KR20230111242A - 내부에 보이드들이 있는 열 차폐부들을 갖는 잉곳 풀러장치 - Google Patents

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서밋 에스. 바가바트
재우 류
벤자민 메이어
윌리암 루터
카리시마 마리에 허드슨
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글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디.
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Abstract

초크랄스키(Czochralski) 방법에 의해 단결정 실리콘 잉곳을 준비하기 위한 잉곳 풀러 장치가 개시된다. 잉곳 풀러 장치는 열 차폐부를 포함한다. 열 차폐부는 레그 세그먼트 내에 배치된 보이드(즉, 단열재(insulation)가 없는 개방 공간)를 포함하는 레그 세그먼트를 갖는다. 열 차폐부는 또한 열 차폐부 내에 부분적으로 단열재를 포함할 수 있다.

Description

내부에 보이드들이 있는 열 차폐부들을 갖는 잉곳 풀러 장치
본 출원은 2020년 11월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/119,200호의 우선권을 주장하고, 그 미국 가특허 출원은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 개시내용의 분야는 초크랄스키(Czochralski) 방법에 의해 단결정 실리콘 잉곳을 준비하기 위한 잉곳 풀러(ingot puller) 장치에 관한 것으로, 특히, 열 차폐부(heat shield) 내에 보이드(예를 들어, 단열재가 없는 영역)가 배치되는 열 차폐부를 갖는 잉곳 풀러 장치에 관한 것이다.
단결정 실리콘은 반도체 디바이스들 및 태양 전지들과 같은 많은 전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 출발 물질이다. 단결정 실리콘은 일반적으로 초크랄스키(Czochralski)("CZ") 방법을 사용하여 준비된다. 간단히 말해서, 초크랄스키 방법은 도가니에서 다결정 실리콘("폴리실리콘")을 용융시켜 실리콘 용융물을 형성하는 단계, 시드(seed) 결정을 용융물과 접촉시켜 결정 성장을 개시하는 단계, 및 그 후 용융물로부터 단결정 잉곳을 견인하는 단계를 수반한다.
일부 잉곳 풀러 장치는 잉곳이 용융물로부터 인출될(withdrawn) 때 잉곳을 가리는 용융물 위에 열 차폐부(때때로 "반사기"라고 함)를 포함한다. 열 차폐부는 잉곳이 용융물로부터 인출될 때 잉곳의 온도를 유지하기 위해 열 차폐부 전체에 걸쳐 단열재를 포함한다. 그러한 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳들로부터 슬라이스된 웨이퍼들은 웨이퍼의 에지에 가까운 방사상 밴드 내에 결함들을 포함한다. 이러한 결함들은 GOI(gate-oxide-integrity) 실패로 이어질 수 있는 큰 인-그로운(in-grown) 보이드들 및 산소 침전물들을 포함한다. 이러한 결함들은 예를 들어 차세대 메모리 디바이스들에 사용되는 PS(Perfect Silicon) 웨이퍼 제품들에 특히 문제가 된다.
보이드들 및 산소 침전물들과 같은 결함들의 감소된 수 및/또는 감소된 사이즈를 갖는 잉곳들을 생산하는 잉곳 풀러 장치에 대한 필요성이 존재한다.
이 섹션은 관련 기술분야의 다양한 양태들을 독자에게 소개하는 것으로 의도되고, 그 다양한 양태들은 아래에서 설명 및/또는 청구되는 본 개시내용의 다양한 양태들과 관련될 수 있다. 이 논의는 독자에게 본 개시내용의 다양한 양태들의 더 양호한 이해를 용이하게 하기 위한 배경 정보를 제공하는 데 유용한 것으로 생각된다. 따라서, 이러한 진술들은 그러한 관점에서 읽어야 하고 종래 기술을 인정하는 것으로 읽지 않아야 한다.
본 개시내용의 일 양상은 실리콘의 용융물로부터 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 잉곳 풀러 장치에 관한 것이다. 장치는 성장 챔버를 정의하는 풀러 하우징을 포함한다. 도가니는 실리콘의 용융물을 담기 위해 성장 챔버 내에 배치된다. 잉곳 풀러 장치는 견인 축(pull axis)을 따라 용융물로부터 잉곳을 견인하기 위한 견인 메커니즘을 포함한다. 열 차폐부는 성장 챔버 내에 배치된다. 열 차폐부는 잉곳이 견인 메커니즘에 의해 견인될 때 잉곳을 수용하기 위한 중앙 통로를 정의한다. 열 차폐부는 견인 축에 관하여 하방으로 연장되는 레그(leg) 세그먼트를 갖는다. 레그 세그먼트는 내부에 형성된 보이드를 갖는다.
본 개시내용의 다른 양상은 실리콘의 용융물로부터 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 잉곳 풀러 장치에 관한 것이다. 장치는 성장 챔버를 정의하는 하우징을 포함한다. 도가니는 실리콘의 용융물을 담기 위해 성장 챔버 내에 배치된다. 견인 메커니즘은 견인 축을 따라 용융물로부터 잉곳을 견인하도록 구성된다. 열 차폐부는 성장 챔버 내에 배치된다. 열 차폐부는 잉곳이 견인 메커니즘에 의해 견인될 때 잉곳을 수용하기 위한 중앙 통로를 정의한다. 열 차폐부는 견인 축을 따라 연장되는 레그 세그먼트를 갖는다. 레그 세그먼트는 레그 세그먼트의 말단부에서 반경방향 내측으로 연장되는 풋(foot)을 포함한다. 풋은 반경방향 내측 하부 측벽과 반경방향 내측 상부 측벽을 포함한다. 반경방향 내측 하부 측벽과 반경방향 내측 상부 측벽은 서로를 향해 각도를 이루며 정점을 형성한다. 정점은 열 차폐부의 반경방향으로 가장 내측 부분이다.
본 개시내용의 위에서 언급된 양상들과 관련하여 언급된 피처들의 다양한 개선들이 존재한다. 또한, 추가의 피처들이 본 개시내용의 위에서 언급된 양상들에 또한 포함될 수 있다. 이러한 개선들 및 추가적인 피처들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예컨대, 본 개시내용의 예시된 실시예들 중 임의의 것과 관련하여 아래에서 논의되는 다양한 피처들이, 단독으로 또는 임의의 조합으로, 본 개시내용의 위에서 설명된 양상들 중 임의의 것에 포함될 수 있다.
도 1은 잉곳 풀러 장치의 단면도이다.
도 2는 잉곳 풀러 장치의 열 차폐부의 단면도이다.
도 3은 열 차폐부의 다른 실시예의 단면도이다.
도 4는 종래의 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳, 도 2의 열 차폐부를 갖는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳, 및 도 3의 열 차폐부를 갖는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳에 대한 축방향 잉곳 에지 온도 측정의 그래프이다.
도 5는 종래의 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳, 도 2의 열 차폐부를 갖는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳, 및 도 3의 열 차폐부를 갖는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳으로부터 슬라이스된 웨이퍼들에 대한 결함 성능 및 퍼펙트 실리콘(Perfect Silicon) 윈도우의 그래프이다.
도 6은 종래의 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳, 도 2의 열 차폐부를 갖는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳, 및 도 3의 열 차폐부를 갖는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳으로부터 슬라이스된 웨이퍼들에 대한 결함 성능 및 평균 견인 레이트(mean pull rate)의 그래프이다.
대응하는 참조 문자들은 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 표시한다.
단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 잉곳 풀러 장치(또는 더 간단히 "잉곳 풀러")는 일반적으로 도 1에서 "100"으로 표시된다. 잉곳 풀러 장치(100)는 실리콘의 용융물(104)로부터 실리콘 잉곳(113)을 견인하기 위한 성장 챔버(152)를 정의하는 결정 풀러 하우징(108)을 포함한다. 잉곳 풀러 장치(100)는 실리콘의 용융물(104)을 홀드(hold)하기 위해 성장 챔버(152) 내에 배치되는 도가니(102)를 포함한다. 도가니(102)는 서셉터(106)에 의해 지지된다.
도가니(102)는 바닥부(129) 및 바닥부(129)로부터 상방으로 연장되는 측벽(131)을 포함한다. 측벽(131)은 일반적으로 수직이다. 바닥부(129)는 측벽(131) 아래로 연장되는 도가니(102)의 곡선 부분을 포함한다. 도가니(102) 내에는 용융 표면(111)(즉, 용융물-잉곳 계면)을 갖는 실리콘 용융물(104)이 있다. 서셉터(106)는 샤프트(105)에 의해 지지된다. 서셉터(106), 도가니(102), 샤프트(105), 및 잉곳(113)은 공통 종축 A 또는 "견인 축" A를 갖는다.
용융물(104)로부터 잉곳(113)을 성장시키고 견인하기 위해 잉곳 풀러 장치(100) 내에 견인 메커니즘(114)이 제공된다. 견인 메커니즘(114)은 견인 케이블(118), 견인 케이블(118)의 일단부에 커플링된 시드 홀더(seed holder) 또는 척(120), 및 결정 성장을 개시하기 위해 시드 홀더 또는 척(120)에 커플링된 시드 결정(122)을 포함한다. 견인 케이블(118)의 일단부는 풀리(pulley)(미도시) 또는 드럼(미도시) 또는 임의의 다른 적합한 유형의 리프팅 메커니즘, 예를 들어 샤프트에 연결되고, 타단부는 시드 결정(122)을 홀드하는 척(120)에 연결된다. 동작 중에, 시드 결정(122)은 용융물(104)과 접촉하도록 하강된다. 견인 메커니즘(114)은 시드 결정(122)이 상승하게 하도록 동작된다. 이는 단결정 잉곳(113)이 용융물(104)로부터 견인되게 한다.
가열 및 결정 견인 동안, 도가니 구동 유닛(107)(예를 들어, 모터)은 도가니(102) 및 서셉터(106)를 회전시킨다. 리프트 메커니즘(112)은 성장 프로세스 동안 견인 축(A)을 따라 도가니(102)를 상승 및 하강시킨다. 잉곳이 성장함에 따라, 실리콘 용융물(104)이 소비되고 도가니(102) 내의 용융물의 높이가 감소한다. 도가니(102) 및 서셉터(106)는 용융물 표면(111)을 잉곳 풀러 장치(100)에 관하여 동일한 위치 또는 그 근처에 유지하기 위해 상승될 수 있다.
결정 구동 유닛(미도시)은 또한 견인 케이블(118) 및 잉곳(113)을 도가니 구동 유닛(107)이 도가니(102)를 회전시키는 방향과 반대 방향으로 회전시킬 수 있다(예를 들어, 역회전). 등회전을 사용하는 실시예들에서, 결정 구동 유닛은 도가니 구동 유닛(107)이 도가니(102)를 회전시키는 것과 동일한 방향으로 견인 케이블(118)을 회전시킬 수 있다. 또한, 결정 구동 유닛은 성장 프로세스 동안 원하는 대로 용융물 표면(111)에 관해 잉곳(113)을 상승 및 하강시킨다.
잉곳 풀러 장치(100)는 아르곤과 같은 불활성 가스를 주입하고 및 성장 챔버(152)로부터 인출하기 위한 불활성 가스 시스템을 포함할 수 있다. 잉곳 풀러 장치(100)는 또한 용융물(104)에 도펀트를 주입하기 위한 도펀트 공급 시스템(미도시)을 포함할 수 있다.
초크랄스키 단결정 성장 프로세스에 따르면, 일정량의 다결정 실리콘 또는 폴리실리콘이 도가니(102)에 충전된다. 도가니(102)에 주입되는 반도체 또는 태양광 등급 재료는 하나 이상의 가열 엘리먼트로부터 제공되는 열에 의해 용융된다. 잉곳 풀러 장치(100)는 하단 단열재(110) 및 측면 단열재(124)를 포함하여 풀러 장치(100) 내에 열을 보유한다. 예시된 실시예에서, 잉곳 풀러 장치(100)는 도가니 바닥부(129) 아래에 배치된 하단 히터(126)를 포함한다. 도가니(102)는 도가니(102)에 충전된 다결정을 용융시키기 위해 하단 히터(126)에 비교적 근접하도록 이동될 수 있다.
잉곳을 형성하기 위해, 시드 결정(122)은 용융물(104)의 표면(111)과 접촉된다. 견인 메커니즘(114)은 용융물(104)로부터 시드 결정(122)을 견인하도록 동작된다. 잉곳(113)은 크라운 부분(142)을 포함하는데, 여기서 잉곳은 전이되고 시드 결정(122)으로부터 외측으로 테이퍼되어 타겟 직경에 도달한다. 잉곳(113)은 견인 레이트를 증가시킴으로써 성장되는 결정의 일정한 직경 부분(145) 또는 원통형 "본체"를 포함한다. 잉곳(113)의 본체(145)는 비교적 일정한 직경을 갖는다. 잉곳(113)은 잉곳이 본체(145) 이후 직경이 점점 테이퍼되는 테일(tail) 또는 엔드-콘(end-cone)(미도시)을 포함한다. 직경이 충분히 작아지면, 잉곳(113)이 용융물(104)로부터 분리된다. 잉곳(113)은 크라운 부분(142) 및 잉곳(113)의 종단부를 통해 연장되는 중앙 종축(A)을 갖는다.
잉곳 풀러 장치(100)는 측면 히터(135), 및 결정 성장 동안 용융물(104)의 온도를 유지하기 위해 도가니(102)를 둘러싸는 서셉터(106)를 포함한다. 측면 히터(135)는 도가니(102)가 견인 축(A) 위아래로 이동할 때 도가니 측벽(131)에 대해 반경방향 외측으로 배치된다. 측면 히터(135) 및 하단 히터(126)는 측면 히터(135) 및 하단 히터(126)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 동작하도록 허용하는 임의의 유형의 히터일 수 있다. 일부 실시예들에서, 히터들(135, 126)은 저항 히터들이다. 측면 히터(135) 및 하단 히터(126)는 용융물(104)의 온도가 견인 프로세스 전체에 걸쳐 제어되도록 제어 시스템(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
본 개시내용의 실시예들에 따르면, 잉곳 풀러 장치(100)는 성장 챔버(152) 내부에 그리고 잉곳 성장 동안 잉곳(113)을 덮는 용융물(104) 위에 배치된 열 차폐부(151)를 또한 포함한다. 열 차폐부(151)는 결정 성장 동안 도가니(102) 내에 부분적으로 배치될 수 있다. 열 차폐부(151)는 잉곳이 견인 메커니즘(114)에 의해 견인될 때 잉곳(113)을 수용하기 위한 중앙 통로(160)를 정의한다.
열 차폐부(151)는 견인 축(A)(도 1)을 따라 연장되는 레그 세그먼트(164)(도 2)를 갖는다. 레그 세그먼트(164)는 레그 세그먼트(164) 내에 형성된 보이드(166)(즉, 가스를 포함하는 빈 공간)를 갖는다. 보이드(166)는 레그 세그먼트(164)의 말단부(168)에 있고 견인 축(A)에 관하여 상방으로 연장된다. 레그 세그먼트(164)는 하우징(170) 내에 레그 챔버(172)를 정의하는 레그 세그먼트 하우징(170)을 포함한다. 레그 세그먼트(164)는 챔버(172) 내에 단열재(174)를 포함한다. 단열재(174)는 하우징(170)으로부터 연장되는 레지(155)에 의해 지지된다. 보이드(166)는 단열재(174) 아래에 있고 또한 단열재(174)에 대해 반경방향 내측에 있다. 단열재(174)는 열전도를 감소시키기 위해 갭(154)에 의해 레그 세그먼트 하우징(174)으로부터 분리될 수 있다. 레그 세그먼트 하우징(174)은 불활성 가스(예를 들어, 아르곤 가스)가 하우징에 들어가고 보이드(166)를 채우게 해주는 개구부들을 가질 수 있다.
레그 세그먼트 하우징(170)은 그래파이트 또는 쉘 내에 몰리브덴 시트들을 갖는 그래파이트 쉘로 만들어져 방사선을 차단할 수 있다. 대안적으로, 레그 세그먼트 하우징은 실리콘 탄화물로 캐핑된 그래파이트로 만들어질 수 있다. 단열재(174)는 탄소(예를 들어, 탄소계 경질 단열재), 펠트 또는 레이어드 몰리브덴으로 만들어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 레그 세그먼트(164)는 레그 세그먼트(164)로부터 레그 세그먼트(164)의 말단부(168)를 향하여 반경방향 내측으로 연장되는 풋(182)을 포함한다. 보이드(166)는 풋(182) 내로 적어도 부분적으로 연장된다(그리고 도 2의 실시예에서 전체 풋을 관통해 연장된다). 풋(182)은 풋 챔버(186)를 정의하는 풋 하우징(184)을 포함한다. 풋 하우징(184)은 바닥부(190), 반경방향 내측 측벽(192) 및 경사진 상단부(194)를 포함한다. 반경방향 내측 측벽(192)은 견인 축(A)에 실질적으로 평행하다(도 1). 도 2에 도시된 실시예에서, 풋 챔버(186) 내에는 단열재가 배치되지 않는다. 다른 실시예들에서, 풋 챔버(186)는 내부에 일정량의 단열재 또는 다른 재료(예를 들어, 그래파이트)를 포함한다.
열 차폐부의 다른 실시예가 도 3에 도시된다. 도 2의 것들과 유사한 도 3에 도시된 컴포넌트들은 도 2의 대응하는 참조 번호에 "100"을 더한 것에 의해 지정된다(예컨대, 파트(182)는 파트(282)가 됨). 열 차폐부(251)는 레그 세그먼트(264) 및 레그 세그먼트(264)으로부터 연장되는 풋(282)을 포함한다. 열 차폐부(251)는 레그 세그먼트 하우징(270) 내에 형성된 보이드(266)를 포함한다. 열 차폐부(251)는 레그 세그먼트(264) 내에 형성된 레그 챔버(272) 내에 단열재(274)를 포함한다. 보이드(266)는 단열재(174) 아래로 연장되고 또한 단열재(174)에 대해 반경방향 내측에 있다.
풋(282)은 반경방향 내측 하부 측벽(283) 및 반경방향 내측 상부 측벽(285)을 포함한다. 반경방향 내측 하부 측벽(283) 및 반경방향 내측 상부 측벽(285)은 서로를 향해 각을 이루고 정점(287)을 형성하며, 정점은 열 차폐부(251)의 반경방향으로 가장 내측 부분이다. 예시된 실시예에서, 정점(287)은 견인 축(A)(도 1)에 실질적으로 평행한 내벽이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 풋(282)은 내부에 형성된 보이드를 포함하지 않는다. 풋(282)은 그래파이트로 만들어질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 잉곳 풀러 장치(100)는 냉각 재킷(132)을 포함한다. 그 냉각 재킷(132)은 견인 축(A)(도 1)을 따라 열 차폐부(151)와 적어도 부분적으로 겹친다. 냉각 재킷(132)은 열 차폐부(151)에 대해 반경방향 내측에 있다. 냉각 재킷은 잉곳이 견인 메커니즘(114)에 의해 견인될 때 잉곳을 수용하기 위한 중앙 통로(134)를 정의한다.
종래의 잉곳 풀러 장치와 비교하여, 본 개시내용의 장치는 여러 이점들을 갖는다. 보이드들을 갖는 열 차폐부들(도 2 내지 도 3)은 에지 밴드를 완화시키는(예를 들어, 잉곳 풀러 장치의 냉각 재킷 치수들을 변경하지 않고) 결과 웨이퍼들에서 결함 성능을 개선한다. 열 차폐부들은 결정 에지를 따라 1685-1533° K 온도 범위에서 열 추출을 향상시킨다. 열 차폐부들은 결정의 1533-1285° K 온도 영역에서 상대적으로 균일한 온도 구배를 유지하고 결정의 나머지 부분에 대한 냉각 효과를 향상시킨다. 열 차폐부들은 외측 상부 반사기의 온도가 상대적으로 높게 유지되게 하여 입자 오염을 감소시킨다. 열 차폐부들은 또한 설계 수정(예를 들어, 15-40kw의 파워 범프)으로 인한 열 손실을 최소화한다.
예시들
본 개시내용의 프로세스들은 다음의 예들에 의해 추가로 예시된다. 이러한 예들은 제한적인 의미로 간주되지 않아야 한다.
예시 1: 잉곳 축방향 온도 구배
도 4는 도 1의 열 차폐부(151)과 같은 종래의 열 차폐부("POR")를 갖지만 열 차폐부 전체에 걸쳐 단열재가 있는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳에 대한 축방향 잉곳 에지 온도 측정을 도시한다. 도 4는 또한 열 차폐부 내에 보이드가 배치된 도 2의 열 차폐부를 포함하는 잉곳 풀러 장치에 대한("도 2") 그리고 내부에 보이드가 배치되고 서로를 향해 각을 이루는 상부 및 하부 측벽들을 가진 풋을 갖는 도 3의 열 차폐부를 포함하는 잉곳 풀러 장치에 대한("도 3") 축방향 잉곳 에지 온도 측정을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도 2 및 도 3의 열 차폐부들은 잉곳에 통합된 베이컨시(vacancy) 집중을 감소시키고, 더 긴 시간 동안 베이컨시들을 이동성으로 유지하여 베이컨시 피크가 에지에 더 가깝게 설정되는 것을 감소시키며, 클러스터들의 성장을 감소시킨다.
상부 핫존(hotzone)에서 냉각을 더 높게 증가시킴으로써, 열 차폐부의 하단은 종래의 설계에 비해 냉각된다.
예시 2: 열 차폐부 설계들 간 결함 성능
도 5 내지 도 6은 도 1의 열 차폐부(151)와 같은 종래의 열 차폐부("POR")를 갖지만 열 차폐부 전체에 걸쳐 단열재가 있는 잉곳 풀러 장치의 사용에 의해 성장된 잉곳에 대한 결함 성능을 도시한다. 도 4는 또한 열 차폐부 내에 보이드가 있는 도 2의 열 차폐부를 포함하는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳에 대한("도 2") 그리고 내부에 보이드가 있고 서로를 향해 각을 이루는 상부 및 하부 측벽들을 가진 풋을 갖는 도 3의 열 차폐부를 포함하는 잉곳 풀러 장치에서 성장된 잉곳에 대한("도 3") 축방향 잉곳 에지 온도 측정을 도시한다. 더 나은 비교를 위해 모든 파라미터들은 POR 성능에 의해 스케일링된다. 도 2의 설계와 도 3의 설계 모두 종래의 열 차폐부(POR)보다 결함 성능이 더 우수하다. 새로운 설계들 모두에서, 퍼펙트 실리콘 윈도우(즉, 퍼펙트 실리콘이 생산되는 견인 레이트들의 범위)에서의 10%-35% 개선은 대략 10% 더 낮은 견인 레이트를 갖는(도 6) 특정 프로세스 조건들에 따라 달성될 수 있다(도 5).
본원에서 사용되는 바와 같이, "약", "실질적으로", "본질적으로", 및 "대략"이라는 용어들은, 치수들, 농도들, 온도들, 또는 다른 물리적 또는 화학적 속성들 또는 특성들의 범위들과 관련하여 사용될 때, 예컨대, 반올림, 측정 방법, 또는 다른 통계적 변동으로부터 기인하는 변동들을 포함하는 속성들 또는 특성들의 범위들의 상한 및/또는 하한에 존재할 수 있는 변동들을 커버하는 것으로 의도된다.
본 개시내용 또는 그의 실시예(들)의 엘리먼트들을 도입할 때, "한(a)", "한(an)", "그(the)", 및 "상기(said)"와 같은 관사들은 하나 이상의 엘리먼트가 있다는 것을 의미하는 것으로 의도된다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "함유하는(containing)", 및 "갖는(having)"이라는 용어들은 포괄적인 것으로 의도되고, 열거된 엘리먼트들 이외의 추가적인 엘리먼트들이 있을 수 있다는 것을 의미한다. 특정 배향을 표시하는 용어들(예컨대, "최상부", "최하부", "측부" 등)의 사용은 설명의 편의를 위한 것이고, 설명되는 아이템의 임의의 특정 배향을 요구하는 것은 아니다.
본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 위의 구성들 및 방법들에서 다양한 변경들이 이루어질 수 있기 때문에, 위의 설명에 포함되고 첨부 도면[들]에 도시된 모든 사항은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 하는 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 실리콘의 용융물로부터 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 잉곳 풀러(ingot puller) 장치로서,
    성장 챔버를 정의하는 풀러 하우징;
    상기 성장 챔버 내에 배치되는, 상기 실리콘의 용융물을 담기 위한 도가니;
    견인 축(pull axis)을 따라 상기 용융물로부터 상기 잉곳을 견인하기 위한 견인 메커니즘; 및
    상기 성장 챔버 내에 배치되는 열 차폐부(heat shield)
    를 포함하고,
    상기 열 차폐부는 상기 잉곳이 상기 견인 메커니즘에 의해 견인될 때 상기 잉곳을 수용하기 위한 중앙 통로를 정의하고, 상기 열 차폐부는 상기 견인 축에 관하여 하방으로 연장되는 레그 세그먼트(leg segment)를 갖고, 상기 레그 세그먼트는 내부에 형성된 보이드(void)를 갖는, 잉곳 풀러 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보이드는 상기 레그 세그먼트의 말단부에 있는, 잉곳 풀러 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레그 세그먼트는 레그 챔버를 정의하는 레그 세그먼트 하우징을 포함하고, 상기 레그 세그먼트는 상기 레그 챔버 내에 배치되는 단열재(insulation)를 포함하는, 잉곳 풀러 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보이드는 상기 단열재 아래에 있는, 잉곳 풀러 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보이드는 상기 단열재에 대해 반경방향 내측에 있는, 잉곳 풀러 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 보이드는 상기 단열재에 대해 반경방향 내측에 있고, 또한 상기 단열재 아래로 연장되는, 잉곳 풀러 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단열재는 탄소, 펠트, 또는 레이어드 몰리브덴으로 만들어지는, 잉곳 풀러 장치.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레그 세그먼트 하우징은 그래파이트로 만들어지는, 잉곳 풀러 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레그 세그먼트는 상기 레그 세그먼트의 말단부에서 반경방향 내측으로 연장되는 풋(foot)을 포함하고, 상기 보이드는 상기 풋 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 잉곳 풀러 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 풋은 풋 챔버를 정의하는 풋 하우징을 포함하고, 상기 풋 챔버 내에는 단열재가 배치되지 않는, 잉곳 풀러 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 풋은 풋 하우징을 포함하고, 상기 풋 하우징은 상기 견인 축에 평행한, 반경방향 내측 측벽을 갖는, 잉곳 풀러 장치.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 풋은 반경방향 내측 하부 측벽 및 반경방향 내측 상부 측벽을 포함하고, 상기 반경방향 내측 하부 측벽과 상기 반경방향 내측 상부 측벽은 서로를 향해 각을 이루어 정점을 형성하고, 상기 정점은 상기 열 차폐부의 반경방향으로 가장 내측 부분인, 잉곳 풀러 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 풋은 내부에 형성된 보이드를 포함하지 않는, 잉곳 풀러 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 견인 축을 따라 상기 열 차폐부와 적어도 부분적으로 겹치는 냉각 재킷을 포함하고, 상기 냉각 재킷은 상기 열 차폐부에 대해 반경방향 내측에 있고, 상기 냉각 재킷은 상기 잉곳이 상기 견인 메커니즘에 의해 견인될 때 상기 잉곳을 수용하기 위한 중앙 통로를 정의하는, 잉곳 풀러 장치.
  15. 실리콘의 용융물로부터 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 잉곳 풀러 장치로서,
    성장 챔버를 정의하는 하우징;
    상기 성장 챔버 내에 배치되는, 상기 실리콘의 용융물을 담기 위한 도가니;
    견인 축을 따라 상기 용융물로부터 상기 잉곳을 견인하도록 구성되는 견인 메커니즘; 및
    상기 성장 챔버 내에 배치되는 열 차폐부
    를 포함하고,
    상기 열 차폐부는 상기 잉곳이 상기 견인 메커니즘에 의해 견인될 때 상기 잉곳을 수용하기 위한 중앙 통로를 정의하고, 상기 열 차폐부는 상기 견인 축을 따라 연장되는 레그 세그먼트를 갖고, 상기 레그 세그먼트는 상기 레그 세그먼트의 말단부에서 반경방향 내측으로 연장되는 풋을 포함하고,
    상기 풋은,
    반경방향 내측 하부 측벽; 및
    반경방향 내측 상부 측벽
    을 포함하고,
    상기 반경방향 내측 하부 측벽과 상기 반경방향 내측 상부 측벽은 서로를 향해 각을 이루어 정점을 형성하고, 상기 정점은 상기 열 차폐부의 반경방향으로 가장 내측 부분인, 잉곳 풀러 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 풋은 상기 풋 내에 형성되는 보이드를 포함하지 않는, 잉곳 풀러 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 풋은 그래파이트를 포함하는, 잉곳 풀러 장치.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정점은 상기 견인 축에 평행한 내벽인, 잉곳 풀러 장치.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 견인 축을 따라 상기 열 차폐부와 적어도 부분적으로 겹치는 냉각 재킷을 포함하고, 상기 냉각 재킷은 상기 열 차폐부에 대해 반경방향 내측에 있고, 상기 냉각 재킷은 상기 잉곳이 상기 견인 메커니즘에 의해 견인될 때 상기 잉곳을 수용하기 위한 중앙 통로를 정의하는, 잉곳 풀러 장치.
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