KR20200055654A - 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스 - Google Patents

단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스 Download PDF

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Abstract

본 출원은 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스를 제공한다. 반사 스크린은 내부 실린더, 외부 실린더, 내부 실린더와 외부 실린더 사이에 샌드위치된 단열재, 및 내부 실린더와 외부 실린더의 조인트에 배치된 단열 패드를 포함한다. 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스는 외부 실린더에서 내부 실린더로의 열 관류율을 감소시킬 수 있으며, 잉곳의 수직 온도 구배를 증가시키고, 용융된 실리콘으로부터 증발된 실리콘 산화물이 반사 스크린의 외부 실린더 상에 응축되는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 용융 실리콘으로 떨어지는 산화물에 의한 다결정을 저감시킬 수 있다. 또한, 단결정 실리콘의 성장 동안 요구되는 열 출력은 불필요한 열 관류율의 감소로 인해 감소될 수 있다.

Description

단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스 {A REFLECTIVE SCREEN OF A MONOCRYSTAL GROWTH FURNACE AND THE MONOCRYSTAL GROWTH FURNACE}
본 출원은 반도체의 기술 분야에 관한 것으로서, 특히 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스에 관한 것이다.
기술 및 새로운 전자 제품의 개발과 함께, 큰 직경을 갖는 단결정 실리콘의 요구가 급격히 증가하고 있다. 단결정 실리콘을 성장시키는 방법은 초크랄스키 공정(Czochralski process)(CZ), 부유 구역 공정(floating zone process)(FZ) 및 에피택셜 성장을 포함한다. 초크랄스키 공정 및 부유 구역 공정은 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는데 사용되고 에피택셜 성장은 단결정 실리콘 막을 성장시키는데 사용된다. 일반적으로, CZ 공정은 가장 잘 알려진 공정이며, 제조된 단결정 실리콘은 집적 회로, 다이오드, 에피택셜 기판, 태양 전지 등에 적용된다.
CZ 공정은 단결정 성장 퍼니스의 도가니에서 시드 결정을 용융 실리콘에 침지시키는 단계, 시드 결정 및 도가니를 회전시키는 단계, 및 시드 결정을 당겨 네크, 크라운, 숄더, 본체 및 꼬리를 순서대로 성장시키는 단계, 및 단결정 실리콘 잉곳을 얻는 단계를 포함한다. 퍼니스에서, 반사 스크린은 용융 실리콘 및 도가니로부터 실리콘 결정으로의 열 복사를 방지할 수 있고, 잉곳의 수직 온도 구배를 증가시키고, 결정 성장 속도 및 결정 기원 입자(COP) 등과 같은 내부 결함을 제어한다. 또한, 반사 스크린은 퍼니스의 상부로부터 공급된 불활성 가스의 흐름을 보다 빠른 유량으로 용융 실리콘의 표면을 통과하도록 조절할 수 있어서, 결정 내의 산소 및 불순물의 함량이 제어될 수 있다. 그러나, 공지된 반사 스크린은 외부 실린더로부터 내부 실린더로의 열 관류율을 효과적으로 방지할 수 없다.
따라서, 상기 문제점을 해결할 수 있는 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스가 필요하다.
단순화된 형태의 일련의 개념이 여기에 도입되며, 이는 상세한 설명에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 본 발명의 이러한 요약은 청구된 기술 해결 방안의 핵심 요소 또는 필수적인 기술적 특징을 제한하거나 청구된 기술 해결 방안의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
본 출원은 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린을 제공하며, 상기 반사 스크린은 내부 실린더, 외부 실린더, 내부 실린더와 외부 실린더 사이에 샌드위치된 단열재, 및 내부 실린더와 외부 실린더의 조인트에 배치된 단열 패드를 포함한다.
일 실시예에서, 단열 패드의 재료는 석영을 포함한다.
일 실시예에서, 석영은 코팅 처리된다.
일 실시예에서, 반사 스크린은 적어도 하나의 단열 패드를 포함한다.
일 실시예에서, 단열 패드는 내부 실린더의 바닥에 배치된 제 1 단열 패드 및/또는 내부 실린더의 상단에 배치된 제 2 단열 패드를 포함한다.
일 실시예에서, 단열 패드는 내부 실린더의 상단에 배치된 제 2 단열 패드를 포함하고, 반사 스크린은 역 원추형 본체 및 본체의 상단부로부터 연장된 연장부를 포함하고, 제 2 단열 패드는 연장부 상에 배치되고 내부 실린더와 외부 실린더 사이에 샌드위치된 부분을 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 내부 실린더 및/또는 외부 실린더의 재료는 탄소/탄소 복합체(C/C) 및/또는 그래핀을 포함한다.
본 출원은 추가로 퍼니스 본체, 퍼니스 본체에 배치된 도가니, 및 전술한 실시예들 중 어느 하나의 반사 스크린을 포함하는 단결정 성장 퍼니스를 제공하며, 상기 반사 스크린은 도가니 위에 있다.
도 1은 본 출원의 하나의 실시예에 따라 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린의 구조를 도시한다.
도 2는 본 출원의 하나의 실시예에 따라 단결정 성장 퍼니스의 구조를 도시한다.
도 3a는 종래 기술의 반사 스크린의 아날로그 온도 구배를 도시한다.
도 3b는 본 출원의 일 실시예에 따른 반사 스크린의 아날로그 온도 구배를 도시한다.
예시적인 실시예는 본 개시가 철저하고 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하도록 제공된다. 본 개시의 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해, 특정 구성 요소들, 디바이스들 및 방법들의 예와 같은 다수의 특정 세부 사항들이 설명된다. 특정 세부 사항들이 이용될 필요가 없고, 예시적인 실시예들이 많은 다른 형태들로 구현될 수 있고 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 일부 예시적인 실시예에서, 잘 알려진 프로세스, 잘 알려진 장치 구조 및 잘 알려진 기술은 상세히 설명되지 않는다.
본 발명은 상이한 형태로 실시될 수 있으며 개시된 실시예의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 반대로, 실시예는 완전하고 완벽한 개시를 달성하고 당업자가 본 발명의 범위를 완전히 받도록 제공된다. 도면에서, 명확성을 위해, 층 및 영역의 크기 및 상대 크기는 과장될 수 있다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에" 있거나, "에 맞물리거나", "에 연결되거나" 또는 "에 결합된" 것으로 지칭될 때, 그것은 다른 요소 또는 층 상에 직접 있거나, 맞물리거나, 연결되거나 또는 결합될 수 있거나, 또는 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 반면에, 요소가 다른 요소 또는 층 "상에 직접 있거나", "직접 맞물리거나", "직접 연결되거나", 또는 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간 요소 또는 층이 존재할 수 없다. 요소들 사이의 관계를 설명하기 위해 사용된 다른 단어들은 유사한 방식으로 해석되어야 한다(예를 들어, "사이에" 대 "직접 사이에", "인접한" 대 "직접 인접한" 등). 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 하나 이상의 관련된 열거된 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
"내부", "외부", "밑에", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 바와 같이 하나의 요소 또는 특징이 다른 요소(들) 또는 특징(들)과의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서 설명의 편의를 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향 외에 사용 또는 동작 중인 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 장치가 뒤집히면, 다른 요소 또는 특징의 "아래" 또는 "밑에"로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위"에 배향될 것이다. 따라서, "아래"라는 용어는 위 및 아래의 배향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다르게 배향될 수 있고(90도 회전되거나 다른 배향으로), 여기에 사용된 공간적으로 상대적인 기술자가 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 제한하려는 것이 아니다. 여기에 사용되는 바와 같이, 단수의 표현 “a,” “an,” and “the”는, 문맥 상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. "포함하다(“comprises”, “comprising”, “including,”)" 및 "갖는(“having”)"이라는 용어는 포괄적인 것이므로 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다. 본 명세서에 기술된 방법 단계들, 프로세스들 및 동작들은, 성능 순서로 구체적으로 식별되지 않는 한, 논의되거나 도시된 특정 순서로 반드시 그들의 성능을 요구하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한 추가적인 또는 대안적인 단계가 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 명세서에 설명된 예시적인 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예(및 중간 구조)의 개략도의 단면도를 참조한다. 따라서, 예를 들어 제조 기술 및/또는 공차로 인한 형상 변경이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 특정 형태의 영역으로 제한되지 않아야 하고, 예를 들어 제조에 의해 야기된 형태의 편차를 포함해야 한다.
본 발명의 완전한 이해를 위해, 본 발명의 기술적 해결책을 설명하기 위해 상세한 단계들이 다음의 설명에서 상세히 설명될 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명하지만, 본 발명의 상세한 설명에 더하여, 본 발명은 다른 실시 형태를 가질 수도 있다.
단결정 성장 퍼니스에서, 반사 스크린은 용융 실리콘 및 석영 도가니로부터 실리콘 결정의 표면으로의 방열을 방지할 수 있고, 잉곳의 수직 온도 구배를 증가시키고, 결정 성장 속도 및 결정 기원 입자(COP) 등과 같은 내부 결함을 제어한다. 또한, 반사 스크린은 퍼니스의 상부로부터 공급된 불활성 가스의 흐름을 보다 빠른 유량으로 용융 실리콘의 표면을 통과하도록 조절할 수 있어서, 결정 내의 산소 및 불순물의 함량이 제어될 수 있다. 그러나, 공지된 반사 스크린은 외부 실린더로부터 내부 실린더로의 열 관류율을 효과적으로 방지할 수 없다. 불필요한 열 관류율은 추가 가열 효율을 유발하고, 내부 실린더의 온도를 증가시키고, 외부 실린더의 온도를 낮추고, 잉곳의 원치 않는 온도 구배를 일으키며, 용융된 실리콘 응축물로부터 증발된 실리콘 산화물을 반사 스크린의 외부 실린더 상에 응축시킨다. 이에 의해, 다결정은 용융 실리콘으로 떨어지는 실리콘 산화물(SiOx)에 의해 야기될 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 출원은 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린 및 단결정 성장 퍼니스를 제공한다. 반사 스크린은 내부 실린더, 외부 실린더, 내부 실린더와 외부 실린더 사이에 샌드위치된 단열재, 및 내부 실린더와 외부 실린더의 조인트에 배치된 단열 패드를 포함한다. 본 출원의 반사 스크린은 외부 실린더로부터 내부 실린더로의 열 관류율을 감소시킬 수 있으며, 잉곳의 수직 온도 구배를 증가시키고, 용융된 실리콘으로부터 증발된 실리콘 산화물이 반사 스크린의 외부 실린더 상에 응축되는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 용융 실리콘으로 떨어지는 산화물에 의한 다결정을 저감시킬 수 있다. 또한, 단결정 실리콘의 성장 동안 요구되는 열 출력은 불필요한 열 관류율의 감소로 인해 감소될 수 있다. 본 출원의 단결정 성장 퍼니스는 전술한 바와 같은 반사 스크린을 포함하기 때문에 동일한 장점을 갖는다.
본 출원을 완전히 이해하기 위해, 본 출원에 제공된 기술적 수단을 예시하기 위해 구조 및/또는 프로세스가 제공되고 상세하게 설명된다. 바람직한 실시예는 다음과 같이 설명되지만, 본 출원은 여전히 다른 실시예를 갖는다.
예 1
도 1을 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따르면, 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린(100)이 상세히 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반사 스크린(100)은 내부 실린더(101), 외부 실린더(102), 내부 실린더(101)와 외부 실린더(102) 사이에 샌드위치된 단열재(103), 및 내부 실린더(101)와 외부 실린더(102)의 조인트에 배치된 단열 패드(104)를 포함한다.
일 실시예에서, 반사 스크린(100)은 역 원추형 본체 및 본체의 상단부로부터 연장된 연장부를 포함한다. 본체의 수직 단면 형상은 역 원추형, 즉 좁은 바닥 및 넓은 상단이므로, 용융 실리콘 및 히터로부터 단결정 실리콘으로의 열 관류가 방지될 수 있다. 반사 스크린(100)이 단결정 성장 퍼니스에 적용되는 동안, 본체의 바닥은 용융 실리콘의 표면 근처에 있다.
반사 스크린(100)은 내부 실린더(101) 및 외부 실린더(102)를 포함한다. 내부 실린더(101) 및 외부 실린더(102)는 샌드위치 구조를 형성하고, 단열재(103)는 샌드위치 구조에 충전된다. 내부 실린더(101) 및/또는 외부 실린더(102)의 재료는 탄소/탄소 복합체(C/C) 및/또는 그래핀을 포함한다. 단열재(103)는 고체 탄소 펠트를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 고체 탄소 펠트는 열 전도성이 낮고, 열 보존 및 단열 특성이 우수하므로, 용융 실리콘 및 히터로부터 단결정 실리콘 잉곳으로의 열 관류율이 감소될 수 있고, 결정 잉곳의 온도가 낮아질 수 있다.
단열 패드(104)는 내부 실린더(101)와 외부 실린더(102) 사이의 열 관류율을 감소시키기 위해 내부 실린더(101)와 외부 실린더(102) 사이의 연결부에 설정된다. 단열 패드(104)의 재료는 내부 실린더(101) 및 외부 실린더(102)의 재료보다 열 전도성이 낮다. 일 실시예에서, 단열 패드(104)의 재료는 흑연보다 열 전도율이 낮고 더 우수한 단열 특성으로 인해 내부 실린더와 외부 실린더(101, 102) 사이의 열 관류율을 효과적으로 감소시키는 석영을 포함한다. 재료는 코팅 처리되거나 또는 그렇지 않은 석영 재료를 포함한다.
단열 패드(104)는 내부 실린더와 외부 실린더(101, 102) 사이의 열 관류율을 감소시키고, 특히 더 높은 온도의 외부 실린더(102)로부터 더 낮은 온도의 내부 실린더(101)로의 열 관류를 방지하고, 따라서, 외부 실린더(102)의 온도는 증가하면서 내부 실린더(101)의 온도는 감소한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, FEMAG, CGSim 등과 같은 디지털 아날로그 소프트웨어가 계산에 적용된다. 현재 알려진 반사 스크린과 비교할 때, 본 출원의 반사 스크린(100)은 단열 패드를 가지며, 내부 실린더(101)의 온도는 평균 30-150 ℃ 감소하고 외부 실린더(102)의 온도는 평균 10-100 ℃ 증가한다. 내부 실린더(101)의 온도의 감소는 잉곳 표면으로부터 내부 실린더(101)로의 열 복사를 향상시킬 수 있고, 잉곳의 온도 구배를 증가시킨다. 외부 실린더(102)의 온도의 증가는 용융된 실리콘 표면으로부터 증발된 실리콘 산화물(SiOx)의 증기가 외부 실린더(102) 상에 응축되는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 용융 실리콘으로 떨어지는 실리콘 산화물(SiOx)에 의해 야기된 다결정이 감소될 수 있다. 동시에, 도가니의 축 방향 온도차가 감소될 수 있고, 도가니의 내부 응력 분포가 완화될 수 있다. 또한, 내부 실린더(101)와 외부 실린더(102) 사이의 불필요한 열 관류율의 감소로 인해 단결정 실리콘의 성장 동안 요구되는 열 출력이 감소될 수 있다.
단열 패드(104) 중 적어도 하나는 반사 스크린에 포함된다. 일 실시예에서, 단열 패드(104)는 내부 실린더(101)의 바닥에 배치된 제 1 단열 패드 및/또는 내부 실린더(101)의 상단에 배치된 제 2 단열 패드를 포함한다. 내부 실린더(101)의 바닥에서, 제 1 단열 패드는 내부 실린더(101)와 외부 실린더(102) 사이의 열 관류율을 감소시키기 위해 수직 또는 경사로 설정된다. 제 2 단열 패드는 내부 실린더(101)의 상단의 가장자리 및 외부 실린더(102)의 조인트에 설정된다. 특히, 제 2 단열 패드는 연장부의 가장자리에 설치된다. 제 2 단열 패드는 굽힘 구조를 가지며, 이는 내부 및 외부 실린더(101, 102)의 조인트에 부분적으로 매립되고 내부 및 외부 실린더(101, 102) 사이의 굽힘 부분에 부분적으로 충전되어, 이에 의해, 내부 실린더(101)과 외부 실린더(102)의 상단 사이의 연결부의 열 관류율을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.
본 출원에서, 단결정 성장 퍼니스의 반사 스크린은 단열 패드를 가지므로, 외부 실린더로부터 내부 실린더로의 열 관류율을 감소시킬 수 있고, 잉곳의 수직 온도 구배를 증가시키고, 용융된 실리콘으로부터 증발된 실리콘 산화물이 반사 스크린의 외부 실린더 상에 응축되는 것을 방지하거나 감소시킨다. 이에 의해, 용융 실리콘으로 떨어진 산화물에 의한 다결정을 저감시킬 수 있다. 또한, 단결정 실리콘의 성장 동안 요구되는 열 출력은 불필요한 열 관류율의 감소로 인해 감소될 수 있다.
예 2
도 2를 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따르면, 단결정 성장 퍼니스(200)가 상세히 설명된다. 단결정 성장 퍼니스(200)는 전술한 바와 같이 반사 스크린(100)을 포함한다. 단결정 성장 퍼니스(200)는 퍼니스 본체, 퍼니스 본체 내에 배치된 도가니, 및 도가니 위에 위치한 반사 스크린을 포함한다. 반사 스크린의 세부 사항은 전술한 바와 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 단결정 성장 퍼니스는 퍼니스 본체(201), 퍼니스 본체(201)에 배치된 도가니를 포함한다. 도가니는 석영 도가니(202) 및 흑연 도가니(203)를 포함한다. 석영 도가니(202)는 다결정 실리콘과 같은 실리콘 재료를 보유하는데 사용된다. 석영 도가니에 함유된 실리콘 재료는 실리콘 용융물(205)이 되도록 가열된다. 석영 도가니(202)는 흑연 도가니(203)로 덮여있다. 흑연 도가니(203)는 가열 단계 동안 석영 도가니(202)를 지지한다. 흑연 도가니(203)의 외부에는 히터(204)가 설치되어 있다. 반사 스크린(100)은 석영 도가니(202) 위에 배치된다. 반사 스크린(100)은 하향으로 연장되고 단결정 실리콘(206)의 성장 영역을 둘러싸서 히터(204) 및 실리콘 용융물(205)로부터 성장하는 단결정 실리콘(206)으로의 직접적인 열 복사를 차단한다. 이에 의해 단결정 실리콘(206)의 온도가 낮아질 수 있다. 동시에, 반사 스크린(100)은 아르곤 가스를 농축시키고 실리콘 성장 계면에 직접 분무함으로써 단결정 실리콘(206)의 열 소산을 향상시킬 수 있다. 반사 스크린은 내부 실린더, 외부 실린더, 내부 실린더와 외부 실린더 사이에 샌드위치된 단열재, 및 내부 실린더와 외부 실린더의 조인트에 배치된 단열 패드를 포함한다. 구체적인 구조는 전술한 바와 같다.
단결정 성장 퍼니스(200)는 시드 축(207) 및 도가니 축(208)을 더 포함하며, 이들은 수직으로 설정된다. 시드 축(207)은 석영 도가니(202) 위에 배치된다. 시드 결정은 시드 축(207)의 바닥에 고정되고, 구동 유닛은 시드 축(207)의 상단에 연결되어 회전하고 천천히 위로 당겨진다. 도가니 축(208)은 흑연 도가니(203)의 바닥에 배치되고, 구동 유닛은 도가니 축(208)의 바닥에 연결되어 도가니를 회전시킨다.
본 출원에서, 단결정 성장 퍼니스에 적용된 반사 스크린은 단열 패드를 가지므로, 외부 실린더에서 내부 실린더로의 열 관류율을 줄일 수 있고, 잉곳의 수직 온도 구배를 증가시키고, 실리콘 용융물의 표면으로부터 증발된 실리콘 산화물이 반사 스크린의 외부 실린더 상에 응축되는 것을 방지하거나 감소시킨다. 이에 의해, 실리콘 용융물에 떨어지는 산화물에 의해 야기되는 다결정이 감소될 수 있다. 또한, 단결정 실리콘의 성장 동안 요구되는 열 출력은 불필요한 열 관류율의 감소로 인해 감소될 수 있다.
전술한 실시예의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 철저하거나 본 개시를 제한하려는 것은 아니다. 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징은 일반적으로 그 특정 실시예로 제한되지 않고, 해당되는 경우, 상호 교환 가능하고, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않더라도 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 여러 방식으로 동일하게 변경될 수도 있다. 이러한 변형은 본 발명으로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위 및 그와 동등한 범위에 의해 정의된다.

Claims (8)

  1. 단결정 성장 퍼니스(furnace)의 반사 스크린으로서,
    내부 실린더, 외부 실린더, 상기 내부 실린더와 상기 외부 실린더 사이에 샌드위치된 단열재, 및 상기 내부 실린더 및 상기 외부 실린더의 조인트에 배치된 단열 패드를 포함하는, 반사 스크린.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열 패드의 재료는 석영을 포함하는, 반사 스크린.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 석영은 코팅 처리되는, 반사 스크린.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 스크린은 적어도 하나의 단열 패드를 포함하는, 반사 스크린.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열 패드는 상기 내부 실린더의 바닥에 배치된 제 1 단열 패드 및/또는 상기 내부 실린더의 상단에 배치된 제 2 단열 패드를 포함하는, 반사 스크린.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열 패드는 상기 내부 실린더의 상단에 배치된 제 2 단열 패드를 포함하고, 상기 반사 스크린은 역 원추형 본체 및 상기 본체의 상단부로부터 연장된 연장부를 포함하고, 상기 제 2 단열 패드는 연장부 상에 배치되어 상기 내부 실린더와 상기 외부 실린더 사이에 샌드위치된 부분을 추가로 포함하는, 반사 스크린.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 실린더 및/또는 상기 외부 실린더의 재료는 탄소/탄소 복합체(C/C) 및/또는 그래핀을 포함하는, 반사 스크린.
  8. 단결정 성장 퍼니스로서,
    퍼니스 본체,
    상기 퍼니스 본체에 배치된 도가니, 및
    제 1 항의 반사 스크린
    을 포함하고,
    상기 반사 스크린은 상기 도가니 위에 있는, 단결정 성장 퍼니스.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111893561B (zh) * 2020-07-01 2021-08-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于单晶硅生长炉的复合隔热结构及单晶硅生长炉
CN111893558B (zh) * 2020-07-01 2021-08-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于单晶硅生长炉的薄膜隔热片及单晶硅生长炉
KR102271830B1 (ko) * 2020-10-07 2021-07-01 한화솔루션 주식회사 에너지 절감형 잉곳 성장 장치
CN112877768B (zh) * 2021-01-14 2022-02-01 新美光(苏州)半导体科技有限公司 用于半导体晶棒生长的导流筒、生长装置及生长方法
CN112921395A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 上海新昇半导体科技有限公司 拉晶装置
CN113755949B (zh) * 2021-09-08 2022-06-21 广东三宝新材料科技股份有限公司 一种人工合成黑云母晶体的结晶方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030093268A (ko) * 2001-03-23 2003-12-06 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크. 결정 인상기용 열 차폐 어셈블리
JP2004352581A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp シリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
JP2007191353A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Toshiba Ceramics Co Ltd 輻射シールド及びそれを具備する単結晶引上装置
CN102352530A (zh) * 2011-11-09 2012-02-15 内蒙古中环光伏材料有限公司 用于直拉硅单晶炉的热屏装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197111B1 (en) 1999-02-26 2001-03-06 Memc Electronic Materials, Inc. Heat shield assembly for crystal puller
US6797062B2 (en) * 2002-09-20 2004-09-28 Memc Electronic Materials, Inc. Heat shield assembly for a crystal puller
CN101838841A (zh) * 2010-02-23 2010-09-22 上海汉虹精密机械有限公司 单晶炉装置
CN202380126U (zh) * 2011-11-09 2012-08-15 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种用于直拉硅单晶炉的热屏装置
CN202558960U (zh) * 2012-04-25 2012-11-28 浙江华友电子有限公司 一种单晶炉用导流筒
CN102758246A (zh) * 2012-06-20 2012-10-31 合肥景坤新能源有限公司 单晶炉用热屏蔽器
CN204727982U (zh) * 2015-06-30 2015-10-28 湖南南方搏云新材料有限责任公司 一种直拉硅单晶炉用固化炭毡整体导流筒
CN105239150A (zh) * 2015-09-10 2016-01-13 上海超硅半导体有限公司 单晶硅生长炉用导流筒及其应用
CN108018600A (zh) * 2016-10-28 2018-05-11 上海新昇半导体科技有限公司 单晶生长炉热屏及其制造方法
CN206232841U (zh) * 2016-12-13 2017-06-09 宝鸡市宏佳有色金属加工有限公司 一种单晶炉石英导流筒
CN106521616A (zh) * 2016-12-13 2017-03-22 宝鸡市宏佳有色金属加工有限公司 一种单晶炉石英导流筒
CN207582004U (zh) * 2017-11-16 2018-07-06 四川高铭科技有限公司 一种单晶炉钼导流筒热场隔热装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030093268A (ko) * 2001-03-23 2003-12-06 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크. 결정 인상기용 열 차폐 어셈블리
JP2004352581A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp シリコン単結晶引上げ装置の熱遮蔽部材
JP2007191353A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Toshiba Ceramics Co Ltd 輻射シールド及びそれを具備する単結晶引上装置
CN102352530A (zh) * 2011-11-09 2012-02-15 内蒙古中环光伏材料有限公司 用于直拉硅单晶炉的热屏装置

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