KR20200088045A - 원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 - Google Patents

원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치 Download PDF

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KR20200088045A
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Abstract

실시예는 원료가 채워지는 공간을 가지는 투입관 본체; 상기 투입관 본체의 상부로부터 내부 영역으로 연장되어 배치되는 제1 로드; 상기 제1 로드와 연결되어 상기 제1 로드의 하부에 배치되는 제1 밸브; 상기 제1 밸브와 연결되어 상기 제1 밸브의 하부에 배치되는 제2 로드; 및 상기 제2 로드와 연결되어 상기 제2 로드의 하부에 배치되고, 상기 투입관 본체의 하부를 개폐하는 제2 밸브를 포함하는 원료 공급 유닛을 제공한다.

Description

원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치{UNIT FOR SUPPLYING RAW MATERIAL AND APPARATUS FOR GROWING SILICON SINGLE CRYTAL INGOT INCLUDING THE SAME}
실시예는 원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에서 도가니에 고르게 원료를 공급하는 원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에 관한 것이다.
반도체 소자나 태양전지 등의 제조에 사용되는 기판은 주로 단결정 웨이퍼이며, 특히 실리콘 단결정 웨이퍼가 많이 사용된다. 이러한 단결정 웨이퍼는 일반적으로 종자결정(시드,seed)으로부터 단결정 잉곳을 성장시키고 이를 얇은 두께로 절단하여 만든다.
단결정 잉곳을 제조하기 위한 단결정 성장장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 공간이 형성되는 챔버(미도시)와, 챔버 내에 설치되어 다결정 원료(S)가 투입되어 용융되는 도가니(20)와, 원료(S)를 용융시켜 실리콘 융액(L)을 생성하도록 도가니(20)를 가열하는 가열부(30)과, 실리콘 종자 결정(미도시)을 실리콘 융액(L)에 침지하여 성장되는 단결정 잉곳(미도시)을 서서히 인상시키는 인상수단(50)을 포함할 수 있다.
단결정 성장장치의 내부에는 원료(S)를 도가니(20) 내부로 용이하게 투입하기 위하여 원료 공급 유닛(10)이 더 구비될 수 있다. 원료 공급 유닛(10)은 원료(S)을 도가니(20)에 최초로 투입하거나 실리콘 융액(L)이 담긴 도가니(20)에 원료(S)를 재충전할 경우에도 사용될 수 있다. 따라서, 원료 공급 유닛은 충전장치로 불리울 수 있다.
원료(S)를 도가니(20)에 공급하기 위하여 원료 공급 유닛(10)은 인상수단(50)에 의하여 챔버 내에서 도가니(20)에 인접하도록 하강할 수 있다.
그러나, 종래의 원료 공급 유닛(10)은 다음과 같은 문제점이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 원료 공급 유닛(10)은 하부에 밸브(40)가 구비되고, 밸브(40)가 하강될 경우 밸브(40)와 원료 공급 유닛(10)의 사이의 공간을 통하여 원료(S)가 도가니(20)에 구비된 실리콘 융액(L) 방향으로 주입될 수 있다.
이때, 원추형의 밸브(40)의 경사면을 타고 원료(S)가 낙하하므로, 도가니(20)의 가장 자리 영역에 공급되는 원료(S)의 양이 상대적으로 많아서, 도가니(20) 내에서 원료(S)의 용융 및 열에 의한 대류가 원활하게 일어나지 않을 수 있으며, 이러한 문제점은 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 품질 저하를 유발할 수 있다.
실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에서 도가니 내에 원료를 고르게 공급하여, 도가니 내에서 원료의 용융 및 열에 의한 대류가 원활하게 하여, 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 품질을 향상시키는 원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공하고자 한다.
실시예는 원료가 채워지는 공간을 가지는 투입관 본체; 상기 투입관 본체의 상부로부터 내부 영역으로 연장되어 배치되는 제1 로드; 상기 제1 로드와 연결되어 상기 제1 로드의 하부에 배치되는 제1 밸브; 상기 제1 밸브와 연결되어 상기 제1 밸브의 하부에 배치되는 제2 로드; 및 상기 제2 로드와 연결되어 상기 제2 로드의 하부에 배치되고, 상기 투입관 본체의 하부를 개폐하는 제2 밸브를 포함하는 원료 공급 유닛을 제공한다.
투입관 본체는 상면과 하면이 개방된 원기둥의 형상일 수 있다.
제1 밸브는 원추 형상이고, 상기 제1 밸브의 바닥면의 직경은 상기 투입관 본체의 내측 직경보다 작을 수 있다.
제1 밸브의 바닥면의 가장 자리와 상기 투입관 본체의 내측면과의 거리는 30 내지 50 밀리미터일 수 있다.
제2 밸브는 원추 형상이고, 상기 제2 밸브의 바닥면의 직경은 상기 투입관 본체의 내측 직경 이상일 수 있다.
제1 밸브와 제2 밸브는 동일한 형상이되, 상기 제1 밸브의 바닥면의 직경은 상기 제2 밸브의 바닥면의 직경의 1/3 내지 2/3일 수 있다.
투입관 본체 내부에 실리콘 다결정이 채워지고, 상기 제1 밸브와 제2 밸브는 원추 형상이고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브 사이의 거리는 상기 투입관 본체에 채워진 실리콘 다결정의 높이의 30 내지 40%일 수 있다.
다른 실시예는 원료가 채워지는 공간을 가지는 투입관 본체; 상기 투입관 본체의 상부로부터 내부 영역으로 연장되어 배치되는 제1 로드; 및 상기 제1 로드와 연결되어 상기 제1 로드의 하부에 배치되는 밸브를 포함하고, 상기 투입관 본체는 상면과 하면이 개방된 원통의 형상이고, 상기 밸브는 원추 형상이고, 상기 밸브의 바닥면의 직경은 상기 투입관 본체의 내측 직경 이상이고, 상기 밸브에는 상기 투입관 본체의 상면 방향에서 하면 방향으로 관통 홀이 형성된 원료 공급 유닛을 제공한다.
밸브는 중심의 제1 영역과 가장 자리의 제3 영역과, 상기 제1 영역과 제3 영역 사이의 제2 영역을 포함하고, 상기 관통 홀은 상기 제2 영역에 형성되고, 상기 제1 영역과 상기 제3 영역은 밸브 몸체로 이루어지고, 상기 제2 영역의 일부에는 상기 밸브 몸체가 연장되어 배치될 수 있다.
투입관 본체의 상면 방향에서 하면 방향으로, 상기 밸브 몸체의 단면적과 상기 관통 홀의 단면적의 비는 4 대 1 내지 3 대 1일 수 있다.
또 다른 실시예는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되고 실리콘 단결정 융액을 수용하는 도가니; 상기 도가니를 가열하는 가열부; 상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐재; 상기 도가니에 자기장을 인가하는 자기장 발생 장치; 상기 도가니를 회전시켜 상승시키는 회전축; 및 상기 도가니의 상부에 구비되는 상술한 원료 공급 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공한다.
실시예에 따른 원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 제1 밸브와 제2 밸브의 사이에 원료가 일시적으로 저장된 후 아래로 떨어져서, 종래에 비하여 비교적 소량의 원료가 지속적으로 도가니 방향으로 공급될 수 있다.
또한, 원료 공급 유닛의 투입관 본체의 하면과 밸브 사이의 영역, 및 밸브에 형성된 관통 홀을 통하여 원료가 도가니의 전 영역으로 고르게 공급될 수 있다.
따라서, 도가니의 중앙 영역과 가장 자리 영역에 공급되는 원료의 양이 고르게 분포하여, 도가니 내에서 원료의 용융 및 열에 의한 대류가 원활하게 일어나서 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 원료공급 유닛의 사용 상태를 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 원료 공급 유닛의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 원료 공급 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 제1,2 밸브의 형상을 상세히 나타낸 도면이고,
도 5a 내지 도 5c는 도 2의 원료 공급 유닛을 통하여 시리콘 단결정 잉곳에 원료가 공급되는 과정을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 원료 공급 유닛의 제2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 6의 밸브의 형상을 상세히 나타낸 도면이고,
도 8은 도 6의 원료 공급 유닛을 통하여 실리콘 단결정 잉곳에 원료가 공급되는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 원료 공급 유닛의 제1 실시예를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 원료 공급 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 제1,2 밸브의 형상을 상세히 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 원료 공급 유닛(100)는 원료가 채워지는 공간을 가지는 투입관 본체(110)와, 투입관 본체(110)의 상부로부터 내부 영역으로 연장되어 배치되는 제1 로드(140)와, 제1 로드(140)와 연결되어 제1 로드(140)의 하부에 배치되는 제1 밸브(160)와, 제1 밸브(160)와 연결되어 제1 밸브(160)의 하부에 배치되는 제2 로드(170)와, 제2 로드(170)와 연결되어 제2 로드(170)의 하부에 배치되고 투입관 본체(110)의 하부를 개폐하는 제2 밸브(180)를 포함할 수 있다.
투입관 본체(110)와 제1 밸브(160) 및 제2 밸브(180) 내식성, 내구성 및 순도가 높은 석영유리 재질을 포함하여 구성될 수 있다. 투입관 본체(110)는 상면과 하면이 개방되고 내부에 원료(미도시)가 채워지는 공간이 형성되고, 예를 들면 원기둥 형상으로 구비될 수 있다. 투입관 본체(110)의 개방된 상면는 덮개(150)로 닫힐 수 있고, 개방된 하면은 제2 밸브(180)로 닫힐 수 있다. 덮개(150)는 1개 또는 다수개로 이루어지거나 바(bar) 형상이 아니고 십자(+) 등 다양한 형상으로 실시될 수 있다.
투입관 본체(110)의 상부에는 시드 척(120) 등에 제1 로드(140)가 연결될 수 있는데, 제1 로드(140)는 상부 영역에 스토퍼(130)가 구비될 수 있으며, 스토퍼(130)는 제1 로드(140)에 대하여 측면 방향으로 돌출되어 투입관 본체(110)의 상부에 구비되는 덮개(150)와 접촉될 때 인상수단(500)의 동작을 멈추도록 할 수 있다.
제1 로드(140)는 일단이 실리콘 단결정 잉곳의 성장장치(1000)의 인상수단(500)과 연결되며 원료 공급 유닛(100)의 투입관 본체(110) 내부에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 제1 로드(140)는 투입관 본체(110)의 내부 중심에서 수직방향으로 길게 배치되는 봉(bar), 케이블, 로프 등을 포함할 수 있다. 또한, 제1 로드(140)는 내식성, 내열성이 뛰어난 몰리브덴이나, 고열과 압력에 강하도 경도가 큰 텅스텐을 포함하는 금속 합금으로 이루어질 수 있다.
제1,2 밸브(160, 180)는 원추 형상일 수 있는데, 여기서 원추는 바닥면이 원형인 원뿔을 뜻할 수 있다. 제1 밸브(160)의 크기보다 제2 밸브(180)의 크기가 더 클 수 있다. 상세하게는, 제1 밸브(160)는 바닥면의 직경(R1)이 투입관 본체(110)의 내측 직경보다 작을 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 밸브(160)의 바닥면의 가장 자리와 투입관 본체(110)의 내측면과의 거리(d1)는 30 내지 50 밀리미터일 수 있다. 상술한 거리(d1)이 30 밀리미터보다 작으면 투입관 본체(110) 내에 저장된 실리콘 단결정 등의 원료가 제1 밸브(160)의 하부로 원활하게 빠져나가기 어려울 수 있고, 50 밀리미터보다 크면 투입관 본체(110) 내에 저장된 실리콘 단결정 등의 원료가 제1 밸브(160)의 하부로 너무 빠르게 빠져나갈 수 있다.
제2 밸브(180)의 바닥면의 직경(R2)은 제1 밸브(160)의 바닥면의 직경(R1)보다 크고 투입관 본체(110)의 내측 직경과 같을 수 있다. 상세하게는, 제1 밸브(160)와 제2 밸브(180)는 동일한 형상이되, 제1 밸브(160)의 바닥면의 직경(R1)은 제2 밸브(180)의 바닥면의 직경(R2)의 1/3 내지 2/3일 수 있다. 제1 밸브(160)의 바닥면의 직경(R1)이 제2 밸브(180)의 바닥면의 직경(R2)의 2/3보다 크면 투입관 본체(100) 내에 저장된 실리콘 단결정 등의 원료가 제1 밸브(160)의 하부로 원활하게 빠져나가기 어려울 수 있고, 1/3보다 작으면 투입관 본체(110) 내에 저장된 실리콘 단결정 등의 원료가 제1 밸브(160)의 하부로 너무 빠르게 빠져나갈 수 있다.
도 4에서, 제1 밸브(160)의 높이(h1)보다 제2 밸브(180)의 높이(h2)가 더 크고, 제1 밸브(160)의 사면의 길이(L1)보다 제2 밸브(180)의 사면의 길이(L2)가 더 클 수 있고, 제1 밸브(160)의 사면의 경사각(θ1)과 제2 밸브(180)의 사면의 경사각(θ2)은 동일할 수 있다. 제1,2 밸브(160, 180)의 사면은 투입관 본체(110)의 내부에 공급된 원료가 상부에서 하부로 미끄러져 이동할 수 있도록 경사진 부분이다. 그리고, 제1 밸브(160)의 바닥면과 제2 밸브(180)의 상면 사이의 거리(D)는, 투입관 본체(110)에 공급된 원료의 높이의 30% 내지 40%일 수 있다. 여기서, 상기 원료는 실리콘 다결정일 수 있고, 원료의 높이는 도 5b에 도시된 바와 같이 투입관 본체(110)에 원료가 충분히 삽입된 후 도 5c에서 원료의 하강이 시작되기 이전의 원료의 하면으로부터 상면까지의 거리일 수 있다.
전술한 제1 밸브(160) 및 제2 밸브(180)의 사면의 경사각(θ1, θ2)은 70°~ 100° 중에서 선택될 수 있다. 경사각(θ1, θ2)이 작을수록 원료는 제1 밸브(160) 또는 제2 밸브(180)의 경사면을 따라 도가니(200)의 중심 영역에 가까운 위치로 떨어지고, 경사각이 클수록 원료는 도가니(200)의 가장 자리에 가까운 위치에 떨어질 수 있다.
또한, 제1 밸브(160)는 제1 로드(140)를 중심으로 지지되므로 인상수단(500)에 의해 승하강할 경우나 원료가 도가니(200)로 배출될 경우 안정적으로 자리할 수 있고, 제1 밸브(180)는 제2 로드(170)를 중심으로 지지되므로 인상수단(500)에 의해 승하강할 경우나 원료가 도가니(200)로 배출될 경우 안정적으로 자리할 수 있다.
상술한 원료 공급 유닛(100)을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치(1000)에서, 챔버(600)는 결합하는 위치에 따라 몸체 챔버(body chamber, 610), 돔 챔버(dome chamber, 620), 및 풀 챔버(pull chamber, 630)를 포함할 수 있다.
몸체 챔버(610) 내에는 도가니(200)가 설치될 수 있고, 돔 챔버(620)는 몸체 챔버(610)의 상단에서 덮개부를 형성할 수 있다. 몸체 챔버(610)와 돔 챔버(620)는 다결정 실리콘 원료를 실리콘 단결정 잉곳으로 성장시키기 위한 환경을 제공하는 곳으로, 내부에 수용 공간을 갖는 원통일 수 있다. 풀 챔버(630)는 돔 챔버(620) 상단에 위치하고, 성장된 실리콘 단결정 잉곳을 인상하기 위한 공간일 수 있다.
챔버(600)는 내벽으로부터 수평 방향으로 돌출되는 지지턱(640)과 도가니(200) 상부에 위치한 열차폐재(650)를 가질 수 있다. 예컨대, 지지턱(640)은 풀 챔버(630)의 내벽으로부터 수평 방향으로 돌출될 수 있다. 지지턱(640)은 원료 공급 유닛(100)의 걸림턱(190)을 지지할 수 있다.
원료 공급 유닛(100)의 걸림턱(190)이 챔버(600)의 지지턱(640)에 의하여 지지된 이후에는, 인상수단(500)에 의하여 제1,2 밸브(160, 180)가 하강하면서 원료 공급 유닛(100)의 투입관 본체(110)의 하부는 점차 개방될 수 있다.
도가니(200)는 몸체 챔버(610) 내부에 배치될 수 있고, 도가니(200) 하부에 위치한 도가니 지지대(210)에 의해 지지될 수 있다. 도가니(200)는 원료가 충전되는 동안에 회전할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 가열부(300)은 도가니(200)의 외주면과 이격되도록 몸체 챔버(610) 내에 배치될 수 있다. 가열부(300)에 의해 도가니(200)가 가열됨으로써 도가니(200) 내부의 원료는 실리콘 용융액으로 변화될 수 있다.
단열재(310)는 가열부(300)과 몸체 챔버(610)의 내벽 사이에 설치될 수 있으며, 가열부(300)의 열이 몸체 챔버(610) 외부로 누출되는 것을 차단할 수 있다.
인상수단(500)은 성장하는 대상물 또는 원료 공급 유닛(100)을 고정하고 지지하는 고정부(510)와, 성장된 대상물(예컨대, 단결정 잉곳) 또는 후술할 원료 공급 유닛(100)의 제1,2 밸브(160. 180)를 상승 또는 하강시키는 인상부(520)를 포함할 수 있다.
고정부(510)는 케이블 타입(cable type) 또는 샤프트(shaft type)일 수 있으며, 일단에는 시드 척(120)이 마련될 수 있다. 인상부(520)는 모터 등을 이용하여 고정부(510)에 연결된 성장된 대상물 또는 원료 공급 유닛(100)을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
도가니(200) 내부에 원료 물질을 공급하기 위하여 시드 척(120)에는 원료 공급 유닛(100)의 제1 로드(140)의 일단이 연결될 수 있다. 원료 공급이 끝나고 원료 공급 유닛(100)이 챔버(600) 내에서 분리된 후, 단결정 성장을 위해서는 시드 척(120)에는 시드(seed)가 연결될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 2의 원료 공급 유닛을 통하여 시리콘 단결정 잉곳에 원료가 공급되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5a에서 원료 공급 유닛(100)이 도가니(200) 상부에 배치되고, 도 5b에서 원료 공급 유닛(100)의 투입관 본체(110)의 내부에 실리콘 다결정 등의 원료(S)가 공급된다.
그리고, 도 5c에서 상술한 인상수단을 통하여 제1,2 로드(140, 170)에 연결된 제1,2 밸브(160, 180)가 하강한다. 이때, 투입관 본체(110)의 하면이 일부 개방되어, 원료(S)는 제1 밸브(160)의 경사면을 따라 제2 밸브(180)의 가장 자리 영역으로 이동하고, 이어서 투입관 본체(110)의 하면의 개방된 영역을 통하여 도가니(200) 방향으로 떨어지며 공급될 수 있다. 이때, 제1 로드(140)에 결합된 스토퍼(130)가 덮개(150)에 접촉됨에 따라 원료(S)가 충전되는 동안 제1,2 밸브(160, 180)의 위치는 일정 높이에서 안정적으로 고정될 수 있다.
특히, 제1 밸브(160)를 통하여 원료(S)가 전량 아래로 떨어지지 않고, 제1 밸브(160)와 제2 밸브(180)의 사이에 원료(S)가 일시적으로 저장된 후 아래로 떨어져서, 종래에 비하여 비교적 소량의 원료(S)가 지속적으로 도가니(200) 방향으로 공급될 수 있다. 따라서, 대량의 원료(S)가 일시에 쏟아지는 종래의 비교예와 비교하면, 도가니(200)의 실리콘 융액(L)에 공급되는 원료(S)의 높이가 비교적 균일할 수 있다. 따라서, 도가니(200)의 상부 영역에 원료(S)가 높이 쌓여서 열차폐재(650) 또는 스케일 로드(scale rod, 미도시)와 접촉하여, 열차폐재(650) 또는 스케일 로드가 손상되거나 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 원료 공급 유닛의 제2 실시예를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 밸브의 형상을 상세히 나타낸 도면이고, 도 8은 도 6의 원료 공급 유닛을 통하여 실리콘 단결정 잉곳에 원료가 공급되는 과정을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 원료 공급 유닛(100A)는 상술한 실시예와 동일하나, 제1,2 로드(140, 170)와 제1,2 밸브(160, 180) 대신에, 하나의 제1 로드(140)와 하나의 밸브(185)만이 구비되는 차이점이 있다. 그리고, 밸브(185)는 원추 형상의 외형을 가지되, 밸브(185)의 바닥면의 직경(R0)은 투입관 본체(110)의 내측 직경과 같거나 보다 클 수 있고, 밸브(185)에는 투입관 본체(110)의 상면 방향에서 하면 방향으로 관통 홀(hole)이 형성될 수 있다.
도 7에서 밸브(185)는 중심의 제1 영역과 가장 자리의 제3 영역, 및 제1,3 영역 사이의 제2 영역을 포함하고, 상기의 관통 홀(hole)은 제2 영역에 구비될 수 있다. 제1,3 영역은 전체가 밸브 몸체(185a)로 이루어지고, 제2 영역은 밸브 몸체(185a)와 관통 홀(hole)을 포함할 수 있다.
여기서, 관통 홀(hole)의 수평 방향의 거리(d0)는 원료의 하부 방향으로의 공급에 적절하게 설계할 수 있되, 투입관 본체의 상면 방향에서 하면 방향으로, 밸브 몸체(185a)의 단면적과 관통 홀(hole)의 단면적의 비는 4 대 1 내지 3 대 1일 수 있다. 즉, 상술한 범위보다 관통 홀(hole)의 가로 방향의 단면적이 좁으면 원료가 관통 홀(hole)을 통하여 도가니 방향으로 공급되기에 어려울 수 있고, 상술한 범위보다 관통 홀(hole)의 가로 방향의 단면적이 크면 원료가 관통 홀(hole)을 통하여 너무 많이 공급되어 도가니의 중앙 영역에서 원료의 두께가 너무 두꺼워질 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 원료 공급 유닛(100A)의 투입관 본체(110)의 하면과 밸브(185) 사이의 영역, 및 밸브(185)에 형성된 관통 홀(hole)을 통하여 원료(S)가 도가니(200)의 전 영역으로 고르게 공급될 수 있다.
상술한 실시예들에 따른 원료 공급 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 도가니의 중앙 영역과 가장 자리 영역에 공급되는 원료(S)의 양이 고르게 분포하여, 도가니 내에서 원료(S)의 용융 및 열에 의한 대류가 원활하게 일어나서 성장되는 실리콘 단결정 잉곳의 품질이 향상될 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 원료 공급유닛 110 : 투입관본체
120: 시드 척 130: 스토퍼
140: 제1 로드 150: 덮개
160: 제1 밸브 170: 제2 로드
180: 제2 밸브 185: 밸브
190: 걸림턱 200 : 도가니
300: 가열부 500 : 인상수단
600: 챔버

Claims (11)

  1. 원료가 채워지는 공간을 가지는 투입관 본체;
    상기 투입관 본체의 상부로부터 내부 영역으로 연장되어 배치되는 제1 로드;
    상기 제1 로드와 연결되어 상기 제1 로드의 하부에 배치되는 제1 밸브;
    상기 제1 밸브와 연결되어 상기 제1 밸브의 하부에 배치되는 제2 로드;
    상기 제2 로드와 연결되어 상기 제2 로드의 하부에 배치되고, 상기 투입관 본체의 하부를 개폐하는 제2 밸브를 포함하는 원료 공급 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 투입관 본체는 상면과 하면이 개방된 원기둥의 형상인 원료 공급 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 밸브는 원추 형상이고, 상기 제1 밸브의 바닥면의 직경은 상기 투입관 본체의 내측 직경보다 작은 원료 공급 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 밸브의 바닥면의 가장 자리와 상기 투입관 본체의 내측면과의 거리는 30 내지 50 밀리미터인 원료 공급 유닛.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 밸브는 원추 형상이고, 상기 제2 밸브의 바닥면의 직경은 상기 투입관 본체의 내측 직경 이상인 원료 공급 유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 밸브와 제2 밸브는 동일한 형상이되, 상기 제1 밸브의 바닥면의 직경은 상기 제2 밸브의 바닥면의 직경의 1/3 내지 2/3인 원료 공급 유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 투입관 본체 내부에 실리콘 다결정이 채워지고, 상기 제1 밸브와 제2 밸브는 원추 형상이고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브 사이의 거리는 상기 투입관 본체에 채워진 실리콘 다결정의 높이의 30 내지 40%인 원료 공급 유닛.
  8. 원료가 채워지는 공간을 가지는 투입관 본체;
    상기 투입관 본체의 상부로부터 내부 영역으로 연장되어 배치되는 제1 로드; 및
    상기 제1 로드와 연결되어 상기 제1 로드의 하부에 배치되는 밸브를 포함하고,
    상기 투입관 본체는 상면과 하면이 개방된 원통의 형상이고,
    상기 밸브는 원추 형상이고, 상기 밸브의 바닥면의 직경은 상기 투입관 본체의 내측 직경 이상이고,
    상기 밸브에는 상기 투입관 본체의 상면 방향에서 하면 방향으로 관통 홀이 형성된 원료 공급 유닛.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 밸브는 중심의 제1 영역과 가장 자리의 제3 영역과, 상기 제1 영역과 제3 영역 사이의 제2 영역을 포함하고,
    상기 관통 홀은 상기 제2 영역에 형성되고, 상기 제1 영역과 상기 제3 영역은 밸브 몸체로 이루어지고, 상기 제2 영역의 일부에는 상기 밸브 몸체가 연장되어 배치되는 원료 공급 유닛.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 투입관 본체의 상면 방향에서 하면 방향으로, 상기 밸브 몸체의 단면적과 상기 관통 홀의 단면적의 비는 4 대 1 내지 3 대 1인 원료 공급 유닛.
  11. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 구비되고 실리콘 단결정 융액을 수용하는 도가니;
    상기 도가니를 가열하는 가열부;
    상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐재;
    상기 도가니에 자기장을 인가하는 자기장 발생 장치;
    상기 도가니를 회전시켜 상승시키는 회전축; 및
    상기 도가니의 상부에 구비되는 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 원료 공급 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치.
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