KR20230119435A

KR20230119435A - Apparatus for growing silicon single crystal ingot

Info

Publication number: KR20230119435A
Application number: KR1020220015575A
Authority: KR
Inventors: 강지훈; 홍영호; 김세훈; 유지수
Original assignee: 에스케이실트론 주식회사
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-08-16

Abstract

실시예는 성장 챔버; 상기 성장 챔버의 내부에 구비되고, 상기 실리콘 융액을 수용하는 도가니; 상기 성장 챔버의 내부에 구비되고, 상기 실리콘 융액을 수용하는 도가니의 둘레에 배치되는 가열부; 상기 성장 챔버 내부의 상부에 고정되어 구비되고, 상기 실리콘 융액으로부터 성장되어 인상되는 실리콘 단결정 잉곳의 둘레에 배치되는 수냉관; 상기 석영 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체; 상기 성장 챔버의 상부에 구비되어, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 인상 공간을 제공하는 인상 챔버; 상기 인상 챔버의 내부의 상부 영역에 구비되어, 상기 실리콘 융액의 온도를 측정하는 센서; 및 상기 인상 챔버의 상부 영역에 구비되어, 상기 인상 챔버의 상부 영역의 내벽으로부터의 빛 반사를 차단하는 차단 부재를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공한다.An embodiment includes a growth chamber; a crucible provided inside the growth chamber and accommodating the silicon melt; a heating unit provided inside the growth chamber and disposed around a crucible accommodating the silicon melt; a water cooling tube fixed to an upper portion of the inside of the growth chamber and disposed around a silicon single crystal ingot that is raised and grown from the silicon melt; a heat shield provided on top of the quartz crucible; an impression chamber provided above the growth chamber to provide an impression space for the silicon single crystal ingot; a sensor provided in an upper region inside the impression chamber to measure the temperature of the silicon melt; and a blocking member provided in an upper region of the impression chamber to block reflection of light from an inner wall of the upper region of the impression chamber.

Description

Silicon single crystal ingot growth device {APPARATUS FOR GROWING SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT}

본 발명은 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 전에 실리콘 융액의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for growing a silicon single crystal ingot, and more particularly, to a device for growing a silicon single crystal ingot capable of accurately measuring the temperature of a silicon melt before growing the silicon single crystal ingot.

통상적인 실리콘 웨이퍼는, 단결정(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정을 절삭(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 절삭공정과, 상기 절삭으로 인하여 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하는 연삭(Lapping) 공정과, 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼를 경면화하고 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정 공정을 포함하여 이루어진다.A typical silicon wafer includes a single crystal growth process for making a single crystal (Ingot), a cutting process for obtaining a thin disk-shaped wafer by slicing the single crystal, and damage due to mechanical processing remaining on the wafer due to the cutting ( It includes a lapping process to remove damage, a polishing process to mirror the wafer, and a cleaning process to mirror the polished wafer and remove abrasives or foreign substances attached to the wafer.

상술한 공정 중 실리콘 단결정을 성장시키는 공정은, 고순도 실리콘 융액을 장입한 성장로를 고온에서 가열하여 원료를 용용한 후, 초크랄스키법(Czochralski Method, 이하 'CZ'법이라 함) 등으로 성장시킬 수 있다.Among the processes described above, in the process of growing a silicon single crystal, a growth furnace into which a high-purity silicon melt is charged is heated at a high temperature to melt the raw material, and then grown by the Czochralski Method (hereinafter referred to as the 'CZ' method) or the like. can make it

단결정 잉곳을 제조하기 위한 단결정 성장장치는 다결정 원료를 도가니에 투입하고 용융한 후, 실리콘 융액에 종자 결정(seed, 시드)를 담그고 이로부터 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키며 인상할 수 있다.In the single crystal growth apparatus for producing a single crystal ingot, a polycrystal raw material is put into a crucible and melted, and then a seed crystal (seed, seed) is immersed in a silicon melt, and a silicon single crystal ingot can be grown and pulled therefrom.

수평 자기장을 인가하고 있지 않은 실리콘 융액(Si melt)에서는, 실리콘 융액의 외측 부분에서 상승하여 중앙 부분으로 하강하는 하강 흐름이 발생하며, 이 상태에서 석영 도가니를 회전시키면 하강 흐름은 회전 중심에서 벗어난 위치로 이동하고 석영 도가니의 상방에서 볼 때 석영 도가니의 회전 방향으로 회전한다.In the silicon melt to which no horizontal magnetic field is applied, a descending flow rises from the outer part of the silicon melt and descends to the central part. and rotates in the direction of rotation of the quartz crucible when viewed from the top of the quartz crucible.

그리고, 위의 상태에서 일정 이상의 강도를 가진 수평 자기장을 인가하면, 위쪽에서 보았을 때의 하강 흐름의 회전이 구속되며 비대칭 대류가 생성될 수 있다.In the above state, when a horizontal magnetic field having a certain intensity or more is applied, the rotation of the downward flow when viewed from above is constrained and asymmetric convection may be generated.

자기장을 인가하는 쵸크랄스키법을 이용한 단결정 잉곳의 제조 방법에서, 실리콘 융액의 표면 온도를 정확하게 계측함으로써, 시드를 디핑하는 과정에서 유전위화가 발생하지 않게 만들고, 결과적으로 생산된 실리콘 단결정의 품질을 향상시킬 필요가 있다.In the method of manufacturing a single crystal ingot using the Czochralski method for applying a magnetic field, by accurately measuring the surface temperature of the silicon melt, dielectric misalignment does not occur during the seed dipping process, and as a result, the quality of the produced silicon single crystal is improved. need to improve

도 1은 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 장치에서 도가니 내의 실리콘 융액의 온도 분포를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1에서 실리콘 융액의 표면 온도 측정시의 문제점을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional silicon single crystal ingot growth apparatus, FIG. 2 is a view showing the temperature distribution of the silicon melt in the crucible in the apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a view of the surface temperature measurement of the silicon melt in FIG. This is a diagram showing the problem.

도 1에서 인상 챔버 상부의 센서에서 융액의 온도를 측정할 때, 원으로 표시된 인상 챔버 상부의 모서리 영역의 반사상이 실리콘 융액의 표면에 형성될 수 있다. 도 2에서 도 1의 반사상이 원형으로 도시되고 있으며, 도가니와 동심원 구조를 가지거나 또는 도 2와 같이 그렇지 아니할 수도 있다.When the temperature of the melt is measured by the sensor above the impression chamber in FIG. 1 , a reflection image of a corner region of the upper part of the impression chamber indicated by a circle may be formed on the surface of the silicon melt. In FIG. 2, the reflected image of FIG. 1 is shown in a circular shape, and may have a concentric circle structure with the crucible or may not be the same as in FIG. 2.

도 2에서, 실리콘 융액(Si melt)의 표면에서 실제 온도가 차갑고 뜨거운 영역(cold, Hot)이 있고, 센서에서 온도를 측정하는 측정 위치가 표시되는데, 상술한 '반사상'과 '측정 위치'가 겹칠 경우, 실리콘 융액의 온도를 정확하게 측정하기 어려울 수 있다.In FIG. 2, there are areas where the actual temperature is cold and hot on the surface of the silicon melt, and the measurement position where the sensor measures the temperature is displayed. When overlapping, it may be difficult to accurately measure the temperature of the silicon melt.

도 3에서 자기장을 인가한 후에 측정된 실리콘 융액의 표면 온도는, 특정 영역에서 온도가 현저히 낮아지고 있다. 이러한 온도 경향은, 센서가 상술한 반사상이 형성된 영역을 측정할 때 나타날 수 있다.The surface temperature of the silicon melt measured after applying the magnetic field in FIG. 3 is significantly lowered in temperature in a specific region. Such a temperature trend may appear when the sensor measures an area where the above-described reflected image is formed.

상술한 바와 같이, 인상 챔버 상부에 구비된 센서에서는 인상 챔버에 의하여 형성된 반사상에 의하여 실리콘 융액의 표면 온도를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있다.As described above, in the sensor provided on the upper part of the impression chamber, it is difficult to accurately measure the surface temperature of the silicon melt based on the reflected image formed by the impression chamber.

본 발명은 실리콘 융액에 시드를 디핑하기 전에 실리콘 융액의 표면 온도를 정확하게 측정하는 실리콘 융액의 온도 측정 장치 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to provide a silicon melt temperature measurement device for accurately measuring the surface temperature of the silicon melt before dipping the seed into the silicon melt, and a silicon single crystal ingot growth device including the same.

실시예는 성장 챔버; 상기 성장 챔버의 내부에 구비되고, 상기 실리콘 융액을 수용하는 도가니; 상기 성장 챔버의 내부에 구비되고, 상기 실리콘 융액을 수용하는 도가니의 둘레에 배치되는 가열부; 상기 성장 챔버 내부의 상부에 고정되어 구비되고, 상기 실리콘 융액으로부터 성장되어 인상되는 실리콘 단결정 잉곳의 둘레에 배치되는 수냉관; 상기 도가니의 상부에 구비되는 열차폐체; 상기 성장 챔버의 상부에 구비되어, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 인상 공간을 제공하는 인상 챔버; 상기 인상 챔버의 상부 영역에 구비되어, 상기 실리콘 융액의 온도를 측정하는 센서; 및 상기 인상 챔버의 내부의 상부 영역에 구비되어, 상기 인상 챔버의 상부 영역의 내벽으로부터의 빛 반사를 차단하는 차단 부재를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 제공한다.An embodiment includes a growth chamber; a crucible provided inside the growth chamber and accommodating the silicon melt; a heating unit provided inside the growth chamber and disposed around a crucible accommodating the silicon melt; a water cooling tube fixed to an upper portion of the inside of the growth chamber and disposed around a silicon single crystal ingot that is raised and grown from the silicon melt; a heat shield provided on the top of the crucible; an impression chamber provided above the growth chamber to provide an impression space for the silicon single crystal ingot; a sensor provided in an upper region of the impression chamber to measure the temperature of the silicon melt; and a blocking member provided on an upper region inside the impression chamber to block light reflection from an inner wall of the upper region of the impression chamber.

차단 부재는 상기 인상 챔버의 상부 영역의 내벽에 차단층으로 형성될 수 있다.The blocking member may be formed as a blocking layer on an inner wall of an upper region of the impression chamber.

차단층은 중앙 영역에 제1-1 개구 및 가장 자리 영역에서 상기 센서의 하부에 제1-2 개구를 가질 수 있다.The blocking layer may have a 1-1 opening in a central area and a 1-2 opening in a lower portion of the sensor in an edge area.

차단 부재는 상기 인상 챔버의 상부 영역에 반구 형상의 레이어(layer)로 구비될 수 있다.The blocking member may be provided as a hemispherical layer in an upper region of the impression chamber.

반구 형상의 레이어는 외면이 상기 실리콘 융액을 마주볼 수 있다.The outer surface of the hemispherical layer may face the silicon melt.

반구 형상의 레이어는 내면이 상기 실리콘 융액을 마주볼 수 있다.The inner surface of the hemispherical layer may face the silicon melt.

반구 형상의 레이어는 중앙 영역에 제2-1 개구 및 가장 자리 영역에서 상기 센서의 하부에 제2-2 개구를 가질 수 있다.The hemispherical layer may have a 2-1 opening at a central area and a 2-2 opening at a lower portion of the sensor at an edge area.

실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 가열부의 외부에 구비되어 상기 실리콘 융액에 자기장을 인가하는 자기장 발생부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for growing a silicon single crystal ingot may further include a magnetic field generating unit provided outside the heating unit and applying a magnetic field to the silicon melt.

센서는 복수 개가 구비되고, 상기 제2-2 개구는 상기 복수의 센서들 각각의 하부에 복수 개가 구비될 수 있다.A plurality of sensors may be provided, and a plurality of the 2-2 openings may be provided below each of the plurality of sensors.

본 발명의 실시예들에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 인상 챔버의 내측 상부에 차단 부재가 구비되어, 인상 챔버의 의한 반사상이 실리콘 융액의 표면에 형성되는 것을 방지할 수 있으므로, 센서에 의하여 실리콘 융액의 표면 온도를 정확히 측정하여, 시드의 디핑 시점을 정확히 판단할 수 있다.In the apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to embodiments of the present invention, a blocking member is provided on the inner upper portion of the pulling chamber to prevent a reflection image of the pulling chamber from being formed on the surface of the silicon melt. By accurately measuring the surface temperature of the silicon melt, the seed dipping time point can be accurately determined.

도 1은 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 장치에서 도가니 내의 실리콘 융액의 온도 분포를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 1에서 실리콘 융액의 표면 온도 측정시의 문제점을 나타낸 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 제1 실시예 내지 제3 실시예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a conventional silicon single crystal ingot growth apparatus,
Figure 2 is a view showing the temperature distribution of the silicon melt in the crucible in the apparatus of Figure 1,
3 is a view showing problems in measuring the surface temperature of the silicon melt in FIG. 1;
4a to 4c are diagrams showing first to third embodiments of an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, examples will be described in order to explain the present invention in detail, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings to help understanding of the present invention.

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.However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

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.In addition, relational terms such as "first" and "second", "upper" and "lower" used below do not necessarily require or imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements. As such, it may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.

본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 인상 챔버의 상부 영역에 빛 반사를 차단하는 차단 부재를 구비하여, 실리콘 융액의 표면에서의 반사상을 방지하여, 실리콘 융액의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.The apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention includes a blocking member for blocking light reflection in the upper region of the pulling chamber to prevent reflections on the surface of the silicon melt, so that the temperature of the silicon melt can be accurately measured. .

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 제1 실시예 내지 제3 실시예를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 제1 실시예 내지 제3 실시예를 설명한다.4a to 4c are diagrams showing first to third embodiments of an apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention. Hereinafter, referring to FIGS. 4A to 4C , the first to third embodiments of the apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention will be described.

도 4a에 도시된 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 제1 실시예(1000)는 성장 챔버(100)와, 성장 챔버(100)의 내부에 구비되고 실리콘 융액(Si melt)을 수용하는 도가니(200, 250)와, 성장 챔버(100)의 내부에 구비되고 실리콘 융액을 수용하는 도가니(200, 250)의 둘레에 배치되는 가열부(400)와, 성장 챔버(100) 내부의 상부에 고정되어 구비되고 실리콘 융액으로부터 성장되어 인상되는 실리콘 단결정 잉곳의 둘레에 배치되는 수냉관(500)과, 도가니(200, 250)의 상부에 구비되는 열차폐체(600)와, 성장 챔버(100)의 상부에 구비되어 실리콘 단결정 잉곳의 인상 공간을 제공하는 인상 챔버(700)와, 인상 챔버(700)의 상부 영역에 구비되어 실리콘 융액의 온도를 측정하는 센서(900), 및 인상 챔버(700)의 상부 영역에 구비되어 인상 챔버(700)의 상부 영역의 내벽으로부터의 빛 반사를 차단하는 차단 부재(800a)를 포함할 수 있다.The first embodiment 1000 of the apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention shown in FIG. 4A includes a growth chamber 100 and a growth chamber 100 provided inside the growth chamber 100 and accommodating a silicon melt. The crucibles 200 and 250, the heating unit 400 provided inside the growth chamber 100 and disposed around the crucibles 200 and 250 for accommodating the silicon melt, and the upper part inside the growth chamber 100 A water cooling pipe 500 disposed around a silicon single crystal ingot that is fixed and grown and raised from a silicon melt, a heat shield 600 provided on top of the crucibles 200 and 250, and a growth chamber 100 The impression chamber 700 provided on the upper portion to provide a pulling space for the silicon single crystal ingot, the sensor 900 provided on the upper region of the pull chamber 700 to measure the temperature of the silicon melt, and the pull chamber 700 A blocking member 800a provided in the upper region to block light reflection from the inner wall of the upper region of the impression chamber 700 may be included.

성장 챔버(100)는 실리콘 융액(Si melt)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)을 형성시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공하고, 성장 챔버(100)의 상부에는 인상 챔버(700)가 배치될 수 있다.The growth chamber 100 provides a space in which predetermined processes for forming a silicon single crystal ingot from a silicon melt are performed, and a pull chamber 700 is disposed above the growth chamber 100. can

내부, 외부 도가니(200, 250)는 실리콘 융액(Si melt)을 담을 수 있도록 성장 챔버(100)의 내부에 구비될 수 있다. 내부 도가니(200)는 석영으로 이루어질 수 있고, 외부 도가니(250)는 흑연으로 이루어질 수 있으며, 내부 도가니(200)와 외부 도가니(250)를 함께 도가니라고 부를수도 있다.The inner and outer crucibles 200 and 250 may be provided inside the growth chamber 100 to contain a silicon melt. The inner crucible 200 may be made of quartz, the outer crucible 250 may be made of graphite, and the inner crucible 200 and the outer crucible 250 may be referred to as a crucible together.

외부 도가니(250)는 내부 도가니(200)가 열에 의하여 팽창될 경우를 대비하여, 2개 또는 4개로 분할되어 구비될 수 있다.The outer crucible 250 may be provided by being divided into two or four pieces in case the inner crucible 200 is expanded by heat.

성장 챔버(100) 내에는 가열부(400)의 열이 방출되지 못하도록 단열재(미도시)를 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 내부, 외부 도가니(200, 250) 상부의 열차폐체(600)만이 도시되고 있으나, 내부, 외부 도가니(200, 250)의 측면과 하부에 각각 단열재가 배치될 수도 있다.A heat insulating material (not shown) may be provided in the growth chamber 100 to prevent heat from the heating unit 400 from being released. In this embodiment, only the heat shield 600 on the upper part of the inner and outer crucibles 200 and 250 is shown, but insulating materials may be disposed on the side and lower sides of the inner and outer crucibles 200 and 250, respectively.

가열부(400)는 내부, 외부 도가니(200, 250) 내에 공급된 다결정의 실리콘을 녹여서 실리콘 융액(Si melt)으로 만들 수 있는데, 가열부(400) 상부에 배치되는 전류 공급 로드(미도시)로부터 전류를 공급받을 수 있다.The heating unit 400 can melt the polycrystalline silicon supplied into the inner and outer crucibles 200 and 250 to form a silicon melt. A current supply rod (not shown) disposed above the heating unit 400 Current can be supplied from

내부, 외부 도가니(200, 250)의 바닥면의 중앙에는 지지대(300)가 배치되어내부,외부 도가니(200, 250)를 지지할 수 있다. 내부, 외부 도가니(200, 250) 상부의 시드로부터 실리콘 융액(Si melt)이 일부 응고되어 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)이 성장될 수 있다.A support 300 is disposed at the center of the bottom surface of the inner and outer crucibles 200 and 250 to support the inner and outer crucibles 200 and 250 . A silicon single crystal ingot may be grown by partially solidifying a silicon melt from the seed on the upper portion of the inner and outer crucibles 200 and 250 .

그리고, 성장되어 상승되는 고온의 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)을 냉각시키기 위하여, 실리콘 단결정 잉곳이 인상되는 영역의 둘레에 수냉관(500)이 배치될 수 있다.In addition, in order to cool the high-temperature silicon single crystal ingot that is grown and raised, a water cooling tube 500 may be disposed around an area where the silicon single crystal ingot is pulled up.

그리고, 도시되지는 않았으나, 가열부(400)의 외부에 자기장 발생부가 구비되어 실리콘 융액에 자기장을 인가하여, 실리콘 융액의 온도 분포 내지 대류를 변화시킬 수 있다.In addition, although not shown, a magnetic field generator is provided outside the heating unit 400 to apply a magnetic field to the silicon melt, thereby changing the temperature distribution or convection of the silicon melt.

인상 챔버(700)는 성장 챔버(100)의 상부 영역을 둘러싸고 밀폐된 구조를 이루되, 인상 챔버(700)의 상면에는 중앙 영역의 제1-1 개구(710)과 가장 자리 영역의 제1-2 개구(720)가 구비될 수 있다. 제1-1 개구(710)는 시드가 연결된 케이블(Cable)이 이동하는 통로가 될 수 있고, 제1-2 개구(720)는 센서(900)로부터 방출된 레이저가 실리콘 융액 방향으로 진행하는 통로가 될 수 있다.The impression chamber 700 surrounds the upper region of the growth chamber 100 and forms an airtight structure. The upper surface of the impression chamber 700 has a 1-1 opening 710 in the center region and a 1-1 opening 710 in the edge region. Two openings 720 may be provided. The 1-1 opening 710 may be a passage through which the cable to which the seed is connected moves, and the 1-2 opening 720 is a passage through which the laser emitted from the sensor 900 proceeds in the direction of the silicon melt. can be

센서(900)는 인상 챔버(700)의 제1-2 개구(720)의 상부 영역에 구비되어, 상술한 레이저를 실리콘 융액 방향으로 방출하여, 실리콘 융액의 표면 온도를 측정할 수 있으며, 예를 들면 파이로미터(pyrometer)일 수 있다.The sensor 900 is provided in the upper region of the 1-2 openings 720 of the impression chamber 700 and emits the above-described laser in the direction of the silicon melt to measure the surface temperature of the silicon melt. For example, it may be a pyrometer.

케이블에 매달린 시드(seed)는 실리콘 융액 방향으로 접근하고, 실리콘 융액의 온도가 일정 수준에 도달하면 실리콘 융액에 디핑되고, 그로부터 실리콘 단결정 잉곳이 성장될 수 있다.A seed hanging on the cable approaches in the direction of the silicon melt, and when the temperature of the silicon melt reaches a certain level, it is dipped into the silicon melt, from which a silicon single crystal ingot can be grown.

인상 챔버(700)의 내부의 상부 영역에는 차단 부재(800a)가 구비되어, 인상 챔버의 특히 상부 영역의 내벽으로부터의 빛 반사를 차단할 수 있다. 즉, 인상 챔버(700)의 상부의 모서리 영역의 반사상이 실리콘 융액의 표면에 형성되지 않도록, 인상 챔버(700)의 상부의 모서리 영역과 실리콘 융액의 사이에 차단 부재(800a)가 배치될 수 있다.A blocking member 800a may be provided in an upper region of the impression chamber 700 to block light reflection from an inner wall of the upper region of the impression chamber. That is, the blocking member 800a may be disposed between the corner region of the upper portion of the impression chamber 700 and the silicon melt so that a reflection image of the upper corner region of the impression chamber 700 is not formed on the surface of the silicon melt. .

도 4a에서 차단 부재(800a)는 반구 형상의 레이어(layer)의 형상으로 구비될 수 있는데, 상세하게는 구(sphere)의 외부 표면의 형상에서 하부 영역이 제거되고 상부 영역만이 남은 형상일 수 있다. 따라서, 차단 부재(800a)를 이루는 반구 형상의 레이어는 외면이 제1-1 개구(710)과 제1-2 개구(720)를 마주보고, 내면이 실리콘 융액을 마주볼 수 있다.In FIG. 4A , the blocking member 800a may be provided in the shape of a hemispherical layer. Specifically, the lower area may be removed from the shape of the outer surface of the sphere and only the upper area may remain. there is. Thus, the hemispherical layer constituting the blocking member (800a) may have an outer surface facing the 1-1 opening 710 and the 1-2 opening 720, and an inner surface facing the silicon melt.

그리고, 차단 부재(800a)는 나사 등의 체결 부재 또는 접착제 등을 사용하여 인상 챔버(700) 내에 고정될 수 있다.Also, the blocking member 800a may be fixed within the impression chamber 700 using a fastening member such as a screw or an adhesive.

차단 부재(800a)를 이루는 반구 형상의 레이어는, 중앙 영역에 제2-1 개구(810)를 가지고, 가장 자리 영역에 제2-2 개구(820)를 가질 수 있다.The hemispherical layer constituting the blocking member 800a may have a 2-1 opening 810 in a central area and a 2-2 opening 820 in an edge area.

제2-1 개구(810)는 제1-1 개구(710)의 하부에 구비되어 케이블의 이동 통로가 될 수 있고, 제2-2 개구(820)는 제1-2 개구(720)의 하부에 구비되어 센서(900)로부터 방출된 레이저가 실리콘 융액 방향으로 진행하는 통로가 될 수 있다.The 2-1st opening 810 is provided below the 1-1st opening 710 to serve as a passage for cables, and the 2-2nd opening 820 is the lower part of the 1-2nd opening 720. It is provided in the laser emitted from the sensor 900 may be a passage that proceeds in the direction of the silicon melt.

도 4a 내지 도 4c의 실시예에서 하나의 센서(900)만이 도시되나, 복수 개의 센서가 구비될 수도 있으며, 이때 제2-2 개구(820)는 복수의 센서들 각각의 하부에 복수 개가 형성될 수 있다.Although only one sensor 900 is shown in the embodiments of FIGS. 4A to 4C , a plurality of sensors may be provided, and in this case, a plurality of 2-2 openings 820 may be formed under each of the plurality of sensors. can

도 4b에 도시된 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 제2 실시예는, 도 4a에 도시된 제1 실시예와 동일하나, 차단 부재(800b)의 형상이 상이하다.The second embodiment of the apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention shown in FIG. 4B is the same as the first embodiment shown in FIG. 4A, but the shape of the blocking member 800b is different.

상세하게는, 차단 부재(800b)는 반구 형상의 레이어(layer)의 형상으로 구비될 수 있는데, 구(sphere)의 외부 표면의 형상에서 상부 영역이 제거되고 하부 영역만이 남은 형상일 수 있다. 따라서, 차단 부재(800b)를 이루는 반구 형상의 레이어는 내면이 제1-1 개구(710)과 제1-2 개구(720)를 마주보고, 외면이 실리콘 융액을 마주볼 수 있다.In detail, the blocking member 800b may be provided in the shape of a hemispherical layer, and may have a shape in which an upper region is removed from an outer surface of a sphere and only a lower region remains. Thus, the hemispherical layer constituting the blocking member (800b) may have an inner surface facing the 1-1 opening 710 and the 1-2 opening 720, and an outer surface facing the silicon melt.

도 4a 및 도 4b에서, 제1-1 개구(710)와 제2-1 개구(810)는 수직 방향으로 중첩될 수 있고, 제1-2 개구(720)는 제2-2 개구(820)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다.4A and 4B, the 1-1 opening 710 and the 2-1 opening 810 may overlap in a vertical direction, and the 1-2 opening 720 is the 2-2 opening 820. and can overlap in the vertical direction.

도 4c에 도시된 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치의 제3 실시예는, 도 4a 및 도 4b에 도시된 제1,2 실시예와 동일하나, 차단 부재(800c)의 형상이 상이하다.The third embodiment of the apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the present invention shown in FIG. 4C is the same as the first and second embodiments shown in FIGS. 4A and 4B, but the shape of the blocking member 800c is different. .

본 실시예에서 차단 부재(800c)는 인상 챔버(700)의 상부 영역의 내벽에 차단층으로 형성될 수 있다. 즉, 상술한 실시예들에서 차단 부재(800a, 800b)가 인상 챔버(700) 내에 별도의 부재로 형성되었으나, 본 실시예에서 차단 부재(800c)는 이상 챔버(700)의 내벽에 코팅 등의 방법으로 형성된 레이어일 수 있다.In this embodiment, the blocking member 800c may be formed as a blocking layer on the inner wall of the upper region of the impression chamber 700 . That is, in the above-described embodiments, the blocking members 800a and 800b are formed as separate members within the impression chamber 700, but in the present embodiment, the blocking member 800c is coated on the inner wall of the abnormal chamber 700. It may be a layer formed by the method.

상술한 실시예들에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치는, 인상 챔버의 내측 상부에 차단 부재가 구비되어, 인상 챔버의 의한 반사상이 실리콘 융액의 표면에 형성되는 것을 방지할 수 있다.In the apparatus for growing a silicon single crystal ingot according to the above-described embodiments, a blocking member is provided at an upper portion of the inner side of the pulling chamber to prevent a reflection image of the pulling chamber from being formed on the surface of the silicon melt.

즉, 도 3에 도시된 도면에서 반사상이 실리콘 융액의 표면에 형성되지 않으므로, 센서에 의하여 실리콘 융액의 표면 온도를 정확히 측정하는 것이 가능하고, 따라서, 시드의 디핑 시점을 정확히 판단할 수 있다.That is, since the reflection image is not formed on the surface of the silicon melt in the drawing shown in FIG. 3, it is possible to accurately measure the surface temperature of the silicon melt by the sensor, and thus, the dipping time of the seed can be accurately determined.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be variously modified without departing from the technical spirit of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 성장 챔버 200,250: 내부, 외부 도가니
300: 지지대 400: 가열부
500: 수냉관 600: 열차폐체
700: 인상 챔버 710: 제1-1 개구
720: 제1-2 개구 900: 센서
800a, 800b, 800c: 차단 부재 810: 제2-1 개구
820: 제2-2 개구 1000: 실리콘 단결정 잉곳의 성장 장치100: growth chamber 200,250: inner, outer crucible
300: support 400: heating unit
500: water cooling tube 600: heat shield
700: impression chamber 710: first-first opening
720: first-second opening 900: sensor
800a, 800b, 800c: blocking member 810: 2-1 opening
820: 2-2 opening 1000: Silicon single crystal ingot growing device

Claims

growth chamber;
a crucible provided inside the growth chamber and accommodating the silicon melt;
a heating unit provided inside the growth chamber and disposed around a crucible accommodating the silicon melt;
a water cooling tube fixed to an upper portion of the inside of the growth chamber and disposed around a silicon single crystal ingot that is raised and grown from the silicon melt;
a heat shield provided on the top of the crucible;
an impression chamber provided above the growth chamber to provide an impression space for the silicon single crystal ingot;
a sensor provided in an upper region of the impression chamber to measure the temperature of the silicon melt; and
A silicon single crystal ingot growing apparatus comprising a blocking member provided in an upper region of the inside of the impression chamber to block light reflection from an inner wall of the upper region of the impression chamber.

According to claim 1,
The blocking member is a silicon single crystal ingot growth apparatus formed as a blocking layer on an inner wall of an upper region of the raising chamber.

According to claim 2,
The blocking layer has a 1-1 opening in the center area and a 1-2 opening in the lower portion of the sensor in the edge area.

According to claim 1,
The blocking member is a silicon single crystal ingot growing device provided as a hemispherical layer in the upper region of the impression chamber.

According to claim 4,
The hemispherical layer is a device for growing a silicon single crystal ingot with an outer surface facing the silicon melt.

According to claim 4,
The hemispherical layer is a device for growing a silicon single crystal ingot with an inner surface facing the silicon melt.

According to claim 4,
The hemispherical layer has a 2-1 opening in the central area and a 2-2 opening in the lower portion of the sensor in the edge area.

According to any one of claims 1 to 7,
Growing device of a silicon single crystal ingot further comprising a magnetic field generator provided outside the heating unit and applying a magnetic field to the silicon melt.

According to claim 7,
A plurality of the sensors are provided, and a plurality of the 2-2 openings are provided below each of the plurality of sensors.