6 항에 있어서,
상기 냉각 장치의 상기 수냉관은,
상기 센서의 상기 센싱경로를 가리지 않도록 상기 센싱경로가 지나는 부분은 직선 또는 곡선으로 회피구간이 형성되고 상기 센싱경로가 지나지 않는 부분은 코일 형상으로 형성되는, 실리콘 잉곳 제조 장치.The method according to claim 6,
The water-cooled tube of the cooling device may include:
Wherein a part of the sensing path passing through the sensing path is formed in a straight line or a curved shape so as not to cover the sensing path of the sensor, and a part of the sensing path is formed in a coil shape. 챔버;
실리콘 용탕을 수용하도록 상기 챔버의 내부에 설치되는 도가니;
상기 실리콘 용탕을 가열할 수 있도록 상기 도가니를 가열하는 히터;
상기 실리콘 용탕으로부터 성장되는 실리콘 단결정 잉곳을 인상할 수 있도록, 상기 챔버에 설치되는 인상 장치;
상기 실리콘 용탕과 상기 실리콘 단결정 잉곳의 경계면인 고액계면을 확인할 수 있도록 상기 챔버의 일측에 설치되는 센서; 및
상기 실리콘 단결정 잉곳을 냉각할 수 있도록 상기 실리콘 단결정 잉곳의 주변에 설치되는 냉각 장치;를 포함하고,
상기 냉각 장치는, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 열을 빠르게 제거하여 결정의 성장 속도를 증가 시킬 수 있도록, 상기 냉각 장치의 끝단이 상기 센서의 센싱경로 보다 하방으로 연장되며 상기 센싱경로를 가리지 않도록 센싱경로홀이 형성되고,
상기 센싱경로를 안정적으로 확보할 수 있도록 상기 센싱경로홀에 연결되어 상기 센서를 향하는 방향으로 경사지게 형성되는 센싱경로 가이드 부재를 포함하는, 실리콘 잉곳 제조 장치.chamber;
A crucible installed inside the chamber to receive the silicon melt;
A heater for heating the crucible so as to heat the silicon melt;
A pulling device installed in the chamber so as to pull up a silicon single crystal ingot grown from the molten silicon;
A sensor installed on one side of the chamber so as to confirm a solid-liquid interface which is an interface between the silicon melt and the silicon single crystal ingot; And
And a cooling device installed around the silicon single crystal ingot so as to cool the silicon single crystal ingot,
The cooling device may further include a sensing path hole extending from an end of the cooling device to a lower side of the sensing path of the sensor so as to rapidly remove the heat of the silicon single crystal ingot and increase the crystal growth rate, Is formed,
And a sensing path guide member connected to the sensing path hole and formed so as to be inclined in a direction toward the sensor so as to stably secure the sensing path. 제 9 항에 있어서,
상기 센싱경로 가이드 부재는,
상기 센서를 향하는 방향으로 경사지고 원통 형상으로 형성되는, 실리콘 잉곳 제조 장치.10. The method of claim 9,
The sensing path guide member
And is formed in an oblique and cylindrical shape in a direction toward the sensor.
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