• 한국결정성장학회지
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• 제14권4호
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• pp.155-159
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• 2004

열교환법을 활용한 사파이어 단결정 성장 공정에서 도가니 형상 변화가 결정 온도와 고/액 계면 형태에 미치는 영향에 관해 고찰하기 위해 유한요소법, implicit Euler법, frontal 해석 연산을 활용한 수치해석을 수행하였다. 개발된 컴퓨터 시뮬레이션 기법은 고/액 계면의 형상이 반구 형상에서 평면 형상으로 전환되는 열전달 현상 해석에 효율적이다. 본 연구에서는 고/액 계면의 휨도를 개선하기 위해, 도가니 밑면의 다양한 형상을 고려하였으며, 도가니 형상은 공정 최적화 변수로 고려되어야 한다.

• 한국주조공학회지
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• 제25권3호
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• pp.115-122
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• 2005

In the present study, an EMC (Electromagnetic Casting) process, using a segmented Cu cold crucible under a high frequency alternating magnetic field of 20 kHz, was practiced for the fabrication of poly-crystalline Si ingot of 50 mm diameter. The effects of Joule heating and electromagnetic pressure in molten Si were systematically investigated with various processing parameters such as electric current and crucible configuration. A preliminary experimental work was initiated with the pure Al system for the establishment of a stabilized non-contact working condition, and further adapted to the semiconductor-off-grade Si system. A commercialized software such as Opera-3D was utilized in order to simulate electromagnetic pressure and Joule heating. In order to evaluate the meniscus shape of the molten melts, shape parameter was used throughout the research. A segmented graphite crucible, which was attached at the upper part of the cold crucible, was introduced to enhance significantly the heating efficiency of Si melt keeping non-contact condition during continuous melting and casting processes.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.1308-1318
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• 1995

The influence of varying rotation speed of both crystal and crucible was numerically investigated for the Czochralski silicon-crystal growth. Based on a simplified model assuming flatness of free surfrae, the Navier-Stokes Boussinesq equations were employed to identify the flow pattern, temperature distribution as well as the shape of the melt/crystal interface. The present results showed that the interface shape was relatively convex with respect to the melt at lower pulling rate and tended to be concave as the pulling rate increased. In particular, the experimentally observed gull-winged shape of the interface was qualitatively in agreement with the predicted shape. The rotation of crystal alone little affected the growth system. When the rotation speed of the crucible was increased, there occurred inversion of the interface shape from convex to concave pattern. At rapid rotation of the crucible, an interesting channel formation was predictied primarily due to the assumption of laminar flow.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권1호
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• pp.33-41
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• 1994

단결정 성장과정에서 고액계면의 위치와 형상이 결정의 품질에 영향을 준다는 사실은 이미 잘 알려져 있다. 따라서 이를 결정해 주는 노내 온도분포의 파악은 매우 중요하다. 본 연구에서는 VGF 단결정법을 대사응로 발열체의 온도만을 이용하여 노내 온도분포를 구할 수 있는 프로그램을 개발하였으며,이를 사용하여 지지봉 및 도가니의 재질과 크기가 고액계면의 형상에 미치는 영향을 검토해 보았다. 지지봉의 반경이 클수록, 열전도도가 작을수록 평활한 고액계면이 나타나 . 열전도도가 등방성을 가진 도가니의 경우, 열확산계수의 증가에 따라 고액계면이 더 오목해지는 경향을 보였다. PBN과 석영 도가니의 계산 결과 비교를 통하여 도가니 열전도돋의 이방성이 고액계면에 미치는 영향을 고찰해 본 결과, 계면의 위치에 따라서 다른 양상을 보인다는 것을 알았다.것을 알았다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.50-52
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• 2022

Brownish rings (BRs) with white interiors are formed during the manufacture of silicon ingots in quartz glass crucibles. These BRs inhibit the yield of silicon ingots. However, the composition and mechanism of the formation of these BRs remain unclear thus far. Therefore, in this study, we analyzed the color and shape of these BRs. Raman analysis revealed that the brown and white colors appear owing to oxygen deficiency rather than crystallization from excess oxygen supply as previously assumed. Moreover, the dark shade of the brown areas depends on the degree of oxygen deficiency and the asymmetrical width of the brown areas is attributed to the direction of the molten silicon flow, which is influenced by the rotation and heat of the ingot crucible.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권5호
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• pp.454-458
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• 1999

Hydrodynamic Thermal Capilary Model developed previously has been modified to study the transport phenomena in the Czochralski process. Our analysis is focused on the heat transfer in the system, convection in the melt phase, and the meniscus and interface shape. Four major forces drive melt flow in the crucible, which include thermal buoyancy force in the melt, thermocapillary force along the curved meniscus, crucible rotation and crystal rotation. Individual flow mechanism due to each driving force has been examined to determine its interaction with the meniscus and interface shape. A nominal 4-inch-diameter silicon crystal growth process is chosen as a subject for analysis. Heater temperature profile for constant diameter crystal is also present as a function of crystal height or fraction solidified.

• 한국결정성장학회지
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• 제3권2호
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• pp.117-124
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• 1993

연속성장법은 crystal growth chamber의 상부에 있는 reservoir에서 원료 분말을 연속적으로 공급하면서 도가니 하부에 용융대를 형성시킨 후, 종자결정을 용융대에 dipping하여 회전시키면서 아래로 끌어내려 단결정을 성장시키는 방법이다. 본 연구에서는 연속 성장법을 이용하여 silicon 단결정을 육성시켰으며 연속성장에 영향을 미치는 인자는 critical melt level, 원료공급속도, 성장속도, graphite crucible과 gruphite susceptor의 형태, work coil의 위치에 따른 graphite susceptor의 수직온도구배, 중력과 종자결정의 회전에 의한 원심력이 용융대의 안정화에 미치는 영향과 용융액 표면에서 일어나는 소결현상에 관해 고찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권4호
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• pp.432-437
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• 2011

최근 산업에서는 Czochralski(Cz) 공정에서 ingot의 생산성을 높이고 동시에 에너지 소비를 적절하게 할 수 있는 최적 설계가 요구되고 있다. 본 연구에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 현장에서 적용 가능한 설계 인자인 도가니(crucible) 크기, shield 모양, heater의 위치를 변동하면서 가장 최적의 생산성 및 전력 절감 설계를 찾아내는 연구를 수행하였다. 대상 공정은 직경 8 인치 태양전지용 ingot 생산 공정으로 생산성 증대를 위해 도가니 크기를 22인치에서 24인치로 바꾸어 안정적 생산이 가능한 최적설계를 찾았다. 이때 산업에서 외형변화가 허용되지 않아 단열두께만 줄여 최적설계를 찾았다.

• 한국세라믹학회지
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• 제25권1호
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• pp.78-82
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• 1988

Good quality LiNbO3 single crystals which can be applied to SAW devices, were grown by Czochralski method. It was observed that the gas-bubbles were concentrated in ring shape at the outer part of grown crystals, and this anomaly was illustrated by modeling the mechanism of gas-bubble entrapment according to the melt flow pattern in the crucible. And this mechanism was also encertained by observation of solid-liquid interface shape of grown crystals. The optimal condition for good quality crystals was known that the solid-liquid interface shape was slightly concave.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권3호
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• pp.115-120
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• 2022

반도체 웨이퍼용 실리콘 잉곳 제조과정에서 사용되는 석영유리 도가니 내측표면의brownish ring (BR)에 대해 연구하였다. BR의 크기는 20~30 ㎛이고 비대칭 갈색 고리형태이다. 도가니 위치에 따라 BR의 크기와 분포가 상이하며, Si 잉곳 성장시 도가니 온도가 가장 높은 round 부가 가장 크고 많았다. BR은 석영유리보다 열팽창계수가 큰 cristobalite를 함유하고 있어 표면 crack이 나타나는 것으로 판단된다. BR의 발색 현상과 p in hole은 산소 결손에 의한 것으로 생각된다.