KR20030055900A

KR20030055900A - Growing apparatus of a single crystal ingot

Info

Publication number: KR20030055900A
Application number: KR1020010086026A
Authority: KR
Inventors: 송도원; 오영현; 최현교; 김상희
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-04

Abstract

본 발명은 불활성 가스의 유동을 제어하여 챔버 내부의 핫존에 증착되는 산화물을 감소시키고, 불활성 가스가 역류되더라도 챔버 내부의 핫존이 산화물에 재오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 실리콘 융액으로 복사 전달되는 히터의 열 에너지가 감소되는 것을 방지하여 고품질의 단결정 잉곳 성장이 가능한 단결정 잉곳의 제조장치에 관한 것으로서, 이를 위해 상부와 하부에 각각 가스공급관 및 진공 배기관이 형성된 챔버와, 챔버의 내부에 장착되어 실리콘 융액이 담겨지는 석영 도가니와, 석영 도가니를 지지하고 회전하는 페데스탈에 축합된 흑연 도가니와, 흑연 도가니의 외연에 설치되어 실리콘 융액을 가열하는 히터와, 히터의 측면, 하부, 상부를 각각 에워싸 챔버의 외부로 방출되는 열을 차단하는 제1 내지 제3 열차폐 구조체와, 성장된 단결정 잉곳에 히터의 열이 전달되지 않도록 단결정 잉곳을 에워싸는 열쉴드를 포함하여 이루어진 단결정 잉곳의 성장장치에 있어서, 가스공급관을 통해 공급되어 석영 도가니와 흑연 도가니 사이의 틈으로 유입된 불활성 가스가 흑연 도가니 외부로 흐르도록 하는 제1 흐름 유발수단과, 흑연 도가니 외부로 흐르는 불활성 가스가 히터 외부로 흘러 진공 배기관으로 배기되도록 하고, 진공 배기관에서 불활성 가스가 석영 도가니 내부로 유입되지 않도록 하는 제2 흐름 유발수단을 포함하여 단결정 잉곳의 성장장치를 구성한다.The present invention controls the flow of inert gas to reduce oxides deposited in the hot zones inside the chamber, and prevents recontamination of the hot zones in the chambers to the oxides even when the inert gas is reversed, as well as being radiated to the silicon melt. The present invention relates to a device for manufacturing a single crystal ingot capable of growing high-quality single crystal ingots by preventing the reduction of the thermal energy of the heater, and for this purpose, a chamber in which a gas supply pipe and a vacuum exhaust pipe are formed at the top and the bottom thereof, respectively, A quartz crucible containing the melt, a graphite crucible condensed on a rotating pedestal supporting and rotating the quartz crucible, a heater installed on the outer edge of the graphite crucible to heat the silicon melt, and a chamber surrounding the side, the lower part, and the upper part of the heater. First to third heat shield structures for blocking heat emitted to the outside of the substrate, and growing In the growth apparatus of a single crystal ingot comprising a heat shield surrounding the single crystal ingot so that heat of the heater is not transferred to the single crystal ingot, the inert gas supplied through the gas supply pipe and introduced into the gap between the quartz crucible and the graphite crucible is graphite. A first flow inducing means for flowing out of the crucible and an inert gas flowing out of the graphite crucible to flow out of the heater to be exhausted into the vacuum exhaust pipe, and induce a second flow to prevent inert gas from entering the quartz crucible in the vacuum exhaust pipe And means for constructing a growth apparatus for single crystal ingots.

Description

Growing apparatus of a single crystal ingot

본 발명은 단결정 잉곳의 제조장치에 관한 것으로서, 특히 핫존 내부의 가스 유동을 제어하여 단결정 잉곳의 성장 도중 발생되는 유해 가스가 신속하게 배기되도록 하여 핫존 내부의 부식을 감소시키고, 배기가스의 역류를 방지하여 고품질의 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있는 단결정 잉곳의 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing a single crystal ingot, and in particular, to control the gas flow inside the hot zone to quickly exhaust the harmful gases generated during the growth of the single crystal ingot to reduce corrosion in the hot zone and prevent backflow of the exhaust gas The present invention relates to a single crystal ingot manufacturing apparatus capable of growing high quality single crystal ingots.

일반적으로 반도체 소자 등의 전자 부품을 생산하기 위해 사용되는 실리콘 웨이퍼는 실리콘 단결정 잉곳에서 제조되는데, 실리콘 단결정 잉곳은 다결정 실리콘 융액(silicon melt)에 종자결정(seed crystal)을 디핑(dipping)시켜 종자결정과 동일한 결정 구조를 갖는 단결정으로 서서히 성장시켜 제조하는 것으로 주로 쵸크랄스키 방법(czochralski method)을 사용한다.Generally, silicon wafers used to produce electronic components such as semiconductor devices are manufactured in silicon single crystal ingots, which are seed crystals made by dipping seed crystals in a polycrystalline silicon melt. It is prepared by growing slowly into a single crystal having the same crystal structure as that of the Czochralski method.

도 1 은 쵸크랄스키 방법으로 단결정 잉곳의 성장이 이루어지는 단결정 잉곳의 제조장치를 설명하기 위한 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing apparatus of the single crystal ingot by which the single crystal ingot grows by the Czochralski method.

도시된 바와 같이, 종래 단결정 잉곳 제조장치는 챔버(10)내부에 핫존(hot zone) 구조물로서, 실리콘 융액(M)이 담겨지는 석영 도가니(12)및 석영 도가니의 외연 하부 일부를 감싸 지지하는 흑연 도가니(14)가 장착되고, 흑연 도가니의 하부에 하중을 지지하기 위한 지지구조체(support,16)가 놓여지고, 지지 구조체는 미도시된 회전 구동장치에 축합되어 회전 및 승강하는 페데스탈(pedestal,18)에 결합된다.As shown, the conventional single crystal ingot manufacturing apparatus is a hot zone structure inside the chamber 10, and the graphite crucible 12 in which the silicon melt M is contained and the graphite surrounding the lower part of the outer edge of the quartz crucible are supported. A crucible 14 is mounted, and a support structure 16 for supporting a load is placed at the bottom of the graphite crucible, and the support structure is condensed in a rotational drive not shown to rotate and elevate the pedestal 18. ) Is combined.

그리고, 흑연 도가니(14)의 외연에는 단결정 잉곳(I.G)성장에 필요한 열에너지를 복사열로 공급하는 열원인 히터(20)가 에워싸고 있고, 히터의 외연으로 히터의 열이 챔버(10)측면으로 방출되지 않도록 열을 차폐하기 위해 열차폐링(32)과 단열재(34)로 구성된 는 제1 열차폐 구조체(radiation shield,30)가 에워싸고 있다.In the outer edge of the graphite crucible 14, a heater 20, which is a heat source for supplying heat energy necessary for single crystal ingot IG growth, is surrounded by the outer edge of the graphite crucible 14, and the heat of the heater is released to the chamber 10 side by the outer edge of the heater. The first radiation shield 30, which is composed of a heat shield ring 32 and a heat insulating material 34, is surrounded by a heat shield ring so as to shield heat.

히터(20)의 하부로 히터의 열이 챔버 하부로 방출되지 않도록 열을 차폐하는 차폐판(42)과 단열재(44)로 구성된 제2 열차폐 구조체(spill tray,40)가 장착된다.The second heat shield structure 40 includes a shield plate 42 and a heat insulator 44 that shield the heat so that the heat of the heater is not discharged to the lower part of the chamber under the heater 20.

제1 열차폐 구조체(30)의 상부에는 히터의 열이 챔버 상부로 방출되지 않도록 열을 차폐하는 히터 커버(52)와 단열재(54)로 구성된 제3 열차폐 구조체(upper ring,50)가 장착된다.The upper portion of the first heat shield structure 30 is equipped with a third heat shield structure (upper ring, 50) consisting of a heater cover 52 and a heat insulating material 54 to shield the heat so that the heat of the heater is not discharged to the upper chamber do.

그리고, 제3 열차폐 구조체(50)에는 단결정 잉곳(I.G)과 석영 도가니(12)사이에 단결정 잉곳을 에워싸도록 형성되어 실리콘 융액(M)에서 방출되는 열을 차단하고, 또한 성장된 실리콘 잉곳의 냉각을 위해 실리콘 융액에서 방출되어 실리콘 잉곳으로 전달되는 열을 차단하는 냉각 구동력을 제공하는 열 쉴드(NOP,22)가 장착된다.The third heat shield structure 50 is formed to surround the single crystal ingot between the single crystal ingot IG and the quartz crucible 12 to block heat emitted from the silicon melt M, and further, the grown silicon ingot. A heat shield (NOP) 22 is provided that provides a cooling drive to block the heat released from the silicon melt to the silicon ingot for cooling.

챔버(10)의 상부에는 도시되지는 않았지만 실리콘 융액(M)에 케이블(28)로 연결된 종자 결정을 디핑시키고, 소정의 속도로 회전시키면서 인상(引上)시켜 잉곳을 성장시키는 인상 구동(pullup)장치가 설치되고, 챔버의 내부에 아르곤(Ar)또는 네온(Ne) 등의 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(24)이 형성된다.Although not shown in the upper portion of the chamber 10, a pullup that drips the seed crystal connected to the silicon melt M with the cable 28 and pulls it while rotating at a predetermined speed to grow the ingot. The apparatus is installed, and a gas supply pipe 24 for supplying an inert gas such as argon (Ar) or neon (Ne) is formed in the chamber.

그리고, 챔버(10)의 하부에는 가스 공급관(24)에서 공급된 불활성 가스를 진공으로 펌핑하여 배기시키도록 도시되지 않은 진공 배기관계에 연결 형성된 진공배기관(26)이 형성된다.A lower portion of the chamber 10 is formed with a vacuum exhaust pipe 26 connected to a vacuum exhaust relationship not shown to pump and exhaust the inert gas supplied from the gas supply pipe 24 into a vacuum.

여기서, 진공 배기관(26)의 진공 펌핑력에 가스 공급관(24)에서 챔버의 내부로 공급되는 불활성 가스는 하향 유동흐름(down flow)을 가지게 된다.Here, the inert gas supplied into the chamber from the gas supply pipe 24 to the vacuum pumping force of the vacuum exhaust pipe 26 has a down flow.

이와 같은 구성으로 된 종래 단결정 잉곳의 제조장치는 종자 결정을 인상 구동장치에 연결된 케이블(28)에 연결시켜 석영 도가니의 실리콘 융액(M)에 디핑시키고, 이 상태에서 종자 결정과 석영 도가니(12)를 각각 인상구동장치와 회전구동장치에 의해 반대 방향으로 회전시키면서 종자 결정을 인상시켜 원하는 직경과 길이를 갖는 실리콘 잉곳을 성장시키게 된다.The apparatus for manufacturing a conventional single crystal ingot having such a configuration connects the seed crystals to the cable 28 connected to the pulling drive device to dipped the silicon melt M in the quartz crucible, and in this state the seed crystals and the quartz crucible 12 Rotate the seed crystal while rotating in the opposite direction by the impression driving device and the rotary driving device, respectively, to grow a silicon ingot having a desired diameter and length.

이러한 과정을 통해 실리콘 잉곳(I.G)을 성장시키는 도중 챔버(10)의 상부에서는 가스 공급관(24)을 통해 계속적으로 불활성 가스를 공급하고, 챔버의 하부에서는 계속적으로 진공 배기관(26)을 통해 챔버 내부를 진공펌핑한다.Through this process, inert gas is continuously supplied from the upper part of the chamber 10 through the gas supply pipe 24 while growing the silicon ingot IG, and continuously from the lower part of the chamber through the vacuum exhaust pipe 26. Vacuum pump.

따라서, 챔버(10)내부에는 일정한 형태의 가스 유동이 발생되고, 이 가스 유동은 단결정 잉곳의 성장 도중 실리콘 융액(M)에서 발생되는 산화물(oxide gas)을 챔버의 외부로 배기시키게 된다.Therefore, a certain type of gas flow is generated in the chamber 10, and the gas flow exhausts oxide gas generated in the silicon melt M during the growth of the single crystal ingot to the outside of the chamber.

도 2는 종래 단결정 잉곳의 제조장치 중 A 부분에서 발생되는 가스 유동을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the gas flow generated in the A portion of the conventional apparatus for producing a single crystal ingot.

도시된 바와 같이, 챔버의 상부에서 공급된 불활성 가스는 진공 펌핑력에 의해 먼저 석영 도가니(12)의 실리콘 융액 액면에 부딪히면서 실리콘 융액에서 발생된 산화물과 혼합되고, 이 상태에서 석영 도가니의 벽면을 따라 상승한다.As shown, the inert gas supplied from the top of the chamber is first mixed by the vacuum pumping force with the oxides generated in the silicon melt while impinging on the silicon melt liquid level of the quartz crucible 12, along the wall surface of the quartz crucible in this state. To rise.

상승하는 불활성 가스(산화물이 혼합된 가스)는 석영 도가니(12)의 상부 가장자리에서 세 가지의 유동을 발생시킨다.The rising inert gas (oxide mixed gas) generates three flows at the upper edge of the quartz crucible 12.

첫번째 유동은 석영 도가니의 벽면에 의해 열 쉴드의 외측면 방향으로 흐르는 유동이고, 두번째 유동은 석영 도가니(12)와 흑연 도가니(14)사이의 틈으로 흐르는 유동이고, 세번째 유동은 히터(20)를 기준으로 내면과 외면을 따라 진공 배기관을 향해 흐르는 유동이다.The first flow is the flow through the wall of the quartz crucible in the direction of the outer surface of the heat shield, the second flow is the flow through the gap between the quartz crucible 12 and the graphite crucible 14, and the third flow is the heater 20. As a standard, it flows toward the vacuum exhaust pipe along the inner surface and the outer surface.

이러한 유동들은 모두 진공 배기관(26)의 진공 펌핑에 의해 챔버 내부에 형성된다.These flows are all formed inside the chamber by vacuum pumping of the vacuum exhaust pipe 26.

그러나, 종래 단결정 잉곳의 제조장치는 하향 유동 형태를 갖는 불활성 가스에 의해 실리콘 융액에서 발생된 산화물이 적절히 제거되지 못하고 오히려 챔버 내부의 핫존에 증착되는 문제점이 있다.However, the conventional single crystal ingot manufacturing apparatus has a problem that the oxide generated in the silicon melt is not properly removed by an inert gas having a downward flow form, but rather is deposited in a hot zone inside the chamber.

즉, 석영 도가니와 흑연 도가니 사이의 틈으로 불활성 가스가 흐르면 불활성 가스에 포함된 산화물이 제거되지 못하고 석영 도가니와 흑연 도가니 사이의 틈에 증착되고, 또한 히터의 내면과 외면을 따라 흐르는 불활성 가스에 포함된 산화물이 히터에 증착되기 때문이다.That is, when an inert gas flows into the gap between the quartz crucible and the graphite crucible, oxides contained in the inert gas cannot be removed, but are deposited in the gap between the quartz crucible and the graphite crucible and also included in the inert gas flowing along the inner and outer surfaces of the heater. The oxide is deposited on the heater.

따라서, 종래 단결정 잉곳의 제조장치는 챔버 내부에 산화물이 다량으로 증착되어 히터, 흑연 도가니 등의 부식을 유발시켜 챔버 내부의 핫존 구조물 수명을 단축시키게 된다.Therefore, in the conventional single crystal ingot manufacturing apparatus, a large amount of oxide is deposited inside the chamber to cause corrosion of a heater, a graphite crucible, etc., thereby shortening the life of the hot zone structure inside the chamber.

또한, 히터의 좌우 측면에 증착된 산화물은 히터의 부식뿐만 아니라 실리콘 융액으로 전달되는 열 에너지를 감소시키고, 석영 도가니와 흑연 도가니 사이의 틈에 증착된 산화물 역시 실리콘 융액으로 전달되는 열 에너지를 감소시키게 된다.In addition, the oxides deposited on the left and right sides of the heater reduce the heat energy transferred to the silicon melt as well as the corrosion of the heater, and the oxides deposited in the gap between the quartz crucible and the graphite crucible also reduce the heat energy transferred to the silicon melt. do.

따라서, 실리콘 융액의 온도를 공정 조건에 적합하게 조절할 수 없어 요구되는 고품질의 단결정 잉곳 성장이 어렵게 된다.Therefore, the temperature of the silicon melt cannot be adjusted appropriately to the process conditions, making it difficult to grow high quality single crystal ingots.

그리고, 종래 단결정 잉곳의 제조장치는 진공 배기관에서 배기되는 불활성 가스에 포함된 산화물이 챔버 내부로 역류하여 챔버 내부의 핫존 구조물을 재오염시키는 문제점이 있다.In addition, the conventional single crystal ingot manufacturing apparatus has a problem in that the oxide contained in the inert gas exhausted from the vacuum exhaust pipe flows back into the chamber to recontaminate the hot zone structure inside the chamber.

즉, 진공 배기관의 진공 펌핑력에 의해 불활성 가스가 배기되는 도중 진공 펌프의 작동 이상이 발생되거나 또는 진공 배기관계에 설치된 밸브들의 급격한 개폐 동작이 발생되는 경우, 진공 배기관의 내벽면에 증착된 산화물이 역류하게 되는데, 이 역류된 산화물이 그대로 챔버 내부에 확산되기 때문이다.That is, when an operation abnormality of the vacuum pump occurs or the sudden opening / closing operation of valves installed in the vacuum exhaust relationship occurs while the inert gas is exhausted by the vacuum pumping force of the vacuum exhaust pipe, the oxide deposited on the inner wall surface of the vacuum exhaust pipe This is reversed because the reversed oxide diffuses into the chamber as it is.

따라서, 종래 단결정 잉곳의 제조장치는 챔버 내부가 역류된 산화물에 재오염되고 챔버 구조물의 수명을 단축시키게 되고, 또한 역류된 산화물이 실리콘 융액에 혼합되어 단결정 잉곳의 불량 발생을 유발시키게 된다.Therefore, the conventional apparatus for manufacturing a single crystal ingot is to recontaminate the inside of the chamber to the backflow oxide and to shorten the life of the chamber structure, and the backflow oxide is mixed in the silicon melt to cause the failure of the single crystal ingot.

이에 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 챔버 내부의 핫존 구조물에 증착되는 산화물을 감소시킬 수 있는 단결정 잉곳의 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus of a single crystal ingot capable of reducing oxides deposited on a hot zone structure inside a chamber.

또한, 본 발명은 챔버 내부로 불활성 가스가 역류되더라도 챔버 내부의 핫존 구조물이 산화물에 재오염되는 것을 방지할 수 있는 단결정 잉곳의 제조장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an apparatus for producing a single crystal ingot, which can prevent the hot zone structure inside the chamber from being recontaminated by oxide even if an inert gas flows back into the chamber.

또한, 본 발명은 실리콘 융액으로 전달되는 히터의 열 에너지가 감소되는 것을 방지하는 단결정 잉곳의 제조장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus for producing a single crystal ingot which prevents the thermal energy of the heater transferred to the silicon melt from being reduced.

따라서, 목적들을 이루기 위해, 본 발명의 일실시예는 상부와 하부에 각각 가스공급관 및 진공 배기관이 형성된 챔버와, 챔버의 내부에 장착되어 실리콘 융액이 담겨지는 석영 도가니와, 석영 도가니를 지지하고 회전하는 페데스탈에 축합된 흑연 도가니와, 흑연 도가니의 외연에 설치되어 실리콘 융액을 가열하는 히터와, 히터의 측면, 하부, 상부를 각각 에워싸 챔버의 외부로 방출되는 열을 차단하는 제1 내지 제3 열차폐 구조체와, 성장된 단결정 잉곳에 히터의 열이 전달되지 않도록 단결정 잉곳을 에워싸는 열쉴드를 포함하여 이루어진 단결정 잉곳의 성장장치에 있어서, 가스공급관을 통해 공급되어 석영 도가니와 흑연 도가니 사이의 틈으로 유입된 불활성 가스가 흑연 도가니 외부로 흐르도록 하는 흐름 유발수단이 부가 형성하여 단결정 잉곳의 성장장치를 구성한다.Therefore, in order to achieve the objects, an embodiment of the present invention is to support and rotate the chamber, the gas supply pipe and the vacuum exhaust pipe is formed on the top and bottom, the quartz crucible mounted inside the chamber containing the silicon melt, and the quartz crucible A graphite crucible condensed to a pedestal, a heater installed at the outer edge of the graphite crucible, and heating the silicon melt, and surrounding the side, bottom, and top of the heater, respectively, the first to third to block heat emitted to the outside of the chamber. In the growth apparatus of a single crystal ingot comprising a heat shield structure and a heat shield surrounding the single crystal ingot so that heat of the heater is not transferred to the grown single crystal ingot, it is supplied through a gas supply pipe to a gap between the quartz crucible and the graphite crucible. Flow inducing means for flowing the inert gas flowing out of the graphite crucible is additionally formed to Configure the growth device.

여기서, 흐름 유발수단은 흑연 도가니에 형성된 다수개의 흐름공 또는 요홈으로 형성된다.Here, the flow inducing means is formed of a plurality of flow holes or grooves formed in the graphite crucible.

그리고, 목적들을 이루기 위해, 본 발명의 또 다른 실시예는 상부와 하부에 각각 가스공급관 및 진공 배기관이 형성된 챔버와, 챔버의 내부에 장착되어 실리콘 융액이 담겨지는 석영 도가니와, 석영 도가니를 지지하고 회전하는 페데스탈에 축합된 흑연 도가니와, 흑연 도가니의 외연에 설치되어 실리콘 융액을 가열하는 히터와, 히터의 측면, 하부, 상부를 각각 에워싸 챔버의 외부로 방출되는 열을 차단하는 제1 내지 제3 열차폐 구조체와, 성장된 단결정 잉곳에 히터의 열이 전달되지 않도록 단결정 잉곳을 에워싸는 열쉴드를 포함하여 이루어진 단결정 잉곳의 성장장치에 있어서, 상부가 제 3 열차폐 구조체의 하부에서 일정 거리 이격되고, 하부가 제2열차폐 구조체의 상부에 접합되어 제1 열차폐 구조체 사이에 진공 배기관과 연통된 통로가 형성되도록 히터의 외연과 제1 열차폐 구조체 사이에 보조 열차폐링을 개재하여 단결정 잉곳의 성장장치를 구성한다.And, to achieve the object, another embodiment of the present invention is to support the quartz crucible and the quartz crucible, which is mounted inside the chamber and the silicon melt is contained inside the chamber, the gas supply pipe and the vacuum exhaust pipe are formed at the top and bottom, respectively, A graphite crucible condensed to a rotating pedestal, a heater installed on the outer edge of the graphite crucible and heating the silicon melt, and surrounding the side, bottom, and top of the heater, respectively, the first to the first to block heat emitted to the outside of the chamber. 3. A device for growing a single crystal ingot comprising a heat shield structure and a heat shield surrounding the single crystal ingot so that heat of the heater is not transferred to the grown single crystal ingot, the upper portion of which is spaced a certain distance from the bottom of the third heat shield structure. The lower portion is joined to the upper portion of the second heat shield structure to form a passage communicating with the vacuum exhaust pipe between the first heat shield structure. The growth apparatus of the single crystal ingot is configured through an auxiliary heat shield ring between the outer edge of the heater and the first heat shield structure.

또한, 목적들을 이루기 위해 본 발명의 또다른 실시예는 상부와 하부에 각각 가스공급관 및 진공 배기관이 형성된 챔버와, 챔버의 내부에 장착되어 실리콘 융액이 담겨지는 석영 도가니와, 석영 도가니를 지지하고 회전하는 페데스탈에 축합된 흑연 도가니와, 흑연 도가니의 외연에 설치되어 실리콘 융액을 가열하는 히터와, 히터의 측면, 하부, 상부를 각각 에워싸 챔버의 외부로 방출되는 열을 차단하는 제1 내지 제3 열차폐 구조체와,성장된 단결정 잉곳에 히터의 열이 전달되지 않도록 단결정 잉곳을 에워싸는 열쉴드를 포함하여 이루어진 단결정 잉곳의 성장장치에 있어서, 가스공급관을 통해 공급되어 석영 도가니와 흑연 도가니 사이의 틈으로 유입된 불활성 가스가 흑연 도가니 외부로 흐르도록 하는 제1 흐름 유발수단과, 흑연 도가니 외부로 흐르는 불활성 가스가 히터 외부로 흘러 진공 배기관으로 배기되도록 하고, 진공 배기관에서 불활성 가스가 석영 도가니 내부로 유입되지 않도록 하는 제2 흐름 유발수단을 포함하여 단결정 잉곳의 성장장치를 구성한다.Further, to achieve the objects, another embodiment of the present invention is to support and rotate the chamber with a gas supply pipe and a vacuum exhaust pipe formed on the top and bottom, a quartz crucible mounted inside the chamber to contain a silicon melt, and a quartz crucible A graphite crucible condensed to a pedestal, a heater installed at the outer edge of the graphite crucible, and heating the silicon melt, and surrounding the side, bottom, and top of the heater, respectively, the first to third to block heat emitted to the outside of the chamber. In the growth apparatus of a single crystal ingot comprising a heat shield structure and a heat shield surrounding the single crystal ingot so that heat of the heater is not transferred to the grown single crystal ingot, it is supplied through a gas supply pipe to a gap between the quartz crucible and the graphite crucible. First flow-inducing means for flowing the inert gas flowing out of the graphite crucible, and flowing out of the graphite crucible By a second flow inducing means so that an inert gas is flowed into the external heater and an exhaust pipe to exhaust to a vacuum, not the inert gas from the vacuum exhaust duct from entering the inside of the quartz crucible constitutes an apparatus for growing a single crystal ingot.

여기서, 제1흐름 유발수단은 흑연 도가니에 형성된 다수개의 흐름공 또는 요홈이고, 제2흐름유발수단은 히터의 외연과 제1 열차폐 구조체 사이에 개재되되, 상부가 제 3 열차폐 구조체의 하부에서 일정 거리 이격되고, 하부가 제2 열차폐 구조체의 상부에 접합되어 제1 열차폐 구조체 사이에 진공 배기관과 연통된 통로를 형성하는 보조 열차폐링이다.Here, the first flow-inducing means is a plurality of flow holes or grooves formed in the graphite crucible, the second flow-inducing means is interposed between the outer edge of the heater and the first heat shield structure, the upper portion at the lower portion of the third heat shield structure It is an auxiliary heat shield ring spaced a certain distance, the lower portion is joined to the upper portion of the second heat shield structure to form a passage in communication with the vacuum exhaust pipe between the first heat shield structure.

도 1은 종래 단결정 잉곳의 제조장치를 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure for demonstrating the manufacturing apparatus of the conventional single crystal ingot.

도 2는 도 1의 <A> 부분에서의 가스 흐름을 설명하기 위한 도면.FIG. 2 is a view for explaining a gas flow in a part <A> of FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 제조장치를 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining an apparatus for producing a single crystal ingot according to the present invention.

도 4,5,6는 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 제조장치에서 흑연 도가니 구조를 설명하기 위한 도면.4, 5 and 6 are views for explaining the graphite crucible structure in the apparatus for producing a single crystal ingot according to the present invention.

도 7,8,9는 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 제조장치에서 보조 열차폐링 구조를 설명하기 위한 도면.7, 8, and 9 are views for explaining the auxiliary heat shield ring structure in the apparatus for producing a single crystal ingot according to the present invention.

도 10,11,12,13은 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 제조장치에서 비활성 가스의 유동을 설명하기 위한 도면.10, 11, 12 and 13 are views for explaining the flow of inert gas in the apparatus for producing a single crystal ingot according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10,110 : 챔버 12,112 : 석영도가니10,110: chamber 12,112: quartz crucible

14,114 : 흑연도가니 20,120 : 히터14,114: graphite crucible 20,120: heater

22,122 : 열쉴드 24,124 : 가스 공급관22,122: heat shield 24,124: gas supply pipe

26,126 : 진공 배기관 30,130 : 제1열차폐 구조체26,126: vacuum exhaust pipe 30,130: first heat shield structure

40,140 : 제2열차폐 구조체 50,150 : 제3열차폐 구조체40,140: second heat shield structure 50,150: third heat shield structure

200 : 흐름공 202 : 요홈200: flow hole 202: groove

300 : 보조 열차폐링 302 : 흐름공300: auxiliary heat shield ring 302: flow ball

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실리콘 잉곳의 성장장치에 대한 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a growth apparatus of a silicon ingot according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 잉곳의 성장장치를 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic view for explaining a growth apparatus of a silicon ingot according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 잉곳의 성장장치는 챔버(110)내부에 실리콘 융액(M)이 담겨지는 석영 도가니(112)및 석영 도가니의 외연 하부 일부를 감싸 지지하는 흑연 도가니(114)가 장착되고, 흑연 도가니의 하부에 하중을 지지하기 위한 지지구조체(support,116)가 놓여지고, 지지 구조체는 미도시된 회전 구동장치에 축합되어 회전 및 승강하는 페데스탈(pedestal,118)에 결합된다.As shown, the growth apparatus of the silicon ingot according to the present invention is a quartz crucible 112 in which the silicon melt M is contained in the chamber 110 and a graphite crucible 114 covering and supporting a portion of the lower edge of the quartz crucible. Is mounted, and a support structure 116 for supporting a load is placed at the bottom of the graphite crucible, and the support structure is coupled to a pedestal 118 which is condensed in a rotational drive not shown and rotates and elevates. .

그리고, 흑연 도가니(114)에는 제1 흐름 유발수단이 형성된다.In addition, a first flow inducing means is formed in the graphite crucible 114.

제1 흐름유발수단은 도 4 및 5를 참조하면, 흑연 도가니의 상부 임의의 지점에 다수개의 흐름공(200)을 형성하여 흑연 도가니의 내벽면과 외벽면이 서로 연통되게 한다.4 and 5, the first flow inducing means forms a plurality of flow holes 200 at any point of the upper portion of the graphite crucible so that the inner wall surface and the outer wall surface of the graphite crucible communicate with each other.

도 4에 도시된 흑연 도가니는 도가니 전체를 도시한 것이 아니라 도가니 일부를 도시한 것이다.The graphite crucible shown in FIG. 4 shows a part of the crucible rather than the whole crucible.

이때, 흐름공(200)은 흑연 도가니(114)에 등간격으로 서로 대칭되게 형성되고, 흑연 도가니에 담겨진 실리콘 융액의 최대 계면 높이(석영 도가니의 바닥면을 기준으로 하는 경우)보다 높은 위치에 형성된다.At this time, the flow hole 200 is formed symmetrically with each other at equal intervals in the graphite crucible 114, and formed at a position higher than the maximum interface height (when the bottom surface of the quartz crucible) of the silicon melt contained in the graphite crucible do.

여기서, 흐름공(200)을 실리콘 융액의 최대 계면 높이보다 높게 형성하는 것은 흑연 도가니(114)와 석영 도가니(112)가 실리콘 융액의 계면 높이에 해당하는 면적만큼 흑연 도가니의 내벽면과 석영 도가니의 외벽면이 서로 밀착되기 때문이다.Here, forming the flow hole 200 higher than the maximum interfacial height of the silicon melt is such that the graphite crucible 114 and the quartz crucible 112 have an area corresponding to the interfacial height of the silicon melt. This is because the outer wall surfaces are in close contact with each other.

이와 같이 흐름공(200)은 흑연 도가니와 석영 도가니 사이에 틈이 형성되는 지점까지만 형성되는 것이다.As such, the flow hole 200 is formed only to a point where a gap is formed between the graphite crucible and the quartz crucible.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1흐름 유발수단으로 흐름공을 형성하지 않고 흑연 도가니의 상부 가장자리에 일정 깊이를 갖는 다수개의 요(凹)홈(202)을 형성하여도 된다.In addition, as shown in FIG. 6, a plurality of grooves 202 having a predetermined depth may be formed on the upper edge of the graphite crucible without forming a flow hole as the first flow inducing means.

여기서, 요홈(202)은 흐름공과 동일하게 등간격으로 서로 대칭되게 형성되고, 요홈의 바닥면은 흑연 도가니에 담겨진 실리콘 융액의 최대 계면높이보다 높은 위치에 형성된다. 즉, 요홈의 최대 깊이는 실리콘 융액의 최대 계면높이보다 높게 형성되어야 한다.Here, the grooves 202 are formed symmetrically with each other at the same intervals as the flow hole, the bottom surface of the grooves are formed at a position higher than the maximum interface height of the silicon melt contained in the graphite crucible. That is, the maximum depth of the groove should be formed higher than the maximum interface height of the silicon melt.

그리고, 제1 흐름 유발수단이 형성된 흑연 도가니(114)의 외연에는 단결정 잉곳 성장에 필요한 열에너지를 복사열로 공급하는 열원인 히터(120)가 에워싸고 있고, 히터를 에워싸 히터의 열이 챔버(110)외부로 방출되는 것을 차단하기 위한 열차폐 수단이 구비된다.In addition, the outer periphery of the graphite crucible 114 having the first flow inducing means is surrounded by a heater 120, which is a heat source for supplying heat energy required for single crystal ingot growth with radiant heat, and surrounds the heater to heat the chamber 110. A heat shielding means is provided for blocking the discharge to the outside.

열차폐 수단은 히터의 열이 챔버 측면으로 방출되지 않도록 열을 차폐하기 위해 차폐링(132)과 단열재(134)로 구성된 제1 열차폐 구조체(radiation shield,130)와, 히터의 하부로 히터의 열이 챔버 하부로 방출되지 않도록 열을 차폐하기 위해 차폐판(142)과 단열재(144)로 구성된 제2 열차폐 구조체(spill tray,140)와, 히터의 상부로 히터의 열이 챔버 상부로 방출되지 않도록 제1 열차폐 구조체의 상부에 히터 커버(152)와 단열재(154)로 구성된 제3 열차폐 구조체(upper ring,150)로 이루어지고, 제3 열차폐 구조체(150)에는 단결정 잉곳(I.G)과 석영 도가니 (112)사이에 단결정 잉곳을 에워싸도록 형성되어 실리콘 융액(M)에서 방출되는 열을 차단하고, 또한 성장된 실리콘 잉곳의 냉각을 위해 실리콘 융액에서 방출되어 실리콘 잉곳으로 전달되는 열을 차단하는 냉각 구동력을 제공하는 열 쉴드(NOP,122)가 장착된다.The heat shield means includes a first radiation shield 130 composed of a shield ring 132 and a heat insulator 134 so as to shield heat so that the heat of the heater is not discharged to the side of the chamber, and the lower portion of the heater to the bottom of the heater. A second heat tray 140 comprising a shield plate 142 and a heat insulator 144 to shield heat from being discharged to the bottom of the chamber, and the heat of the heater is discharged to the top of the chamber. In order not to be made of a third heat shield structure (upper ring, 150) consisting of a heater cover 152 and the heat insulating material 154 on the upper portion of the first heat shield structure, the third heat shield structure 150, a single crystal ingot (IG) ) And quartz crucible 112 are formed to surround the single crystal ingot to block the heat released from the silicon melt (M), and also the heat released from the silicon melt to cool the grown silicon ingot and transferred to the silicon ingot Provides cooling drive to shut off It is equipped with a heat shield (NOP, 122).

또한, 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 히터(120)와 제1 열차폐 구조체(130)사이에 제2 흐름 유발수단이 형성된다.In addition, in the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention, a second flow inducing means is formed between the heater 120 and the first heat shield structure 130.

제2 흐름 유발수단은 도 7 내지 10을 참조하면, 제1 열차폐 구조체의 열차폐링(132)과 동일한 재질인 그라파이트(graphite)재질로 형성되고, 제1 열차폐 구조체의 열차폐링(132)보다 적은 직경을 갖는 보조 열차폐링(300)으로 형성한다.7 to 10, the second flow inducing means is formed of a graphite (graphite) material of the same material as the heat shield ring 132 of the first heat shield structure, than the heat shield ring 132 of the first heat shield structure It is formed of an auxiliary heat shield ring 300 having a small diameter.

여기서, 보조 열차폐링(300)은 하부가 제2 열차폐 구조체의 차폐판(142)에 접합되고, 상부가 제3열차폐 구조체의 히터 커버(152)에 일정거리 이격되게 위치된다.Here, the auxiliary heat shield ring 300 is the lower portion is bonded to the shield plate 142 of the second heat shield structure, the upper portion is positioned to be spaced apart from the heater cover 152 of the third heat shield structure.

따라서, 보조 열차폐링(300)은 상부만이 개방되고, 제1 열차폐 구조체의 열차폐링(132)과의 사이에 통로(S)가 형성되도록 한다.Therefore, the auxiliary heat shield ring 300 is opened only the upper portion, so that the passage (S) is formed between the heat shield ring 132 of the first heat shield structure.

그리고, 통로(S)는 진공 배기관(126)과 연통되도록 한다.In addition, the passage S is in communication with the vacuum exhaust pipe 126.

또한, 보조 열차폐링(300)에는 통로(S)와 연결되는 다수개의 흐름공(302)이 형성되고, 흐름공은 보조 열차폐링(300)의 외주연에 통로(S)를 따라 수직하게 등간격으로 다열 형성된다.In addition, the auxiliary heat shield ring 300 is formed with a plurality of flow holes 302 connected to the passage (S), the flow hole is vertically spaced vertically along the passage (S) on the outer periphery of the auxiliary heat shield ring (300) As a multi-row is formed.

그리고, 흐름공(302)는 히터(120)의 발열부분과 대응되게 형성된다.The flow hole 302 is formed to correspond to the heat generating portion of the heater 120.

또한, 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 챔버(10)의 상부에 도시되지는 않았지만 실리콘 융액에 종자 결정을 케이블(128)로 연결하여 디핑시키고, 소정의 속도로 회전시키면서 인상시켜 잉곳을 성장시키기 위한 인상 구동(pullup)장치가 설치되고, 챔버의 내부에 아르곤(Ar)또는 네온(Ne) 등의 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(124)이 형성된다.In addition, although the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention is not shown in the upper portion of the chamber 10, the seed crystals are connected to the silicon melt by a cable 128 to be dipped and pulled while rotating at a predetermined speed to grow the ingot. A pullup device is installed to form a gas, and a gas supply pipe 124 is formed in the chamber to supply an inert gas such as argon (Ar) or neon (Ne).

그리고, 챔버(110)의 하부에는 가스 공급관(124)에서 공급된 불활성 가스를 진공으로 펌핑하여 배기시도록 미도시된 진공 배기관계와 연결된 진공 배기관(126)이 연결 형성된다.In addition, a vacuum exhaust pipe 126 connected to a vacuum exhaust relationship not shown is connected to a lower portion of the chamber 110 to pump and exhaust the inert gas supplied from the gas supply pipe 124 into a vacuum.

여기서, 진공 배기관(126)은 제2흐름유발수단인 보조 열차폐링(300)과 제1열차폐 구조체의 열차폐링(132)사이에 형성되는 통로(S)와 연통되게 형성된다.Here, the vacuum exhaust pipe 126 is formed in communication with the passage (S) formed between the secondary heat shield ring 300, the second flow-inducing means and the heat shield ring 132 of the first heat shield structure.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치 내에서 불활성 가스의 유동을 설명한다.The flow of an inert gas in the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention having such a configuration will be described.

챔버(110)의 상부에서 가스 공급관(124)을 통해 공급된 불활성 가스는 진공 배기관(126)의 진공 펌핑력에 의해 하향 유동형태로 흘러 석영 도가니(112)의 실리콘 융액(M)액면에 부딪히면서 실리콘 융액에서 발생된 산화물과 혼합되고, 이 상태에서 석영 도가니의 벽면을 따라 상승한다.The inert gas supplied through the gas supply pipe 124 at the top of the chamber 110 flows in a downward flow form by the vacuum pumping force of the vacuum exhaust pipe 126 to impinge on the silicon melt M liquid level of the quartz crucible 112. It is mixed with the oxide generated in the melt and rises along the wall surface of the quartz crucible in this state.

석영 도가니의 벽면을 따라 상승한 불활성 가스는 다양한 유동을 보이게 되는데, 도 10을 참조하면 석영 도가니(112)와 흑연 도가니(114)사이의 틈으로 흐르는 불활성 가스는 흑연 도가니에 형성된 제1흐름 유발수단인 흐름공(200)을 통해 흑연 도가니 외부로 흐르게 된다.The inert gas that rises along the wall of the quartz crucible exhibits various flows. Referring to FIG. 10, the inert gas flowing into the gap between the quartz crucible 112 and the graphite crucible 114 is a first flow inducing means formed in the graphite crucible. It flows to the outside of the graphite crucible through the flow hole (200).

즉, 석영 도가니와 흑연 도가니 사이의 틈으로 흐르는 불활성 가스는 진공 펌핑력에 의해 흐름공(200)을 통해 자연스럽게 흑연 도가니 외부로 흐르게 되어 정체되지않게 되고, 정체가 되지 않으므로 불활성 가스에 포함된 산화물이 흑연 도가니의 내벽면 또는 석영 도가니의 외벽면에 증착되는 것이 방지된다.That is, the inert gas flowing into the gap between the quartz crucible and the graphite crucible naturally flows to the outside of the graphite crucible through the flow hole 200 by the vacuum pumping force, and thus is not stagnant. The deposition on the inner wall surface of the graphite crucible or the outer wall surface of the quartz crucible is prevented.

또한, 흑연 도가니의 흐름공(200)은 히터(120)에서 발생된 복사열을 석영 도가니(112)에 직접 전달되도록 하여 실리콘 융액의 온도 제어가 용이하게 한다.In addition, the flow hole 200 of the graphite crucible allows the radiant heat generated from the heater 120 to be directly transmitted to the quartz crucible 112 to facilitate temperature control of the silicon melt.

그리고, 흐름공(200)이외에 흑연 도가니(114)에 도 6에 도시된 요홈(202)을 형성하는 경우, 마찬가지로 요홈에 의해 불활성 가스가 자연스럽게 흑연 도가니 외부로 흐르게 되고, 히터에서 발생된 복사열을 석영 도가니에 직접 전달하게 된다.In addition, when the grooves 202 shown in FIG. 6 are formed in the graphite crucible 114 in addition to the flow hole 200, an inert gas naturally flows out of the graphite crucible by the grooves, and radiant heat generated from the heater is quartz. It is delivered directly to the crucible.

따라서, 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 제1흐름유발수단인 흐름공(200)또는 요홈(202)에 의해 불활성 가스의 산화물이 흑연 도가니(114)또는 석영 도가니(112)에 증착되어 산화를 유발시키는 것이 차단되며, 히터(120)의 복사열에 의해 실리콘 융액의 온도 제어가 정밀하게 이루어질 수 있게 된다.Therefore, in the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention, an oxide of an inert gas is deposited on the graphite crucible 114 or the quartz crucible 112 by the flow hole 200 or the groove 202 as the first flow inducing means. It is blocked to cause, the temperature of the silicon melt can be precisely controlled by the radiant heat of the heater (120).

이처럼 흑연 도가니의 제1 흐름수단에 의해 흑연 도가니(114)외부로 흐른 불활성 가스는 도 11을 참조하면, 히터(120)의 내면과 외면을 따라 상부에서 하부로 흐르지 않고, 제2흐름유발수단인 보조 열차폐링(300)에 의해 제1열차폐 구조체의 열차폐링(132) 사이에 진공 배기관(126)과 연통되게 형성된 통로(S)로 흐르게 된다.As described above, the inert gas flowing out of the graphite crucible 114 by the first flow means of the graphite crucible does not flow from the top to the bottom along the inner surface and the outer surface of the heater 120 and is a second flow inducing means. The auxiliary heat shield ring 300 flows through the passage S formed in communication with the vacuum exhaust pipe 126 between the heat shield rings 132 of the first heat shield structure.

즉, 제2흐름유발수단인 보조 열차폐링(300)은 제3열차폐 구조체의 히터 커버(152)에 일정 간격 이격되게 형성되고, 제2열차폐 구조체의 차폐판(142)상부에 접합되어 있어 제1 흐름 유발수단인 흐름공 또는 요홈을 통해 흑연 도가니에서 흘러 나온 불활성 가스가 보조 열차폐링의 상부에서 진공 펌핑력에 의해 진공 배기관(126)으로 배기되도록 한다.That is, the auxiliary heat shield ring 300 as the second flow-inducing means is formed on the heater cover 152 of the third heat shield structure at regular intervals, and is joined to the shield plate 142 of the second heat shield structure. The inert gas flowing out of the graphite crucible through the flow hole or the recess, which is the first flow inducing means, is exhausted to the vacuum exhaust pipe 126 by the vacuum pumping force at the top of the auxiliary heat shield ring.

또한, 보조 열차폐링(300)의 상부에는 히터(120)의 발열 부분과 대응되는 위치에 다수개의 흐름공(302)이 형성되어 흑연 도가니의 흐름공 또는 요홈에서 흘러 나온 불활성 가스가 히터의 하부로 이동하면서 발열부분에 산화물을 증착시키기 전에 신속하게 진공 배기관으로 배기된다.In addition, a plurality of flow holes 302 are formed at a position corresponding to the heat generating portion of the heater 120 in the upper portion of the auxiliary heat shield ring 300 so that the inert gas flowing from the flow hole or groove of the graphite crucible is lowered to the heater. As it travels, it is quickly evacuated to a vacuum exhaust pipe before depositing oxide in the heating section.

따라서, 보조 열차폐링(300)에 의해 불활성 가스는 히터(120)의 내면과 외면을 따라 상부에서 하부로 흐르지 않고, 이에 히터는 발열 부분에 해당하는 표면으로 산화물이 증착되지 않게 되어 히터의 복사열이 증착된 산화물에 의해 차단되는 것이 방지된다.Therefore, the inert gas does not flow from the top to the bottom along the inner surface and the outer surface of the heater 120 by the auxiliary heat shield ring 300, so that the heater does not deposit oxide on the surface corresponding to the heat generating portion, thereby radiating heat of the heater. Blocking by deposited oxide is prevented.

그리고, 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 제2흐름유발수단인 보조 열차폐링(300)과 제1열차단 구조체의 열차폐링(132)사이의 통로(S)를 따라 진공 배기관(126)으로 흐르는 불활성 가스는 진공 배기관계의 작동 이상으로 역류되는 경우, 직접적으로 핫존 내부로 유입되지 않게 된다.In addition, the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention is the vacuum exhaust pipe 126 along the passage S between the secondary heat shielding ring 300, which is a second flow-inducing means, and the heat shielding ring 132 of the first heat shielding structure. The flowing inert gas does not flow directly into the hot zone when it flows back beyond the operation of the vacuum exhaust relationship.

즉, 도 12및 13을 참조하면 핫존 내부가 제2흐름유발수단인 보조 열차폐링(300)및 제2열차폐 구조체의 차폐판(142)에 의해 진공 배기관(126)과 분리되어 있고, 진공 배기관에서 멀리 이격된 보조 열차폐링의 상부만이 개방되어 있어 역류되는 불활성 가스는 직접적으로 핫존 내부로 유입되지 않고 보조 열차폐링의 외측(통로)에만 정체되고, 열차폐링의 상부까지 역류되지 않는다.That is, referring to FIGS. 12 and 13, the inside of the hot zone is separated from the vacuum exhaust pipe 126 by the auxiliary heat shield ring 300, which is a second flow-inducing means, and the shield plate 142 of the second heat shield structure, and the vacuum exhaust pipe. Only the upper part of the auxiliary heat shield ring, which is far away from the door, is open so that the inert gas flowing back is not directly introduced into the hot zone but is stagnated only on the outside (path) of the auxiliary heat shield ring, and does not flow back to the upper part of the heat shield ring.

따라서, 역류되는 불활성 가스에 포함된 산화물이 핫존 내부의 히터(120), 흑연 도가니(114)를 재오염시키는 것이 방지되며, 석영 도가니(112)의 실리콘 융액이 산화물에 오염되는 것이 방지된다.Therefore, the oxide contained in the reversed inert gas is prevented from recontaminating the heater 120 and the graphite crucible 114 in the hot zone, and the silicon melt of the quartz crucible 112 is prevented from being contaminated with the oxide.

이와 같이 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 흑연 도가니의 흐름공(200)과 보조 열차폐링의 흐름공(302)에 의해 도 13에 도시된 바와 같이 석영도가니(122)의 중심을 기준으로 불활성 가스가 방사형태로 진공 배기관(126)을 통해 신속하게 배기된다.As described above, the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention is inert based on the center of the quartz crucible 122 as shown in FIG. 13 by the flow hole 200 of the graphite crucible and the flow hole 302 of the auxiliary heat shield ring. The gas is rapidly exhausted through the vacuum exhaust pipe 126 in a radial manner.

따라서, 챔버 내부는 방사형태로 대칭된 안정적인 불활성 가스의 유동을 형성하게 된다.Thus, the interior of the chamber forms a stable flow of inert gas that is radially symmetrical.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 방사형태로 대칭된 안정적인 불활성 가스의 유동이 형성되어 챔버 내부에서 하향 흐름을 갖는 불활성 가스가 정체됨에 따라 핫존 내부에 산화물을 증착되는 것이 방지되고, 또한 핫존 내부가 불활성 가스에 직접적으로 접촉되는 것이 차단되도록 불활성 가스의 유동을 제어하여 히터, 흑연 도가니, 석영 도가니 그 외 핫존 내부 구조물이 산화물에 의해 부식되는 것을 억제하게 된다.As described above, the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention prevents the oxides from being deposited inside the hot zone as the inert gas having the downward flow in the chamber is formed due to the formation of a radially symmetrically stable inert gas flow. In addition, the flow of the inert gas is controlled to prevent direct contact of the inside of the hot zone with the inert gas, thereby suppressing corrosion of the heater, the graphite crucible, the quartz crucible and other hot zone internal structures by the oxide.

따라서, 핫존 내부 구조물의 수명을 증대시킬 수 있게 된다.Therefore, it is possible to increase the life of the internal structure of the hot zone.

또한, 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 불활성 가스에 포함된 산화물이 증착되는 것이 방지됨으로써 히터에서 발생된 열 에너지가 감소됨이 없이 실리콘 융액에 전달할 수 있게 된다.In addition, the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention is prevented from depositing the oxide contained in the inert gas can be transferred to the silicon melt without reducing the thermal energy generated in the heater.

따라서, 실리콘 융액의 온도를 공정 조건에 적합하게 조절하게 되어 요구되는 고품질의 단결정 잉곳 성장이 가능하게 된다.Therefore, the temperature of the silicon melt is adjusted to be suitable for the process conditions, so that the required high quality single crystal ingot growth is possible.

아울러, 본 발명에 따른 단결정 잉곳의 성장장치는 핫존 내부가 열차폐링에 의해진공 배기관과 분리되어 있어 역류되는 불활성 가스에 의해 핫존 내부가 오염되는 것이 차단된다.In addition, in the growth apparatus of the single crystal ingot according to the present invention, since the inside of the hot zone is separated from the vacuum exhaust pipe by the heat shield ring, the inside of the hot zone is blocked by the inert gas flowing back.

따라서, 핫존 내부 구조물이 재오염되는 것을 방지하여 구조물의 수명을 증대시키고, 특히 역류된 불활성 가스에 포함된 산화물이 실리콘 융액에 혼합되는 차단되어 고품질의 단결정 잉곳 성장이 가능하게 된다.Therefore, the hot zone internal structure is prevented from being recontaminated to increase the life of the structure, and in particular, the oxide contained in the reversed inert gas is blocked from being mixed in the silicon melt, thereby enabling high quality single crystal ingot growth.

Claims

A chamber having a gas supply pipe and a vacuum exhaust pipe formed at an upper portion and a lower portion thereof, a quartz crucible mounted inside the chamber to contain a silicon melt, a graphite crucible condensed on a pedestal supporting and rotating the quartz crucible, and the graphite crucible A heater disposed on an outer edge of the heater to heat the silicon melt, the first to third heat shield structures surrounding the side, the bottom, and the upper part of the heater to block heat emitted to the outside of the chamber, and the grown single crystal In the growth apparatus of a single crystal ingot comprising a heat shield surrounding the single crystal ingot so that heat of the heater is not transferred to the ingot,

And a flow inducing means is provided to allow an inert gas, which is supplied through the gas supply pipe and introduced into the gap between the quartz crucible and the graphite crucible, to flow outside the graphite crucible.

The method of claim 1,

The flow inducing means is a single crystal ingot growth apparatus, characterized in that the plurality of flow holes formed symmetrically to each other at equal intervals in the graphite crucible.

The method of claim 2,

The flow hole is a single crystal ingot growth apparatus, characterized in that formed in a position higher than the maximum interface height of the silicon melt contained in the graphite crucible.

The method of claim 1,

The flow generating means is a single crystal ingot growth apparatus, characterized in that the plurality of grooves formed symmetrically with each other at equal intervals on the upper edge of the graphite crucible.

The method of claim 4, wherein

And the bottom surface of the groove is formed at a position higher than the maximum interface height of the silicon melt contained in the graphite crucible.

An upper portion of the heater is spaced apart from the lower portion of the third heat shield structure, the lower portion is bonded to the upper portion of the second heat shield structure to communicate with the vacuum exhaust pipe between the first heat shield structure. An apparatus for growing a single crystal ingot, characterized in that an auxiliary heat shield ring is interposed between the outer edge and the first heat shield structure.

The method of claim 6,

The auxiliary heat shield ring has a plurality of flow holes connected to the passage is a multi-crystalline ingot growth apparatus, characterized in that the outer periphery is formed in a series at equal intervals vertically along the passage.

The method of claim 7, wherein

The flow hole is a growth apparatus of a single crystal ingot, characterized in that formed to correspond to the heating portion of the heater.

The method of claim 6,

The auxiliary heat shield ring growth apparatus of a single crystal ingot, characterized in that formed of graphite (graphite) material.

First flow inducing means supplied through the gas supply pipe to allow an inert gas introduced into a gap between the quartz crucible and the graphite crucible to flow outside the graphite crucible;

And a second flow inducing means for allowing the inert gas flowing out of the graphite crucible to flow out of the heater to be exhausted into the vacuum exhaust pipe and preventing the inert gas from flowing into the quartz crucible in the vacuum exhaust pipe. A device for growing single crystal ingots.

The method of claim 10,

The first flow inducing means is a growth apparatus of a single crystal ingot, characterized in that the plurality of flow holes formed symmetrically to each other at equal intervals in the graphite crucible.

The method of claim 11,

The method of claim 10,

The first flow inducing means is a growth apparatus of a single crystal ingot, characterized in that a plurality of grooves formed symmetrically with each other at equal intervals on the upper edge of the graphite crucible.

The method of claim 13,

The method of claim 10,

The second flow inducing means is interposed between the outer edge of the heater and the first heat shield structure, the upper portion is spaced apart a certain distance from the lower portion of the third heat shield structure, the lower portion is bonded to the upper portion of the second heat shield structure And an auxiliary heat shield ring to form a passage in communication with the vacuum exhaust pipe between the first heat shield structures.

The method of claim 15,

The auxiliary heat shield ring has a plurality of flow holes connected to the passage is a multi-crystal ingot growth apparatus, characterized in that formed in a series at equal intervals vertically along the passage on the outer periphery.

The method of claim 16,

The method of claim 15,