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KR101759002B1 - Single crystal ingot growing apparatus - Google Patents

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KR101759002B1
KR101759002B1 KR1020150187168A KR20150187168A KR101759002B1 KR 101759002 B1 KR101759002 B1 KR 101759002B1 KR 1020150187168 A KR1020150187168 A KR 1020150187168A KR 20150187168 A KR20150187168 A KR 20150187168A KR 101759002 B1 KR101759002 B1 KR 101759002B1
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melt
temperature
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박경태
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주식회사 엘지실트론
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Abstract

본 발명은 단결정 잉곳 성장 중 실리콘 융액 계면 위치를 반복적으로 확인하고, 그에 따라 정확하게 멜트 갭을 제어할 수 있는 단결정 잉곳 성장장치에 관한 것이다.
본 발명은 단결정 잉곳을 성장시키는 밀폐 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 내부에 구비되고, 다결정 실리콘을 녹여 실리콘 융액을 만드는 도가니; 상기 도가니를 상승시키는 도가니 승강부; 상기 도가니 둘레에 구비되고, 상기 도가니를 가열하는 히터; 상기 실리콘 융액 계면과 멜트 갭(melt gap)을 유지하고, 단결정 잉곳을 냉각시키는 열차폐부재(nop); 상기 도가니의 내주면 온도를 측정하는 온도센서; 상기 온도센서를 설정 시간 간격으로 승강시키는 센서 승강부; 및 상기 단결정 잉곳 성장 중 상기 온도센서가 승강됨에 따라 설정된 기준 온도로 측정되는 위치 변화(A-B=C)를 감지하고, 상기 위치 변화(C)에 따라 상기 도가니를 상승시켜 멜트 갭을 일정하게 유지하는 제어부;를 포함하는 단결정 잉곳 성장장치를 제공한다.
The present invention relates to a monocrystalline ingot growing apparatus capable of repeatedly confirming the position of a silicon melt interface during single crystal ingot growth and thereby controlling the melt gap accurately.
The present invention provides a process for producing a single crystal ingot, comprising: a chamber for providing a closed space for growing a single crystal ingot; A crucible provided in the chamber to melt polycrystalline silicon to form a silicon melt; A crucible elevating portion for elevating the crucible; A heater provided around the crucible for heating the crucible; A heat shield member (nop) for maintaining the melt gap with the silicon melt interface and cooling the single crystal ingot; A temperature sensor for measuring the inner circumferential surface temperature of the crucible; A sensor elevating part for elevating the temperature sensor at a set time interval; And detecting a position change (AB = C) measured at a reference temperature set as the temperature sensor is lifted during the growth of the single crystal ingot, raising the crucible according to the position change (C) to keep the melt gap constant A single crystal ingot growing apparatus including the control unit.

Description

단결정 잉곳 성장장치 {Single crystal ingot growing apparatus}[0001] The present invention relates to a single crystal ingot growing apparatus,

본 발명은 단결정 잉곳 성장 중 실리콘 융액 계면 위치를 반복적으로 확인하고, 그에 따라 정확하게 멜트 갭을 제어할 수 있는 단결정 잉곳 성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a monocrystalline ingot growing apparatus capable of repeatedly confirming the position of a silicon melt interface during single crystal ingot growth and thereby controlling the melt gap accurately.

일반적으로 쵸크랄스키법(Czochralski)에 따른 실리콘 단결정을 성장시키는 단결정 잉곳 성장장치는, 도가니의 내부에 다결정 실리콘을 적재하고, 히터로부터 복사되는 열로 도가니에 담긴 다결정 실리콘을 용융시켜 실리콘 융액으로 만든 다음, 시드(seed)를 실리콘 융액에 담근 상태에서 서서히 회전시키는 동시에 상승시킨다.Generally, in the single crystal ingot growing apparatus according to the Czochralski method, polycrystalline silicon is loaded in the crucible, and the polycrystalline silicon contained in the crucible is melted by the heat radiated from the heater to form a silicon melt , The seed is gradually rotated while being immersed in the silicon melt, and simultaneously raised.

따라서, 시드 주변에 실리콘 융액이 결정화되고, 실리콘 융액의 표면으로부터 단결정 잉곳이 성장된다.Therefore, the silicon melt is crystallized around the seed, and the single crystal ingot is grown from the surface of the silicon melt.

물론, 단결정 잉곳이 성장되는 위치의 온도는 실리콘 융액의 용융점 이하를 유지시키기 위하여 실리콘 융액 계면 상측에 히터의 열을 차단하기 위한 열차폐부재가 구비된다.Of course, the temperature at the position where the single crystal ingot is grown is equipped with a heat shielding member for shielding the heat of the heater on the upper side of the silicon melt interface in order to maintain the melting point or lower of the silicon melt.

이때, 실리콘 융액 계면과 열차폐부재 사이의 간격을 멜트 갭으로 설정하는데, 단결정 잉곳의 품질을 향상시키기 위하여 공정 중에 멜트 갭을 적정한 거리로 유지하는 것이 필요하다.At this time, the gap between the silicon melt interface and the heat shield member is set as the melt gap. In order to improve the quality of the single crystal ingot, it is necessary to maintain the melt gap at an appropriate distance during the process.

그런데, 열차폐 부재는 고정되는 반면, 실리콘 융액 계면은 공정이 진행될수록 줄어들기 때문에 멜트 갭을 적정한 거리로 유지하는 것이 어려운 실정이다.However, it is difficult to keep the melt gap at a proper distance because the heat shielding member is fixed while the silicon melt interface is reduced as the process proceeds.

일본공개특허 제2006-149890호에는 실리콘 단결정을 성장시키는 중에 융액의 액면 위치를 정확하게 감지할 수 있는 장치가 개시되고 있는데, 성장된 잉곳을 다시 융해하여 잉곳의 체적을 계산하고, 융액의 액면 위치를 확인하도록 구성된다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-149890 discloses an apparatus capable of accurately detecting the melt surface position during the growth of a silicon single crystal. The molten ingot is re-melted to calculate the volume of the ingot, .

그러나, 종래 기술은, 공정마다 다시 융해하는 공정을 진행함에 따라 공정 시간이 10시간 이상 증가될 수 있고, 열이 장시간에 걸쳐 도가니에 가해짐에 따라 도가니가 휘어지는 안전 사고가 발생될 수 있으며, 단결정 잉곳의 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.However, according to the prior art, the process time may be increased by 10 hours or more as the process of melting is repeated for each process, and a safety accident that the crucible is bent as heat is applied to the crucible for a long time may occur, There is a problem of deteriorating the quality of the ingot.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단결정 잉곳 성장 중 실리콘 융액 계면 위치를 반복적으로 확인하고, 그에 따라 정확하게 멜트 갭을 제어할 수 있는 단결정 잉곳 성장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a single crystal ingot growing apparatus capable of repeatedly confirming the position of a silicon melt interface during single crystal ingot growth, .

본 발명은 단결정 잉곳을 성장시키는 밀폐 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 내부에 구비되고, 다결정 실리콘을 녹여 실리콘 융액을 만드는 도가니; 상기 도가니를 상승시키는 도가니 승강부; 상기 도가니 둘레에 구비되고, 상기 도가니를 가열하는 히터; 상기 실리콘 융액 계면과 멜트 갭(melt gap)을 유지하고, 단결정 잉곳을 냉각시키는 열차폐부재(nop); 상기 도가니의 내주면 온도를 측정하는 온도센서; 상기 온도센서를 설정 시간 간격으로 승강시키는 센서 승강부; 및 상기 단결정 잉곳 성장 중 상기 온도센서가 승강됨에 따라 설정된 기준 온도로 측정되는 위치 변화(A-B=C)를 감지하고, 상기 위치 변화(C)에 따라 상기 도가니를 상승시켜 멜트 갭을 일정하게 유지하는 제어부;를 포함하는 단결정 잉곳 성장장치를 제공한다.The present invention provides a process for producing a single crystal ingot, comprising: a chamber for providing a closed space for growing a single crystal ingot; A crucible provided in the chamber to melt polycrystalline silicon to form a silicon melt; A crucible elevating portion for elevating the crucible; A heater provided around the crucible for heating the crucible; A heat shield member (nop) for maintaining the melt gap with the silicon melt interface and cooling the single crystal ingot; A temperature sensor for measuring the inner circumferential surface temperature of the crucible; A sensor elevating part for elevating the temperature sensor at a set time interval; And detecting a position change (AB = C) measured at a reference temperature set as the temperature sensor is lifted during the growth of the single crystal ingot, raising the crucible according to the position change (C) to keep the melt gap constant A single crystal ingot growing apparatus including the control unit.

본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장장치는 단결정 잉곳 성장 공정 중 설정 시간 간격으로 센서 승강부가 작동되면, 온도센서가 승강됨에 따라 기준 온도로 측정되는 도가니의 내측면 위치 변화(C)를 감지하고, 위치 변화(C)에 따라 도가니를 상승시켜 멜트 갭을 일정하게 유지할 수 있다.The single crystal ingot growing apparatus according to the present invention detects a change in the internal side position C of the crucible measured at a reference temperature as the temperature sensor is raised and lowered when the sensor elevation portion is operated at a set time interval in the single crystal ingot growing step, The melt gap can be kept constant by raising the crucible in accordance with step (C).

따라서, 단결정 잉곳 성장 공정이 진행되는 중에 실리콘 융액 계면 위치를 정확하게 측정하고, 그에 따라 도가니의 상승을 제어하여 멜트 갭을 일정하게 유지함으로써, 공정 시간이 늘어나거나, 도가니가 휘어지는 안전사고를 사전에 방지할 수 있고, 나아가 단결정 잉곳의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Therefore, by precisely measuring the position of the silicon melt interface during the course of the single crystal ingot growing step and controlling the rise of the crucible accordingly to keep the melt gap constant, safety time is increased or the crucible is warped in advance There is an advantage that the quality of the single crystal ingot can be improved.

도 1은 본 발명의 단결정 잉곳 성장장치 일예가 도면.
도 2는 도 1에서 멜트 갭과 도가니의 온도 측정 위치가 도시된 도면.
도 3은 본 발명의 단결정 잉곳 성장 중 도가니의 높이에 따른 도가니의 온도 변화가 도시된 그래프.
도 4는 본 발명의 단결정 잉곳 성장방법 일예가 도시된 순서도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an example of a single crystal ingot growing apparatus of the present invention. Fig.
Fig. 2 is a view showing the melt gap and the temperature measurement position of the crucible in Fig. 1; Fig.
3 is a graph showing the temperature change of the crucible along the height of the crucible during single crystal ingot growth of the present invention.
4 is a flowchart showing an example of a single crystal ingot growing method of the present invention.

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. Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the scope of the inventive concept of the present embodiment can be determined from the matters disclosed in the present embodiment, and the spirit of the present invention possessed by the present embodiment is not limited to the embodiments in which addition, Variations.

도 1은 본 발명의 단결정 잉곳 성장장치 일예가 도면이고, 도 2는 도 1에서 멜트 갭과 도가니의 온도 측정 위치가 도시된 도면이다.FIG. 1 is a view showing an example of a single crystal ingot growing apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a melt gap and a temperature measurement position of the crucible in FIG.

본 발명의 단결정 잉곳 성장장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(110)와, 도가니(120) 및 도가니 승강부(125)와, 히터(130)와, 단열재(140)와, 열차폐 부재(150)와, 냉각관(160)과, 온도센서(170) 및 센서 승강부(175)와, 제어부(180)를 포함하도록 구성된다.1 and 2, the single crystal ingot growing apparatus of the present invention includes a chamber 110, a crucible 120 and a crucible elevating portion 125, a heater 130, a heat insulating material 140, A cooling member 160, a temperature sensor 170 and a sensor elevating unit 175, and a control unit 180. The control unit 180 controls the opening /

상기 챔버(110)는 실리콘 융액으로부터 잉곳을 성장시키기 위한 핫 존(Hot zone)을 형성하는 밀폐 공간으로써, 상기 도가니(120)와 히터(130) 및 단열재(140)가 내장된다.The chamber 110 is a closed space for forming a hot zone for growing an ingot from a silicon melt. The crucible 120, the heater 130, and the heat insulating material 140 are embedded in the chamber 110.

또한, 상기 챔버(110)의 상부 일측에 적어도 하나 이상의 투명창(115)이 구비되고, 상기 투명창(115)을 통하여 상기 챔버(110) 내부의 공정을 관찰할 수 있다.At least one transparent window 115 is provided on one side of the upper portion of the chamber 110 and the process inside the chamber 110 can be observed through the transparent window 115.

물론, 기존에도 상기 투명창(115) 외측에 광학 고온계를 구비함으로써, 상기 투명창(115)을 통하여 단결정 잉곳의 직경을 측정하거나, 실리콘 융액의 온도를 측정하고 있다.Of course, the optical pyrometer is provided outside the transparent window 115 to measure the diameter of the single crystal ingot through the transparent window 115 or to measure the temperature of the silicon melt.

또한, 본 발명에서는 기존의 광학 고온계를 상기 온도센서(170)로 구성함으로써, 상기 도가니(120)의 내주면 온도를 측정하도록 구성하며, 하기에서 상세히 설명하기로 한다.In the present invention, the conventional optical pyrometer is configured by the temperature sensor 170 to measure the inner circumferential surface temperature of the crucible 120, which will be described in detail below.

상기 도가니(120)는 실리콘 융액이 담기는 용기로써, 다결정 실리콘을 용융시켜 실리콘 융액을 만들게 된다. 실시예에서, 상기 도가니(120)는 석영 재질의 내주부와, 흑연 재질의 외주부로 구성된다.The crucible 120 is a container containing a silicon melt, and the polycrystalline silicon is melted to form a silicon melt. In the embodiment, the crucible 120 is composed of an inner peripheral portion made of quartz and an outer peripheral portion made of graphite.

상기 도가니 구동부(125)는 상기 도가니(120)의 하측에 구비되는데, 구동축과 페데스탈(pedestal)로 구성될 수 있으며, 단결정 잉곳 성장 공정이 진행되는 중 상기 도가니(120)를 회전 및 승강시킬 수 있다.The crucible driving unit 125 is provided below the crucible 120 and may include a drive shaft and a pedestal so that the crucible 120 can be rotated and lifted during a single crystal ingot growing process .

실시예에서, 상기 도가니 구동부(125)는 단결정 잉곳 성장 공정이 진행될수록 실리콘 융액이 줄어듦에 따라 멜트 갭(G)을 일정하게 유지하기 위하여 상기 도가니(120)를 10분 간격으로 1mm 상승시키도록 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.In the embodiment, the crucible driving unit 125 is configured to raise the crucible 120 by 1 mm at intervals of 10 minutes in order to keep the melt gap G constant as the silicon melt is reduced as the single crystal ingot growing process proceeds , But is not limited to.

상기 히터(130)는 상기 도가니(120)를 가열하는 열원으로써, 상기 도가니(120) 둘레에 구비된다.The heater 130 is a heat source for heating the crucible 120 and is provided around the crucible 120.

상기 단열재(140)는 상기 히터(130)의 열이 상기 챔버(110)의 측면을 통하여 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 상기 히터(130)를 에워 싸도록 상기 챔버(110) 내주면에 구비된다.The heat insulating material 140 is provided on the inner circumferential surface of the chamber 110 so as to surround the heater 130 to prevent the heat of the heater 130 from escaping through the side surface of the chamber 110.

상기 열차단부재(150)는 실리콘 융액으로부터 성장되는 단결정 잉곳이 통과할 수 있는 형태로 구성되는데, 그 상단이 상기 단열재(140)의 상측에 고정되고, 그 하단이 상기 도가니(120)에 담긴 실리콘 융액 계면과 멜트 갭(G)을 유지하도록 설치된다. The upper end of the heating end member 150 is fixed on the upper side of the heat insulating member 140 and the lower end of the heat insulating member 140 is made of silicone contained in the crucible 120. [ And is maintained to maintain the melt interface (G) with the melt interface.

상기 냉각관(160)은 냉각수가 유동되는 관이 원통 형상의 케이스에 내장된 형태로 구성되는데, 상기 열차단부재(150)를 통과한 단결정 잉곳이 통과할 수 있도록 상기 챔버(110)의 내측 상단에 고정된다. The cooling tube 160 is formed in a cylindrical case with a tube through which the cooling water flows. The cooling tip 160 has an inner upper end of the chamber 110 to allow the single crystal ingot passing through the heat end member 150 to pass therethrough. Respectively.

따라서, 실리콘 융액으로부터 성장되는 단결정 잉곳은 상기 열차단부재(150)와 냉각관(160)을 순차적으로 통과하면서 냉각된다.Accordingly, the single crystal ingot grown from the silicon melt is cooled while sequentially passing through the heat block member 150 and the cooling pipe 160.

상기 온도센서(170)는 상기 투명창을 통하여 상기 도가니(120)의 내주면 온도를 측정하는 광학 고온계로 구성되는데, 기존에 실리콘 융액 계면의 온도를 측정하기 위하여 설치되는 광학 고온계를 사용할 수 있으며, 측정 시야를 가릴 수 있는 냉각관(160)에 홀을 형성시킬 수도 있다.The temperature sensor 170 may be an optical pyrometer measuring the inner circumferential surface temperature of the crucible 120 through the transparent window. An optical pyrometer may be used to measure the temperature of the silicon melt interface. A hole may be formed in the cooling pipe 160 which can obscure the visual field.

상기 센서 승강부(175)는 단결정 잉곳 성장 공정 중에 설정 시간 간격으로 상기 온도센서(170)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되는데, 설정된 범위 내에서 상기 온도센서(170)를 승강시키도록 한다.The sensor elevating unit 175 is configured to move the temperature sensor 170 in a vertical direction at a set time interval during the single crystal ingot growing process, and the temperature sensor 170 is moved up and down within a predetermined range.

실시예에서, 상기 센서 승강부(175)는 넥(neck)과 숄더(shoulder) 및 바디(body)를 성장시키는 공정이 진행되는 동안 10분 간격으로 상기 온도센서(170)를 소정 범위 내에서 승강시킨다.In the embodiment, the sensor lifting unit 175 lifts the temperature sensor 170 within a predetermined range at intervals of 10 minutes while a process of growing a neck, a shoulder, and a body is progressed, .

실시예에서, 150kg의 다결정 실리콘을 녹여 실리콘 융액으로 만들면, 최초 실리콘 융액 계면이 상기 도가니(120) 내측에 298mm ~ 302mm 높이에서 형성되는 것을 고려하여, 상기 센서 승강부(175)는 상기 온도센서(170)에 의해 측정되는 상기 도가니(120)의 내주면 위치를 하한값 298mm와 상한값 302mm 범위에 내에서 상기 온도센서(170)를 승강시킨다.Considering that 150 kg of polycrystalline silicon is melted and made into a silicon melt, the sensor elevating portion 175 is disposed at a position corresponding to the temperature sensor (not shown), considering that the initial silicon melt interface is formed at a height of 298 mm to 302 mm inside the crucible 120 The temperature sensor 170 is moved up and down within the range of the lower limit value of 298 mm and the upper limit value of 302 mm, which is the inner circumferential surface position of the crucible 120,

상기 제어부(180)는 상기 도가니 승강부(125)와 센서 승강부(175)의 작동을 제어하는데, 단결정 잉곳 성장 공정 중 기준 온도에 해당되는 도가니(120)의 내주면 위치(A,B)를 설정 시간 간격으로 확인하고, 기준 온도에 해당되는 도가니(120)의 내주면 위치가 변동(A-B=C)되는 것을 고려하여 도가니(120)의 상승시키도록 제어한다. The control unit 180 controls the operation of the crucible elevating unit 125 and the sensor elevating unit 175. The control unit 180 sets the inner circumferential surface positions A and B of the crucible 120 corresponding to the reference temperature during the single crystal ingot growing process And the crucible 120 is controlled to rise in consideration of the fluctuation (AB = C) of the position of the inner circumferential surface of the crucible 120 corresponding to the reference temperature.

실시예에서, 상기 제어부(180)는 기준 온도를 실리콘 융액 계면의 온도인 1428℃ ~ 1430℃로 설정할 수 있으며, 한정되지 아니한다.In an embodiment, the control unit 180 can set the reference temperature to 1428 ° C to 1430 ° C, which is the temperature of the silicon melt interface, and is not limited.

실시예에서, 상기 제어부(180)는 단결정 잉곳 성장 공정 중 10분 간격으로 상기 온도센서(160)가 1428℃로 측정하는 도가니(120)의 내주면 지점(A,B)을 확인하고, 1428℃로 측정되는 위치 변화(A-B=C)를 확인한 다음, 위치 변화(C)를 고려하여 상기 도가니 승강부(175)의 작동을 제어하여 상기 도가니(120)를 상승시킨다.The controller 180 checks the inner circumferential surface points A and B of the crucible 120 measured at 1428 ° C by the temperature sensor 160 every 10 minutes in the single crystal ingot growing process, The crucible 120 is ascended by controlling the operation of the crucible lifting unit 175 in consideration of the positional change C after confirming the measured position change (AB = C).

물론, 상기 도가니 승강부(175)는 자동 설정된 프로그램에 따라 상기 도가니(120)를 설정 시간 간격으로 상승시키거나, 별도로 자동 프로그램이 설정되지 않더라도 상기 제어부(180)에 의해 상기와 같이 그 작동이 제어될 수 있다.Of course, the crucible lifting unit 175 raises the crucible 120 according to an automatically set program at a set time interval, or if the automatic program is not separately set, the operation of the crucible lifting unit 175 is controlled by the control unit 180 .

도 3은 본 발명의 단결정 잉곳 성장 중 도가니의 높이에 따른 도가니의 온도 변화가 도시된 그래프이다.3 is a graph showing the temperature change of the crucible according to the height of the crucible during single crystal ingot growth of the present invention.

본 발명의 단결정 잉곳 성장 공정을 진행하기 전, 도 3에 도시된 바와 같이 150kg의 다결정 실리콘을 용융시키면, 1430℃로 측정되는 실리콘 융액 계면의 높이가 도가니의 내주면 300mm 지점에 위치한다.When 150 kg of polycrystalline silicon is melted as shown in FIG. 3 before proceeding with the single crystal ingot growing step of the present invention, the height of the silicon melt interface measured at 1430 ° C is 300 mm on the inner peripheral surface of the crucible.

하지만, 시드가 실리콘 융액에 담긴 상태에서 서서히 회전하면서 인상됨에 따라 단결정 잉곳이 성장되고, 실리콘 융액 계면의 높이가 낮아지는데, 1430℃로 측정되는 실리콘 융액 계면 높이가 도가니의 내주면 220mm 지점에 위치한다.However, as the seed is slowly rotated in the state of being contained in the silicon melt, the single crystal ingot is grown and the height of the silicon melt interface is lowered. The height of the silicon melt interface measured at 1430 ° C is 220 mm on the inner peripheral surface of the crucible.

따라서, 도가니의 내주면 온도를 측정하면, 단결정 잉곳 성장 공정이 진행되는 중에 실리콘 융액 계면 높이를 정확하게 측정할 수 있다.Therefore, by measuring the inner circumferential surface temperature of the crucible, the height of the silicon melt interface can be accurately measured while the single crystal ingot growing step is proceeding.

도 4는 본 발명의 단결정 잉곳 성장방법 일예가 도시된 순서도이다.4 is a flowchart showing an example of the single crystal ingot growing method of the present invention.

먼저, 멜팅 공정을 진행한 다음, 기준 온도의 도가니 위치(A)를 확인한다.(S1,S2 참조)First, after the melting process, the crucible position A of the reference temperature is confirmed (see S1 and S2).

기준 온도는 실리콘 융액 계면의 온도인 1428℃ ~ 1430℃ 범위 내에서 설정되고, 멜팅 완료 시점에서 기준 온도로 측정되는 도가니 내주면의 위치(A)가 최소 실리콘 융액 계면의 위치로 볼 수 있다.The reference temperature is set within the range of 1428 ° C to 1430 ° C, which is the temperature of the silicon melt interface, and the position (A) of the inner circumferential surface of the crucible, which is measured at the reference temperature at the completion of melting, can be regarded as the position of the minimum silicon melt interface.

다음, 잉곳 성장 공정을 진행하는 동안, 설정 시간 간격으로 기존 온도의 도가니 위치(B)를 확인한다.(S3,S4,S5 참조)Next, during the ingot growing step, the crucible position B of the existing temperature is confirmed at set time intervals (see S3, S4, and S5).

잉곳 성장 공정이 진행될수록 실리콘 융액으로부터 넥과 숄더 및 바디가 순차적으로 성장되고, 도가니에 남는 실리콘 융액이 줄어듦에 따라 실리콘 융액 계면 위치가 도가니의 내측에서 낮아지게 된다.As the ingot growth process proceeds, the neck, shoulder, and body are sequentially grown from the silicon melt, and as the silicon melt remaining in the crucible is reduced, the position of the silicon melt interface is lowered inside the crucible.

따라서, 10분 간격으로 이전에 측정된 기준 온도의 도가니 위치(A)보다 현재에 측정된 기준 온도의 도가니 위치(B)도 역시 도가니의 내측에서 낮아지게 된다. Therefore, the crucible position (B) of the reference temperature measured at the current time from the crucible position (A) of the reference temperature previously measured at intervals of 10 minutes is also lowered inside the crucible.

다음, 기준 온도의 도가니 위치 변화(A-B=C)를 산출한다.(S6 참조)Next, the crucible position change (A-B = C) of the reference temperature is calculated (refer to S6)

그런데, 잉곳 성장 공정 중 멜트 갭을 일정하게 유지하기 위하여 도가니를 설정 시간 간격으로 설정 높이(D)만큼 상승시키도록 자동 제어하는 경우와, 자동 제어하지 않는 경우로 나눠진다.However, in order to keep the melt gap constant during the ingot growing process, the crucible is divided into a case where the crucible is automatically controlled to raise by the set height D in the set time interval and a case where the crucible is not automatically controlled.

도가니의 승강을 자동 제어하는 경우, 위치 변화(C)가 설정 높이(D)와 동일하면, 도가니를 설정 높이(D)만큼 상승시키고, 위치 변화(C)가 설정 높이(D)와 다르면, 도가니를 설정 위치 변화(C)와 설정 높이(D)의 차이만큼 상승시킨다.(S7,S8,S9 참조)When the position change C is equal to the set height D, the crucible is raised by the set height D when the position of the crucible is automatically controlled, and if the position change C is different from the set height D, Is raised by the difference between the set position change C and the set height D (see S7, S8, and S9)

대개, 잉곳 성장 공정 중에 도가니를 10분 간격으로 1mm 상승시키도록 자동 제어하고 있다.Usually, the crucibles are automatically controlled to rise by 1 mm at intervals of 10 minutes during the ingot growing process.

도가니의 승강을 자동 제어하지 않는 경우, 위치 변화(C)가 1mm 이상이면, 도가니를 위치 변화(C)만큼 상승시키고, 위치 변화(C)가 1mm 미만이면, 도가니의 높이를 그대로 유지하도록 제어할 수도 있다.If the position change C is not more than 1 mm, the crucible is raised by the positional change C, and if the positional change C is less than 1 mm, the height of the crucible is controlled to be maintained It is possible.

상기와 같이, 잉곳 성장 공정이 진행되는 동안, 반복적으로 도가니의 내주면 온도에 따라 실리콘 융액 계면 위치를 확인하고, 실리콘 융액 계면이 변화한 정도에 따라 도가니의 상승을 제어함으로써, 멜트 갭을 일정하게 유지할 수 있고, 나아가 단결정 잉곳의 품질을 향상시킬 수 있다.As described above, during the ingot growing step, the position of the silicon melt interface is repeatedly determined according to the inner circumferential surface temperature of the crucible, and the rise of the crucible is controlled in accordance with the degree of change of the silicon melt interface so as to keep the melt gap constant And further, the quality of the single crystal ingot can be improved.

110 : 챔버 120 : 도가니
125 : 도가니 승강부 130 : 히터
140 : 단열재 150 : 열차폐부재
160 : 냉각관 170 : 온도센서
175 : 센서 승강부 180 : 제어부
110: chamber 120: crucible
125: Crucible lifting unit 130: Heater
140: Insulation material 150:
160: cooling pipe 170: temperature sensor
175: sensor elevating part 180: control part

Claims (8)

단결정 잉곳을 성장시키는 밀폐 공간을 제공하는 챔버;
상기 챔버 내부에 구비되고, 다결정 실리콘을 녹여 실리콘 융액을 만드는 도가니;
상기 도가니를 상승시키는 도가니 승강부;
상기 도가니 둘레에 구비되고, 상기 도가니를 가열하는 히터;
상기 실리콘 융액 계면과 멜트 갭(melt gap)을 유지하고, 단결정 잉곳을 냉각시키는 열차폐부재(nop);
상기 도가니의 내주면 온도를 측정하는 온도센서;
다결정 실리콘의 무게에 따라 설정된 상한값과 하한값 범위 내에서 상기 온도센서를 설정 시간 간격으로 승/하강시키는 센서 승강부; 및
상기 온도센서에 의해 측정된 온도 중 설정된 기준 온도에 해당되는 도가니의 내주면 위치 변화(C)를 감지하고, 상기 위치 변화(C)에 따라 상기 도가니를 상승시켜 멜트 갭을 일정하게 유지하는 제어부;를 포함하고
상기 제어부는,
상기 기준 온도를, 다결정 실리콘이 실리콘 융액으로 녹여진 최초 시점에 상기 도가니에 담긴 실리콘 융액 계면의 온도로 설정하는 단결정 잉곳 성장장치.
A chamber for providing a closed space for growing a single crystal ingot;
A crucible provided in the chamber to melt polycrystalline silicon to form a silicon melt;
A crucible elevating portion for elevating the crucible;
A heater provided around the crucible for heating the crucible;
A heat shield member (nop) for maintaining the melt gap with the silicon melt interface and cooling the single crystal ingot;
A temperature sensor for measuring the inner circumferential surface temperature of the crucible;
A sensor elevator for raising / lowering the temperature sensor within a set upper and lower limit values in accordance with the weight of the polysilicon; And
A control unit for sensing a change in the inner circumferential surface position C of the crucible corresponding to the set reference temperature among the temperatures measured by the temperature sensor and raising the crucible according to the positional change C to maintain the melt gap constant; Include
Wherein,
Wherein the reference temperature is set at a temperature of a silicon melt interface contained in the crucible at an initial point of time when polycrystalline silicon is melted with a silicon melt.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 온도센서는,
1428℃ ~ 1430℃를 기준 온도로 측정하는 단결정 잉곳 성장장치.
The method according to claim 1,
Wherein the temperature sensor comprises:
A single crystal ingot growing apparatus for measuring a temperature from 1428 캜 to 1430 캜 at a reference temperature.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단결정 잉곳 성장 중 설정 시간 간격으로 상기 도가니를 설정 높이(D)만큼 상승시키도록 상기 도가니 승강부를 제어하는 단결정 잉곳 성장장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
And controls the crucible lifting unit to raise the crucible by a set height (D) at a set time interval during the growth of the single crystal ingot.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 위치 변화(C)가 상기 설정 높이(D)와 동일하면, 상기 도가니를 설정 높이(D)만큼 상승시키고,
상기 위치 변화(C)가 상기 설정 높이(D)와 다르면, 상기 도가니를 상기 위치 변화(C)와 설정 높이(D)의 차이만큼 상승시키는 단결정 잉곳 성장장치.
6. The method of claim 5,
Wherein,
If the position change C is equal to the set height D, the crucible is raised by the set height D,
Wherein the crucible is raised by a difference between the positional change (C) and the set height (D) when the positional change (C) is different from the set height (D).
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 위치 변화(C)가 1mm 이상이면, 상기 도가니를 상기 위치 변화(C)만큼 상승시키고,
상기 위치 변화(C)가 1mm 미만이면, 상기 도가니의 높이를 그대로 유지하는 단결정 잉곳 성장장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
If the position change (C) is 1 mm or more, the crucible is raised by the position change (C)
And retains the height of the crucible as it is when the positional change (C) is less than 1 mm.
제1항에 있어서,
상기 온도센서는,
상기 챔버의 상부 일측에 구비된 투명창 외부에 구비되는 광학 고온계(optical pyrometer)인 단결정 잉곳 성장장치.
The method according to claim 1,
Wherein the temperature sensor comprises:
And an optical pyrometer provided outside the transparent window provided on the upper side of the chamber.
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