KR100916843B1 - 고효율 다결정 실리콘 잉곳 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고효율 다결정 실리콘 잉곳 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지 제조에 사용되는 다결정 실리콘 잉곳을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다. 이를 위하여 실리콘을 용융하기 위한 도가니와, 상기 도가니의 하부에 부착된 받침대와, 상기 도가니를 냉각하기 위하여 상하로 이동이 가능한 냉각 플레이트와, 상기 도가니와 상기 냉각 플레이트 사이에 복수개의 층으로 구성되어 각 층의 간격 조절이 가능한 간격조절 단열판을 포함하고, 상기 간격조절 단열판은 실리콘 용융 시에는 각 층이 분리되어 간격을 형성하여 단열 효과를 증대시키고, 실리콘 응고 시에는 각 층이 밀착하여 열전달 효과를 증대시키기 위해 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성인 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 다결정 실리콘 잉곳 제조장치{MANUFACTURING HIGH EFFICIENCY EQUIPMENT FOR POLYSILICON INGOT}
본 발명은 고효율 다결정 실리콘 잉곳 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지 제조에 사용되는 다결정 실리콘 잉곳을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
최근 매년 수십% 정도에 이르는 태양전지의 수요 증가에 따라 태양전지용 다결정 실리콘 잉곳의 수요 역시 매년 큰 폭으로 증가하고 있다. 일반적으로 태양전지용 다결정 실리콘 잉곳은 석영 또는 흑연 도가니에 원료 실리콘을 충진시킨 후 용융 및 방향성 응고과정을 통하여 태양전지용 실리콘 잉곳이 제조된다.
기존의 실리콘 잉곳 제조장치는 내부에 핫존(Hot zone)이 조성되는 챔버로 구성되는 본체와 원료 실리콘이 담겨지는 석영 또는 흑연 도가니와 석영 또는 흑연 도가니를 지지하기 위한 지지수단과 원료 실리콘의 용융을 위한 복사 열에너지를 제공하기 위하여 도가니의 주변에 배치되는 조립형 사각히터와 도가니 주위로 방출 되는 열을 차단하기 위하여 도가니 및 조립형 사각히터의 주변에 배치되는 단열부재와 장치의 온도제어를 위하여 냉각수 입구라인 및 냉각수 출구라인을 갖는 냉각자켓 등으로 이루어진다. 따라서, 석영 또는 흑연 도가니 내부에 도가니 보호층을 코팅하고 원료 실리콘을 충진시킨 후, 도가니와 완성된 조립형 사각히터를 캐스팅 장치에 조립한다. 이와 같이 구성된 실리콘 잉곳 제조장치는 실리콘 용융 시 히터에 전력을 공급하여 가열하고, 실리콘이 완전 용융되어 냉각을 할 때에는 히터에 제공되는 전력을 제어하여 도가니의 하부부터 상부로 냉각을 한다.
그러나 히터에 제공되는 전력의 제어만으로는 도가니 하부로부터의 냉각이 일정하지 않아 균일한 결정성장이 어렵고 잉곳 물성의 분균일성을 초래하는 문제점이 있었다.
한편, 상기 장치보다 개선된 실리콘 잉곳 제조장치는 보다 개선된 온도제어를 위하여 도가니를 상하로 이동할 수 있게 하기 위하여 도가니 받침대 중심부에 이송축을 구비하였지만 도가니에 가해진 열이 이송축을 통하여 외부로 빠져나가 손실되는 문제점이 있었다.
도 1은 본 출원인이 출원한 대한민국 등록특허 제861412호의 단면도이다.
상기 본인 출원발명인 다결정 실리콘 잉곳 제조장치는 실리콘 용융 시에는 도가니 주변의 히터를 가열하고, 실리콘 응고 시에는 히터의 전원을 차단한 다음 도가니 하부의 히터 및 단열판을 개방함과 더불어 냉각 플레이트를 도가니의 하부에 밀착하였다. 하부의 히터 및 단열판을 개폐할 수 있어서 실리콘 용융 시에는 히터와 단열판을 닫고, 실리콘 응고 시에는 히터와 단열판을 개방시킴으로써 가열 및 냉각에 있어서 종래 기술의 문제점을 해결하였다.
그러나 실리콘 응고 시 냉각 플레이트를 직접 도가니에 밀착하는 경우 온도 차이가 심하여 냉각 플레이트가 손상되는 문제점이 있고, 냉각 플레이트에 밀착하기 전 도가니를 자연 냉각으로 적정 온도까지 낮추는 경우 많은 시간이 소요되며, 냉각 속도를 적절하게 조절하기가 어려운 문제점이 남아 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 도가니의 일부만이 아닌 모든 면에 설치된 히터와 단열재를 구성하고, 도가니 하부는 복수개로 형성된 히터를 수평으로 개방하여 효율적인 가열 및 냉각을 통한 균일한 결정립을 형성하기 위한 다결정 실리콘을 제조하기 위한 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상부 냉각 플레이트에 복수개의 층으로 형성된 단열판을 구성하여 실리콘 용융 시에는 단열 효과를 가지고, 실리콘 응고 시에는 냉각 속도를 적절하게 조절이 가능한 고품질의 다결정 실리콘을 제조하기 위한 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명인 다결정 실리콘 잉곳 제조장치는 실리콘을 용융하기 위한 도가니 와, 상기 도가니의 하부에 부착된 받침대와, 상기 도가니를 냉각하기 위하여 상하로 이동이 가능한 냉각 플레이트와, 상기 도가니와 상기 냉각 플레이트 사이에 복수개의 층으로 구성되어 각 층의 간격 조절이 가능한 간격조절 단열판을 포함하고, 상기 간격조절 단열판은 실리콘 용융 시에는 각 층이 분리되어 간격을 형성하고, 실리콘 응고 시에는 각 층이 밀착됨으로써 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 도가니의 일부만이 아닌 모든 면에 설치된 히터와 단열재를 구성하고 도가니 하부는 복수개로 형성된 히터를 수평으로 개방하여 효율적인 가열 및 냉각을 통한 균일한 결정립을 형성하기 위한 다결정 실리콘을 제조하는 장치를 제공하는 효과가 있고, 상부 냉각 플레이트에 복수개의 층으로 형성된 단열판을 구성하여 실리콘 용융 시에는 단열 효과를 가지고 실리콘 응고 시에는 냉각 속도를 적절하게 조절이 가능한 고품질의 다결정 실리콘을 제조하기 위한 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 의한 다결정 실리콘 잉곳 제조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체 적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
먼저 본 발명은 실리콘을 용융하기 위한 도가니와, 상기 도가니의 하부에 부착된 받침대와, 상기 도가니를 냉각하기 위하여 상하로 이동이 가능한 냉각 플레이트와, 상기 도가니와 상기 냉각 플레이트 사이에 복수개의 층으로 구성되어 각 층의 간격 조절이 가능한 간격조절 단열판을 포함하고, 상기 간격조절 단열판은 실리콘 용융 시에는 각 층이 분리되어 간격을 형성하고, 실리콘 응고 시에는 각 층이 밀착하여 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성으로 이루어진다.
이때 상기 받침대는 도가니를 받치는 역할을 하는 것을 말하며, 도가니와 냉각 플레이트 사이에 위치하지만 도가니를 가열하고 냉각할 때에 도가니와 도가니 하부의 받침대 아래에 있는 간격조절 단열판에 상호 전달되는 열 전도에 방해가 되지 않는 재질로 이루어진다. 따라서 본 발명의 공정 순서를 설명할 때에 도가니 하부의 받침대는 공정 상 영향을 주지 않는 것으로 판단하여야 한다.
한편, 간격조절 단열판도 도가니와 냉각 플레이트와의 상호 전달되는 열 전도에 방해가 되지 않는 재질로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예로 상기 간격조절 단열판의 복수개 층은, 실리콘 용융 시에 상기 냉각 플레이트가 하부로 내려가며 각각 분리되어 간격이 형성되고, 실리 콘 응고 시에 상기 냉각 플레이트가 상부로 올라가며 밀착하여 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 상기의 도가니와, 받침대와, 냉각 플레이트와, 간격조절 단열판을 포함하여 이루어지는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치에 있어서, 상기 도가니의 높낮이를 조절하기 위하여 도가니의 하부에 부착된 받침대의 각 모서리에 구비된 이송축과, 상기 도가니를 가열하기 위하여 도가니의 상부와 측부에 형성된 제 1 히터와, 상기 도가니의 하부에 복수개로 형성되어 수평으로 개폐가 가능한 제 2 히터와, 상기 도가니와 상기 히터의 상부와 측부에 형성된 제 1 단열판과, 상기 도가니와 상기 제 2 히터의 하부에 형성된 제 2 단열판과, 상기 냉각 플레이트의 하부에 형성된 제 3 단열판을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때 상기 제 1, 2, 3 단열판은 상기 간격조절 단열판과 같이 복수개의 층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 상기 제 3 단열판의 높낮이를 조절하기 위하여 상기 제 3 단열판의 각 모서리에 구비된 이송축을 더 포함하는 것으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 상기 냉각 플레이트 내부에 유체 냉매를 이용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 상기 다결정 실리콘 잉곳 제조장치는 진공이 형성 가능한 챔버 내에 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 상기 챔버의 벽면 내부에는 냉각수가 흐르기 위 한 관이 형성되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 실리콘을 용융하기 위한 도가니와, 상기 도가니의 하부에 부착된 받침대와, 상기 도가니를 냉각하기 위하여 상하로 이동이 가능한 냉각 플레이트와, 상기 도가니 하부 받침대와 상기 냉각 플레이트 사이에 복수개의 층으로 구성되어 각 층의 간격 조절이 가능한 간격조절 단열판을 포함하고, 상기 도가니의 높낮이를 조절하기 위하여 도가니의 하부에 부착된 받침대의 각 모서리에 구비된 이송축과, 상기 도가니를 가열하기 위하여 도가니의 상측부에 형성된 제 1 히터와, 도가니의 하부에 복수개로 형성되어 수평으로 개폐가 가능한 제 2 히터와, 상기 도가니와 상기 히터의 상측부에 형성된 제 1 단열판과, 상기 도가니와 상기 제 2 히터의 하부에 형성된 제 2 단열판과, 상기 냉각 플레이트의 하부에 형성된 제 3 단열판을 포함하며, 상기 제 2 단열판은 복수개로 형성되어 수평으로 개폐가 가능하고, 상기 간격조절 단열판은 실리콘 용융 시에는 각 층이 분리되어 간격을 형성하고, 실리콘 응고 시에는 각 층이 밀착하여 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성으로 이루어질 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 하기 설명은 일 실시 예일 뿐이고 본 발명은 이것에 국한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 다결정 실리콘 잉곳 제조장치의 단면도이다.
오링(O-ring) 타입의 챔버(230)내에 실리콘을 용해하기 위한 도가니(100)가 위치하고 있다. 챔버(230)의 벽면 내부에는 관이 형성되어 있어 냉각수 라인(도시 안됨)으로부터 공급된 냉각수가 흐르고 있다. 그리고 온도센서가 구비되어 있어 챔 버의 온도를 측정할 수 있다.
본 발명은 챔버(230)내 진공을 형성하기 위한 펌프로서 부스터 펌프 및 로터리 펌프를 사용할 수 있다. 그리고, 적절한 진공도를 유지하기 위하여 러핑 밸브(roughing valve)와 스로틀 밸브(throttle vavle)를 사용한다.
본 발명의 챔버(230)는 제어판에 의하여 챔버 내의 진공도, 히터의 온도, 챔버의 온도, 가열시간 그리고 각 구성의 제어를 자동을 제어할 수 있다.
도가니(100) 하부에는 탄소 소재의 받침대(120)가 있으며, 도가니(100)를 가열하기 위하여 도가니(100)의 모든 면에는 제 1 히터(140) 및 제 2 히터(150)가 둘러싸고 있다.
히터는 챔버 외부로부터 연결된 전원 공급장치(도시안됨)와 연결되어 있어 공급된 전원에 의하여 열을 발하게 된다. 열은 히터 부근에 구비된 복수의 온도센서를 통하여 제어부에 표시된다.
받침대(120) 하부에는 도가니(100)를 상하로 이동시키기 위하여 제 1 이송축(130)이 구비되어 있다. 제 1 이송축(130)은 받침대(120)의 모서리 4곳에 구비되어 있다. 일반적으로 받침대 중심부에 이송축을 구비한 경우, 도가니(100)에 가해진 열이 이송축을 통하여 외부로 빠져나가 손실되지만, 받침대 모서리 부분에 이송축을 구비할 경우, 이러한 열손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도가니(100)의 하부에 있는 제 2 히터(150)는 개폐가 가능한 두개의 히터로 구성되어 있어, 도가니(100)를 가열할 때는 닫혀있다가, 가열이 완료된 후 냉각을 위하여 제 1 이송축(130)의 작동에 따라 도가니(100)가 하향으로 이동하기 전에 수 평으로 작동하는 이송지그(160)에 의하여 서로 인접한 챔버 벽면으로 이동함으로써 열리게 된다.
제 2 히터(150)의 하부에는 제 2 단열판(180)에 의하여 열손실이 최소화되도록 설계되어 있다.
도가니(100) 하부에 위치하고, 제 2 단열판(180)의 중심부에는 간격조절 단열판(190)과 냉각 플레이트(200)가 구비되어 있는데, 냉각 플레이트(200)는 간격조절 단열판(190)을 사이에 두고 도가니 하부에 밀착시킴으로써 가열된 도가니(100)를 냉각시킨다. 이때 간격조절 단열(210)판이 적층되면서 밀착됨에 따라 도가니 하부와 냉각 플레이트(200) 사이에서 열전도 효과를 증진시킬 수 있게 된다. 결국 냉각 속도를 적절히 조절함으로써, 용용된 실리콘의 응고 공정의 최적화를 가져올 수 있다.
간격조절 단열판(190)은 복수개의 다층 구조로 되어있어서 히터의 가열 공정을 수행하는 경우는 다층의 단열판이 서로 일정한 간격을 유지함으로써 단열 효과를 극대화시킬 수 있으며, 냉각 공정 시에는 히터의 전원을 차단한 후 제 1 단열판(170)과 제 2 단열판(180) 사이로 제 2 히터(150)를 수평이동 시킨 후 도가니(100) 하단부에 적층된 간격조절 단열판(190)과 냉각 플레이트(200)를 밀착시킴으로써 도가니(100)로부터 냉각 플레이트(200)로의 열전도 속도를 적절하게 조절함으로써 다결정 실리콘 잉곳의 품질을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 단면도를 나타낸 것으로 실리콘이 용융되고 이후 냉각시키는 공정을 순서대로 도시한 것이다.
먼저, 챔버(230) 내에 구비된 도가니(100)에 고순도 실리콘(110) 원료를 장입하고 챔버(230)를 밀폐시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실리콘(110) 원료 외에 n형 또는 p형의 불순물을 함께 첨가하여 다결정 실리콘의 전기적 특성을 제어할 수 있다.
밀폐된 챔버(230) 내부는 펌프와 밸브를 이용하여 10-2 내지 10-4 torr 범위의 진공도를 유지한다. 다음으로 제 1 히터(140) 및 제 2 히터(150)를 작동시켜 도가니(100)를 가열한다. 도가니(100)가 가열되면 장입된 실리콘은 첨자 용융되기 시작한다. 용융이 완료되면 다시 도가니(100)를 냉각시켜 용융된 실리콘(110)을 응고시켜야 한다.
냉각 플레이트(200)를 통해 용융된 실리콘(110)을 응고시키기 위하여 먼저 제 1 히터(140)의 온도는 낮추고, 제 2 히터(150)는 전원을 차단한다.
도 3에 도시된 바와 같이 이송지그(160)를 작동시켜 제 2 히터(150)를 수평으로 움직여 개방한다.
도 4에 도시된 바와 같이 제 1 이송축(130)을 작동시켜 도가니(100)를 하향으로 이동하여 도가니 하부 받침대(120)와 냉각 플레이트(200) 상부의 간격조절 단열판(190)과 접촉시킨다.
도 5에 도시된 바와 같이 제 2 이송축(252)을 작동시켜 제 3 단열판(210)이 하향으로 이동한다. 노출된 곳으로 도가니(100)의 열이 방출된다.
도 6에 도시된 바와 같이 제 1 이송축(130)을 작동시켜 도가니(100)가 하향으로 이동한다.
한편 냉각 플레이트(200)는 내부로 유체 냉매, 일 예로 냉각수가 흐르는 수냉식을 사용할 수 있다. 냉각 플레이트(200)를 이용하여 도가니(100) 하부의 냉각을 촉진시키면, 용융된 실리콘(110)은 냉각 플레이트(200)가 접해 있는 도가니(100) 하부에서 응고가 시작되어 상부 방향으로 진행된다. 이때, 냉각 속도는 상하로의 제 1 이송축(130) 및 제 2 이송축(220)의 이송 속도, 냉각 플레이트(200) 내부로 흐르는 냉매의 온도, 히터의 온도, 간격조절 단열판(190)의 간격 등을 조절함으로써 제어된다.
도가니(100)는 냉각 플레이트(200)와 동시에 하강하면서 냉각의 극대화가 진행되고, 제 3 단열판(210)과 접촉하게 된다.
냉각 플레이트(200)에 의하여 용융된 실리콘(110)의 응고가 완료되면, 다시 도가니(100)를 상부로 이송시켜 추가로 제 1 히터(140) 및 제 2 히터(150)를 가열하여 900℃ 내지 1200℃에서 어닐링 공정을 수행한다.
본 발명에 따른 어닐링 공정은 용융된 실리콘(110)이 응고되면서 결정성장을 하는 과정에서 열응력 등으로 인하여 발생할 수 있는 다결정 실리콘 내의 각종 결함을 최소화하는데 도움을 준다.
어닐링 공정이 완료되면, 도 7에서 도시된 바와 같이 챔버(230) 내에 퍼지가스를 주입하고, 챔버(230) 내의 압력이 상압으로 도달하면 챔버(230)를 개방하여 응고된 시료를 꺼낸다.
앞서 기술한 과정은 제어부에 입력된 설정값에 의하여 자동화로 진행된다.
한편, 간격조절 단열판(190)의 간격 조절에 대하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8은 가열된 도가니(100)의 냉각을 위해 냉각 플레이트(200)가 상향으로 이동되어 간격조절 단열판(190)의 각 간격조절판(191,192,193,194)이 밀착된 것을 확대 도시한 것으로, 간격조절 단열판(190)의 간격이 없게 됨에 따라 냉각 플레이트(200), 간격조절 단열판(190), 도가니 받침대(120) 및 도가니(100)가 순서대로 밀착되어 가열된 도가니(100)를 신속히 냉각할 수 있다.
도 9는 도가니(100)의 가열을 위한 시작 단계를 나타낸다. 냉각 플레이트(200)가 하향으로 이동되면 간격조절 단열판(190)도 함께 하향으로 이동된다. 간격조절 단열판(190)이 하향으로 이동하면 제 1 간격조절판(191)은 제 1 지지부(195)의 상면과 맞닿게 되고, 동시에 제 1 간격조절판(191)의 밑에 위치한 제 2 지지부(196)의 하면도 제 3 단열판(210)의 상면에 맞닿아 고정되어, 제 1 간격조절판(191)은 도가니 받침대(120)와 간격이 형성된다.
도 10에 도시된 바와 같이 냉각 플레이트(200)가 계속 하향으로 이동되면서 제 2 간격조절판의 돌기(198)가 제 2 지지부(196)의 상면인 지지면(197)과 맞닿아 고정되어, 제 2 간격조절판(192)은 제 1 간격조절판(191)과 간격이 형성된다.
도 11에 도시된 바와 같이 냉각 플레이트(200)가 계속 하향으로 이동되면서 제 3 간격조절판(193)의 하부가 제 2 지지부(196)의 상면인 지지면(197)과 맞닿아 고정되어, 제 3 간격조절판(193)은 제 2 간격조절판(192)과 간격이 형성된다.
도 12에 도시된 바와 같이 냉각 플레이트(200)가 계속 하향으로 이동되면서 하부 냉각 플레이트(202) 밑에 형성된 냉각 플레이트 지지부(203)가 제 3 단열판(210)의 상면과 맞닿아 고정되어, 제 4 간격조절판(194)은 제 3 간격조절판(193)과 간격이 형성된다.
이와 같이 냉각 플레이트(200)를 상하로 이동시키는 원리로, 도가니(100)의 냉각 시 간격조절 단열판(190)의 각 간격조절판(191,192,193,194)을 밀착시켜 열전도 효과를 극대화시킬 수 있고, 도가니(100)의 가열 시 간격조절 단열판(190)의 각 간격조절판(191,192,193,194)을 서로 일정한 간격으로 유지시켜 복수개의 공기층이 형성됨에 따라 단열 효과를 극대화시킬 수 있는 것이다. 또한, 냉각 플레이트(200)의 이동량에 따라 복수개로 형성된 각 간격조절판(191,192,193,194)의 일부 간격조절판이 밀착되고 나머지 일부 간격조절판은 간격을 형성하게 되어 냉각과 가열 시의 열전도 효과 및 단열 효과가 조절되는 것이다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 일 실시예로서 다결정 실리콘 잉곳 제조장치는 제 2 히터(150)와 제 2 단열판(180)이 함께 수평으로 개폐가 가능하게 구성할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 다결정 실리콘 잉곳 제조장치의 단면도.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다결정 실리콘 잉곳 제조장치의 공정 순서를 나타낸 단면도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 응고 시 간격조절 단열판의 공정 순서를 나타낸 단면도.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 용융 시 간격조절 단열판의 공정 순서를 나타낸 단면도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다결정 실리콘 잉곳 제조장치의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
100 : 도가니
110 : 용융 및 응고된 실리콘
120 : 받침대
130 : 제 1 이송축
140 : 제 1 히터
150 : 제 2 히터
160 : 이송지그
170 : 제 1 단열판
180 : 제 2 단열판
190 : 간격조절 단열판
191 : 제 1 간격조절판
192 : 제 2 간격조절판
193 : 제 3 간격조절판
194 : 제 4 간격조절판
195 : 제 1 지지부
196 : 제 2 지지부
197 : 지지상면
198 : 제 2 간격조절판의 돌기
200 : 냉각 플레이트
201 : 상부 냉각 플레이트
202 : 하부 냉각 플레이트
203 : 냉각 플레이트 지지부
210 : 제 3 단열판
220 : 제 2 이송축
230 : 챔버

Claims (8)

  1. 실리콘을 용융하기 위한 도가니와, 상기 도가니의 하부에 부착된 받침대와, 상기 도가니를 냉각하기 위하여 상하로 이동이 가능한 냉각 플레이트와, 상기 도가니와 상기 냉각 플레이트 사이에 복수개의 층으로 구성되어 각 층의 간격 조절이 가능한 간격조절 단열판을 포함하고,
    상기 간격조절 단열판은 실리콘 용융 시에는 각 층이 분리되어 간격을 형성하고, 실리콘 응고 시에는 각 층이 밀착하여 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 간격조절 단열판의 복수개 층은, 실리콘 용융 시에 상기 냉각 플레이트가 하부로 내려가며 각각 분리되어 간격이 형성되고, 실리콘 응고 시에 상기 냉각 플레이트가 상부로 올라가며 밀착하여 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도가니의 높낮이를 조절하기 위하여 도가니의 하부에 부착된 받침대의 각 모서리에 구비된 이송축과, 상기 도가니를 가열하기 위하여 도가니의 상부와 측부에 형성된 제 1 히터와, 상기 도가니의 하부에 복수개로 형성되어 수평으로 개폐가 가능한 제 2 히터와, 상기 도가니와 상기 히터의 상부와 측부에 형성된 제 1 단열판과, 상기 도가니와 상기 제 2 히터의 하부에 형성된 제 2 단열판과, 상기 냉각 플레이트의 하부에 형성된 제 3 단열판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 3 단열판의 높낮이를 조절하기 위하여 상기 제 3 단열판의 각 모서리에 구비된 이송축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 플레이트 내부에 유체 냉매를 이용하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다결정 실리콘 잉곳 제조장치는 진공이 형성 가능한 챔버 내에 구비된 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 챔버의 벽면 내부에는 냉각수가 흐르기 위한 관이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
  8. 실리콘을 용융하기 위한 도가니와, 상기 도가니의 하부에 부착된 받침대와, 상기 도가니를 냉각하기 위하여 상하로 이동이 가능한 냉각 플레이트와, 상기 도가니 하부 받침대와 상기 냉각 플레이트 사이에 복수개의 층으로 구성되어 각 층의 간격 조절이 가능한 간격조절 단열판을 포함하고,
    상기 도가니의 높낮이를 조절하기 위하여 도가니의 하부에 부착된 받침대의 각 모서리에 구비된 이송축과, 상기 도가니를 가열하기 위하여 도가니의 상측부에 형성된 제 1 히터와, 도가니의 하부에 복수개로 형성되어 수평으로 개폐가 가능한 제 2 히터와, 상기 도가니와 상기 히터의 상측부에 형성된 제 1 단열판과, 상기 도가니와 상기 제 2 히터의 하부에 형성된 제 2 단열판과, 상기 냉각 플레이트의 하부에 형성된 제 3 단열판을 포함하며,
    상기 제 2 단열판은 복수개로 형성되어 수평으로 개폐가 가능하고,
    상기 간격조절 단열판은 실리콘 용융 시에는 각 층이 분리되어 간격을 형성하고, 실리콘 응고 시에는 각 층이 밀착하여 상기 도가니 하부의 받침대와 맞닿는 구성인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 잉곳 제조장치.
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