KR101528060B1 - 안티 디포지션 뷰 포트 및 이를 포함하는 잉곳성장장치 - Google Patents

안티 디포지션 뷰 포트 및 이를 포함하는 잉곳성장장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 안티 디포지션 뷰 포트는 잉곳의 성장공정이 수행되는 공간을 제공하는 밀폐된 챔버 내부를 관찰하기 위한 뷰 포트로서, 상기 챔버의 상부에 설치되며, 상기 챔버 내부와 연결된 홀을 가지는 바디부; 상기 바디부의 홀에 배치되어 상기 챔버를 밀폐하며, 내부의 빛을 투과하는 윈도우부; 및 상기 윈도우부의 일측에 배치되어, 상기 윈도우부를 가열하는 뷰 포트 히터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제안되는 본 발명에 의하여 뷰 포트의 글라스 오염을 사전에 차단하면서, 챔버의 밀폐상태는 유지할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 이러한 뷰 포트를 통해 챔버 내부에서 성장하는 잉곳을 정확히 관찰할 수 있고, 성장되는 잉곳의 직경 등의 공정 데이터를 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 정밀하게 측정된 공정 데이터를 통해 공정조건을 제어하여, 고품질의 잉곳을 생산할 수 있는 장점이 있다.

Description

안티 디포지션 뷰 포트 및 이를 포함하는 잉곳성장장치 {Anti-deposition View port and ingot growing apparatus having the same}
본 발명은 잉곳 성장을 관찰하기 위한 뷰포트와, 이를 포함하는 잉곳성장장치에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼의 재료가 되는 실리콘 단결정 잉곳은 초크랄스키법(CZ법)으로 제조된다.
CZ법이란, 석영도가니에 실리콘을 넣고 석영도가니를 가열하여 실리콘을 용융시킨 후, 종자 결정(seed crystal)을 실리콘 융액에 접촉시킨 상태에서 회전하면서 서서히 끌어올리면서 종자 단결정 표면에서 융액을 고체로 응고시킴에 따라 소정의 직경을 갖는 잉곳을 성장시키는 방법이다.
이러한 잉곳을 성장시키는 장치는 챔버 내부에 구성되며, 상기 챔버는 반도체 등의 전자 부품 소재로 사용되는 웨이퍼용 잉곳을 성장시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다.
그리고, 상기 챔버는 오염물질 유입 방지 및 내부 분위기를 유지하기 위하여 밀폐되어 있기 때문에, 챔버 내부에서 성장하는 잉곳을 관찰하기 위하여 챔버의 일 측에는 별도로 뷰 포트(view port)가 설치된다.
이러한 뷰 포트를 통해 잉곳의 성장을 육안으로 관찰할 수 있을 뿐만 아니라, 직경 측정 센서나 멜트 갭(M/G) 측정 센서 등은 뷰 포트를 통해 성장하는 잉곳의 직경과 멜트 갭과 같은 공정 데이터를 측정할 수 있다.
이후, 위와 같이 측정된 실시간 공정 데이터를 고려하여 잉곳 인상속도나 히터 파워 등 잉곳성장의 공정조건이 결정되기 때문에, 챔버 내부의 공정 데이터를 정확하게 측정하는 것이 중요하다.
그런데, 상기 챔버 내부의 석영 도가니에서 발생하는 기화된 산화물(oxide)이나 도펀트에 의하여, 뷰 포트의 글라스가 오염되는 문제점이 발생한다.
특히, 공정의 후반부로 넘어갈수록 글라스의 오염은 더욱 심화되어 챔버 내부를 거의 관찰할 수 없을 정도로 오염되며, 뷰 포트를 통해 측정된 직경 등의 공정 데이터에 오차도 증가하게 된다.
결국에는 이러한 잘못된 공정 데이터에 의해 공정 조건이 결정되어, 성장된 잉곳의 품질이 저하되는 문제점이 발생하였다.
이러한 오차를 방지하기 위하여, 측정 센서의 이동속도, 감도, 감도 조절 등을 실시하는 방안들이 제시되었지만 오차개선효과는 미비하였다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 글라스의 오염을 원천적으로 방지하여 잉곳의 성장을 정확하게 관찰할 수 있도록 하는 안티 디포지션 뷰 포트(Anti-deposition view-port)와 이를 포함하는 잉곳성장장치를 제안하고자 한다.
본 실시예의 안티 디포지션 뷰 포트는 잉곳의 성장공정이 수행되는 공간을 제공하는 밀폐된 챔버 내부를 관찰하기 위한 뷰 포트로서, 상기 챔버의 상부에 설치되며, 상기 챔버 내부와 연결된 홀을 가지는 바디부; 상기 바디부의 상측에 배치되어 상기 챔버를 밀폐하며, 내부의 빛을 투과하는 윈도우부; 및 상기 윈도우부의 일측에 배치되어, 상기 윈도우부를 가열하는 뷰 포트 히터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 실시예의 잉곳성장장치는 잉곳의 성장공정이 수행되는 공간을 제공하고 밀폐된 챔버; 상기 챔버의 내부에 배치되어, 실리콘 멜트를 수용하는 석영도가니; 상기 실리콘 멜트에 시드를 침지하고 회전 및 인상하여 상기 잉곳을 성장시키는 인상수단; 상기 챔버의 일측에 설치되어 상기 챔버 내부의 공정상황을 관찰할 수 있도록 내부의 빛을 투과하는 뷰 포트; 를 포함하고, 상기 뷰 포트는 상기 챔버의 상부에 설치되며, 상기 챔버 내부와 연결된 홀을 가지는 바디부와, 상기 바디부의 상측에 배치되어 상기 챔버를 밀폐하며 내부의 빛을 투과하는 이중 글라스 구조의 윈도우부와, 및 상기 윈도우부의 일측에 배치되어 상기 윈도우부를 가열하는 뷰 포트 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제안되는 본 발명에 의하여 뷰 포트의 글라스 오염을 사전에 차단하면서, 챔버의 밀폐상태는 유지할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 이러한 뷰 포트를 통해 챔버 내부에서 성장하는 잉곳을 정확히 관찰할 수 있고, 성장되는 잉곳의 직경 등의 공정 데이터를 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 정밀하게 측정된 공정 데이터를 통해 공정조건을 제어하여, 고품질의 잉곳을 생산할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 잉곳성장장치의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 2는 온도에 따라서 윈도우부에 증착한 오염물질의 두께를 나타내는 그래프이다.
도 3은 공정의 진행에 따라서 잉곳의 직경을 측정 값과 실제 잉곳의 직경을 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 글라스 구조의 윈도우부의 단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 글라스 구조의 윈도우부에 히터 컨트롤러가 설치된 모습을 도면이다.
도 6은 일반적인 뷰 포트 글라스(a)와 본 실시예의 뷰 포트 글라스(b)를 비교하여 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 공정 중의 챔버의 단면에 온도 분포를 나타낸다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 일반적인 잉곳성장장치의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 잉곳성장장치는 챔버(10)와, 실리콘 융액(S)을 담는 석영도가니(20)와, 상기 석영도가니(20)를 가열하기 위한 히터(30)와, 상기 실리콘 멜트에서 접하여 잉곳을 인상하는 시드(seed)를 고정하기 위한 시드 척(70)(seed chuck)과, 상기 시드 척(70)을 승강 및 회전시키는 인상수단과, 상기 석영도가니(20) 상측에서 실리콘 멜트와 멜트 갭(M/G)을 형성하는 열차폐체(40)를 포함한다.
그리고, 본 실시예의 잉곳성장장치는 상기 챔버(10) 내부를 관찰하기 위한 뷰 포트(100)를 더 포함하며, 상기 챔버(10) 외부에는 뷰 포트(100)를 통해 잉곳의 직경을 측정하고 측정된 데이터로 인상속도의 제어하는 직경 센서부(200)(ADC)를 마련된다.
좀더 상세히, 본 실시예의 잉곳성장장치는 구성들은 챔버(10) 내부에 배치되며, 상기 챔버(10)는 밀폐(sealing)되어 있기 때문에 챔버(10) 내부에서 성장되는 잉곳(IG)을 관찰하기 위해서는 별도의 뷰 포트 (100)(view port)가 설치되어야 한다.
상기 뷰 포트(100)는 챔버(10)의 일측에 설치되고, 챔버(10)의 밀폐상태(sealing)를 유지하면서 빛을 투과할 수 있도록 상부에는 윈도우부(110)가 구성된다.
이러한 윈도우부(110)를 통해, 육안으로 잉곳의 성장공정을 관찰할 수 있고, 외부에 마련된 직경 센서부(200)와 같은 광학 센서들은 윈도우부(110)를 통해 내부 공정상황을 측정하여 공정 데이터(raw data)로 출력한다.
상기 뷰 포트(100) 통해 측정하는 공정 데이터들로는 직경 센서부(200)에 의해 측정되는 잉곳의 직경뿐만 아니라 멜트 갭(M/G) 등도 해당될 수 있다. 즉, 뷰 포트를 통해 멜트 갭을 측정하는 멜트 갭 센서부(200)가 마련되어, 상기 멜트 갭 센서부(200)는 측정된 데이터로 상기 도가니 하부에 장착된 도가니 승강수단을 제어하여, 상기 멜트 갭을 적절한 값으로 유지할 수 있다.
다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 뷰 포트(100)를 통해 측정되는 데이터는 잉곳의 직경으로 대표하여 설명하기로 한다.
이러한 잉곳의 직경을 측정하여 로데이터(raw data)로 출력하는 직경 센서부(200)로는 적외선 센서(IR sensor), CCD 카메라 또는 고온계(pyrometer) 다양한 센서가 사용될 수 있다.
본 실시예에서는 직경 센서부(200)로 성장되는 잉곳의 메니스커스(meniscus)의 밝기를 측정하여 실제 ADC 값(actual ADC)으로 산출한 후, 실제 ADC 값에 따라서 인상속도를 조절함으로써, 잉곳의 직경을 제어하는 ADC 센서부(200)(Automatic Diameter Control)를 사용하기로 한다.
특히, 직경이 균일한지 여부는 잉곳의 품질을 결정하는 중요한 요소이므로, 상기 ADC 센서부(200)는 상기 윈도우부(110)를 통해 성장되는 잉곳의 직경을 실시간으로 정밀하게 측정하여 인상속도(pulling speed)을 제어해야 한다.
그런데, 잉곳 성장공정 진행 중에 발생한 다량의 기화(Evaporation)된 산화물(Oxide) 또는 기화된 도펀트가 윈도우부(110)의 하면에 흡착될 수 있다.
특히, 고휘발성 도펀트의 도핑 공정이 포함된 잉곳 성장공정에서는 휘발된 도펀트가 윈도우부(110)를 챔버(10) 내부를 관찰할 수 없을 정도로 불투명하게 오염시키는 문제가 발생한다.
그리고, 이러한 오염된 윈도우부(110)를 통해 측정된 실제 ADC 값은 실제 잉곳의 직경과 큰 오차를 가지게 되며, 이러한 오차에 따라서 성장한 잉곳의 직경의 편차는 증가하게 된다.
도 2는 온도에 따라서 윈도우부에 증착한 오염물질의 두께를 나타내는 그래프이고, 도 3은 공정의 진행에 따라서 잉곳의 직경을 측정 값과 실제 잉곳의 직경을 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 2와 도 3을 참조하여 윈도우부(110)에 오염물질이 흡착하는 원리에 대해 설명한다.
상기 기화된 산화물이나 도펀트(이하 '불순물')들은 에너지 측면에서 안정적인 상태로 돌아가기 위하여, 온도가 낮은 물체에서 고화(lithification)되어 증착한다.
그런데, 상기 잉곳성장장치에서 수냉관(60)은 잉곳을 냉각시키기 위한 장치로 주변의 온도를 낮추는 역할을 하므로, 수냉관(60) 주변에 위치한 구성들에 온도가 낮아져서 불순물의 증착량이 많아질 수 있다.
특히, 상기 뷰 포트(100)는 이러한 수냉관(60) 근처에 설치되어 수냉관(60)에 의해 냉각될 뿐만 아니라, 챔버(10)의 외부로 돌출되도록 구성되기 때문에 외부 대기에 의해서도 냉각되어, 주변구성들에 비해 낮은 온도상태를 유지하게 된다.
즉, 상기 뷰 포트(100)는 위와 같은 원인에 의하여 다른 구성들에 비해 낮은 온도를 유지하고 있으므로, 상기 불순물들은 상대적으로 열 에너지가 낮은 뷰 포트(100)에 집중적으로 고화(lithification)되어 증착되는 경우가 발생한다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 공정이 진행될수록 불순물의 증착량이 점차 증가하여, 공정 후반부에는 뷰 포트(100)를 통해 잉곳을 거의 관찰할 수 없을 정도로 뷰 포트(100)가 오염될 수 있다.
한편, 상기 뷰 포트(100)의 위치는 챔버(10) 내부의 불활성 기체가 흐르는 경로에 위치하는 것도, 오염이 심화되는 원인에 해당한다.
도 3을 참조하면, 공정 진행 중에 측정된 잉곳의 직경 데이터(Actual ADC)는 점점 작아지나, 실제 잉곳의 직경(Dia)가 공정 후반부로 갈수록 점점 커지는 것을 확인할 수 있다.
이는, 실제 ADC 값이 작아지는 이유는 상기 ADC 센서(200)가 상기 뷰 포트(100)의 오염으로 인하여 직경이 작아지고 있다고 오측(誤測) 한 것이다. 그리고, 상기 오측된 실제 ADC 값으로 인상속도를 제어하여, 실제 성장된 잉곳의 직경의 편차가 발생한 것이다.
좀더 상세히, 상기 ADC 센서(200)는 뷰 포트(100)가 오염되어 이를 통해 방출되는 빛의 밝기가 어두워짐에 따라서 실제 ADC값을 작게 출력한 것이고, 이에 따라서 잉곳의 직경을 증가시키기 위하여 인상속도를 느리게 제어하여, 잉곳의 직경이 증가하게 된 것이다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 실시예의 뷰 포트(100)는 윈도우부(110)의 오염을 사전에 차단하여, 정확한 직경 데이터를 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 글라스 구조의 윈도우부의 단면을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 뷰 포트(110)는 사전에 오염을 방지하기 위하여, 이중 글라스(112, 133)으로 구성되고 양 글라스의 사이는 가열되어 높은 온도를 유지하여, 불순물에 흡착을 억제할 수 있다.
좀더 상세히, 상기 뷰 포트(110)는 챔버(10)에 연결되어 챔버(10) 내부를 관찰하기 위한 바디 홀을 구비한 바디부(120)와, 상기 바디부(120)의 상측에 배치되고 챔버(10)의 밀폐상태를 유지하며 빛을 투과하는 윈도우부(110)를 포함하도록 구성된다.
그리고, 상기 윈도우부(110)는, 상기 바디부(120)의 상측에 결합되어 상기 바디 홀에 연장되도록 형성된 윈도우 홀을 구비한 상하부 윈도우 바디(113, 131)와, 상부 윈도우 바디(113)의 홀에 개재되어 빛을 투과하는 상부 글라스(112)와, 하부 윈도우 바디(131)의 홀에 개재되어 빛을 투과하는 하부 글라스(131)로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 바디부(120)는 원통형 관으로 구성되어 챔버(10)의 외측로 돌출되도록 구성될 수 있으며, 상기 상하부 윈도우 바디(113, 131)는 내압이 높은 챔버(10)의 밀폐상태를 유지하면서 상기 바디부(120)에 결합되기 위해 플랜지(flange)로 구성될 수 있다. 즉, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 바디부(120)와 상하부 윈도우바디(113, 131)에는 수직방향으로 볼트 구멍이 형성되고, 상기 구멍에 볼트가 체결되어 일거에 결합될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 바디부와 상하부로 윈도우 바디(113, 131)를 구분하였지만, 일체로 구성되어도 무방할 것이다.
그리고, 상기 상하부 글라스(112, 131)는 상기 상하부 윈도우 바디(113, 131)의 홀에 소정의 거리를 두고 배치되며, 빛을 투과하는 투명한 재질로 형성되며, 유리뿐만 아니라 빛을 투과할 수 있는 다양한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 열에 강하고 잉곳을 오염시키지 않는 석영 유리로 구성될 수 있다.
그리고, 상부 글라스(112)와 상부 윈도우 바디(113) 사이에는 밀폐상태를 유지하며 결합되기 위하여, 오 링(111)(O-ring)과 같은 가스 켓(gasket)이 삽입될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 하부 윈도우 바디(131)의 홀에도 하부 글라스(133)가 배치되어, 상기 상부 글라스(112)와 하부 글라스(133) 사이에 빈 공간(heating place)이 형성된다.
그리고, 상기 하부 글라스(133)의 일 측에는 소정의 거리를 두고 이격되어 뷰 포트 히터(134)가 배치되어, 상기 하부 글라스(133)에 열을 전달하여 빈 공간을 가열할 수 있다.
이때, 상기 하부 글라스(133)는 뷰 포트 히터(134)로부터 많은 양의 열 에너지를 전달받기 위한 형상으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 글라스(133)는 상기 뷰 포트 히터(134)에 대한 면적이 늘어나도록 하기 위해, 상기 뷰 포트 히터(134)를 따라서 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 홀 직경에 수평으로 개재된 타원형의 하부 글라스(133)의 원주를 따라서 상기 뷰 포트 히터(134)가 둘러싸도록 배치되고, 상기 하부 글라스(133)의 외주연은 수직방향으로 굽어져서 상기 뷰 포트 히터(134)를 따라 연장될 수 있다.
그리고, 상기 뷰 포트 히터(134)와 빈 공간에 단열을 위하여, 상기 하부 윈도우 바디(131)에는 단열부(132)가 구성될 수 있다.
좀더 상세히, 상기 단열부(132)는 잉곳의 오염을 방지하기 위하여 카본 펠트(carbon felt) 재질로 구성될 수 있으며, 상기 윈도우 바디(131) 내벽에 배치되어 상기 뷰 포트 히터(134)와 하부 글라스(133)를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 뷰 포트 히터(134)를 단열부(132) 또는 하부 윈도우 바디(131)에 둘러싸서, 뷰 포트 히터(134)로 인하여 글라스에서 빛의 산란이 일어나는 것을 억제할 수 있다.
다시 정리하면, 상기 하부 윈도우 바디(131)는 플랜지로 구성되어 상부 윈도우(113)과 바디부(120)와 결합되며, 내부에는 단열재(insulator)로 채워져 단열부(132)가 구성되고, 상기 단열부(132)의 홀에는 하부 글라스(133)가 개재되며, 단열부(132)의 내부 공간에는 뷰 포트 히터(134)와 하부 글라스(133)의 연장부가 배치되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 뷰 포트 히터(134)는 상부 글라스(112)와 하부 글라스(133) 사이의 단열 공간을 주변의 구성요소들보다 높은 온도를 유지하도록 가열할 수 있다. 예를 들어, 공정시 챔버(10) 내 온도는 약 400~500도 사이로 유지된다면, 상기 뷰 포트 히터(133)는 하부 글라스(133)를 위 보다 높은 온도인 약 800도 정도로 가열할 수 있다.
이를 통해, 기화되어 부유하는 불순물들은 열 에너지가 낮은 물체에 고화되어 흡착되므로, 그 전에 미리 하부 글라스(133)를 달궈 높은 열 에너지를 유지하게 하여 불순물에 흡착을 미리 차단할 수 있다.
즉, 상기 뷰 포트 히터(134)는 하부 글라스(133)의 온도를 챔버(10) 내부온도보다 높게 유지하여, 윈도우부(110)의 오염을 방지할 수 있다.
다만, 상기 상부 글라스(112)를 직접 가열하여 불순물에 오염을 방지할 수도 있으나, 상기 상부 글라스(112)의 주위에 배치된 오 링(111)에 손상 위험이 있어서 챔버(10)의 밀폐상태를 유지하기 어려울 수 있고, 더불어, 상부 글라스(112)는 외부 대기에 노출되므로 고온으로 가열된 상부 글라스(112)가 산화될 위험성이 있기 때문에, 상기 윈도우부(110)는 이중 글라스 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 본 실시예는 뷰 포트(100)를 이중 글라스의 비접촉/ 국부적 히팅구조로 설계하여, 안전하게 하부 글라스(133)를 가열하면서 뷰 포트(100)의 밀폐상태를 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 이중 글라스 구조의 윈도우부에 히터 컨트롤러가 설치된 모습을 도면이다.
만약, 상기 뷰 포트 히터(134)가 상기 단열 공간을 과도하게 가열하게 된다면 불순물 오염은 막을 수 있을지 모르나, 뷰 포트(100) 내부 구성들이 손상될 수 있다.
특히, 초기 실리콘 멜팅 공정과 같이 챔버(10) 내부의 온도가 낮을 때나, 후반부의 실리콘 멜팅 공정시기와 같이 챔버(10) 내부의 온도가 높을 때에 따라서, 각기 다른 히터파워로 단열 공간의 온도를 제어하는 것이 효율적으로 오염을 방지할 수 있다.
또한, 도핑 공정이 있는 경우와 같이, 뷰 포트(100)의 오염이 심화될 수 있는 공정시기에는 특별히 뷰 포트(100)의 온도를 높게 유지하여 불순물에 증착을 더 억제하는 것이 바람직하다.
그러므로, 상기 뷰 포트 히터(134)는 상황에 따라 적절한 온도로 단열 공간을 가열할 필요성이 있기 때문에, 상기 뷰 포트(100)에는 상기 단열 공간 내에서 주위의 온도를 측정하는 온도 센서(140)와, 상기 온도 센서(140) 및 뷰 포트 히터(134)에 연결되어 히터파워를 조절하는 히터 제어부(150)(heat controller)가 더 포함될 수 있다.
좀더 상세히, 상기 히터 제어부(150)는 상기 온도 센서(140)로부터 실시간으로 측정되어 전송되는 온도 정보와 챔버(10) 내부의 온도 정보에 따라서, 상기 뷰 포트 히터(134)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 챔버(10) 내부의 온도보다 단열공간에 온도가 100~400도 정도로 높은 온도를 가지도록 상기 뷰 포트 히터(134)의 히터파워를 제어할 수 있다.
즉, 상기 뷰 포트(100)에 히터 제어부(134)를 설치하여, 정밀하게 히터 파워를 조절함으로써, 뷰 포트(100)의 구성요소들을 안전하게 보호하고, 효율적으로 글라스의 오염을 막을 수 있는 장점이 있다.
도 6은 일반적인 뷰 포트 글라스(a)와 본 실시예의 뷰 포트 글라스(b)를 비교하여 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 공정 중의 챔버의 단면에 온도 분포를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 도 6(a)는 일반적인 뷰 포트의 글라스는 낮은 온도이기 때문에 주위에 부유하는 불순물들이 글라스에 증착되어 오염될 수 있음을 형상화한 것이고, 도 6(b)는 고온으로 가열된 본 실시예의 글라스에는 부유되는 불순물이 증착되지 않을 뿐만 아니라 증착된 불순물도 열 에너지를 전달받아 다시 기화되도록 하여 제거되는 모습을 형상화한 것이다.
이를 통해, 본 실시예의 뷰 포트(100)는 불순물 오염을 사전에 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 증착된 불순물을 기화시켜 글라스를 자체적으로 세정할 수 있는 기능까지 가짐을 알 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 주변의 구성요소들은 낮은 온도로 유지됨에 비해, 상기 뷰 포트(100)만 높은 온도를 갖는 것을 명확히 알 수 있다.
즉, 상기 히터 제어부(150)는 주변 챔버(10)의 온도보다 뷰 포트를 높은 온도로 유지하기 위해, 뷰 포트 히터(134)를 적절하게 제어하는 경우에, 챔버(10) 단면의 온도 분포를 측정해 보면, 뷰 포트(100)의 온도가 주변 구성보다 100~500도 정도 높은 것을 알 수 있다.
이를 통해, 뷰 포트(100)의 윈도우부(110)는 항상 불순물이 증착되지 않은 상태를 유지할 수 있으며, 일정하게 챔버(10) 내부의 빛을 투과할 수 있어서, 챔버 (10) 내부를 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
즉, 본 실시예는 ADC 센서(200)가 측정한 직경 데이터에 오차가 생기지 않아서, 적절한 ADC 값으로 잉곳의 인상속도를 제어함에 따라, 균일한 직경을 가지는 고품질의 잉곳을 생산할 수 있다.
10: 챔버
20: 석영도가니
30: 히터부
40: 열차폐체
60: 수냉관
70: 시드 척
100: 뷰 포트
110: 윈도우부
200: 직경 센서부

Claims (12)

  1. 잉곳의 성장공정이 수행되는 공간을 제공하는 밀폐된 챔버 내부를 관찰하기 위한 뷰 포트로서,
    상기 챔버의 상부에 설치되며, 상기 챔버 내부와 연결된 홀을 가지는 바디부;
    상기 바디부의 상측 배치되어 상기 챔버를 밀폐하며, 상기 챔버 내부의 빛을 투과하는 윈도우부; 및
    상기 윈도우부의 일측에 배치되어, 상기 윈도우부를 가열하는 뷰 포트 히터; 를 포함하고,
    상기 윈도우부는 이중 글라스 구조로 형성되고, 상기 글라스들 사이에는 소정의 빈 공간인 히팅 플레이스(heating place)가 마련되는 안티 디포지션 뷰 포트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우부는 상기 바디부의 홀과 이어지는 윈도우 홀을 구비한 플랜지로 형성되어 상기 바디부와 결합되며, 상기 윈도우 홀에는 소정의 간격으로 이격된 상부 글라스와 하부 글라스가 개재되어 상기 이중 글라스 구조를 형성하는 안티 디포지션 뷰 포트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플랜지 내부에는 상기 히팅 플레이스와 뷰 포트 히터를 외부로부터 단열하는 단열부가 마련되는 안티 디포지션 뷰 포트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단열부에는 내부 공간이 마련되어, 상기 하부 글라스 및 뷰 포트 히터가 배치되는 안티 디포지션 뷰 포트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 히팅 플레이스에는 주위의 온도를 측정하는 온도 센서가 더 마련되는 안티 디포지션 뷰 포트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 온도 센서와 뷰 포트 히터에 연결되며, 상기 온도 센서에서 전송된 상기 히팅 플레이스의 온도 정보에 따라서 상기 뷰 포트 히터의 히터파워를 제어하는 히터 제어부를 더 포함하는 안티 디포지션 뷰 포트.
  8. 잉곳의 성장공정이 수행되는 공간을 제공하고 밀폐된 챔버;
    상기 챔버의 내부에 배치되어, 실리콘 멜트를 수용하는 석영도가니;
    상기 실리콘 멜트에 시드를 침지하고 회전 및 인상하여 상기 잉곳을 성장시키는 인상수단;
    상기 챔버의 일측에 설치되어 상기 챔버 내부의 공정상황을 관찰할 수 있도록 내부의 빛을 투과하는 뷰 포트; 를 포함하고,
    상기 뷰 포트는 상기 챔버의 상부에 설치되며 상기 챔버 내부와 연결된 홀을 가지는 바디부와, 상기 바디부의 상측에 배치되어 상기 챔버를 밀폐하며 내부의 빛을 투과하는 이중 글라스 구조의 윈도우부와, 및 상기 윈도우부의 일측에 배치되어 상기 윈도우부를 가열하는 뷰 포트 히터를 포함하며,
    상기 글라스들 사이에는 소정의 빈 공간인 히팅 플레이스(heating place)가 마련되는 잉곳성장장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 뷰 포트를 통과한 빛을 센싱하여 상기 챔버 내부의 공정상황을 측정하여 공정 데이터로 출력하는 이미지 센서를 더 포함하는 잉곳성장장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 성장되는 잉곳의 직경을 측정하여 직경 데이터로 산출하고, 상기 산출된 직경 데이터에 따라서 잉곳의 인상속도를 제어하는 직경 센서부인 잉곳성장장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 직경 센서부는 성장되는 잉곳의 메니스커스의 밝기를 측정하여 잉곳의 직경을 실제 ADC(automatic diameter control) 값으로 나타내고, 상기 실제 ADC 값으로 상기 잉곳의 인상속도를 제어하는 ADC 센서인 잉곳성장장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 멜트 갭을 측정하여 멜트 갭 데이터로 산출하고, 상기 산출된 멜트 갭에 따라서 상기 석영도가니의 승강속도를 제어하는 멜트 갭 센서부인 잉곳성장장치.
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