WO2014178598A1 - 잉곳 성장 장치용 배기 슬리브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉곳성장장치에서 가스의 배출을 위해 사용되는 슬리브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬리브 본체의 내부에 필름부재를 착탈가능하게 결합하여 필름부재의 교체를 통하여 슬리브 본체의 내부에 증착된 산화물을 용이하게 제거할 수 있는 잉곳성장장치용 배기 슬리브에 관한 것이다.

Description

잉곳 성장 장치용 배기 슬리브
본 발명은 잉곳성장장치에서 가스의 배출을 위해 사용되는 슬리브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬리브 본체의 내부에 필름부재를 착탈가능하게 결합하여 필름부재의 교체를 통하여 슬리브 본체의 내부에 증착된 산화물을 용이하게 제거할 수 있는 잉곳성장장치용 배기 슬리브에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘 웨이퍼용 단결정 잉곳을 생산하는 방법으로 초크랄스키법이 많이 사용된다. 이러한 초크랄스키법에 사용되는 잉곳성장장치가 도 1에 도시되어 있다.
즉, 실리콘 단결정 잉곳 성장장치(9)는 반응챔버(1)와 용융 실리콘이 채워지는 도가니(2)와, 석영 도가니에 저장된 용융 실리콘을 가열하는 히터(3)와 종결정이 연결된 케이블(4) 및 반응챔버(1)의 하부에 가스를 배출하기 위한 배출공(6)으로 구성되며, 상기 배출공에는 배출 가스를 냉각시키기 위한 슬리브(5)가 장착된다.
이러한 단결정 잉곳 성장 장치(9)를 이용하여 단결정 실리콘 잉곳을 생산하는 과정을 살펴보면, 도가니(2)에 다결정 실리콘 원료와 보론을 장입한 후 히터(3)로 가열하여 다결정 실리콘 원료를 용융시킨 후 용융된 실리콘 융액 내에 종결정을 디핑(deeping)하고 도가니를 회전시키면서 종결정과 연결된 케이블(4)을 서서히 인상시킴으로써 단결정 잉곳을 성장시키게 된다.
상술한 과정에서 가스공급장치를 통해 반응챔버(1)의 내부로 아르곤이나 헬륨 등과 같은 비활성 가스를 공급함으로써 반응챔버(1) 내부의 압력을 낮은 상태로 유지함과 동시에 잉곳 성장시 발생되는 산화물 등과 같은 이물질이 상기 배출공을 통해 외부로 배출된다. 이때, 상기 산화물은 슬리브(5)를 통과하는 동안 냉각됨에 따라 슬리브(5)의 내부면에 증착되어 슬리브(5)를 막게 된다. 이러한 슬리브(5)가 막히면 반응챔버(1) 내에 존재하는 산화물이 원활하게 배출되지 않으므로 실리콘 단결정 잉곳의 불량을 초래하게 된다. 따라서, 실리콘 단결정 잉곳의 성장이 완료된 후에는 슬리브(5)를 반응챔버(1)에서 분리하여 내부에 증착된 산화물을 제거해야 된다.
그러나, 상기 슬리브 내에 증착된 산화물을 제거하기 위해서는 작업자가 일일히 수작업으로 연마 등과 같은 방법을 통하여 증착된 산화물을 제거해야 하므로 작업이 불편하고 시간이 오래걸리는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 슬리브 본체의 내부에 필름부재를 착탈가능하게 결합하여 필름부재의 교체를 통하여 슬리브 본체의 내부에 증착된 산화물을 용이하게 제거할 수 있는 잉곳성장장치용 배기 슬리브를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잉곳성장장치의 배출공에 장착되어 챔버 내의 가스를 외부로 배출하기 위한 배기용 슬리브에 있어서, 상,하부가 개방되고 일정길이를 갖는 중공형의 슬리브 본체; 및 상기 슬리브 본체의 내부면에 착탈가능하게 결합되어 상기 가스의 산화물이 증착되는 필름부재;를 포함하는 잉곳성장장치용 배기 슬리브를 제공한다.
바람직하게는, 상기 필름부재의 외부면은 상기 슬리브 본체의 내부면과 면접될 수 있다.
바람직하게는, 상기 필름부재는 얇은 박판으로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 필름부재는 상부측이 상기 슬리브 본체의 내측에서 외측방향으로 접혀져 상기 슬리브 본체의 상부단을 감쌀 수 있다.
바람직하게는, 상기 슬리브 본체의 상부단에는 중공형의 플랜지와 상기 플렌지의 내부테두리로부터 일정높이 연장되는 수직부를 갖는 고정부재가 결합되어 상기 필름부재의 상부측을 슬리브 본체의 상부단과 밀착고정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 슬리브 본체의 내부에 필름부재를 착탈가능하게 결합하여 필름부재의 교체를 통하여 슬리브 본체의 내부에 증착된 산화물을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 잉곳성장장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 배출공에 본 발명의 제1실시예에 따른 배기 슬리브가 적용된 상태를 나타낸 부분단면도.
도 3은 도 1의 배출공에 본 발명의 제2실시예에 따른 배기 슬리브가 적용된 상태를 나타낸 부분단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 발명에 따른 잉곳성장장치용 배기 슬리브(100)는 슬리브 본체(110)의 내부에 착탈가능하게 결합되는 필름부재(120)를 구비하여 산화물과 같은 이물질이 필름부재(120)의 내부면에 증착되도록 함으로써 배기 슬리브(100)의 교체가 필요한 경우 필름부재(120) 만을 간단히 교체하여 배기 슬리브(100)를 재사용할 수 있도록 하는데 기술적 특징이 있다.
이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉곳 성장 장치용 배기 슬리브(100)는 슬리브 본체(110) 및 필름부재(120)를 포함한다.
상기 슬리브 본체(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 잉곳 성장 장치(9)에서 반응챔버(1)의 하부측에 형성된 배출공(6)에 착탈가능하게 결합되는 것으로, 상,하부단이 개방된 중공형으로 구비된다. 이러한 슬리브 본체(110)는 상기 반응챔버(1)의 내부에 잔존하는 가스를 외부로 배출하는 통로역할을 수행하며, 외부로 배출되는 가스를 냉각시키는 역할을 한다.
이와 같은 슬리브 본체(110)는 공지의 것과 동일한 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 필름부재(120)는 상기 슬리브 본체(110)의 내부면에 착탈가능하게 결합되어 슬리브 본체(110)에 의해 외부로 배출되면서 냉각되는 가스로부터 생성되는 산화물이 증착된다. 즉, 본 발명에 따른 배기 슬리브(100)는 종래에 산화물이 증착되던 슬리브 본체(110)의 내부에 별도의 필름부재(120)를 구비함으로써 산화물이 슬리브 본체(110)의 내부면이 아닌 필름부재(120)에 증착되도록 하는 것이다.
이에 따라, 증착물이 적층되어 배기 슬리브(100)의 교체가 필요한 경우 배기 슬리브(100)에 결합된 필름부재(120)만을 제거하고 새로운 필름부재(120)로 교체하여줌으로써 슬리브 본체(110)를 재사용할 수 있게 된다.
여기서, 상기 필름부재(120)는 열전도성이 우수하고 내열성을 갖는 흑연재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 필름부재(120)는 배기 슬리브(100)를 통과하는 가스가 상기 슬리브 본체(110)에 의해 충분한 냉각이 이루어질 수 있도록 얇은 박판 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 필름부재(120)는 일면이 상기 슬리브 본체(110)의 내부면과 면접되도록 결합함으로써 냉각을 통해 생성되는 산화물이 슬리브 본체(110)의 내부면 측에 증착되는 것을 방지하고 필름부재(120)에만 증착될 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 슬리브 본체(110)의 내부면에 배치되는 필름부재(120)는 상부측이 상기 슬리브 본체(110)의 내측에서 외측방향으로 접혀져 상기 슬리브 본체(110)의 상부단을 감쌀 수 있도록 대략 'ㄱ'자 형상의 단면을 갖는 절곡부(122)가 마련된다. 이러한 절곡부(122)는 슬리브 본체(110)의 상부 테두리를 모두 감싸도록 구비되어 상기 필름부재(120)를 지지하여 슬리브 본체(110)의 하부측으로 떨어지는 것을 방지하게 된다. 더불어, 상기 슬리브 본체(110)의 상부단이 절곡부(122)에 의해 외부로 노출되는 것이 방지되어 슬리브 본체(110)의 내부면에 산화물이 증착되는 것이 원천적으로 방지된다.
여기서, 상기 절곡부(122)는 필름부재(120)의 상,하부측에 모두 구비되는 것으로 도시되었지만 이에 한정하는 것은 아니며 필름부재(120)의 상부측에만 구비될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 배기 슬리브(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 슬리브 본체(110)의 내부에 배치되는 필름부재(120)가 고온에 의해 변형되어 슬리브 본체(110)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 슬리브 본체(110)의 상,하부단에 착탈가능하게 결합되는 고정부재(130)가 추가적으로 구비될 수 있다.
이러한 고정부재(130)는 중공형의 플랜지(132)와 상기 플랜지(132)의 내부 테두리로부터 일정높이 연장되는 수직부(134)로 구비된다. 이때, 상기 수직부(134)의 외경은 상기 슬리브 본체(110)의 내경과 대략 동일한 직경을 갖도록 구비된다. 이에 따라, 상기 고정부재(130)를 슬리브 본체(110)의 단부측에 삽입하게 되면 상기 플랜지(132)에 의해 고정부재(130)가 슬리브 본체(110)의 내부로 삽입되는 깊이가 제한되고, 상기 수직부(134)에 의해 필름부재(120)는 슬리브 본체(110)의 내부면과 밀착됨으로써 고온에 의해 필름부재(120)의 변형이 발생되더라도 고정부재(130)에 의해 필름부재(120)의 상,하부단이 지지됨으로써 필름부재(120)의 일면이 슬리브 본체(110)의 내부면과 면접된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
본 발명에 의하면, 슬리브 본체의 내부에 필름부재를 착탈가능하게 결합하여 필름부재의 교체를 통하여 슬리브 본체의 내부에 증착된 산화물을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 설계변형 또는 수정을 통한 등가물, 변형물 및 교체물은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.

Claims (5)

  1. 잉곳성장장치의 배출공에 장착되어 챔버 내의 가스를 외부로 배출하기 위한 배기용 슬리브에 있어서,
    상,하부가 개방되고 일정길이를 갖는 중공형의 슬리브 본체; 및
    상기 슬리브 본체의 내부면에 착탈가능하게 결합되어 상기 가스의 산화물이 증착되는 필름부재;를 포함하는 잉곳성장장치용 배기 슬리브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필름부재의 일면은 상기 슬리브 본체의 내부면과 면접되는 것을 특징으로 하는 잉곳성장장치용 배기 슬리브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 필름부재는 얇은 박판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉곳성장장치용 배기 슬리브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 필름부재는 상부측이 상기 슬리브 본체의 내측에서 외측방향으로 접혀져 상기 슬리브 본체의 상부단을 감싸는 것을 특징으로 하는 잉곳성장장치용 배기 슬리브.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 슬리브 본체의 상부단에는 중공형의 플랜지와 상기 플렌지의 내부테두리로부터 일정높이 연장되는 수직부를 갖는 고정부재가 결합되어 상기 필름부재의 상부측을 슬리브 본체의 상부단과 밀착고정하는 것을 특징으로 하는 잉곳성장장치용 배기 슬리브.
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