KR101149561B1 - 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조는, 상단부에 인상 케이블이 설치되는 시드 척과, 상기 시드 척에 결합되는 시드를 구비하여 된 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조에 있어서, 상기 시드는, 상단부에 형성된 헤드부와, 상기 헤드부의 하부로 연장되며 형성된 몸체부로 이루어지고, 상기 헤드부와 상기 몸체부는 동일한 단면적을 가지며 형성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 시드의 구조와, 이 시드가 결합되는 시드 척의 구조를 간단하게 변경함으로써, 이들의 제조가 용이하고, 내구성 및 설치 작업이 용이하다.

시드, 시드 척, 실리콘 단결정 잉곳 성장장치

Description

실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조{STRUCTURE OF SEED CHUCK FOR SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT GROWER}

도 1은 종래의 기술에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조가 적용된 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 4는 도 3의 정면도.

도 5는 도 3의 조립 부분 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31. 인상 케이블

40. 시드 척

41. 결합홈

50. 시드

51. 헤드부

52. 몸체부

본 발명은 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시드의 구조와, 이 시드가 결합되는 시드 척의 구조를 변경하여 제조가 용이하고, 내구성 및 설치 작업이 용이하게 하기 위한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘 단결정 잉곳 성장장치에서 실리콘 단결정 잉곳(ingot)은 석영 도가니에 폴리실리콘(poly silicon)과 불순물(dopant)을 용융하여 형성된 실리콘 용융물에 인상장치를 사용하여 시드를 디핑(dipping)시키고 이 시드(Seed)와 석영 도가니를 서로 반대 방향으로 회전시키면서 서서히 시드를 인상함으로써(pulling up) 성장 제조된다.

이 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는, 챔버 내부의 핫존(Hot Zone, H/Z)에 실리콘 용융물이 담겨지는 석영 도가니와, 이 석영 도가니를 감싸는 흑연 도가니, 이 도가니를 지지하는 지지판과, 이 지지판을 외부의 회전구동장치에 결합시키는 회전축, 도가니의 주변을 포위하는 구조로 설치되어 도가니에 열을 방사하는 히터와, 이 히터에서 발생된 열이 외부로 방사되는 것과 실리콘 용융물의 온도가 저하되는 것을 방지하는 열차폐부재를 포함하여 형성된다.

그리고 상기 챔버 내부에는 시드 척(seed chuck)이 구비된다. 이 시드 척은 외부의 인상 구동장치에 의하여 시드를 실리콘 용융물에 디핑하고, 이 시드를 다시 인상하며 이때, 시드의 끝단에서 성장하는 실리콘 단결정 잉곳의 하중을 지탱한다.

또한 상기 시드 척은 상기와 같이 인상 작동되면서 이의 반대측에 구비되는 회전축의 회전 방향에 대하여 반대 방향으로 회전된다.

상기와 같이 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키기 위하여 단결정 잉곳의 소스(source)가 되는 시드가 있어야 한다. 이 시드는 실리콘 용융물 위에서 시드 척에 의하여 고정되고, 성장된 실리콘 단결정 잉곳을 지지하게 된다.

그리고 상기 시드는 제품의 크기(예컨대, 6인치, 8인치, 12인치 등)와 실리콘 용융물의 충전 양에 따라 그 치수가 달라지고, 시드의 크기 및 모양에 따라 다양하게 형성되어 사용된다.

따라서, 이러한 시드 척은 시드의 크기 및 형상 변경에 따라 그에 상응하는 크기 및 형상으로 변경되어야 한다. 이로 인하여 시드 척을 제작하는 데 많은 비용이 소요되고, 사용되는 시드 척의 개수가 증가됨에 따라 관리가 어려워진다.

도 1에는 종래의 기술에 따른 시드 척 구조가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 인상 케이블(31)이 설치되고, 수나사(21a)가 형성된 어퍼 척(Upper Chuck)(21)과, 이 어퍼 척(21)에 나사 결합되기 위해 암나사(23a)가 형성된 로우어 척(Lower Chuck)(23)과, 이 로우어 척(23)에 삽입 결합되는 시드(22)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 시드(22)는 사각형의 헤드부(22a)와, 이 헤드부(22a)의 저부에 구비된 몸체부(22b)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 종래의 시드 척 구조에 있어서, 상기 시드(22)는 헤드부 (22a)와 몸체부(22b)가 상대적으로 그 단면적에 크기에 차이가 있어 제작이 용이하지 않고, 제조비용도 많이 소요된다.

그리고 단면적 크기의 차이로 구조적으로 강성에 문제가 있으며, 상기 로우어 척(23)의 가공이 용이하지 않다. 즉, 원통형의 암나사(23a)가 형성된 홀에 사각형의 시드(22)의 헤드부(22a)가 삽입 설치되어야 하므로 로우어 척(23)의 구조 및 제작에도 어려움이 있다.

그리고 시드 척(20)이 나사 결합되어야 하므로 시드(22)의 설치 작업이 번거롭고, 시드 척(20)의 나사부(21a,23a)가 마모가 될 경우 내구성 및 장치의 안전에도 문제가 생긴다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 시드의 구조와, 이 시드가 결합되는 시드 척의 구조를 변경하여 제조가 용이하고, 내구성 및 설치 작업이 용이하도록 한 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조는, 상단부에 인상 케이블이 설치되는 시드 척과, 상기 시드 척에 결합되는 시드를 구비하여 된 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조에 있어서,
상기 시드는,
상단부에 형성된 헤드부와, 상기 헤드부의 하부로 연장되며 형성된 몸체부로 이루어지고,
상기 헤드부와 상기 몸체부는 동일한 단면적을 가지며
상기 시드는 'T'자형으로 이루어지고, 상기 시드 척에는 상기 시드가 그 하부로 결합되도록 하기 위한 'T'자형 결합홈이 형성된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조가 적용되는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치를 개략적으로 도시한 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는 본체를 형성하는 챔버(11)와, 이 챔버(11) 내부의 핫존(H/Z)에 구비되어 실리콘 용융물(SM)을 담고 있는 석영 도가니(12)와, 이를 감싸고 있는 흑연 도가니(13)와, 이 흑연 도가니(13)를 하측에서 지지하는 지지판(14)과, 이 지지판(14)을 챔버(11) 외부에 구비되는 회전구동장치(미도시)에 연결하여 이 지지판(14)을 회전시키는 회전축(17)과, 상기 흑연 도가니(13)의 주변을 에워싸는 구조로 설치되어 도가니(13)에 열을 방사하는 히터(15)와, 이 히터(15)에서 발생된 열이 외부로 방사되는 것과 실리콘 용융물(SM)의 온도가 저하되는 것을 방지하는 열차폐부재(16)를 포함하여 구성된다.

그리고 실리콘 단결정 잉곳 성장장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제품인 실리콘 단결정 잉곳(IG)을 성장 제조할 때, 이 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 소스가 되는 시드(50)를 필요로 하며, 이 시드(50)를 고정시키기 위하여 챔버(11) 내부에 시드 척(40)을 구비한다.

상기 시드 척(40)은 챔버(11)의 외부에 구비되는 인상 구동장치(미도시)에 연결되어 시드(50)를 실리콘 용융물(SM)에 디핑(dipping)하고, 이 시드(50)를 다시 인상하여, 시드(50)의 끝단에서 성장하는 실리콘 단결정 잉곳(IG)의 하중을 지탱하며, 이 인상 작동과 함께 상기 회전축(17)의 회전 방향의 반대 방향으로 회전 작동하면서 시드(50)를 회전시킨다.

도 3에는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 시드 척 구조를 나타내 보인 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 결합 방법을 나타내 보인 도 3의 정면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 3의 조립 부분 단면도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치의 시드 척 구조는, 상단부에 인상 케이블(31)이 설치되는 시드 척(40)과, 이 시드 척(40)에 결합되는 시드(50)를 구비하여 된다.

그리고 상기 시드(50)는, 상단부에 형성된 헤드부(51)와, 이 헤드부(51)의 하부로 연장되며 형성된 몸체부(52)로 이루어지고, 상기 헤드부(51)와 몸체부(52)는 동일한 단면적을 가지며 형성된다. 이러한 시드(50)는 'T'자형으로 이루어진다.

또한 상기 시드 척(40)은 일체형으로 이루어지고, 이 시드 척(40)에는 시드(50)가 그 하부로 결합되도록 하기 위한 결합홈(41)이 형성된다.

상기 시드 척(40)의 결합홈(41)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시드(50)와 마찬가지로, 단면적이 'T'자형으로 이루어진다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조에서 상기 시드(50)는 그 단면적이 일정한 'T'자 형태로 형성되어 있으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 시드 척(40)의 결합홈(41)을 통하여 삽입한 후, 시드 척(40)을 회전시키기만 하면, 시드(50)와 시드 척(40)간의 결합이 간단하게 완료된다. 따라서 상기 시드 척(40)에 시드(50)를 결합하기가 용이하여 설치작업이 간단해진다.

그리고 상기 시드 척(40)은 시드(50)가 삽입되기 위한 삽입홈(41)만을 그 저부에 형성하기만 하면 되므로 구조가 간단하여 제조가 용이하다.

또한 상기 시드(50)의 경우에도 전체적으로 단면이 일정하므로 그 구조가 간단하고, 강성도 일정하다. 따라서 잉곳(IG) 성장 시에도 안전을 기할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.

시드의 구조와, 이 시드가 결합되는 시드 척의 구조를 간단하게 변경함으로써, 이들의 제조가 용이하고, 내구성 및 설치 작업이 용이하다.

즉, 종래에는 나사 결합에 의해 시드 척을 결합하였으므로 설치 작업이 번거롭고, 나사부에 마모가 있을 경우 내구성 및 안전에도 문제가 있었지만, 본 발명의 시드 척은 일체형으로 이루어져 있으므로 시드 척의 마모 염려도 없고, 제조가 간단하며, 견고하다.

그리고 시드에 있어서도, 종래에는 그 단면에 차이가 있어 제조가 어렵고, 제조 비용이 많이 소요되며, 내구성에도 문제가 있었지만, 본 발명의 시드는 전체 적으로 단면적이 일정하므로 강성이 균일하며, 제조가 간단하고, 제조비용이 저렴하다.

그리고 시드와 시드 척간의 결합도 결합홈을 통하여 외부에서 삽입만 하면 되므로 설치가 간단하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 상단부에 인상 케이블이 설치되는 시드 척과, 상기 시드 척에 결합되는 시드를 구비하여 된 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조에 있어서,

   상기 시드는,

   상단부에 형성된 헤드부와, 상기 헤드부의 하부로 연장되며 형성된 몸체부로 이루어지고,

   상기 헤드부와 상기 몸체부는 동일한 단면적을 가지며

   상기 시드는 'T'자형으로 이루어지고, 상기 시드 척에는 상기 시드가 그 하부로 결합되도록 하기 위한 'T'자형 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 시드 척은 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 잉곳 성장장치용 시드 척 구조.
4. 삭제
5. 삭제

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