KR20200060984A - High-quality crystal pull-up heat tracing and impeller - Google Patents

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KR20200060984A
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Abstract

Disclosed is a puller having a melting furnace and a support unit. A heat shield assembly of the present invention comprises: an outer having a first upper end protruding outward from an upper side and placed on the support unit; an inner having a second upper end coupled to a part of an upper surface of the first upper end; and an interior insulator filled in an insulation space formed by coupling of the outer and the inner. According to an embodiment of the present invention, since a crystal has high quality when V/Gc has a specific value based on Voronkov principle, the higher the Gc value, the same quality of crystals can be produced at a high growth rate V, and a crystal with a small difference in quality between the center of the crystal and the outside thereof can be grown when a delta G value is low. Also, a small change in a flow rate of Ar gas flow in the puller means that structure loss caused by a change in Ar flow can be reduced. Thus, according to the present invention, a COP free single crystal having high-quality level and productivity can be produced, and structural loss caused by the change in Ar flow can be reduced to increase yield stably.

Description

고품질 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기{High-quality crystal pull-up heat tracing and impeller}High-quality crystal pull-up heat tracing and impellers

본 발명은 고품질 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기 에 관한 것으로, 특히 실리콘(Silicon) 단결정을 고품질의 COP free 단결정으로 성장할 수 있도록 하는 고품질 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal barrier assembly for high-quality crystal impression and an impression machine having the same, and more particularly, to a thermal-assembly assembly for high-quality crystal impression that enables growth of a silicon single crystal into a high-quality COP-free single crystal and an impression machine having the same. will be.

일반적으로, 단결정 실리콘은 초크랄스키(CZ)법에 의해 제조되며, 제조장치는 챔버내에 단열재, 그라파이트 재질의 히터, 열차단 리플렉터, 도가니, 수냉자켓으로 구성되어 있다. In general, single crystal silicon is manufactured by the Czochralski (CZ) method, and the manufacturing apparatus is composed of a heat insulating material, a graphite heater, a heat shield reflector, a crucible, and a water cooling jacket in the chamber.

단결정 실리콘은 액상에서 단결정으로 성장되면서 결정이 서서히 냉각하게 되며, 냉각시의 온도에 의해 결정내부의 결함들이 성장하게 된다.As the single crystal silicon grows from a liquid phase to a single crystal, the crystal gradually cools, and defects inside the crystal grow due to the temperature during cooling.

초기 결함은 결정의 응고 온도(약 1410도)에서 1250도까지 점결함들이 생성/소멸 및 확산이 활발하게 일어난다.In the initial defect, point defects are actively generated/dissipated and diffused from the solidification temperature of the crystal (about 1410 degrees) to 1250 degrees.

점결함은 빈격자점(Vacancy)와 격자간 원자(Self-Interstital)이 발생되며, 격자내의 원자가 격자를 벗어난 경우 빈격자점과 격자간 원자가 발생되며, 빈격자점과 격자간 원자가 결합되면 소멸하게 된다. Vacancy and inter-lattice atoms (Self-Interstital) occur in point defects, and when the atoms in the lattice deviate from the lattice, vacant lattice points and inter-lattice atoms are generated. .

1250도 이하의 온도에서는 점결함들의 확산속도가 떨어지고, 에너지적으로 낮아지기 위해 점결함끼리 결합해서 성장하게 된다. 이 때 빈격자점(Vacancy)끼리 결합하게 되면 Void type의 결함, COP 와 같은 결함으로 성장하게 되고, 격자간 원자(Self-Interstitial)가 결합하게 되면 Interstitial type 결함, D결함으로 성장하게 된다.At temperatures below 1250 degrees, the diffusion rate of the point defects decreases, and the point defects combine to grow in order to be lowered in energy. At this time, when the vacancy points are combined with each other, Void type defects and COP defects grow, and when interstitial atoms (Self-Interstitial) are combined, they grow into Interstitial type defects and D defects.

이러한 결함의 형성을 제어하기 위해서는 결정의 성장속도(V) 와 결정의 축방향 온도구배(G)을 제어하여 V/G값이 임계값을 가지도록 하는 방법이 보편적으로 사용되고 있다.(Voronkov's law)In order to control the formation of such defects, a method of controlling the growth rate (V) of the crystal and the axial temperature gradient (G) of the crystal so that the V/G value has a threshold is commonly used (Voronkov's law).

즉, COP free 단결정을 성장하기 위해서는 결정의 성장속도(V) 와 결정의 축방향 온도구배(G)를 제어해야 하며, 이를 위해 결정의 냉각되는 과정에 영향을 주는 적절한 반사판 리플렉터를 구성해야 한다.That is, in order to grow a COP free single crystal, the growth rate (V) of the crystal and the axial temperature gradient (G) of the crystal must be controlled, and for this, an appropriate reflector reflector that affects the cooling process of the crystal must be constructed.

이에 관한 종래기술로 국내특허공개 10-2006-0101453호와 국내공개특허 10-2013-0080171호가 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-2006-0101453 and Korean Patent Publication No. 10-2013-0080171 are disclosed as prior arts.

도 1에 기존의 COP free 단결정 성장하기 위한 리플렉터 형상과 이때의 V/G값을 나타내었다.1 shows the reflector shape for growing a conventional COP free single crystal and the V/G value at this time.

도 1을 참조하면, 일반적으로 결정 중심의 축방향 온도구배(Gc)와 결정edge의 축방향 온도구배(Ge)는 항상외기와 접촉하는 외곽이 중심보다 냉각이 잘되기 때문에 온도구배가 높게 나타난다. 즉, V/G값의 임계값이 중심과 외곽이 달라지게 되며 이에 따라 전면이 COP free한 결정을 얻기가 어렵다. Referring to FIG. 1, in general, the axial temperature gradient (Gc) of the crystal center and the axial temperature gradient (Ge) of the crystal edge always show a higher temperature gradient because the outer periphery contacting the outside is better cooled than the center. That is, the center and the outer edge of the V/G value are different, and accordingly, it is difficult to obtain a COP-free crystal on the entire surface.

따라서, COP free 단결정을 성장하기 위한 리플렉터는 점결함의 소멸 확산이 활발하게 일어나는 온도구간(1412~1250도)으로 열을 공급하는 형태를 가짐으로써 V/G값을 결정 중심과 외곽을 비슷하게 유지시키게 된다. 이때의 V/G의 임계값은 0.12~0.22mm2/mink값을 가지게 된다.Therefore, the reflector for growing a single crystal of COP free maintains the V/G value similarly to the center of the crystal and the outer periphery by having the form of supplying heat to a temperature section (1412 to 1250 degrees) in which extinction and diffusion of point defects are actively occurring. . At this time, the threshold of V/G has a value of 0.12 to 0.22 mm2/mink.

이러한 형태의 리플렉터를 포함한 결정인상기에서 Ar gas flow를 보면 리플렉터 지나기 전단과 리플렉터 후단에서의 공간의 차이로 인해 Ar 유속이 급격히 약해지게 된다.When looking at the Ar gas flow in the crystal lifter including this type of reflector, the Ar flow rate is rapidly weakened due to the difference in space between the front end of the reflector and the rear end of the reflector.

도 2는 종래의 결정 인상기 내부 Ar(아르곤) flow 유속 변화를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a change in the flow rate of Ar (argon) inside a conventional crystal pulling machine.

도 2를 참조하면, Ar(아르곤) gas flow에 대한 시뮬레이션 결과를 보면 리플렉터와 결정사이의 공간이 좁기 때문에 리플렉터 지날때의 P2 유속은 3.2m/s정도의 유속을 가지나, 리플렉터 후단에서는 리플렉터의 형상으로 인해 Ar gas 공간이 급격히 넓어지게 되고, P3 유속은 0.7m/s로 감소하게 된다. Referring to Figure 2, when looking at the simulation results for the Ar (argon) gas flow, the space between the reflector and the crystal is small, so the P2 flow rate when passing through the reflector has a flow rate of about 3.2 m/s, but the shape of the reflector at the rear end of the reflector. As a result, the Ar gas space rapidly increases, and the P3 flow rate decreases to 0.7 m/s.

이러한 Ar gas flow의 급격한 변화는 Ar gas flow에 의해 이동하는 Oxygen 산화물(SiO2)이나 불순물이 약해진 Ar 유속으로 인해 용탕으로 떨어져 결정의 구조적 손실(Structure loss) 발생의 원인이 될 수 있다.Such a rapid change in the Ar gas flow may cause the structure loss of crystals to fall into the molten metal due to the Oxygen oxide (SiO2) moving by the Ar gas flow or the Ar flow rate at which impurities are weakened.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, COP free용 단결정을 성장시킬수 있는 열차단 효율이 좋은 고품질 결정 인상용 열차단 에셈블리 및 이를 갖는 인상기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problems, and to provide a high-quality crystal-cutting assembly for high-temperature crystal impression and a puller having the same, which can grow a single crystal for COP free.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열차단 에셈블리는,The thermal assembly according to the features of the present invention for solving this technical problem,

용융로와 지지부를 구비하는 인상기내의 열차단 어셈블리로서,A heat shield assembly in an impression machine having a melting furnace and a support,

상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,An outer portion projecting outward from an upper side and having a first upper end on the support portion,

상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,An inner having a second upper end coupled with a portion of the upper surface of the first upper end,

상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재를 포함하며,It includes an inner insulating material filled in the insulating space formed according to the combination of the outer and inner,

상기 내부 단열재는,The internal insulation material,

하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.A part of the lower end is cut so that an empty space without an internal heat insulating material is formed in a part of the insulation space.

상기 일부가 절개된 부분에는 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질의 열전도부가 설치되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the thermally conductive portion of the graphite material having a thermal conductivity of a predetermined value or more is installed in the portion where the portion is cut.

하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 리플렉터의 상부측에서 이너의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상된다.A crucible containing the melt is located on the lower side, and a single crystal seed is pulled up while being in contact with the melt through the inner side of the inner side at the upper side of the reflector.

따라서 성장되는 잉곳은 상기 이너의 내측을 상향으로 지나게 된다.Therefore, the grown ingot passes upwards through the inner side of the inner.

상기 이너와 아우터의 사이인 단열공간에는 단열재가 충진되는 것이 보통이며, 이때 단열재가 노출되면 이물이 발생 될 수 있기 때문에 이너와 아우터는 상호 기밀을 유지하여 결합 된다.The insulation space between the inner and the outer is usually filled with a heat insulating material, and at this time, when the heat insulating material is exposed, foreign matter may be generated, so that the inner and the outer are joined by maintaining mutual confidentiality.

아우터와 이너는 각각 용융로의 상부측에서 상기 아우터의 상부 절곡부가 지지부의 상부에 걸쳐진 상태로 고정되어 있다.The outer and the inner are respectively fixed at the upper side of the melting furnace, with the upper bent portion of the outer portion over the upper portion of the support.

상기 아우터와 이너는 The outer and inner

상기 열전도부는 흑연(Graphite)를 포함하는 25W/mK이상의 열전도도를 가지는 재질과 1~50mm 두께를 가지며, 직선 및 곡선형태를 가지는 것을 특징으로 한다.The thermally conductive portion is characterized by having a material having a thermal conductivity of 25 W/mK or more including graphite and a thickness of 1 to 50 mm, and having a straight and curved shape.

COP free용 단결정을 생산할 수 있는 V/G값은 0.12~0.22mm2/mink 값을 가지는 것을 특징으로 한다.The V/G value capable of producing a single crystal for COP free is characterized by having a value of 0.12 to 0.22 mm2/mink.

본 발명은 열차단 에셈블리 주변의 Ar gas flow를 기존의 3.2m/s에서 0.7m/s로 크게 변화하는 불안정한 조건에서 3.2m/s에서 2.4m/s정도로 안정된 조건으로 변화시킨다. The present invention changes the Ar gas flow around the thermal assembly to a stable condition from 3.2 m/s to 2.4 m/s in an unstable condition that greatly changes from the existing 3.2 m/s to 0.7 m/s.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기는,The impression machine having the thermal barrier assembly according to the features of the present invention for solving this technical problem,

용융로와 지지부를 구비하는 인상기로서,As an impression machine having a melting furnace and a support,

상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,An outer portion projecting outward from an upper side and having a first upper end on the support portion,

상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,An inner having a second upper end coupled with a portion of the upper surface of the first upper end,

상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재로 구성된 열차단 에셈블리를 포함하며,It includes a thermal barrier assembly made of an inner heat insulating material filled in the heat insulating space formed according to the combination of the outer and inner,

상기 내부 단열재는,The internal insulation material,

하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.A part of the lower end is cut so that an empty space without an internal heat insulating material is formed in a part of the insulation space.

상기 일부가 절개된 부분에는 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질의 열전도부가 설치되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the thermally conductive portion of the graphite material having a thermal conductivity of a predetermined value or more is installed in the portion where the portion is cut.

본 발명의 실시예에서는 Voronkov 이론에 근거하여 V/Gc 가 특정값을 가질 때 높은 품질을 가지기 때문에 Gc값이 높을수록 동일 품질을 높은 성장속도 V 에서 생산할 수 있다. 여기서, delta G 값이 낮다는 의미는 결정의 중심과 외곽의 품질차이가 적다는 의미이다. In the embodiment of the present invention, since V/Gc has a high quality based on the Voronkov theory, the higher the Gc value, the same quality can be produced at a high growth rate V. Here, the low delta G value means that the quality difference between the center of the crystal and the outside is small.

또한, 본 발명의 실시예에서는 시뮬레이션을 통해 얻은 높은 Gc값과 낮은 delta G값을 가짐으로써 상대적으로 높은 품질과 생산성을 확보할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, by having a high Gc value and a low delta G value obtained through simulation, relatively high quality and productivity can be secured.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 열차단 에셈블리 적용시의 인상기내의 Ar gas flow의 유속변화가 기존의 3.2m/s에서 0.7m/s로 크게 변화하는 불안정한 조건에서 3.2m/s에서 2.4m/s정도로 유속변화가 감소하여 안정한 조건으로 변화하여 아르곤 플로우(Ar flow) 변화에 의해 기인되는 구조적 손실(Structure loss)를 감소시킬 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the change in the flow rate of the Ar gas flow in the pulling machine when the thermal barrier assembly is applied is changed from 3.2 m/s to 0.7 m/s. It is possible to reduce the structural loss caused by the change in ar flow by changing the flow rate to a stable condition by reducing the flow rate change to about m/s.

즉, 본 발명품을 통하여 높은 품질 수준과 생산성을 가지는 COP free 단결정을 생산할 수 있으며, 아르곤 플로우(Ar flow) 변화에 의해 발생하는 구조적 손실(Sturcture loss)를 감소시킬 수 있어 보다 안정적으로 수율을 높일 수 있다. That is, through the present invention, COP free single crystal having high quality level and productivity can be produced, and structural loss caused by a change in ar flow can be reduced to increase yield more stably. have.

도 1은 종래의 COP free형태 리플렉터 형상과 V/G 값을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 결정 인상기 내부 아르곤 플로우(Ar flow) 유속 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리의 분리 사시도 및 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기를 나타낸 도면이다.
도 6을 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리 및 인상기 적용시의 V/G 밸류를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리 및 인상기 적용시의 Ar(아르곤) flow 유속변화를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a conventional COP free type reflector shape and V/G values.
2 is a view showing a change in the flow rate of argon flow (Ar flow) inside a conventional crystal pulling machine.
3 is a view showing a thermal barrier assembly according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are exploded and combined perspective views of a thermal barrier assembly according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an impression machine having a thermal barrier assembly according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a V/G value when applying a thermal barrier assembly and a raiser according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an Ar (argon) flow flow rate change when the thermal barrier assembly and the raiser according to the embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components, unless specifically stated otherwise.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 나타낸 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리의 분리 사시도 및 결합 사시도이다.3 is a view showing a thermal barrier assembly according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are exploded and combined perspective views of a thermal barrier assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리는,3 to 4B, a thermal barrier assembly according to an embodiment of the present invention,

용융로(40)와 지지부(50)를 구비하는 인상기내의 열차단 어셈블리로서,As a heat shield assembly in an impression machine having a melting furnace 40 and a support portion 50,

상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부(50)에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터(1)와,An outer portion (1) having a first upper end that protrudes from the upper side to the outside and is placed on the support portion (50);

상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너(2)와,Inner (2) having a second upper end coupled to a portion of the upper surface of the first upper end,

상기 아우터(1)와 이너(2)의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재(3)를 포함하며,It includes an inner insulating material (3) filled in the insulating space formed by the combination of the outer (1) and the inner (2),

상기 내부 단열재(3)는,The inner heat insulating material (3),

하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재(3)가 없는 빈 공간(5)이 형성된다.A part of the lower end is cut so that an empty space 5 without an inner insulation material 3 is formed in a part of the insulation space.

상기 일부가 절개된 부분에는 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질의 열전도부(4)가 설치된다.The portion where the portion is cut is provided with a thermally conductive portion 4 of graphite material having a thermal conductivity equal to or greater than a predetermined value.

하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 열차단 에셈블리의 상부측에서 이너(2)의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상된다.The crucible containing the melt is located on the lower side, and the single crystal seed is pulled up in the state in contact with the melt through the inner side of the inner 2 at the upper side of the thermal barrier assembly.

따라서 성장되는 잉곳은 상기 이너(2)의 내측을 상향으로 지나게 된다.Therefore, the ingot to be grown passes the inner side of the inner 2 upward.

상기 이너(2)와 아우터(1)의 사이인 단열공간에는 단열재(3)가 충진되는 것이 보통이며, 이때 단열재(3)가 노출되면 이물이 발생 될 수 있기 때문에 이너(2)와 아우터(1)는 상호 기밀을 유지하여 결합 된다.Insulating spaces between the inner 2 and the outer 1 are usually filled with an insulating material 3, and when the insulating material 3 is exposed, foreign matter may be generated, so that the inner 2 and the outer 1 ) Are combined to maintain mutual confidentiality.

아우터(1)와 이너(2)는 각각 용융로(40)의 상부측에서 상기 아우터(1)의 상부 절곡부가 지지부(50)의 상부에 걸쳐진 상태로 고정되어 있다.The outer 1 and the inner 2 are respectively fixed at the upper side of the melting furnace 40 in the upper bent portion of the outer portion 1 over the upper portion of the support portion 50.

상기 아우터(1)와 이너(2)는 상기 열전도부(4)는 흑연(Graphite)를 포함하는 25W/mK이상의 열전도도를 가지는 재질과 1~50mm 두께를 가지며, 직선 및 곡선형태를 가진다.The outer (1) and inner (2) of the thermal conductive portion (4) has a material having a thermal conductivity of 25W/mK or more, including graphite, and a thickness of 1 to 50 mm, and has a straight and curved shape.

특히, 이너(2) 방향에서 아우터(1) 방향으로 경사를 가지면서 링 형태로 형성된다. 경사도는 바닥면과 열전도부(4)가 이루는 각이 25도 내지 45도 사이가 적절하다.In particular, it is formed in a ring shape while having an inclination from the inner (2) direction to the outer (1) direction. The angle of inclination between the bottom surface and the heat-conducting portion 4 is between 25 and 45 degrees.

COP free용 단결정을 생산할 수 있는 V/G값은 0.12~0.22mm2/mink 값을 가진다.The V/G value capable of producing a single crystal for COP free has a value of 0.12 to 0.22 mm2/mink.

본 발명은 열차단 에셈블리 주변의 Ar gas flow를 기존의 3.2m/s에서 0.7m/s로 크게 변화하는 불안정한 조건에서 3.2m/s에서 2.4m/s정도로 안정된 조건으로 변화시킨다. The present invention changes the Ar gas flow around the thermal assembly to a stable condition from 3.2 m/s to 2.4 m/s in an unstable condition that greatly changes from the existing 3.2 m/s to 0.7 m/s.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 결정의 점결함 확산 및 소멸구간(1250~1412도)에서 결정으로 열을 공급하기 위해 내부 단열재(3)의 하단을 제거하는 형태로 되어 있다.Referring to Figures 4a and 4b, in the form of removing the lower end of the inner heat insulating material (3) in order to supply heat to the crystal in the diffusion and extinction section (1250 ~ 1412 degrees) of the point defects of the crystal.

그리고 결정으로 많은 열을 공급하기 위해 열전도도가 높은 흑연(Graphite) 소재의 열전도부(4)를 내부에 추가 하였다.And in order to supply a lot of heat as a crystal, a thermally conductive portion 4 of graphite material having high thermal conductivity was added therein.

이러한 형태의 본 발명의 실시예에 따른 열차단 어셈블리는 내부 빈 공간(5)에서의 복사열전달과 열전도부(4)에 의한 전도에 의한 열전달이 발생하여 결정과 마주보는 흑연 소재의 온도를 높여준다.The thermal barrier assembly according to the embodiment of the present invention in this form increases the temperature of the graphite material facing the crystal by generating heat by radiation by heat transfer in the internal empty space 5 and by the heat conduction unit 4. .

이로 인해 결정으로 더 많은 열을 공급할 수 있으며, 내부 공간의 크기 및 내부 흑연소재 이너(2)의 두께 등으로 결정으로의 열 공급을 제어할 수 있다. 이때의 열전도부(4)는 1mm에서 50mm 이하의 두께를 가지며, 형상은 열을 전달하는 매개체 역할로 직선형이나 곡선형 둘 다 적용 가능하다.Due to this, more heat can be supplied to the crystal, and heat supply to the crystal can be controlled by the size of the inner space and the thickness of the inner graphite material inner 2. At this time, the heat-conducting portion 4 has a thickness of 1 mm to 50 mm or less, and the shape can be applied to both a straight line or a curved line as a medium for transferring heat.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 에셈블리를 갖는 인상기를 나타낸 도면이다.5 is a view showing an impression machine having a thermal barrier assembly according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 인상기는,Referring to Figure 5, the impression machine,

용융로(40)와 지지부(50)를 구비하는 인상기로서,As an impression machine having a melting furnace 40 and a support portion 50,

상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부(50)에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터(1)와,An outer portion (1) having a first upper end that protrudes from the upper side to the outside and is placed on the support portion (50);

상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너(2)와,Inner (2) having a second upper end coupled to a portion of the upper surface of the first upper end,

상기 아우터(1)와 이너(2)의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재(3)로 구성된 열차단 에셈블리를 포함하며,It includes a thermal barrier assembly composed of an inner heat insulating material (3) filled in an insulating space formed according to the combination of the outer (1) and the inner (2),

상기 내부 단열재(3)는,The inner heat insulating material (3),

하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재(3)가 없는 빈 공간(5)이 형성된다.A part of the lower end is cut so that an empty space 5 without an inner insulation material 3 is formed in a part of the insulation space.

아우터(1)와 이너(2)의 하단부는 실리콘 등이 용융된 용융로(40)에 가까이 위치하며, 상기 아우터(1)와 이너(2)의 상부단은 지지부(50) 상에 얹혀져 고정된다.The lower ends of the outer 1 and the inner 2 are located close to the melting furnace 40 in which silicon or the like is melted, and the upper ends of the outer 1 and the inner 2 are fixed on the support portion 50.

도 6에 본 발명의 실시예에 따른 열차단 어셈블리를 적용하였을 때 V/G 밸류를 나타내었다.6 shows the V/G value when the thermal barrier assembly according to the embodiment of the present invention is applied.

도 6을 참조하면, 결정의 온도 구배를 종래의 리플렉터와 비교하더라도, 이때의 결정의 V/G값은 임계값은 0.12~0.22mm2/mink 보다 낮은 범위의 값을 가짐으로써 상대적으로 높은 품질을 얻을 수 있음을 예측할 수 있다.Referring to FIG. 6, even if the temperature gradient of the crystal is compared with a conventional reflector, the V/G value of the crystal at this time has a value in a range lower than 0.12 to 0.22 mm2/mink, thereby obtaining relatively high quality. Can predict.

Voronkov 이론에 근거하여 V/Gc 가 특정값을 가질 때 높은 품질을 가지기 때문에 Gc값이 높을수록 동일 품질을 높은 성장속도 V 에서 생산할 수 있으며, delta G 값이 낮다는 의미는 결정의 중심과 외곽의 품질차이가 적다는 의미이다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 열차단 어셈블리 적용시 상대적으로 높은 품질을 단결정을 높은 생산성으로 생산할 수 있다.Based on the Voronkov theory, since V/Gc has a high quality when it has a specific value, the higher the Gc value, the higher the growth rate V, and the lower the delta G value, the lower the delta G value. It means that there is little quality difference. That is, when applying the thermal barrier assembly according to the embodiment of the present invention, a relatively high quality single crystal can be produced with high productivity.

도 7은 본 발명의 실시예 적용시 결정성장기 내부의 Ar gas 흐름을 나타내었다. Figure 7 shows the flow of Ar gas inside the crystal growth phase when applying the embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, Ar gas가 흘러가는 리플렉터를 지나기 전단 P1에서 후단P3까지의 공간의 차이가 줄어듦으로 인해 유속의 변화도 줄어들게 된다.Referring to FIG. 7, the change in the flow rate is also reduced due to a decrease in the difference in the space from the front end P1 to the rear end P3 after passing through the reflector through which the Ar gas flows.

이러한 현상으로 Oxygen 산화물이나 불순물이 용탕이나 결정으로 떨어질 가능성이 낮아지게 되므로, 결정의 수율에도 긍정적인 효과를 얻을 수 있다.Because of this phenomenon, the likelihood that Oxygen oxides or impurities fall into molten metal or crystals is lowered, and thus a positive effect can be obtained on the yield of crystals.

본 발명의 실시예에서는 Voronkov 이론에 근거하여 V/Gc 가 특정값을 가질 때 높은 품질을 가지기 때문에 Gc값이 높을수록 동일 품질을 높은 성장속도에서 생산할 수 있다. 여기서, delta G 값이 낮다는 의미는 결정의 중심과 외곽의 품질차이가 적다는 의미이다. In the exemplary embodiment of the present invention, since V/Gc has a high quality based on the Voronkov theory, the higher the Gc value, the same quality can be produced at a high growth rate. Here, the low delta G value means that the quality difference between the center of the crystal and the outside is small.

또한, 본 발명의 실시예에서는 시뮬레이션을 통해 얻은 높은 Gc값과 낮은 delta G값을 가짐으로써 상대적으로 높은 품질과 생산성을 확보할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, by having a high Gc value and a low delta G value obtained through simulation, relatively high quality and productivity can be secured.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 열차단 에셈블리 적용시의 인상기내의 Ar gas flow의 유속변화가 기존의 3.2m/s에서 0.7m/s로 크게 변화하는 불안정한 조건에서 3.2m/s에서 2.4m/s정도로 유속변화가 감소하여 안정한 조건으로 변화하여 아르곤 플로우(Ar flow) 변화에 의해 기인되는 Structure loss를 감소시킬 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the change in the flow rate of the Ar gas flow in the pulling machine when the thermal barrier assembly is applied is changed from 3.2 m/s to 0.7 m/s. It is possible to reduce the structure loss caused by the change in ar flow by changing the flow rate to a stable condition by decreasing the flow rate change to about m/s.

본 발명의 실시예에서는 Voronkov 이론에 근거하여 V/Gc 가 특정값을 가질 때 높은 품질을 가지기 때문에 Gc값이 높을수록 동일 품질을 높은 성장속도V에서 생산할 수 있으며, delta G 값이 낮을때 결정의 중심과 외곽의 품질차이가 적은 결정을 성장시킬 수 있다는 의미이다. In the embodiment of the present invention, since V/Gc has high quality based on the Voronkov theory, the higher the Gc value, the same quality can be produced at a high growth rate V, and when the delta G value is low, This means that crystals with little difference in quality between the center and the outside can be grown.

또한 인상기내의 Ar gas flow의 유속변화 적다는 의미는 아르곤 플로우(Ar flow) 변화에 의해 기인되는 Structure loss를 감소시킬 수 있는 의미이다.In addition, the small change in the flow rate of the Ar gas flow in the pulling machine means that the structure loss caused by the change in the Ar flow can be reduced.

즉, 본발명을 통해 높은 품질 수준과 생산성을 가지는 COP free 단결정을 생산할 수 있으며, 아르곤 플로우(Ar flow) 변화에 의해 발생하는 구조적 손실(Sturcture loss)를 감소시킬 수 있어 보다 안정적으로 수율을 높일 수 있다.That is, through the present invention, COP free single crystals having high quality and productivity can be produced, and structural loss caused by a change in ar flow can be reduced, thereby increasing yield more stably. have.

상기 실시예를 통해 높은 품질 수준과 생산성을 가지는 COP free 단결정을 생산할 수 있으며, 아르곤 플로우(Ar flow) 변화에 의해 발생하는 구조적 손실(Sturcture loss)를 감소시킬 수 있어 보다 안정적으로 수율을 높일 수 있다.Through the above embodiment, a COP free single crystal having a high quality level and productivity can be produced, and structural loss caused by a change in ar flow can be reduced, so that the yield can be more stably increased. .

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiment of the present invention described above is not implemented only through an apparatus and a method, and may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (10)

용융로와 지지부를 구비하는 인상기내의 열차단 어셈블리로서,
상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,
상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,
상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재를 포함하며,
상기 내부 단열재는,
하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 열차단 에셈블리.A heat shield assembly in an impression machine having a melting furnace and a support,
An outer portion projecting outward from an upper side and having a first upper end on the support portion,
An inner having a second upper end coupled with a portion of the upper surface of the first upper end,
It includes an inner heat insulating material filled in the heat insulating space formed according to the combination of the outer and inner,
The internal insulation material,
A thermal barrier assembly, characterized in that a part of the lower end is cut so that an empty space without an internal insulation is formed in a part of the insulation space. 제1항에 있어서,
상기 일부가 절개된 부분에는 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질의 열전도부가 설치되는 것을 특징으로 하는 열차단 에셈블리.According to claim 1,
A thermal barrier assembly characterized in that a thermally conductive portion of a graphite material having a thermal conductivity of a predetermined value or more is installed at a portion of the cut portion. 제2항에 있어서,
하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 리플렉터의 상부측에서 이너의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상되는 열차단 에셈블리.According to claim 2,
A crucible containing a melt is located on the lower side, and a thermal barrier assembly that is pulled up while the single crystal seed is in contact with the melt through the inner side of the inner side at the upper side of the reflector. 제1항에 있어서,
상기 이너와 아우터는 상호 기밀을 유지하여 결합 되는 열차단 에셈블리.According to claim 1,
The inner and outer thermal barrier assemblies are joined by maintaining mutual confidentiality. 제1항에 있어서,
상기 아우터와 이너는 각각 용융로의 상부측에서 상기 아우터의 상부 절곡부가 지지부의 상부에 걸쳐진 상태로 고정되는 열차단 에셈블리.According to claim 1,
The outer and inner heat shield assemblies are respectively fixed at the upper side of the melting furnace with the upper bent portion of the outer portion being supported over the upper portion of the support. 제1항에 있어서,
상기 아우터와 이너는
상기 열전도부는 흑연(Graphite)를 포함하는 25W/mK이상의 열전도도를 가지는 재질과 1~50mm 두께를 가지며, 직선 및 곡선형태를 가지는 것을 특징으로 하는 열차단 에셈블리.According to claim 1,
The outer and inner
The thermal conductive portion is a thermal barrier assembly characterized in that it has a material having a thermal conductivity of 25 W/mK or more, including graphite and a thickness of 1 to 50 mm, and has a straight and curved shape. 제1항에 있어서,
COP free용 단결정을 생산할 수 있는 V/G값은 0.12~0.22mm2/mink 값을 가지는 것을 특징으로 하는 열차단 에셈블리.According to claim 1,
The thermal barrier assembly characterized in that the V/G value capable of producing a single crystal for COP free has a value of 0.12 to 0.22 mm2/mink. 용융로와 지지부를 구비하는 인상기로서,
상부측에서 외측으로 돌출되어 상기 지지부에 얹히는 제1상부단을 가지는 아우터와,
상기 제1상부단의 상면 일부와 결합되는 제2상부단을 가지는 이너와,
상기 아우터와 이너의 결합에 따라 형성되는 단열공간에 채워지는 내부 단열재로 구성된 열차단 에셈블리를 포함하며,
상기 내부 단열재는,
하단 일부가 절개되어 상기 단열 공간의 일부에는 내부 단열재가 없는 빈 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 열차단 에셈블리를 갖는 인상기.As an impression machine having a melting furnace and a support,
An outer portion projecting outward from an upper side and having a first upper end on the support portion,
An inner having a second upper end coupled with a part of the upper surface of the first upper end,
It includes a thermal barrier assembly made of an inner heat insulating material filled in the heat insulating space formed according to the combination of the outer and inner,
The internal insulation material,
The lower part is cut, and a part of the insulation space is an impression machine having a thermal barrier assembly, characterized in that an empty space without an internal insulation is formed. 제8항에 있어서,
상기 일부가 절개된 부분에는 열전도도가 일정값 이상인 흑연재질의 열전도부가 설치되는 것을 특징으로 하는 열차단 에셈블리를 갖는 인상기.The method of claim 8,
An extruder having a thermal barrier assembly characterized in that a thermally conductive portion of a graphite material having a thermal conductivity equal to or greater than a predetermined value is installed in a portion where the portion is cut. 제9항에 있어서,
하부측에는 용융물이 담긴 도가니가 위치하며, 단결정 시드가 리플렉터의 상부측에서 이너의 내측을 통해 용융물에 접촉된 상태에서 인상되는 열차단 에셈블리.

The method of claim 9,
A crucible containing a melt is located on the lower side, and a thermal barrier assembly that is pulled up while the single crystal seed is in contact with the melt through the inner side of the inner side at the upper side of the reflector.

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