KR101397979B1 - Apparatus for Refining Silicon - Google Patents
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Abstract
실리콘의 정련 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치는 진공 분위기를 유지하는 진공 챔버, 상기 진공 챔버에 구비되어 전자빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 전자총(Electron-gun), 상기 전자빔이 조사되는 영역 내에 배치되며, 실리콘 원료물질이 장입되어 상기 전자빔에 의해 상기 실리콘 원료물질이 용융되어 실리콘 용탕이 형성되는 실리콘 용융부, 상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부 및 상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고, 상기 연결탕로부는 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 실질적으로 수직방향으로 연장된 한쌍의 측면부를 포함하고, 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 상기 하면부의 단면적이 작아질 수 있다.A silicon refining apparatus is disclosed.
A silicon refining apparatus according to an embodiment of the present invention includes a vacuum chamber for maintaining a vacuum atmosphere, at least one electron gun provided in the vacuum chamber for irradiating an electron beam, A silicon melt portion in which the silicon raw material is charged and the silicon raw material is melted by the electron beam to form a silicon melt, a unidirectional solidifying portion for solidifying the silicon melt supplied from the silicon melt portion, And a second channel portion of the unidirectional solidification portion being in contact with each other, and a pair of side portions extending in a substantially vertical direction at both ends of the bottom portion and the bottom portion of the connection portion, The cross-sectional area of the lower surface portion can be reduced according to the direction in which the molten metal is conveyed.
Description
본 출원은 실리콘의 정련 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 전자빔 용융(Electron-beam melting)법을 기반으로 하여 실리콘 주조를 행함에 있어, 일방향 응고 기술을 이용함으로써 실리콘 정련 효과를 향상시킬 수 있는 폴리실리콘 잉곳 제조를 위한 실리콘의 정련 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon refining apparatus, and more particularly, to a refining apparatus for silicon, which is capable of improving the refining effect of silicon by using a one-way solidification technique in performing silicon casting based on an electron- And a silicon refining apparatus for producing an ingot.
최근 국제 추세에 따라, 친환경적인 발전 방법으로서 태양광 발전이 세계적으로 널리 사용되고 있다. 이와 같은 태양광 발전은 빛에너지를 전기에너지로 전환시키는 역할을 수행하는 태양 전지에서 이루어진다. 이러한 태양전지는 작은 실리콘 결정체들로 이루어진다.Recently, according to the international trend, solar power generation is widely used as an environmentally friendly development method in the world. Such solar power generation takes place in solar cells that convert light energy into electrical energy. These solar cells are made up of small silicon crystals.
태양 전지를 구성하는 실리콘의 순도는 통상 5N, 6N, 9N과 같이 표시한다. 여기서 N는 중량% 단위에서 9의 개수를 의미하며, 5N의 경우 99.999% 순도를 의미한다.The purity of the silicon constituting the solar cell is usually expressed as 5N, 6N, and 9N. Here, N means the number of 9 in terms of weight%, and 5 N means 99.999% purity.
초고순도를 요구하는 반도체를 생산하는 실리콘의 경우 순도가 11N에 이른다. 그러나, 태양 전지를 구성하는 실리콘은 5~7N의 순도를 가지는 경우에도 간단한 게터링 공정 추가만으로 11N의 순도를 가지는 경우와 비슷한 광전환 효율을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있어 초고순도를 요하지 아니한다.For silicon producing semiconductors requiring ultra-high purity, the purity reaches 11N. However, even when the purity of silicon constituting the solar cell is 5 to 7N, it is known that the photoconversion efficiency similar to the case of having a purity of 11N can be obtained merely by adding a simple gettering process, so that ultra high purity is not required.
또한, 반도체를 생산하는 실리콘은 화학적 가스화 공정(CVD; Chemical Vapor Deposition)을 통해 제조되고 있다. 그러나, 이러한 실리콘 제조 공정은 오염물질을 대량으로 발생시키고, 생산효율이 떨어지며, 또한 생산 단가가 높은 것으로 알려져 있다.In addition, silicon that produces semiconductors is manufactured through chemical vapor deposition (CVD). However, such a silicon production process is known to generate a large amount of pollutants, low production efficiency, and high production cost.
이에 따라, 태양 전지를 구성하는 실리콘은 낮은 제조 비용으로 고순도의 실리콘을 대량 생산할 수 있는 야금학적 정련공정(Metallurgical Refining Process)이 활발히 개발되고 있다.Accordingly, a metallurgical refining process capable of mass-producing silicon of high purity at a low manufacturing cost has been actively developed in the silicon constituting the solar cell.
태양전지용 다결정 실리콘 잉곳의 제조는 기본적으로 방향성 응고를 특징으로 하고 있다.The production of polycrystalline silicon ingots for solar cells is basically characterized by directional solidification.
도가니 속에 실리콘 입자를 충진하고 이를 1420 ℃ 이상에서 용융시킨 후 실리콘의 응고열을 도가니 하부 쪽의 일정방향으로 제거하면 고화가 도가니 하부로부터 상부 쪽으로 퍼져나가는 방식이 방향성 응고 공정이다.When the silicon particles are filled in the crucible and melted at a temperature of 1420 ° C or higher, the solidification heat of the silicon is removed in a certain direction under the crucible, and then the solidification process spreads from the bottom of the crucible to the upper side.
방향성 응고공정을 통하여 고액계면의 층분리를 형성하여 불순물을 액상쪽으로 유도하여 불순물이 잉곳의 상부방향으로 포집될 수 있다. The impurities can be collected toward the upper side of the ingot by inducing the impurities to the liquid phase by forming the layer separation of the solid-liquid interface through the directional solidification step.
고순도의 태양광 발전용 실리콘의 야금학적 정련법은 진공 정련법, 산화 처리법, 일방향 응고 정련법 등의 대표적인 공정이 개발되어 있다.Typical processes such as vacuum refining, oxidation treatment and unidirectional solidification refining have been developed for metallurgical refining of high purity silicon for solar power generation.
이들 야금학적 정련법들 중에서 진공 정련법과 일방향 응고 정련법 등과 같은 금속 용융법에 의한 실리콘 제조 기술이 특성 제어가 용이하고, 조업중 불순물에 의한 오염이 적어 활발한 연구가 진행되고 있다.Among these metallurgical refining methods, silicon manufacturing technology by a metal melting method such as a vacuum refining method and a unidirectional solidifying refining method is easy to control characteristics, and there is little contamination due to impurities during operation, and active research is proceeding.
여기서, 진공 정련법이란 통상적으로 금속원료를 용융시킨 후 용융된 금속으로부터 실리콘에 비해 증기압이 높은 불순물을 제거하는 정련공정을 말하며, 대표적인 비금속 불순물인 Al, Ca, Mn, P 등을 제거할 수 있다.Here, vacuum refining refers to a refining process in which impurities having a higher vapor pressure than silicon are removed from a molten metal after melting a metal raw material, and representative nonmetal impurities such as Al, Ca, Mn, and P can be removed .
또한, 일방향 응고 정련법은 실리콘이 액체에서 고체로 상변이 중에 고체-액체 계면을 따라 불순물을 액체로 편석(Segregation)시키는 정련공정을 말하며, 편석계수가 작아 편석이 잘 되는 대표적인 금속 불순물인 Fe, Ti, Cr, Cu, Ni등을 제거할 수 있다.Unidirectional solidification refining is a refining process in which silicon segregates impurities along the solid-liquid interface during the phase transition from liquid to solid. The refining process is a typical metal impurity such as Fe, Ti, Cr, Cu, Ni, and the like can be removed.
한편, 종래에는 태양전지용 잉곳을 회분 방식으로 1회씩 생산하여 왔으며, 이러한 회분 방식에 의한 잉곳의 크기를 확대하는 방향으로 연구가 추진되기도 하였으나, 잉곳의 크기를 무한정 확대하는 것은 곤란하여 태양전지용 잉곳의 대량생산에 문제점이 있었다.Conventionally, ingots for solar cells have been produced once by batch method, and studies have been conducted in the direction of enlarging the size of the ingot by such batch method. However, it is difficult to infinitely increase the size of the ingot, There was a problem in mass production.
본 출원은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지용 잉곳을 연속적으로 대량생산할 수 있고, 태양전지용 순도를 가지는 실리콘을 제조하기 위하여 정련 과정에 비용이 적게 들어가는 실리콘의 정련 장치를 제공하고자 한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a silicon refining apparatus which can continuously mass-produce ingots for a solar cell and can produce silicon having a purity for a solar cell, .
또한, 전자빔 용융법에 기초하여 실리콘을 용융함에 있어서, 실리콘의 정련 장치가 파손되는 것을 방지하며 연속적으로 실리콘을 용융할 수 있는 실리콘의 정련 장치를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a silicon refining apparatus capable of continuously melting silicon while preventing silicon refining apparatus from being damaged in melting silicon based on the electron beam melting method.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공 분위기를 유지하는 진공 챔버, 상기 진공 챔버에 구비되어 전자빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 전자총(Electron-gun), 상기 전자빔이 조사되는 영역 내에 배치되며, 실리콘 원료물질이 장입되어 상기 전자빔에 의해 상기 실리콘 원료물질이 용융되어 실리콘 용탕이 형성되는 실리콘 용융부, 상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부 및 상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고, 상기 연결탕로부는 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 상 방향으로 연장된 한쌍의 측면부를 포함하고, 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 상기 하면부의 단면적이 작아지는 실리콘의 정련 장치를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vacuum chamber comprising: a vacuum chamber for maintaining a vacuum atmosphere; at least one electron gun provided in the vacuum chamber for irradiating an electron beam; A one-way solidifying portion for solidifying the silicon melt supplied from the silicon melting portion, and a one-way solidifying portion for solidifying the silicon melt supplied from the silicon melting portion, wherein the silicon melting material is melted by the electron beam to form a silicon melt, And a second channel portion of the unidirectional solidification portion being in contact with each other, wherein the first channel portion and the second channel portion of the unidirectional solidification portion are in contact with each other, wherein the connection channel includes a bottom portion and a pair of side portions extending upward from both ends of the bottom portion, The lower surface of the lower portion of the silicon is reduced in accordance with the direction in which the molten metal is conveyed. It can provide a serial device.
또한, 상기 연결탕로부는 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 각각 마주보는 상기 측면부의 거리는 좁아질 수 있다.In addition, the distance between the side portions facing each other along the direction in which the silicon melt is conveyed may be narrowed in the connecting bath portion.
또한, 상기 연결탕로부는 상기 하면부에서부터 상부 방향으로 각각 마주보는 상기 측면부의 거리가 넓어질 수 있다. In addition, the distance between the side portions facing each other in the upward direction from the bottom portion of the connecting bath can be increased.
또한, 상기 연결탕로부의 하면부는 소정의 곡률을 갖는 곡면을 갖는 끝단부를 가질 수 있다. In addition, the bottom portion of the connecting pipe may have an end portion having a curved surface having a predetermined curvature.
또한, 상기 실리콘 용융부 또는 상기 일방향 응고부는 구리 재질을 가질 수 있다. In addition, the silicon melting portion or the unidirectional solidifying portion may have a copper material.
또한, 상기 실리콘 용융부는 외측에 배치되며, 유체가 흐르는 유로부를 포함하고, 상기 유로부는 복수 개의 슬릿에 의해 형성된 복수의 유로를 포함하는 제 1 유로부와 상기 제 1 유로부에 연장되고, 상기 복수의 유로가 서로 연결되어 하나의 유로를 형성하는 제 2 유로부를 포함할 수 있다.The flow path portion includes a first flow path portion including a plurality of flow paths formed by a plurality of slits, and a second flow path portion extending from the first flow path portion, May be connected to each other to form one flow path.
또한, 상기 실리콘 용융부는 각 외측에 배치된 각각의 유로부를 포함하고, 상기 인접한 외측에 배치된 유로부들은 상기 실리콘 용융부의 내부를 관통하여 서로 공간적으로 연결될 수 있다.The silicon fused portion may include respective flow path portions disposed on the outer side, and the flow path portions disposed on the adjacent outer side may be spatially connected to each other through the inside of the silicon fused portion.
또한, 상기 일방향 응고부는 외측에 배치된 복수의 냉각유로부를 갖고, 상기 복수의 냉각유로부 중 적어도 어느 하나의 냉각유로부의 유로 폭은 나머지 유로 폭보다 클 수 있다.The unidirectional solidification portion may have a plurality of cooling channel portions disposed on the outer side, and the flow channel width of at least one of the plurality of cooling channel portions may be larger than the remaining channel width.
또한, 상기 실리콘 용융부는 제 1 실리콘 용융부와 제 2 실리콘 용융부를 포함하고, 상기 제 1 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 1 연결탕로부 및 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 3 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 4 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 2 연결탕로부를 포함하고, 상기 제 1 연결탕로부와 상기 제 2 연결탕로부는 각각 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 실질적으로 수직방향으로 연장된 한 쌍의 측면부를 포함하고, 상기 제 1 연결탕로부와 상기 제 2 연결탕로부 중 적어도 하나는 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 상기 하면부의 단면적이 작아질 수 있다. The silicon melt portion may include a first silicon melt portion and a second silicon melt portion. The first channel portion of the first silicon melt portion and the second channel portion of the second silicon melt portion may be in contact with each other. And a second channel portion of the second silicon melt portion and a fourth channel portion of the unidirectional solidification portion being in contact with each other, wherein the first connection channel portion and the second connection channel portion are respectively provided with a bottom surface portion And a pair of side portions extending in substantially vertical directions at both ends of the lower surface portion, wherein at least one of the first connection trough portion and the second connection trough portion is formed in a direction The sectional area of the lower surface portion can be reduced.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 실리콘 원료물질이 용융되어 저장된 실리콘 용융부, 상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부 및 상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고, 상기 연결탕로부의 채널의 폭은 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 좁아지는 실리콘의 정련 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a silicon melt, comprising the steps of: melting a silicon raw material and storing the silicon melt, a one-way solidifying portion for solidifying the silicon melt supplied from the silicon melting portion, And the width of the channel in the connection trough may be narrowed according to a direction in which the silicon melt is transported.
또한, 상기 연결탕로부는 상기 제 1 채널부와 상기 제 2 채널부로 이루어진 채널의 폭이 상측으로 넓어질 수 있다.In addition, the width of the channel formed by the first channel portion and the second channel portion may be widened upward.
또한, 상기 실리콘 용융부 또는 상기 일방향 응고부는 구리 재질을 가질 수 있다. In addition, the silicon melting portion or the unidirectional solidifying portion may have a copper material.
또한, 상기 실리콘 용융부에 실리콘 원료물질을 공급하는 원료 공급부를 포함하고, 상기 연결탕로부의 중심축은 상기 원료 공급부의 투입구의 중심축과 다른 위치에 있을 수 있다.The raw material supply portion may supply the silicon raw material to the silicon melting portion. The center axis of the connection portion may be located at a different position from the center axis of the inlet of the raw material supply portion.
또한, 상기 실리콘 용융부는 제 1 실리콘 용융부와 제 2 실리콘 용융부를 포함하고, 상기 제 1 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 1 연결탕로부 및 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 3 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 4 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 2 연결탕로부를 포함하고, 상기 제 1 연결탕로부는 상기 제 1 채널부와 상기 제 2 채널부로 이루어진 채널 또는 상기 제 2 연결탕로부는 상기 제 3 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 4채널부로 이루어진 채널의 폭이 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 좁아질 수 있다. The silicon melt portion may include a first silicon melt portion and a second silicon melt portion. The first channel portion of the first silicon melt portion and the second channel portion of the second silicon melt portion may be in contact with each other. And a second channel portion in which the third channel portion of the second silicon melting portion and the fourth channel portion of the unidirectional solidification portion are in contact with each other, and the first connection channel portion has the first channel portion and the second channel portion, The width of the channel formed by the third channel portion and the fourth channel portion of the unidirectional solidification portion may be narrowed according to the direction in which the silicon melt is transported.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 실리콘 원료물질이 용융되어 저장된 실리콘 용융부, 상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부 및 상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고, 상기 연결탕로부는 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 실질적으로 수직방향으로 연장된 한쌍의 측면부를 포함하고, 상기 연결탕로부의 하면부는 상기 실리콘 용탕이 상기 일방향 응고부로 공급되는 동안 상기 실리콘 용탕으로 덮여져 유지되는 실리콘의 정련 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a silicon melt, comprising the steps of: melting a silicon raw material to store therein a silicon melt, a unidirectional solidifying portion for solidifying silicon melt supplied from the silicon melt, And a pair of side walls extending in a substantially vertical direction at both ends of the bottom portion, wherein a bottom portion of the connecting bath portion is formed in a substantially rectangular shape with the silicon A silicon refining apparatus may be provided which is covered and held by the silicon melt while the molten metal is supplied to the unidirectional solidifying portion.
또한, 상기 실리콘 용융부 또는 상기 일방향 응고부는 구리 재질을 가질 수 있다. In addition, the silicon melting portion or the unidirectional solidifying portion may have a copper material.
또한, 상기 실리콘 용융부는 제 1 실리콘 용융부와 제 2 실리콘 용융부를 포함하고, 상기 제 1 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 1 연결탕로부 및 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 3 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 4 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 2 연결탕로부를 포함하고, 상기 제 1 연결탕로부와 상기 제 2 연결탕로부는 각각 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 실질적으로 수직방향으로 연장된 한 쌍의 측면부를 포함하고, 상기 제 1 연결탕로부의 하면부와 상기 제 2 연결탕로부의 하면부 중 적어도 하나는 상기 실리콘 용탕이 상기 일방향 응고부로 공급되는 동안 상기 실리콘 용탕으로 덮여져 유지될 수 있다.The silicon melt portion may include a first silicon melt portion and a second silicon melt portion. The first channel portion of the first silicon melt portion and the second channel portion of the second silicon melt portion may be in contact with each other. And a second channel portion of the second silicon melt portion and a fourth channel portion of the unidirectional solidification portion being in contact with each other, wherein the first connection channel portion and the second connection channel portion are respectively provided with a bottom surface portion And at least one of a lower surface portion of the first connection trough portion and a lower surface portion of the second connection trough portion is formed in a shape of a substantially elliptical shape, The molten silicon can be covered and held while being supplied to the unidirectional solidification portion.
또한, 상기 제 1 연결탕로부는 상기 실리콘용탕이 상기 제 2 연결탕로부로 이동하는 경로가 가장 최대가 되도록 배치될 수 있다. In addition, the first connecting bath portion may be disposed such that the path through which the silicon molten bath moves to the second connecting bath portion is maximized.
또한, 실리콘 용탕이 형성되는 실리콘 용융부 및 상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부를 포함하고, 상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고, 상기 연결탕로부는 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 상 방향으로 연장된 한쌍의 측면부를 포함하고, 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 상기 하면부 일면의 기울기가 수평방향을 기준으로 증가할 수 있다. A first channel portion of the silicon melting portion and a second channel portion of the unidirectional solidification portion are in contact with each other; and a second channel portion of the silicon melt portion, And a pair of side portions extending upward from both ends of the bottom portion, wherein a slope of the one surface of the bottom portion in a horizontal direction . ≪ / RTI >
또한, 상기 연결탕로부는 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 각각 마주보는 상기 측면부 간의 거리는 좁아질 수 있다. Further, the distance between the side portions facing each other may be narrowed in accordance with the direction in which the molten silicon is fed.
또한, 상기 연결탕로부는 상기 하면부에서부터 상부 방향으로 각각 마주보는 상기 측면부 간의 거리가 넓어질 수 있다.Further, the distance between the side portions facing each other in the upward direction from the bottom portion of the connecting bath can be widened.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.In order to solve the above problems, the present invention has the following effects.
첫째, 실리콘 용융부에 전자빔을 조사하여 용융된 실리콘을 일방향 응고부로 이동시키는 과정에서 연결통로의 역할을 연결탕로부에 용융된 실리콘이 일정량이 유지되는 연결탕로부의 구조를 가짐으로써, 용융된 실리콘이 연결탕로부를 보호하는 역할을 하여 연결탕로부가 전자빔에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. First, in the process of irradiating the silicon melted portion with the electron beam and moving the molten silicon to the unidirectional solidifying portion, the role of the connection channel is a part having the structure of the molten silicon in the connection bath where a certain amount of molten silicon is maintained, Silicon serves to protect the part from the connecting bath and can be prevented from being damaged by the connecting electron beam by the connecting bath.
둘째, 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 일방향 응고부의 제 2 채널부가 접하여 이루어진 연결탕로부가 전자빔에 의한 열에 의해 파손되는 것이 방지됨으로써, 구리 재질을 가지는 실리콘 용융부 및 일방향 응고부를 사용할 수 있게 되어 그라파이트 재질 등을 가지는 실리콘 용융부 및 일방향 응고부에 비하여 탄소 등 불순물이 용융된 실리콘을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.Second, since the first channel portion of the silicon melting portion and the second channel portion of the unidirectional solidification portion are prevented from being damaged by the heat due to the electron beam, the silicon melt portion and the unidirectional solidification portion having the copper material can be used, It is possible to prevent contamination of molten silicon such as carbon with impurities such as carbon compared to the silicon melting portion and the unidirectional solidification portion having a material or the like.
셋째, 연결탕로부의 하면부는 실리콘 용탕이 이송되는 방향으로 단면적이 작아지는 형상을 가짐으로써, 연결탕로부에 일정량의 실리콘 용탕이 유지되어 전자빔에 의해 연결탕로부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.Thirdly, the lower surface of the connecting pipe has a shape in which the cross-sectional area becomes smaller in the direction in which the molten silicon is transferred, so that a certain amount of silicon melt is retained in the connecting pipe to prevent additional damage to the connecting bath by the electron beam .
넷째, 실리콘 용융부가 복수 개로 이루어짐으로써, 실리콘 용탕 내에 휘발성 불순물이 제거될 수 있는 시간과 공간을 충분히 확보할 수 있게 되어 실리콘의 정련 효과를 향상시킬 수 있다.Fourthly, since a plurality of silicon melt portions are formed, sufficient time and space for removing volatile impurities in the silicon melt can be secured, and the refining effect of silicon can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 용융부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 외측을 나타내는 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 용융부에 유체공급부가 배치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5를 위에서 본 모습과 일측에서 본 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 실리콘 용융부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 외측을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7의 A-A선을 따라 절취한 절단면을 나타내는 도면이다.
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 용융부에 유체공급부가 배치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 9를 위에서 본 모습과 외측에서 본 모습을 나타내는 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 응고부의 외측을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13는 도 12의 단면도이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 응고부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 일방향 응고부에 유체 공급부가 배치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 16는 각각 다른 형상을 가지는 2종류의 연결탕로부를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16에서 나타나는 2종류의 연결탕로부에 유지되는 실리콘 용탕의 두께를 측면에서 본 단면도이다.
도 18은 도 16에서 나타나는 2종류의 연결탕로부에 유지되는 실리콘 용탕의 두께를 정성적으로 나타내는 실험결과표이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결탕로부를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연결탕로부를 나타내는 단면도이다.
도 21은 도 1의 원료 공급부 및 연결탕로부의 배치를 나타내는 도면이다.
도 22은 본 발명의 다른 측면에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 원료 공급부 및 연결탕로부의 배치를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 측면에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 원료 공급부 및 연결탕로부의 배치를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 원료 공급부, 제 1 연결탕로부 및 제 2 연결탕로부의 배치와 실리콘 용탕의 이동경로를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a schematic view of a silicon refining apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a silicon refining apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing a silicon melt according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a view showing the outside of Fig. 3. Fig.
5 is a perspective view illustrating a state in which a fluid supply unit is disposed in a silicon melt according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing the top view of FIG. 5 and a view seen from one side.
7 is a perspective view schematically showing a second silicon melt according to another embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a view showing the outside of Fig. 7. Fig.
9 is a view showing a cut surface taken along the line AA in Fig.
10 is a perspective view showing a state in which a fluid supply portion is disposed in a silicon melting portion according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing the state of FIG. 9 when viewed from the top and FIG.
12 is a perspective view schematically showing the outer side of the unidirectional solidification part according to an embodiment of the present invention.
Fig. 13 is a sectional view of Fig. 12. Fig.
14 is a cross-sectional view schematically showing a unidirectional solidification part according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing a state in which the fluid supply portion is disposed in the unidirectional solidification portion.
Fig. 16 is a view showing two kinds of connecting troughs having different shapes.
17 is a cross-sectional view showing the thickness of the silicon melt held in the two kinds of connecting bath portions shown in Fig.
FIG. 18 is an experimental result table qualitatively showing the thickness of the silicon melt held in the two kinds of connecting baths shown in FIG. 16; FIG.
FIG. 19 is a view showing a connecting bath according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a connecting bath according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 21 is a view showing the arrangement of the raw material supply portion and the connecting hot runner in FIG. 1; FIG.
22 is a view showing an arrangement of a raw material supply portion and a connecting bath portion applied to a silicon refining apparatus according to another aspect of the present invention.
FIG. 23 is a view showing an arrangement of a raw material supply part and a connecting bath part applied to a silicon refining apparatus according to another aspect of the present invention. FIG.
24 is a view schematically showing the arrangement of the raw material supply portion, the first connecting bath portion and the second connecting bath portion and the movement path of the silicon melt applied to the silicon refining apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the appended drawings illustrate the present invention in order to more easily explain the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. You will know.
또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 폴리실리콘 제조장치와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.In describing the embodiments of the present invention, it is to be noted that components having the same function are denoted by the same names and numerals, but are substantially not identical to those of the conventional polysilicon manufacturing apparatus.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, the terms used in the present application are used only to describe certain embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a schematic view of a silicon refining apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 실리콘의 정련 장치는 진공챔버(100), 전자총(200), 실리콘 용융부(300) 및 일방향 응고부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a silicon refining apparatus includes a
진공챔버(100)는 후술할 실리콘 용탕 내에 불순물이 증발될 수 있도록 내부에 진공 분위기를 유지한다. 상기 진공챔버(100) 내부의 압력은 대략 10-5 torr 일 수 있다.The
상기 진공챔버(100)의 상단에는 입자 형태의 실리콘 원료물질이 공급될 수 있는 원료투입부(120)가 설치된다.At the upper end of the
상기 원료투입부(120) 내부는 후술할 전자빔에 의한 열에 의해 파손되는 것을 방지하기 위하여 냉각수로가 설치될 수 있다.The inside of the raw
또한, 상기 원료투입부(120)는 원료 공급라인(122)과 원료 공급부의 투입구(124)를 포함할 수 있고, 상기 원료 공급부의 투입구(124)는 후술할 실리콘용융부(300)에 실리콘 원료물질이 공급되는 위치와 각도를 조절할 수 있다.The raw
전자총(Electron-gun)(200)은 상기 진공챔버(100) 내에 설치되며, 복수 개일 수 있다.The
본 실시예에 따른 상기 전자총(200)은 제 1 전자총(210) 및 제 2 전자총(220)을 포함한다.The
상기 제 1 전자총(210)은 전자빔이 상기 진공챔버(100) 내부로 조사되도록 상기 진공챔버(100)의 상단에 설치된다.The
실리콘 용융부(300)는 상기 제 1전자총(210)에 의한 전자빔이 조사되는 영역에 배치된다. 상기 실리콘 용융부(300)에서는 상기 원료투입부(120)로부터 입자 형태의 실리콘원료가 장입되고, 장입된 상기 실리콘 원료물질은 상기 제 1전자총(210)에 의하여 가속, 집적된 전자빔에 의해 용융되어 실리콘 용탕(P2)로 형성된다.The silicon fused
한편, 상기 제 1 전자총(210)은 30~35 kWh/cm2의 출력 에너지를 갖도록 제 1 전자빔을 가속 및 집적할 수 있다.Meanwhile, the
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제 1 전자총(210)는 전자빔에 의해 상기 실리콘 용탕이 외부로 튀는 등 상기 실리콘 용탕의 거동이 불안정해지는 점을 방지하기 위한 출력 에너지를 가질 수 있다.However, the present invention is not limited to this, and the
또한, 상기 실리콘 용융부(300)는 상기 실리콘 용융부 자체 재질에 의하여 발생할 수 있는 불순물의 유입을 차단하기 위하여 구리 재질을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 구리 재질을 가지는 실리콘용융부(300)는 전자빔에 의하여 파손되는 것을 방지하기 위하여 냉각 효율을 용이하게 제어할 수 있는 유로부를 포함할 수 있다. 상기 유로부를 포함하는 상기 실리콘 용융부에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.It is preferable that the
일방향 응고부(400)는 상기 제 2전자총(220)에 의한 제 2전자빔이 조사되는 영역에 배치되며, 상기 실리콘 용융부(300)와 인접하게 된다.The
또한, 상기 일방향 응고부(400)는 실리콘 용융부(300)와 마찬가지로 구리 재질을 가질 수 있다. The
상기 일방향 응고부(400)는 상기 실리콘 용탕(P2)을 연속적으로 주조함과 동시에 금속 불순물의 편석을 유도하여 실리콘 정련 및 고순도 폴리실리콘 생산 효율을 향상시킬 수 있다.The
한편, 상기 제 2 전자총(220)은 8~14 kWh/cm2의 출력 에너지를 갖도록 제 2 전자빔을 가속 및 집적할 수 있다.Meanwhile, the
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제 2 전자총(210)는 상기 제 2 전자빔에 용융 상태를 유지하고 전자빔에 의해 상기 실리콘 용탕이 외부로 튀는 등 상기 실리콘 용탕의 거동이 불안정해지는 점을 방지하기 위한 출력 에너지를 가질 수 있다.However, the present invention is not limited to this, and the
연결탕로부(500)는 상기 실리콘 용융부(300)의 제 1 채널부(301)과 상기 일방향 응고부(400)의 제 2 채널부(401)가 서로 접하여 이루어질 수 있고, 상기 연결탕로부(500)는 상기 실리콘 용탕이 상기 실리콘 용융부(300)에서 상기 일방향 응고부(400)로 공급될 수 있는 채널을 제공한다.The
상기 연결탕로부(500)는 하면부(501)와 상기 하면부(501)의 양 끝단에서 실질적으로 수직방향으로 연장된 한쌍의 측면부(502)를 포함한다.The connecting
이에 따라, 상기 원료 공급부(122)를 통하여 실리콘 원료물질이 공급되는 량만큼 상기 실리콘 용융부(300)에 저장된 실리콘 용탕이 상기 연결탕로부(500)를 통하여 상기 일방향 응고부(400)로 공급될 수 있다.Thus, the silicon melt stored in the
또한, 상기 연결탕로부(500)는 상기 하면부(501)에서부터 상부 방향으로 각각 마주보는 상기 측면부(502)의 거리가 넓어질 수 있다. 이에 따라, 상기 연결탕로부(500)을 따라 흐르는 실리콘 용탕에 전자빔이 조사될 수 있어 실리콘 정련 효과를 향상시키고, 상기 연결탕로부(500)의 주변 부분에 전자빔이 조사되는 영역이 줄어들게 되어 상기 연결탕로부(500)의 내구성이 향상될 수 있다.In addition, the distance of the
상기 연결탕로부(500)에 대한 자세한 설명은 이후 도면을 참조하여 후술하기로 한다.A detailed description of the connecting
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a schematic view of a silicon refining apparatus according to another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치는 이미 설명한 본 발명의 일 실시예와 유사함으로, 이에 따른 동일한 기능을 갖는 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.As shown in the figure, the silicon refining apparatus according to another embodiment of the present invention is similar to the one embodiment of the present invention described above, so that a description of a configuration having the same function will be omitted.
본 발명의 일 실시예와 달리, 실리콘 용융부는 제 1 실리콘 용융부(310) 및 제 2 실리콘 용융부(320)를 포함한다.Unlike the embodiment of the present invention, the silicon melting portion includes the first
제 1 실리콘 용융부(310)는 상기 전자빔이 조사되는 영역 내에 배치되며, 상기 실리콘 원료물질이 장입되어 상기 전자빔에 의해 상기 실리콘 원료물질이 용융되어 실리콘 용탕이 형성된다.The first silicon fused
또한, 상기 제 1 실리콘 용융부(310)는 제 1 채널부(311)를 갖고, 직육면체 형상을 갖는다.The first silicon melted
제 2 실리콘 용융부(320)는 상기 제 1 채널부(311)와 접하는 제 2 채널부(321)를 갖고, 직육면체 형상을 갖는다.The second silicon fused
제 1 연결탕로부(510)는 상기 제 1 채널부(311)와 상기 제 2 채널부(321)가 접하여 형성되며, 실리콘 용탕이 상기 제 1 실리콘 용융부(310)에서 상기 제 2 실리콘 용융부(320)로 이동할 수 있는 통로를 제공한다.The
일방향 응고부(400)는 상기 제 2 실리콘 용융부(320)로부터 공급되는 실리콘 용탕이 응고될 수 있고, 폴리실리콘 잉곳이 형성되는 공간을 제공한다.The
또한, 상기 제 2 실리콘 용융부(320)는 제 3 채널부(322)를 갖고, 상기 일방향 응고부(400)는 제 4 채널부(402)를 갖는다.The second
제 2 연결탕로부(520)는 상기 제 3 채널부(322)와 상기 제 4 채널부(402)가 서로 접하여 이루어지며, 실리콘 용탕이 상기 제 2 실리콘 용융부(320)에서 상기 일방향 응고부(400)로 이동할 수 있는 통로를 제공한다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 용융부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 외측을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a perspective view schematically showing a silicon melting portion according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing the outside of FIG.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 실리콘 용융부를 설명하기로 한다.3 and 4, a silicon melting portion applied to a silicon refining apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
실리콘 용융부(300)는 상기 실리콘 용융부(300)의 외측에 배치되며, 유체가 흐르는 유로부(340)를 포함한다.The silicon fused
상기 유로부(340)는 제 1 유로부(341)와 제 2 유로부(342)를 포함한다.The
상기 제 1 유로부(341)는 복수 개의 슬릿에 의해 형성된 복수의 유로를 가질 수 있다.The first
즉, 복수 개의 슬릿이 형성된 제 1 유로부(341)는 상기 실리콘 용융부(300) 외측의 표면적을 증가시키는 역할을 수행한다.That is, the first
따라서, 상기 제 1 유로부(341)에 냉각 유체를 흐르게 할 경우 상기 냉각 유체는 상기 실리콘 용융부(300) 외측과 접촉할 수 있는 면적이 증가하게 되어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. Therefore, when the cooling fluid flows through the first
또한, 상기 실리콘 용융부(300)가 장시간 동안 전자빔에 의해 노출된 경우 열에 의한 파손을 방지할 수 있다.In addition, when the
상기 제 2 유로부(342)는 상기 제 1 유로부(341)에 연장되고, 상기 복수의 유로가 서로 연결되어 하나의 유로를 형성한다.The second
상기 실리콘 용융부(300) 외측에 상기 제 1 유로부(341)와 상기 제 2 유로부(342)를 가지도록 하기 위하여 절삭 가공 등을 할 수 있다.Cutting process or the like may be performed to have the first
상기 제 2 유로부(342)는 상기 제 1 유로부(341)에 연장되어 서로 연결되는 구조를 가짐으로써, 상기 실리콘 용융부(300)의 외측을 상기 제 1 유로부(341)만으로 연장되도록 슬릿을 형성할 필요가 없어 상기 절삭 가공이 손쉬울 수 있다.The second
한편, 상기 실리콘 용융부(300)는 상기 실리콘 용탕이 이동할 수 있는 채널을 제공하는 채널부(360)를 가진다.The
상기 제 2 유로부(342)는 상기 제 1 유로부(341)보다 상기 채널부(360)에 가까이 배치될 수 있다.The second
또한, 상기 제 2 유로부(342)는 상기 제 1 유로부(341)가 연결되어 하나의 유로를 형성함으로써, 상기 제 2 유로부(342)는 유로의 폭이 커지게 된다.In addition, the second
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 실리콘 용융부는 제 1 유로부(341)와 제 2 유로부(342)를 포함하고, 상기 제 2 유로부(342)에 흐르는 유량은 상기 제 1 유로부(341)에 흐르는 유량보다 많을 수 있다.The silicon melt according to another aspect of the present invention includes a first
이에 따라, 제 2 유로부(342)는 냉각 유체의 냉각 속도를 빠르게 하여 상기 채널부(360) 주변의 열을 효과적으로 제거할 수 있다.Accordingly, the second
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 실리콘 용융부(300)는 외측에 배치된 복수의 유로부(340)를 가질 수 있다.Meanwhile, the silicon fused
상기 복수의 유로부(340) 중 적어도 어느 하나의 유로부(342)의 유로 폭은 나머지 유로부(341)의 유로 폭보다 클 수 있다.The flow path width of at least one of the plurality of
또한, 상기 적어도 어느 하나의 유로부(343)는 상기 실리콘 용융부(300)의 채널부(360)의 주변에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 적어도 어느 하나의 유로부(343)의 유로 폭이 큰 구조를 가짐으로써, 냉각 유체의 냉각 속도를 빠르게 하여 상기 채널부(360) 주변의 열을 효과적으로 제거할 수 있다.The at least one
이에 따라, 상기 적어도 어느 하나의 유로부(343)의 유로 폭이 상기 채널부(360) 주변에 배치됨으로써, 전자빔이 직접 조사될 수 있는 상기 실리콘 용융부(300)의 채널부(360)가 열의 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, since the channel width of the at least one
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 용융부에 유체공급부가 배치된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5를 위에서 본 모습과 일측에서 본 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a fluid supply unit is disposed in a silicon melting unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing the top view of FIG. 5 and a view from one side.
도 5 및 도 6을 참조하여 유로부에 유체가 공급되는 위치를 설명하기로 한다.5 and 6, the position where fluid is supplied to the flow path portion will be described.
상기 유로부에 유체를 공급하는 유체 공급부(370)를 더 포함할 수 있다.And a
상기 유체 공급부(370)는 상기 실리콘 용융부(300)의 외측 에 설치되며, 상기 제 2 유로부(342)에 유체를 공급할 수 있다.The
본 발명의 또 다른 측면에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 실리콘 용융부(300)는 각 외측에 배치된 각각의 유로부(340)를 포함하고, 상기 인접한 외측에 배치된 유로부들은 상기 실리콘 용융부(300)의 내부를 관통하여 서로 공간적으로 연결될 수 있다.The
또한, 상기 유로부(340)들 간에 관통되는 영역은 상기 실리콘 용융부(300)의 모서리부일 수 있다.In addition, a region penetrating between the
한편, 냉각 유체를 공급하는 유체 공급부(370)는 상기 실리콘 용융부(300)의 각 외측에서 각각 설치될 수도 있으나, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 실리콘 용융부(300)의 각각 외측에 배치된 유로부(340)는 공간적으로 연결되어 하나의 유체 공급부(370)를 통하여 실리콘 용융부(300)를 냉각시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다.The
이에 따라, 상기 유체 공급부(370)를 통하여 냉각 유체의 공급량을 제어하기 손쉽고, 실리콘 용융부(300)를 냉각하는 구조가 단순하게 하여 유지, 관리가 용이할 수 있다.Accordingly, the supply amount of the cooling fluid can be easily controlled through the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 실리콘 용융부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 외측을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a perspective view schematically showing a second silicon melt according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view showing the outside of FIG. 7. FIG.
도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 실리콘 용융부에 배치된 유로부를 설명하기로 한다.Referring to FIGS. 7 and 8, a flow path portion disposed in a silicon melting portion applied to a silicon refining apparatus according to another aspect of the present invention will be described.
전술한 바와 같이, 상기 실리콘 용융부(300)는 상기 제 1 실리콘 용융부(310)와 상기 제 2 실리콘 용융부(320)를 포함한다.As described above, the
도 7에 도시된 제 2 실리콘 용융부(320)는 제 1 연결탕로부(510)와 제 2 연결탕로부(520)를 포함하기 때문에 전술한 상기 제 2 실리콘 용융부(320)의 외측 중 제 1 연결탕로부(510)가 포함되는 외측의 구조가 상기 실리콘 용융부(300)와 차이가 있으나, 복수 개의 유로를 형성하는 제 1 유로부(341)와 상기 제 1 유로부(341)에 연장되어 상기 제 2 유로부(342)가 연결되는 구조는 유사하다.Since the second
도 9는 도 7의 A-A선을 따라 절취한 절단면을 나타내는 도면이다.9 is a view showing a cut surface taken along the line A-A in Fig.
도 9를 참조하면, 제 2 실리콘 용융부(320)의 제 2 채널부(321) 또는 제 3 채널부(322)의 주변에 상기 제 1 유로부(341)의 유로 폭보다 큰 제 2 유로부(344)가 배치될 수 있다.9, the
이에 따라, 상기 제 2 유로부(344)에 냉각 유체를 공급할 경우 상기 제 2 채널부(321) 또는 상기 제 3 채널부(322)의 주변을 빠르게 냉각시킬 수 있다. Accordingly, when the cooling fluid is supplied to the second
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 용융부에 유체공급부가 배치된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 10을 위에서 본 모습과 외측에서 본 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a fluid supply unit is disposed in a silicon melting portion according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a view showing a state when the fluid supply unit is viewed from above and FIG.
도 11에 도시된 바와 같이, 유체 공급부(351)는 상기 제 1 연결탕로부(510)와 상기 제 2 연결탕로부(520)가 배치되지 않은 모서리부의 상부에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 11, the fluid supply unit 351 may be disposed on an upper portion of the corner where the first
상기 유체 공급부(370)에 공급된 냉각 유체는 상기 제 2 실리콘 용융부(320)의 외측에서 유로부(340)를 따라 흐르게 되어 장시간의 냉각효율을 증가시킬 수 있다. The cooling fluid supplied to the
또한, 상기 냉각 유체는 상기 제 2 실리콘 용융부(320)의 공급된 외측을 모두 흐른 경우 상기 제 2 실리콘 용융부(320)의 모서리부에 상기 유로부들 간에 관통되는 영역을 통하여 인접한 외측의 유로부로 이동하게 된다.In addition, when the cooling fluid flows all over the supplied outer side of the second
상기 냉각 유체는 상기 실리콘 용융부의 주변부(360)의 유로부(340)를 모두 통과한 후 상기 실리콘 용융부의 하면부에 설치된 유로부를 통과한 후 유체배출부(380)를 통하여 상기 냉각 유체는 외부로 배출될 수 있다. The cooling fluid passes through the
다시 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 측면에 따른 제 1 유로부와 제 2 유로부의 위치를 보다 자세히 설명하도록 한다.Referring again to FIG. 6, the positions of the first flow path portion and the second flow path portion according to another aspect of the present invention will be described in more detail.
상기 실리콘 용융부(300)는 상기 실리콘 용탕의 저장공간을 형성하는 중심부(361)와 상기 중심부(361)를 구획하는 주변부(362) 및 상기 주변부(362) 상부에 형성된 채널부(360)를 포함한다.The
상기 제 1 유로부(341)는 상기 실리콘 용융부(300)의 중심부(361)와 대응되어 배치될 수 있다.The first
상기 제 2 유로부(342)는 상기 실리콘 용융부(300)의 주변부(362)와 대응되어 배치될 수 있다.The second
또한, 상기 제 2 유로부(343)는 상기 채널부(360)와 인접하여 배치될 수 있다.Further, the second
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 응고부의 외측을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 13는 도 12의 단면도이고, 도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 응고부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.FIG. 12 is a perspective view schematically showing an outer side of the unidirectional solidification part according to an embodiment of the present invention, FIG. 13 is a sectional view of FIG. 12, and FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a unidirectional solidification part according to an embodiment of the present invention .
본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 응고부(400)는 외측에 배치된 복수의 냉각유로부(440)를 가질 수 있다. The
상기 일방향 응고부(400)는 복수의 냉각유로부(440)를 가짐으로써, 상기 일방향 응고부(400)의 외측의 표면적을 증가시키게 되어 연속적으로 진행되는 실리콘의 정련 과정에서 장시간의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.Since the
상기 복수의 냉각유로부(440)는 상기 일방향 응고부(400)의 외측에 복수의 슬릿에 의해 형성되며, 상기 복수의 냉각유로부(440) 중 적어도 어느 하나의 냉각유로부(450)의 유로 폭은 나머지 유로 폭보다 클 수 있다.The plurality of cooling
또한 상기 적어도 어느 하나의 냉각유로부(450)는 상기 일방향 응고부의 외측 상부에 배치될 수 있다.At least one of the cooling channel portions 450 may be disposed on the outer side of the unidirectional solidification portion.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 일방향 응고부(400)는 외측에 설치된 유체가 흐르는 제 1 냉각유로부(450)와 제 2 냉각유로부(440)를 포함하고, 상기 제 1 냉각유로부(450)에 흐르는 유체의 유량은 상기 제 2 냉각유로부(440)에 흐르는 유체의 유량보다 많을 수 있다.According to another aspect of the present invention, the
또한, 상기 제 1 냉각유로부(450)는 상기 일방향 응고부(400)의 외측 상부에 배치될 수 있다. The first cooling channel portion 450 may be disposed on the outer side of the
따라서, 상기 제 1 냉각유로부(450)는 전자빔이 직접적으로 노출될 수 있는 상기 일방향 응고부(400)의 외측 상부에 배치됨으로써, 상기 제 2 냉각유로부(440)보다 많은 유체를 제 1 냉각유로부(450)에 흐를 수 있게 되어 상기 일방향 응고부(400)의 외측 상부의 냉각 속도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the first cooling channel portion 450 is disposed on the outer side of the one-
도 15는 일방향 응고부에 유체 공급부가 배치된 모습을 나타내는 도면이다.15 is a view showing a state in which the fluid supply portion is disposed in the unidirectional solidification portion.
상기 일방향 응고부(400)는 상기 일방향 응고부(400)의 중심을 기준으로 상측의 냉각유로부(440)에 연결되는 제 1 냉각유체공급부(471)와 상기 일방향 응고부(400)의 중심을 기준으로 하측의 냉각유로부(440)에 연결되는 제 2 냉각유체공급부(472)를 더 포함할 수 있다.The
상기 제 1 냉각유체공급부(471)와 상기 제 2 냉각유체공급부(472)는 도면에 도시되지 않았지만, 하나의 냉각기(Chiller)에 의해 제어될 수 있다.The first cooling
이에 따라, 상기 하나의 냉각기를 통하여 상기 제 1 냉각유체공급부(471)와 상기 제 2 냉각유체공급부(472)에 공급되는 유체를 제어함으로써, 설치 및 유지비용을 절감할 수 있다.Accordingly, by controlling the fluid supplied to the first cooling
한편, 상기 제 1 냉각유체공급부(471)와 상기 제 2 냉각유체공급부(472)에 공급되는 유체는 복수 개의 냉각기에 의해 유체의 유량을 제어될 수 있다.Meanwhile, the fluid supplied to the first cooling
이에 따라, 상기 제 1 냉각유체공급부(471)와 상기 제 2 냉각유체공급부(472)에 공급되는 유체의 유량을 개별적으로 제어함으로써, 상기 상측의 냉각유로부(440) 및 상기 하측의 냉각유로부(440)의 유체의 온도가 개별적으로 제어되어 냉각효율을 높일 수 있다.The flow rate of the fluid supplied to the first cooling
이와 같이, 상기 일방향 응고부(400)는 상기 제 1 냉각유체공급부(471)와 상기 제 2 냉각유체공급부(472) 각각을 통하여 유체가 공급됨으로써, 유체가 공급되어 배출되는 시간과 경로를 줄이게 되어 냉각효율을 높일 수 있다.As described above, since the fluid is supplied through the first cooling
한편, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 일방향 응고부(400)는 상기 일방향 응고부(400)에 설치된 흑연 더미바를 냉각시킬 수 있는 제 3 냉각유체공급부를 포함할 수 있다.The
도 16 내지 도 18을 참조하여 연결탕로부를 보다 자세히 설명하기로 한다.The connecting bath part will be described in more detail with reference to FIG. 16 to FIG.
도 16는 각각 다른 형상을 가지는 2종류의 연결탕로부를 나타내는 도면이다.Fig. 16 is a view showing two kinds of connecting troughs having different shapes.
도 16의 (a)에 도시된 연결탕로부(500a)의 하면부가 평탄하고, 서로 마주보는 측면부는 평행하다.The lower surface of the connecting
즉, 상기 연결탕로부(500a)는 상기 실리콘 용탕이 상기 실리콘용융부(300)에서 상기 일방향 응고부(400)로 이송되는 방향에 따라 하면부의 단면적이 일정하다.That is, the cross-sectional area of the lower portion of the
도 16의 (b)에 도시된 본 발명의 일 측면에 따른 연결탕로부(500b)는 상기 실리콘 용탕(P2)이 상기 실리콘용융부(300)에서 상기 일방향 응고부(400)로 이송되는 방향에 따라 하면부의 단면적이 작아지는 형상을 가진다.The
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 연결탕로부(500b)의 채널의 폭은 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 좁아질 수 있다.In addition, the width of the channel of the connecting
이와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 연결탕로부(500b)는 하면부의 단면적이 작아지는 형상만으로 한정되지 않고, 상기 연결탕로부(500b)의 채널의 폭이 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 좁아질 수 있게 됨으로써, 상기 실리콘 용탕이 상기 연결탕로부(500b)에 존재할 수 있는 시간을 확보할 수 있다.As described above, the connecting
또한, 상기 연결탕로부(500b)의 하면부는 평탄하다.In addition, the lower surface of the connecting
도 17은 도 16에서 나타나는 2종류의 연결탕로부에 유지되는 실리콘 용탕의 두께를 측면에서 본 단면도이다.17 is a cross-sectional view showing the thickness of the silicon melt held in the two kinds of connecting bath portions shown in Fig.
즉, 도 17은 본 발명의 일 측면에 따른 실리콘의 정련장치를 이용하여 도 16에 도시된 2종류의 연결탕로부에 유지되는 실리콘 용탕의 두께를 비교하기 위한 실험 결과를 나타내는 도면이다.That is, FIG. 17 is a graph showing experimental results for comparing the thicknesses of silicon melt held in the two kinds of connection tanks shown in FIG. 16 using a silicon refining apparatus according to one aspect of the present invention.
도 17의 (a)는 도 16의 (a)에 따른 연결탕로부의 단면을 나타내는 도면이다. 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이, 이송되는 방향에 따라 실리콘 용탕의 양이 줄어드는 것을 알 수 있다.Fig. 17 (a) is a view showing a cross-section of a connecting bath part according to Fig. 16 (a). Fig. As shown in Fig. 17 (a), it can be seen that the amount of silicon melt is reduced in accordance with the direction in which it is conveyed.
도 17의 (b)는 도 16의 (b)에 따른 연결탕로부의 단면을 나타내는 도면이다. 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이, 이송되는 방향에 따라 실리콘 용탕의 양이 비교적 균일한 것을 알 수 있다.Fig. 17 (b) is a view showing a cross section of the connecting bath part according to Fig. 16 (b). Fig. As shown in Fig. 17 (b), it can be seen that the amount of silicon melt is relatively uniform in accordance with the direction in which it is conveyed.
도 18은 도 16에서 나타나는 2종류의 연결탕로부에 유지되는 실리콘 용탕의 두께를 정량적으로 나타내는 실험결과표이다.Fig. 18 is an experimental result table quantitatively showing the thickness of the silicon melt held in the two kinds of connecting bath portions shown in Fig. 16. Fig.
도 18에 도시된 2종류의 연결탕로부에 대한 실험결과를 비교하면, 본 발명의 일 측면에 따른 연결탕로부(500b)에 유지되는 실리콘 용탕의 두께의 평균적인 값이 가장 크고, 상기 실리콘 용융부(300)에서 상기 일방향 응고부(400)로 공급되는 방향을 따라 상기 연결탕로부(500b)의 하면부를 덮고 있는 실리콘의 용탕의 두께가 가장 균일한 것을 알 수 있다.18, the average value of the thickness of the silicon melt held in the connecting
본 발명의 일 측면에 따른 도 15의 (b)에 도시된 연결탕로부(500b)는 일정량의 실리콘 용탕이 상기 연결탕로부(500b) 상에 유지되게 함으로써, 전자빔이 상기 연결탕로부(500b)에 직접 주사되는 것을 막을 수 있게 되어 실리콘 용융부 및 일방향 응고부의 상단부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.15B according to one aspect of the present invention allows a certain amount of silicon melt to be held on the connecting
즉, 도 16의 (b)에 도시된 연결탕로부(500b)의 구조는 폴리실리콘의 잉곳을 제조하기 위하여 정련 장치의 내구성을 향상시켜 연속적으로 실리콘을 정련할 수 있다.That is, the structure of the interconnecting
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결탕로부를 나타내는 도면이다.FIG. 19 is a view showing a connecting bath according to another embodiment of the present invention. FIG.
도 19에 도시된 연결탕로부(500c)는 상기 실리콘 용탕이 상기 실리콘 용융부(300)에서 상기 일방향 응고부(400)로 이송되는 방향에 따라 상기 하면부 일면의 기울기가 수평방향을 기준으로 증가하는 형상을 가질 수 있다.The connecting
이에 따라, 상기 실리콘 용탕은 상기 실리콘 용융부(300)에서 상기 일방향 응고부(400)로 이송되는 경우 도 19에 도시된 연결탕로부(500c)에 상기 실리콘 용탕이 유지될 수 있다.Accordingly, when the molten silicon is transferred from the
본 발명의 다른 실시예에 따른 연결탕로부(500c)는 일정량의 실리콘 용탕이 상기 연결탕로부(500c) 상에 유지되게 함으로써, 전자빔이 상기 연결탕로부(500c)에 직접 주사되는 것을 막을 수 있게 되어 실리콘 용융부 및 일방향 응고부의 상단부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.The connecting
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결탕로부의 하면부는 실리콘 용탕이 이송되는 방향으로 단면적이 작아지며 동시에 하면부 일면의 기울기가 증가하는 형상을 가질 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the lower surface of the lower portion of the connecting bath may have a shape in which the cross-sectional area decreases in the direction in which the silicon melt is conveyed and the inclination of one surface of the lower surface increases.
이에 따라, 상기 실리콘 용탕의 이송량이 적은 경우에도 연결탕로부에 실리콘 용탕이 유지될 수 있게 되어 연결탕로부가 전자빔에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, even if the amount of the molten silicon is small, the molten silicon can be held in the connecting bath, and the additional molten glass can be prevented from being damaged by the connecting bath.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연결탕로부를 나타내는 단면도이다.FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a connecting bath according to another embodiment of the present invention. FIG.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 달리, 실리콘의 정련 장치에 적용되는 연결탕로부(530)의 하면부는 일정한 곡률을 가지는 곡면부(560)를 가질 수 있다.Referring to FIG. 20, unlike the embodiment of the present invention, the lower surface of the connecting
이에 따라, 실리콘 용탕은 실리콘 용탕의 표면장력으로 인하여 상기 실리콘 용융부(300)에서 상기 일방향 응고부(400)로 원활히 공급되지 않는 것을 방지할 수 있다. Accordingly, the silicon melt can be prevented from being smoothly supplied to the
도 21은 도 1의 원료 공급부 및 연결탕로부의 배치를 나타내는 도면이다. FIG. 21 is a view showing the arrangement of the raw material supply portion and the connecting hot runner in FIG. 1; FIG.
도 21를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 정련장치에 적용되는 원료 공급부 및 연결탕로부의 배치를 살펴보기로 한다.Referring to FIG. 21, the arrangement of the raw material supplying unit and the connecting hot runner applied to the refining apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
상기 원료 공급부(120)에서 실리콘 원료물질이 상기 실리콘 용융부(300)에 공급된다. 상기 실리콘 용융부(300)에 공급된 실리콘 원료물질은 도 1에 도시된 제 1 전자총(210)에 의해 용융되어 실리콘 용탕이 형성된다.The silicon raw material is supplied to the
실리콘 용탕 내에 존재하는 비금속 불순물도 용융되어 휘발성 상태에 이른다. 휘발성 불순물은 실리콘에 비해 증기압이 높아 진공 정련을 통하여 제거될 수 있다.The non-metallic impurities existing in the silicon melt also melts and reaches a volatile state. The volatile impurities have a higher vapor pressure than silicon and can be removed through vacuum refining.
상기 연결탕로부(500)의 중심축은 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 중심축과 다른 위치에 있을 수 있다.The central axis of the connecting
상기 실리콘 용탕은 상기 실리콘 용융부(300) 내에서 다양한 이동경로를 통하여 움직일 수 있다. 다만, 상기 연결탕로부(500)의 중심축이 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 중심축과 동일한 경우 실리콘 용탕이 직선 경로를 이동할 수 있으므로, 이러한 실리콘 용탕의 배치는 정련 시간을 충분히 확보하지 못할 수 있다.The molten silicon can be moved through various movement paths in the
상기 연결탕로부(500)의 중심축이 연장된 제 1 가상선(L1)은 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 중심축이 연장된 제 2 가상선(L2)와 실질적으로 평행할 수 있다.The first imaginary line L1 in which the center axis of the connecting
또한, 상기 제 1 가상선(L1)과 상기 제 2 가상선(L2)은 상기 제 1 실리콘 용융부(300) 내에서 최대로 이격될 수 있다.The first imaginary line L1 and the second imaginary line L2 may be spaced apart from each other in the
즉, 상기 연결탕로부(500)의 중심축이 연장된 제 1 가상선(L1)은 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 중심축이 연장된 제 2 가상선(L2)와 실질적으로 평행하며, 상기 제 1 가상선(L1)과 상기 제 2 가상선(L2)은 상기 제 1 실리콘 용융부(300) 내에서 최대로 이격되도록 상기 연결탕로부(500)와 상기 원료 공급부의 투입구(124)가 배치될 수 있다.That is, the first imaginary line L1 in which the central axis of the connecting
이러한 상기 연결탕로부(500)와 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 배치는 상기 실리콘 용융부(300) 내에서 실리콘 용탕이 이동하는 경로가 길어질 수 있고, 상기 실리콘 용탕에 존재하는 휘발성 불순물이 진공 정련될 수 있는 시간과 공간을 확보할 수 있게 되어 실리콘의 정련 효율을 향상시킬 수 있다.The arrangement of the connecting
도 22은 본 발명의 다른 측면에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 원료 공급부 및 연결탕로부의 배치를 나타내는 도면이다.22 is a view showing an arrangement of a raw material supply portion and a connecting bath portion applied to a silicon refining apparatus according to another aspect of the present invention.
상기 실리콘 용융부(300)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 다만, 직육면체 형상에 제한되지 않고, 실리콘 용탕을 저장할 수 있는 형상은 적용할 수 있다.The
상기 연결탕로부의 중심축이 연장된 제 1 가상선(L1)은 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 중심축이 연장된 제 2 가상선(L2)과 실질적으로 수직할 수 있다.The first imaginary line L1 in which the center axis of the connecting trough portion is extended can be substantially perpendicular to the second imaginary line L2 in which the center axis of the
즉, 상기 연결탕로부의 중심축이 연장된 제 1 가상선(L1)은 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 중심축이 연장된 제 2 가상선(L2)과 실질적으로 수직하도록 상기 연결탕로부(501)와 상기 원료 공급부의 투입구(124)가 배치될 수 있다.That is, the first imaginary line L1, in which the center axis of the connecting bath is extended, is connected to the connecting bath 130 so that the central axis of the
이러한 상기 연결탕로부(501)와 상기 원료 공급부의 투입구(124)의 배치는 상기 실리콘 용융부(300) 내에서 실리콘 용탕이 이동하는 경로가 길어질 수 있고, 상기 실리콘 용탕에 존재하는 휘발성 불순물이 진공 정련될 수 있는 시간과 공간을 확보할 수 있게 되어 실리콘의 정련 효율을 향상시킬 수 있다.The arrangement of the
도 23은 본 발명의 또 다른 측면에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 원료 공급부 및 연결탕로부의 배치를 나타내는 도면이다.FIG. 23 is a view showing an arrangement of a raw material supply part and a connecting bath part applied to a silicon refining apparatus according to another aspect of the present invention. FIG.
상기 제 1 채널부(301)는 상기 실리콘 용융부(300)의 모서리부에 위치할 수 있다. The
상기 원료 공급부의 투입구(124)는 상기 실리콘 용융부(300)에 실리콘 원료물질이 공급되는 위치에서 용융되어 상기 연결탕로부(501)로 이동하는 경로가 가장 최대가 되도록 상기 실리콘 용융부(300) 상부에 배치될 수 있다.The
또한, 상기 원료 공급부의 투입구(124)는 상기 제 1 채널부(301)와 상기 원료 공급부의 투입구(124)를 연결하는 직선(L3)이 가장 최대가 되도록 상기 실리콘 용융부(300) 상부에 배치될 수 있다.The
따라서, 상기 원료 공급부의 투입구(124)와 상기 제 1 채널부(301)는 상기 실리콘 용융부(300) 내에서 가장 최대로 이격되는 배치를 가질 수 있다.Therefore, the
상기 직선(L3)이 최대의 길이를 가지도록 상기 원료 공급부의 투입구(124)가 상기 실리콘 용융부(300) 상부에 배치됨으로써, 상기 실리콘 용탕이 상기 실리콘 용융부(300) 내에서 존재할 수 있는 시간과 공간을 확보하게 되어 실리콘의 정련 효율을 향상시킬 수 있다.The
또한, 본 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치를 이용하여 폴리실리콘 잉곳을 연속적으로 제조할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.Further, the polysilicon ingot can be continuously produced using the silicon refining apparatus according to the present embodiment, and the manufacturing cost can be reduced.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치에 적용되는 원료 공급부, 제 1 연결탕로부 및 제 2 연결탕로부의 배치와 실리콘 용탕의 이동경로를 개략적으로 나타내는 도면이다.24 is a view schematically showing the arrangement of the raw material supply portion, the first connecting bath portion and the second connecting bath portion and the movement path of the silicon melt applied to the silicon refining apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 24를 참조하여 도 2에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원료 공급부, 제 1 연결탕로부 및 제 2 연결탕로부의 배치를 보다 자세하게 설명하기로 한다.Referring to FIG. 24, the arrangement of the raw material supplying unit, the first connecting bathtub unit and the second connecting bathtub unit according to still another embodiment of the present invention shown in FIG. 2 will be described in more detail.
상기 제 3 채널부(322)는 상기 제 2 실리콘 용융부(320)의 모서리부에 위치할 수 있다.The
상기 제 1 연결탕로부(510)는 상기 실리콘 용탕이 상기 제 2 연결탕로부(520)로 이동하는 경로가 가장 최대가 되도록 배치될 수 있다.The first
또한, 상기 제 2 채널부(321)는 상기 제 2 채널부(321)와 상기 제 3 채널부(322)를 연결하는 직선(L3)이 최대가 되도록 상기 제 2 실리콘 용융부(320) 상부에 배치될 수 있다.The
이러한 상기 제 1 연결탕로부(510)와 상기 제 2 연결탕로부(520)의 배치는 상기 제 2 실리콘 용융부(200) 내에서 실리콘 용탕이 이동하는 경로가 길어질 수 있고, 상기 실리콘 용탕에 존재하는 휘발성 불순물이 진공 정련될 수 있는 시간과 공간을 확보할 수 있게 되어 실리콘의 정련 효율을 향상시킬 수 있다.The arrangement of the first and second
한편, 상기 제 1 채널부(311)는 상기 제 1 실리콘 용융부(300)의 모서리부에 위치할 수 있다.The
상기 원료 공급부의 투입구(124)는 상기 제 1 실리콘 용융부(310)에 실리콘 원료물질이 공급되는 위치에서 용융되어 상기 제 1 연결탕로부(510)로 이동하는 경로가 최대가 되도록 배치될 수 있다.The
상기 원료 공급부의 투입구(124)는 상기 제 1 채널부(311)와 상기 원료 공급부의 투입구(124)를 연결하는 직선(L4)이 가장 최대가 되도록 상기 제 1 실리콘 용융부(310) 상부에 배치될 수 있다.The
이와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴리실리콘 잉곳 제조를 위한 실리콘 정련 장치는 실리콘 용융부가 복수 개이고 복수 개의 실리콘 용융부를 연결하는 제 1 연결탕로부(510)를 통하여 실리콘 용탕이 이동시 실리콘 용탕의 이동하는 경로가 도시된 화살표에서 나타나는 것처럼 제 1 실리콘 용융부(310)와 제 2 실리콘 용융부(320) 내에서 최대가 됨을 알 수 있다.As described above, according to another embodiment of the present invention, there is provided a silicon refining apparatus for producing a polysilicon ingot, comprising a plurality of silicon melting units and a plurality of silicon melting units, It can be seen that the traveling path of the
이러한 원료 공급부(120), 제 1 연결탕로부(510) 및 제 2 연결탕로부(520)의 배치를 통하여 실리콘 용탕 내에 휘발성 불순물이 제거될 수 있는 시간과 공간이 충분히 확보할 수 있게 되어 실리콘 정련 효과를 향상시킬 수 있다.By arranging the raw
또한, 종래 기술에 따른 폴리실리콘 잉곳을 회분 방식으로 1회씩 생산하는 것과 달리, 본 실시예에 따른 실리콘의 정련 장치를 이용하여 폴리실리콘 잉곳을 연속적으로 제조할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.Further, unlike the conventional method in which a polysilicon ingot is produced one time by batch method, a polysilicon ingot can be continuously manufactured using the silicon refining apparatus according to the present embodiment, and manufacturing cost can be reduced .
본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims, It is obvious.
100: 진공챔버
200: 전자총
300: 실리콘 용융부
310: 제 1 실리콘 용융부
320: 제 2 실리콘 용융부
400; 일방향 응고부
500: 연결탕로부
510: 제 1 연결탕로부
520: 제 2 연결탕로부100: Vacuum chamber
200: electron gun
300: silicon melting portion
310: first silicon melting section
320: second silicon melt portion
400; Unidirectional solidifying portion
500: Connection boiler
510: the first connecting bath part
520: second connecting bath section
Claims (21)
상기 진공 챔버에 구비되어 전자빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 전자총(Electron-gun);
상기 전자빔이 조사되는 영역 내에 배치되며, 실리콘 원료물질이 장입되어 상기 전자빔에 의해 상기 실리콘 원료물질이 용융되어 실리콘 용탕이 형성되는 실리콘 용융부;
상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부; 및
상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고,
상기 연결탕로부는 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 상 방향으로 연장된 한쌍의 측면부를 포함하고, 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 상기 하면부의 단면적이 작아지는 실리콘의 정련 장치.A vacuum chamber for maintaining a vacuum atmosphere;
At least one electron gun provided in the vacuum chamber to irradiate an electron beam;
A silicon melt disposed in the region to which the electron beam is irradiated, in which silicon raw material is charged and the silicon raw material is melted by the electron beam to form silicon melt;
A unidirectional solidifying portion for solidifying the silicon melt supplied from the silicon melting portion; And
Wherein the first channel portion of the silicon melt portion and the second channel portion of the unidirectional solidification portion are in contact with each other,
And a pair of side portions extending upward from both ends of the lower surface portion, the cross-sectional area of the lower surface portion being reduced according to a direction in which the silicon melt is conveyed.
상기 연결탕로부는
상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 각각 마주보는 상기 측면부 간의 거리는 좁아지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.The method according to claim 1,
As a result,
And the distance between the side portions facing each other is narrowed in accordance with the direction in which the silicon melt is fed.
상기 연결탕로부는
상기 하면부에서부터 상부 방향으로 각각 마주보는 상기 측면부 간의 거리가 넓어지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.The method according to claim 1,
As a result,
Wherein a distance between the side portions facing each other from the bottom portion to the top portion is widened.
상기 연결탕로부의 하면부는 소정의 곡률을 갖는 곡면을 갖는 끝단부를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.The method according to claim 1,
Wherein a bottom portion of the connecting pipe has an end portion having a curved surface having a predetermined curvature.
상기 실리콘 용융부 또는 상기 일방향 응고부는
구리 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.The method according to claim 1,
The silicon melt or the unidirectional solidification portion
Characterized in that it has a copper material.
상기 실리콘 용융부는 외측에 배치되며, 유체가 흐르는 유로부를 포함하고,
상기 유로부는
복수 개의 슬릿에 의해 형성된 복수의 유로를 포함하는 제 1 유로부와
상기 제 1 유로부에 연장되고, 상기 복수의 유로가 서로 연결되어 하나의 유로를 형성하는 제 2 유로부를 포함하는 실리콘의 정련 장치.The method according to claim 1,
Wherein the silicon molten portion is disposed on the outer side and includes a flow path portion through which the fluid flows,
The flow-
A first flow path portion including a plurality of flow paths formed by a plurality of slits;
And a second flow path portion extending to the first flow path portion, the plurality of flow paths being connected to each other to form one flow path.
상기 실리콘 용융부는 각 외측에 배치된 각각의 유로부를 포함하고,
인접한 상기 유로부들은 상기 실리콘 용융부의 내부를 관통하여 서로 공간적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.The method according to claim 1,
Wherein the silicon molten portion includes respective flow paths disposed on the outer side,
And the adjacent flow path portions are spatially connected to each other through the inside of the silicon melted portion.
상기 일방향 응고부는 외측에 배치된 복수의 냉각유로부를 갖고,
상기 복수의 냉각유로부 중 적어도 어느 하나의 냉각유로부의 유로 폭은 나머지 유로 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.The method according to claim 1,
Wherein the unidirectional solidifying portion has a plurality of cooling channel portions disposed on the outer side,
Wherein a flow path width of at least one of the plurality of cooling path portions is larger than a remaining flow path width.
상기 실리콘 용융부는 제 1 실리콘 용융부와 제 2 실리콘 용융부를 포함하고,
상기 제 1 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 1 연결탕로부 및
상기 제 2 실리콘 용융부의 제 3 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 4 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 2 연결탕로부를 포함하고,
상기 제 1 연결탕로부와 상기 제 2 연결탕로부는 각각 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 실질적으로 수직방향으로 연장된 한 쌍의 측면부를 포함하고,
상기 제 1 연결탕로부와 상기 제 2 연결탕로부 중 적어도 하나는 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 상기 하면부의 단면적이 작아지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치. The method according to claim 1,
Wherein the silicon melting portion includes a first silicon melting portion and a second silicon melting portion,
A first connecting bath portion having a first channel portion of the first silicon fused portion and a second channel portion of the second silicon fused portion being in contact with each other,
And a second connection trough portion having a third channel portion of the second silicon melt portion and a fourth channel portion of the unidirectional solidification portion being in contact with each other,
Wherein the first connection pipe portion and the second connection pipe portion have a bottom portion and a pair of side portions extending substantially vertically at both ends of the bottom portion,
Wherein at least one of the first connection pipe portion and the second connection pipe portion has a smaller cross sectional area according to a direction in which the silicon melt is fed.
상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부; 및
상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고,
상기 연결탕로부의 채널의 폭은 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 좁아지는 실리콘의 정련 장치.A silicon melt portion in which the silicon raw material is melted and stored;
A unidirectional solidifying portion for solidifying the silicon melt supplied from the silicon melting portion; And
Wherein the first channel portion of the silicon melt portion and the second channel portion of the unidirectional solidification portion are in contact with each other,
Wherein a width of the channel in the connecting bath is narrowed in accordance with a direction in which the molten silicon is transferred.
상기 연결탕로부는 상기 제 1 채널부와 상기 제 2 채널부로 이루어진 채널의 폭이 상측으로 넓어지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the width of the channel formed by the first channel portion and the second channel portion is widened upward.
상기 실리콘 용융부 또는 상기 일방향 응고부는
구리 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련장치.11. The method of claim 10,
The silicon melt or the unidirectional solidification portion
Characterized in that it has a copper material.
상기 실리콘 용융부에 실리콘 원료물질을 공급하는 원료 공급부를 포함하고,
상기 연결탕로부의 중심축은 상기 원료 공급부의 투입구의 중심축과 다른 위치에 있는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.11. The method of claim 10,
And a raw material supply portion for supplying the silicon raw material to the silicon melting portion,
And the central axis of the connecting bath portion is located at a position different from the central axis of the inlet of the raw material supply portion.
상기 실리콘 용융부는 제 1 실리콘 용융부와 제 2 실리콘 용융부를 포함하고,
상기 제 1 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 제 2 실리콘 용융부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 1 연결탕로부 및
상기 제 2 실리콘 용융부의 제 3 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 4 채널부가 서로 접하여 이루어진 제 2 연결탕로부를 포함하고,
상기 제 1 연결탕로부는 상기 제 1 채널부와 상기 제 2 채널부로 이루어진 채널 또는 상기 제 2 연결탕로부는 상기 제 3 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 4채널부로 이루어진 채널의 폭이 상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 좁아지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the silicon melting portion includes a first silicon melting portion and a second silicon melting portion,
A first connecting bath portion having a first channel portion of the first silicon fused portion and a second channel portion of the second silicon fused portion being in contact with each other,
And a second connection trough portion having a third channel portion of the second silicon melt portion and a fourth channel portion of the unidirectional solidification portion being in contact with each other,
Wherein a width of a channel formed by the first channel portion and the second channel portion or a channel formed by the third channel portion and the fourth channel portion of the one- Is narrowed in accordance with the direction in which the silicon is fed.
상기 실리콘 용융부로부터 공급되는 실리콘 용탕을 응고시키는 일방향 응고부를 포함하고,
상기 실리콘 용융부의 제 1 채널부와 상기 일방향 응고부의 제 2 채널부가 서로 접하여 이루어진 연결탕로부를 포함하고,
상기 연결탕로부는 하면부와 상기 하면부의 양 끝단에서 상 방향으로 연장된 한쌍의 측면부를 포함하고,
상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 상기 하면부 일면의 기울기가 수평방향을 기준으로 증가하는 실리콘의 정련 장치.A silicon melting portion in which a molten silicon is formed; And
And a unidirectional solidifying portion for solidifying the silicon melt supplied from the silicon melting portion,
Wherein the first channel portion of the silicon melt portion and the second channel portion of the unidirectional solidification portion are in contact with each other,
And a pair of side portions extending upward from both ends of the lower surface portion,
Wherein a slope of the lower surface of the silicon melt increases with respect to a horizontal direction according to a direction in which the silicon melt is fed.
상기 연결탕로부는
상기 실리콘 용탕이 이송되는 방향에 따라 각각 마주보는 상기 측면부 간의 거리는 좁아지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.20. The method of claim 19,
As a result,
And the distance between the side portions facing each other is narrowed in accordance with the direction in which the silicon melt is fed.
상기 연결탕로부는
상기 하면부에서부터 상부 방향으로 각각 마주보는 상기 측면부 간의 거리가 넓어지는 것을 특징으로 하는 실리콘의 정련 장치.20. The method of claim 19,
As a result,
Wherein a distance between the side portions facing each other from the bottom portion to the top portion is widened.
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