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논문 상세정보

저융점 금속을 사용한 초크랄스키 실리콘 단결정 성장 공정의 열유동 모사 실험

A Cold model experiment on the thermal convection in the czochralski silicon single crystal growth process

초록

초크랄스키 결정성장계의 산소농도에 영향을 주는 유동거동에 대한 정보를 얻기 위해 저온모델을 이용하여 실험적으로 초크랄스키 멜트에 내의 유속을 측정하였다. 실리콘 멜트와 유사한 프란틀(Pr) 수를 갖는 저 융점의 Woods metal을 작동유체로 채택하였다. 전기 전도성을 갖는 유체에서 속도 측정이 가능한 일체형 자석 프로우브(Incorporated magnet probe)를 제작하여 멜트 내부의 여러 지점에서 유속을 3차원저긍로 측정하였다. 측정 결과 관찰된 속도장은 자연대류가 지배적이며 비축대칭적인 유동양상을 나타내었다. 또한 멜트의 두 지점에서 동시에 측정된 온도 데이터로부터 상관계수 및 도가니 회전에 의한 온도 wave의전파를 분석한 결과 상관계수의 크기는 기존의 소형 실리콘 멜트의 연구에서 구한 값보다 작게 나타났으며 이러한 현상은 규모가 큰 멜트의 유동은 난류인 거동이 더 강해지기 때문에 발생하는 것으로 파악되었다.

Abstract

An experimental simulation on the flow in Czochralski melt using a cold model was carried out to obtain the velocities of fluid flow which affects the oxygen concentration of Czochralski crystal growing system. Low melting point Woods metal with similar Pr number to the silicon melt was adopted as a working fluid. Local flow velocities at numerous positions in the melt were simulataneously measured in three dimension using incorporated magnet probe. The measured velocity field showed a non-axisymmetric pattern dominated by natural convection. The analysis on the correlation between data set of temperatures simultaneously measured at two melt positions showed that the values of correlation coefficients were smaller than those of previous study on the small size of silicon melt and these phenomena are believed to occur because turbulent behavior becomes stronger in large size of the melt.

저자의 다른 논문

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