KR101482424B1 - 실리콘 웨이퍼 재결정 장치 및 실리콘 웨이퍼 재결정 방법 - Google Patents

실리콘 웨이퍼 재결정 장치 및 실리콘 웨이퍼 재결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 종래기술에서의 폴리실리콘 필름이 서셉터와 직접 닿아 있기 때문에 발생되는 그레인의 크기의 감소, 결정 결함의 증가, 응고된 실리콘과 서셉터가 붙어버리거나 실리콘이 균열이 생기는 문제점 등을 해결하기 위하여, 종래기술의 폴리실리콘 필름과 맞닿아 있는 평판 구조의 서셉터를 이동방향으로는 일정한 간격 S으로 일정한 폭 W의 막대들을 배열한 구조를 제안하였으며, 이동방향과 수직한 방향으로는 간격 S1으로 폭 W1을 갖는 돌출된 구조를 갖도록 제안하였다.
또한 서셉터의 윗 모양을 변경함으로써 폴리실리콘 필름과 서셉터가 맞닿은 부분의 두께를 감소할 수 있도록 제안하였으며, 마지막으로 제안된 서셉터 모양을 갖는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치에서 서셉터의 어떤 부분도 액체실리콘과 접하지 않도록 재결정 장치의 동작 방법을 제안하여 종래 기술의 문제점들을 해결할 수 있게 하였다.

Description

실리콘 웨이퍼 재결정 장치 및 실리콘 웨이퍼 재결정 방법 {SILICON WAFER RECRYSTALIZTION DEVICE AND METHOD OF RECRYSTALIZING SILICON WAFER}
본 발명은 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼의 제조를 위해 사용되는 재결정 장치의 서셉터(susceptor) 구조 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
근래 화석 에너지원 고갈과 이산화탄소에 의한 지구 온난화 등 환경오염 문제로 인하여 청정 대체 에너지 확보가 전 세계적인 문제로 대두되면서 태양전지에 대한 관심이 집중되고 있다. 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 상용화된 방법인 캐스팅(casting)법은 제조된 폴리실리콘을 파쇄, 용융 및 고형화하여 사각형 잉곳(ingot)으로 만든 뒤, 이를 절단(slicing)하여 웨이퍼를 만드는 방법으로서, 절단 과정에서 약 40% 이상의 실리콘이 손실된다.
제조된 폴리실리콘을 파쇄, 용융한 후 직접 실리콘 시트(sheet)나 리본(ribbon) 형태로 웨이퍼를 제조하는 방법은, 캐스팅법과 비교하여 잉곳의 제조 및 절단 과정이 생략되기 때문에 생산성은 좋으나, 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는 웨이퍼를 제조하는데 어려움이 있다.
한편, 기본적으로 폴리실리콘을 이용하는 실리콘 웨이퍼 제조방법과 달리, 실리콘 기판 위에 실란 가스 또는 염화 실란 가스를 이용하여 실리콘을 수십 마이크로미터 정도의 박막으로 증착시킨 후 이를 기판에서 분리해 내는 박막 제거(lift-off) 기술이 공개되어 있다. 이 기술의 중요 쟁점은 생산성을 높이기 위해 고전환율로 실리콘을 고속 증착하여야 한다는 것과 증착된 실리콘의 결정성을 향상시켜야 한다는 것이다.
실리콘의 결정성을 높이기 위해서는 선택적 재결정을 필요로 하기도 하며, ZMR (Zone-Melting Recrystallization), 고상 결정성장법(SPC, Solid Phase Crystallization), 레이저 결정화방법 (ELC, Excimer Laser Crystallization), 금속유도 결정화법 (MIC, Metal Induced Crystallization) 또는 급속 열처리법 (RTA, Rapid Thermal Annealing) 등을 통해서 실리콘의 결정성을 향상시킬 수 있다.
종래의 기술로 한국 특허 출원 제10-2009-7026653호에서는 1차 성형된 웨이퍼의 그레인을 성장시키기 위하여 박막 캡슐로 웨이퍼를 둘러싼 뒤 용해로에서 용융시켜 그레인을 성장시킨 후 박막 캡슐을 제거하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 캡슐화 및 디캡슐화 단계들의 추가에 의해 공정이 더욱 복잡해질 뿐만 아니라, 박막 캡슐은 실리콘을 용융시키는 온도에서 견디어야 할 뿐만 아니라 소모성이기 때문에 비용 면에서 매우 불리하다.
도 1a부터 도 1c를 참조하면, ZMR을 위한 장치에서는 폴리실리콘 필름(1)이 서셉터(suscepter, 10) 위에 놓여져 있고, 열원인 가열램프(2)는 폴리실리콘 필름(1)의 위와 아래에 각각 위치하고 있어 폴리실리콘 필름의 윗면과 밑면에 국부적으로 열을 가하여 녹일 수 있다. 가열램프가 A 방향으로 이동(scan)하게 되면 가열램프가 위치한 곳의 폴리실리콘 필름이 녹았다가 응고되면서 A 방향으로 실리콘 그레인(grain)이 성장되게 되어 그레인의 크기가 일정 크기 이상이 되는 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있게 된다. ZMR 공정은 아르곤 가스 등의 비활성 가스 분위기에서 수행되며, 가열램프의 파워는 실리콘 웨이퍼의 종류 및 두께나, 이동 속도, 서셉터의 종류 등에 따라 다르게 적용될 수 있다.
재결정할 폴리실리콘 필름, 시트 또는 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼에 실란 또는 염화 실란을 이용하여 수십 마이크로미터 정도의 실리콘을 증착시킨 후 이를 기판에서 분리해내어 준비하거나, 지멘스법으로 제조된 폴리실리콘 막대를 웨이퍼 형태로 얇게 잘라내어 준비할 수 있다.
폴리실리콘 필름, 시트 또는 웨이퍼를 올려놓는 서셉터는 쿼츠, SiC, 사파이어, 그라파이트 등으로 제조될 수 있고, 통상적으로 이용되는 서셉터는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 요철이 없는 평판 구조를 가지므로 폴리실리콘 필름, 시트 또는 웨이퍼는 서셉터와 직접적으로 서로 맞닿게 되어 있다.
종래기술의 도 1b에 도시된 가열램프가 A 방향으로 이동됨에 따라 서셉터 위에 놓여져 있는 폴리실리콘 필름이 용융된 액체실리콘(molten silicon)이 되었다가 응고된다. 이에 따라, 폴리실리콘 필름을 이용하여 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있다. 그러나 이러한 공정 중에, 폴리실리콘 필름이 서셉터와 직접 닿아 있기 때문에 액체실리콘이 되어서도 서셉터와 닿아 있게 되고, 상기 닿는 부분에서의 액체실리콘의 온도와 서셉터와의 온도 차이가 크게 발생되기 때문에 이 부분에서의 액체실리콘이 먼저 응고되어 그레인의 크기가 이 부분에서 작아지게 되고, 결정 결함이 증가하게 되며, 응고된 실리콘과 서셉터가 붙어버리는 문제점이 발생할 수 있다. 게다가 실리콘과 서셉터가 붙어버릴 경우 열팽창계수의 차에 의해 응고된 실리콘에 균열이 생길 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에서 설명한 ZMR을 위한 장치와 다른 가열램프 구조를 갖는 장치가 도시된 도 2 내지 도 4를 참조하면, 도 2 내지 도 4 각각에서의 서셉터 역시도 모두 평판 구조로 되어 있어 상기에서 설명한 것과 동일한 문제점을 갖고 있다. 도 2 내지 도 4에서, 도면부호 “2”는 광원이 광원을 감싸면서 집광하여 폴리실리콘 필름으로 광을 전달하도록 설계된 가열램프를 나타내고, 도면부호 “4”는 광원 그 자체로 이루어진 가열램프를 나타낸다.
본 발명에서는 종래기술에서의 폴리실리콘 필름이 서셉터와 직접 닿아 있기 때문에 발생되는 그레인의 크기의 감소, 결정 결함의 증가, 응고된 실리콘과 서셉터가 붙어버리거나 실리콘이 균열이 생기는 문제점 등을 해결하기 위하여 실리콘과 닿는 면적을 최소화 하는 구조를 갖는 서셉터를 포함하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치를 제공한다.
또한, 상기 장치의 서셉터를 이용함으로써 액체실리콘과 서셉터가 전혀 닿지 않는 실리콘 웨이퍼 재결정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 폴리실리콘 필름을 지지하는 서셉터; 및 상기 서셉터의 상부 또는 하부에서 제1 방향으로 이동하는 이동식 가열램프;를 포함하고, 상기 서셉터는, 각각이 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향을 따라 나란히 일정 간격을 두고 배치된 적어도 3개의 서셉터 막대; 및 각각의 서셉터 막대 위에 돌출되어 형성되고, 상기 제2 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 폴리실리콘 필름과 접촉하는 복수 개의 서셉터 블록을 포함하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치를 제공한다.
상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고, 상기 이동식 가열램프에 의한 가열 구간 내에 존재하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동할 한다.
상기 서셉터 위에 폴리실리콘 필름을 올려놓고 상기 이동식 가열램프로 상기 서셉터 위의 상기 폴리실리콘 필름을 가열하여 실리콘을 재결정할 수 있다.
상기 서셉터 막대들은 상기 이동식 가열램프가 이동하기 전에 서로 간의 이격 간격이 조절될 수 있다.
상기 서셉터 막대 각각이 상기 서셉터와 상기 이동식 가열램프의 상대 거리와 연계되면서 순차적으로 상부 위치 또는 하부 위치로 움직일 수 있다.
상기 서셉터 블록은 단면 형상이 사각형 또는 삼각형, 또는 반원형 또는 사다리꼴일 수 있다.
상기 서셉터 블록의 꼭지점이 상기 폴리실리콘 필름과 접촉할 수 있다.
상기 서셉터 블록의 폭은 상기 서셉터 막대의 폭과 같거나 더 좁을 수 있다.
상기 서셉터 막대들 사이의 이격 간격은 약 10 mm 내지 약 70 mm일 수 있다.
상기 서셉터는 쿼츠, SiC, 사파이어, 그라파이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 폴리실리콘 필름을 지지하는 서셉터; 및 서셉터 상하부에 배치되어 상기 폴리실리콘 필름에 열을 가하는 가열램프;를 포함하고, 상기 서셉터는 제1 방향으로 나란히 일정 간격을 두고 배치되고 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장된 적어도 3개의 서셉터 막대를 포함하고, 각각의 서셉터 막대 위에 복수 개의 서셉터 블록이 상기 제2 방향을 따라 일정 간격으로 돌출되어 형성되고, 상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고, 상기 가열램프에 의한 가열 구간 내에 존재하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 서셉터; 및 서셉터 상부 또는 하부에서 직선으로 이동하는 이동식 가열램프;를 포함하고, 상기 서셉터는 나란히 일정 간격을 두고 배치된 적어도 세 개의 서셉터 막대를 포함하고, 상기 서셉터 막대 위에 복수 개의 서셉터 블록이 상기 서셉터 막대의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 돌출되어 형성되고, 상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고, 상기 이동식 가열램프에 의한 가열 구간에 존재하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 상기 서셉터 상부에 폴리실리콘 필름을 놓은 다음, 상기 이동식 가열램프를 이동시키고, 상기 이동식 가열램프가 상기 폴리실리콘 필름 및 상기 서셉터 블록이 맞닿은 부분으로 오기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 상부 위치에서 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격 만큼 상기 하부 위치로 움직여 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 서로 닿지 않도록 하고,
a) 상기 이동식 가열램프에 의해 상기 폴리실리콘 필름의 일부가 상기 서셉터와 맞닿지 않은 상태로 가열되어 액체실리콘이 되는 단계;
b) 상기 이동식 가열램프가 계속 이동함에 따라 상기 이동식 가열램프가 이동하는 위치를 따라서 폴리실리콘 필름의 일부가 녹아서 액체실리콘이 연속적으로 형성되고, 먼저 녹았던 액체실리콘 부분은 상기 이동식 가열램프가 이동하여 멀어지게 되면 상기 서셉터 블록과 맞닿지 않은 상태에서 응고되면서 그레인이 증가하여 다결정 실리콘이 되는 단계;
c) 일정시간 또는 일정간격 후에 먼저 아래로 일정 간격만큼 이동시킨 상기 서셉터 막대를 다시 위쪽으로 상기 상부 위치로 이동시켜 응고된 상기 다결정 실리콘과 상기 서셉터 블록이 맞닿게 하여 지지하도록 하는 단계; 및
d) 상기 이동식 가열램프가 계속 이동함에 따라 다시 이동될 쪽의 상기 폴리실리콘 필름의 일부와 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 이동식 가열램프가 오기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치로 이동시키는 단계를 포함하여, a) ~ d)의 단계를 상기 이동식 가열램프가 전체 폴리실리콘 필름에 걸쳐서 완전히 이동할 때까지 반복하는 것인 실리콘 웨이퍼 재결정 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 서셉터; 및 서셉터 상부 또는 하부에 위치하는 고정식 가열램프;를 포함하고, 상기 서셉터는 나란히 일정 간격을 두고 배치된 적어도 세 개의 서셉터 막대를 포함하고, 상기 서셉터 막대 위에 복수 개의 서셉터 블록이 상기 서셉터 막대의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 돌출되어 형성되고, 상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고, 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간 내에 위치하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 상기 서셉터 상부에 폴리실리콘 필름을 놓은 다음, 상기 서셉터가 상기 고정식 가열램프 쪽으로 이동함에 따라 배열된 상기 서셉터 막대들이 일정한 간격을 유지하며 이동하고, 상기 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 맞닿은 부분이 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간에 위치하기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 상부 위치에서 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치로 움직여 상기 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 서로 닿지 않도록 하고,
a) 상기 고정식 가열램프 쪽으로 이동된 상기 서셉터 블록과 맞닿지 않은 상태의 상기 폴리실리콘 필름의 일부가 가열되어 액체실리콘이 되는 단계;
b) 배열된 상기 서셉터 막대들이 계속 이동함에 따라 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간으로 이동된 상기 폴리실리콘 필름의 일부가 액체실리콘으로 녹게 되고 먼저 녹았던 액체실리콘 부분은 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간을 지나감에 따라 상기 서셉터 블록과 맞닿지 않은 상태에서 응고되면서 그레인이 증가하여 다결정 실리콘이 되는 단계;
c) 일정 시간 또는 일정 간격 후에 먼저 아래로 일정 간격만큼 이동시킨 상기 서셉터 막대를 다시 위쪽으로 상기 상부 위치로 이동시켜 응고된 상기 다결정 실리콘과 상기 서셉터 블록이 맞닿게 하여 지지하도록 하는 단계; 및
d) 배열된 상기 서셉터 막대들이 계속 이동함에 따라 다시 상기 고정식 가열램프가 다시 상기 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 맞닿은 부분과 만나기 일정시간 또는 일정간격 전에 상기 폴리실리콘과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치로 이동시키는 단계를 포함하여 a) ~ d)의 단계를 전체 폴리실리콘 필름이 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간을 완전히 지나갈 때까지 반복하는 것인 실리콘 웨이퍼 재결정 방법을 제공한다.
상기 실리콘 웨이퍼 재결정 방법은 여러 장의 실리콘 웨이퍼를 직렬로 연속하여 배열하여 상기 이동식 가열램프의 이동이 연속적으로 이루어지는 롤투롤 (roll-to-roll) 방식이거나, 상기 고정식 가열램프 쪽으로 상기 배열된 막대의 이동이 연속적으로 이루어지는 롤투롤 (roll-to-roll) 방식일 수 있다.
a) ~ d)의 단계를 반복하는 경우 상기 이동식 램프가 이동하는 직선의 방향이 최초로 상기 이동식 램프가 이동하는 직선의 방향과 45도 내지 90도 각도를 가지는 방향이거나, 상기 고정식 램프를 향해 서셉터가 이동하는 직선의 방향이 최초로 상기 고정식 램프를 향해 상기 서셉터가 이동하는 직선의 방향과 45도 내지 90도 각도를 가지는 방향일 수 있다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 서셉터 구조 및 그 작동 방법을 이용하여 태양전지용 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 경우, 다결정 실리콘 웨이퍼의 그레인 크기가 감소하거나, 결정 결함이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 다결정 실리콘 웨이퍼를 제조하는 공정에서, 응고된 실리콘과 서셉터가 붙어버리거나 실리콘이 균열이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술의 대표적인 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 평면도와 단면도들이다.
도 2 내지 도 4는 또 다른 종래기술의 다른 가열램프 구조를 갖는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치들을 나타낸 것이다.
도 5a는 본 발명에서 제안하는 서셉터 구조를 갖는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 B방향에서 본 단면도이며, 도 5c은 도 5a의 C방향에서 본 단면도이다.
도 6과 도 7는 도 5b의 단면도에서 제안한 폴리실리콘 필름과 닿는 사각형 모양의 서셉터 모양을 각각 삼각형과 반원형으로 변형시킨 것을 나타낸 것이다.
도 8a 내지 도 8c은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 본 발명의 서셉터 구조를 갖는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치에서 도 5b의 단면도를 사용하여 액체실리콘과 서셉터가 전혀 닿지 않는 재결정 공정 단계를 순차적으로 설명하는 모식도들이다.
도 9 내지 도 11은 각각 도 2 내지 도 4의 가열램프 구조를 갖는 종래기술에, 본 발명에서 제안한 서셉터 구조를 갖도록 나타낸 것으로, 본 발명의 서셉터 구조는 다양한 가열램프 구조를 갖는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치에도 동일한 개념으로 적용될 수 있다는 것을 보여주는 것이다.
하기의 도면은 본 발명을 이해하기 쉽도록 도시한 것에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아님을 주지해야 한다.
본 발명에서는, 종래기술에서의 재결정을 위한 열처리 공정에서 폴리실리콘 필름(1)이 서셉터 (susceptor)와 직접 닿아 있기 때문에 발생되는 그레인의 크기의 감소, 결정 결함의 증가, 응고된 실리콘과 서셉터가 붙어버리거나 실리콘이 균열이 생기는 문제점 등을 해결하기 위하여, 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 서셉터가 각각이 소정의 폭(W)을 갖고 서로 일정한 간격(S)만큼 이격되어 배치된 서셉터 막대(3)들을 포함하도록 구성한다. 이때, 상기 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 서셉터는 적어도 3 개의 서셉터 막대(3)를 포함하고, 각 서셉터 막대(3)의 상부에는 복수 개의 서셉터 블록(5)이 돌출되어 형성되어 있어, 상기 서셉터 블록(5)은 서셉터의 상부 형태를 결정한다. 상기 서셉터 블록(5)의 형태에 의해 결정되는 서셉터의 상부 형태를 변경함으로써 폴리실리콘 필름(1)과 서셉터가 맞닿는 부분, 즉 맞닿는 면적을 감소시킬 수 있다. 또한 제공된 서셉터 구조를 갖는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치를 작동시키는 동안 서셉터의 어떤 부분도 액체실리콘과 접하지 않도록 하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 동작 방법을 제공한다.
이하에서는 본 발명을 하나의 구현예로서 설명한다.
본 발명에서는 종래기술의 평판 구조의 서셉터를 도 5a 내지 도 5c의 평면도와 단면도들에서 보여준 것과 같이 일정한 간격 (S)과 일정한 폭 (W)을 갖도록 배치된 다수의 막대 모양으로 변경함으로써, 종래기술에서의 폴리실리콘 필름(1)이 서셉터와 직접 닿아 있기 때문에 발생되는 그레인의 크기의 감소, 결정 결함의 증가, 응고된 실리콘과 서셉터가 붙어버리거나 실리콘이 균열이 생기는 문제점 등을 해결할 수 있다.
이러한 본 발명 구조의 서셉터에서의 이동식 가열램프(2)가 A 방향으로 이동하며 서셉터들은 정지된 상태에서, 일정 간격(S)으로 이격된 서셉터 막대 (3)들의 이격 부분에서는 서셉터와 폴리실리콘 필름(1)이 닿지 않고, 소정 폭(W)을 갖는 서셉터 막대(3)들이 배치된 영역에서만 서셉터와 폴리실리콘 필름(1)이 닿게 되기 때문에, 서셉터와 폴리실리콘 필름(1)이 닿는 부분이 최소화 된다. 이때, 서셉터 막대(3)들이 이격된 간격 (S)은 약 10 mm ~ 약 70 mm으로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 간격(S)을 약 30 mm ~ 약 50 mm 범위 내에서 설정하는 것이 태양전지용 웨이퍼의 재결정에는 적절하다. 상기 범위 내에서 서셉터 막대들(3) 사이의 간격(S)이 설정되는 경우, 상기 이격 부분에 배치된 폴리실리콘 필름(1)이 국부적으로 액체실리콘이 되더라도 무게 때문에 응고된 후에 아래로 휘어진 다결정 실리콘이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 가열램프(2)로서는 할로겐 램프가 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 가열램프(2)는 광원으로서 할로겐 램프가 이용되고 상기 할로겐 램프가 생성하는 광을 집광하여 폴리실리콘 필름(1)으로 광을 제공하는 집광 부재로 구성될 수 있다. 상기 가열램프(2)의 스캔 방향인 A 방향은, 상기 서셉터 막대(3)의 폭(W)이 정의되는 폭 방향과 실질적으로 동일하고, 상기 서셉터 막대(3)의 길이가 정의되는 길이 방향과는 수직한 방향일 수 있다. 상기 서셉터 막대(3)들은 상기 A 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다.
상기 실리콘 웨이퍼 재결정 장치는 상기 서셉터 막대(3)들의 서로 간의 간격(S)이 조절될 수 있도록 제조될 수 있다. 즉, 재결정화 공정을 진행하기 이전에 상기 간격(S)이 정해지고, 그 위에 상기 폴리실리콘 필름(1)을 배치시킨 후에 재결정화 공정을 진행할 수 있다.
상기 서셉터 블록(5)은 상기 서셉터 막대(3) 상에 형성되고, 1개의 서셉터 막대(3) 상에 복수 개의 서셉터 블록(5)들이 배치된다. 상기 서셉터 블록(5)은 상기 서셉터 막대(3)의 폭(W)을 정의하는 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 제1 길이(W1)를 갖고, 수직한 방향으로 제2 길이(W2)를 가질 수 있다. 상기 제1 길이(W1) 및 제2 길이(W2)는 서로 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 길이(W1)는 상기 서셉터 막대(3)의 폭(W)과 실질적으로 동일하거나, 이보다 작은 값을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 길이(W1, W2)와 상기 폭(W)은 각각 10 mm 이하의 값을 가질 수 있다.
일례로, 상기 서셉터 블록(5)은 육면체 구조를 가질 수 있다. 상기 서셉터 블록(5)들은 상기 서셉터 막대(3) 상에서 소정 간격(S1)으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 A 방향으로 서로 인접한 서셉터 블록(5)들이 이격된 간격은 상기 서셉터 막대(3)들이 서로 이격된 간격(S)과 실질적으로 동일하거나, 이보다 큰 값을 가질 수 있다.
상기 서셉터 블록(5)이 상기 서셉터 막대(3) 상에 형성됨으로써, 상기 서셉터와 상기 폴리실리콘 필름(1)이 서로 닿는 면적을 최소화시킬 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서 설명한 서셉터 블록(5)의 형상과 달리, 서셉터와 폴리실리콘 필름(1)이 닿는 부분의 면적을 더욱 감소시키기 위해서 서셉터의 상부 형태를 도 6에서 도시된 것과 같이 삼각형 모양으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 서셉터 블록(5)은 입체적으로 상기 서셉터 막대(3)와 접촉하는 면이 사각형인 사각뿔 형상이나 프리즘 형상을 가질 수 있다. 상기 서셉터와 폴리실리콘 필름(1)의 접촉 면적을 최소화하기 위해서, 상기 서셉터 블록(5)은 사각뿔 형상인 것이 바람직하다. 즉, 상기 서셉터 블록(5)이 사각뿔 형상을 가지는 경우, 서셉터 블록(5)의 꼭지점이 폴리실리콘 필름(1)과 접촉하므로 접촉 면적이 최소가 될 수 있다. 이와 달리, 상기 서셉터 블록(5)은 도 7에서 도시된 것과 같이 반원 모양으로 형성할 수 있다. 즉, 상기 서셉터 블록(5)은 입체적으로 반구 형상을 가질 수 있다. 상기 서셉터 블록(5)의 단면 형상을 삼각형, 반원형, 윗면이 밑면보다 좁은 사다리꼴형 등으로 설정함으로써, 서셉터 블록(5)의 단면 형상이 사각형인 경우에 비해 상기 서셉터와 폴리실리콘 필름(1)의 접촉 면적을 면(surface)에서 점(point)으로 최소화시킬 수 있다.
또한 본 발명에서는 도 5a 내지 도 5c에 보여준 서셉터 구조에 대해서도 폴리실리콘 필름(1)이 가열램프에 의해 액체실리콘이 되기 전의 일정 시간 내지 응고된 후의 일정 시간까지 동안만 서셉터와 실리콘이 닿지 않도록 하는 방법을 제공한다. 결과적으로 액체실리콘 상태에서는 모든 부분에서 서셉터와 닿지 않도록 하는 동작 방법을 도 8a 내지 도 8c에 나타낸다. 도 8a 내지 도 8c에서 폴리실리콘 필름(1) 중에서 액체실리콘 상태로 변한 부분인 몰튼존 (molten zone)은 도면 부호 1'로 표시하고, 몰튼존 (1')이 형성된 다결정 폴리실리콘 필름, 시트 또는 웨이퍼는 도면 부호 1"로 표시하여 이를 참조하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 상기 실리콘 웨이퍼 재결정 장치에서, 서셉터 블록(5)이 구비된 서셉터 막대(3) 각각이 개별적으로 상부 위치(X) 내지 하부 위치(Y)로 움직일 수 있다. 서셉터 블록(5)이 상부 위치(X)일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름(1)이 상기 서셉터 블록(5)과 접하게 되어 폴리실리콘 필름(1)을 지지할 수 있고, 하부 위치(Y)일 때에는 폴리실리콘 필름(1)이 상기 서셉터 블록(5)과 접하지 않을 수 있다.
상기 원리에 따라, 실리콘 웨이퍼 재결정 장치에서 상기 가열램프(2)에 의한 가열 구간 내에 존재하는 적어도 하나의 서셉터 막대(3)가 하부 위치(Y)로 이동하게 할 수 있다.
일례로, 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 서셉터 상부에 폴리실리콘 필름(1)을 놓은 다음, 상기 가열램프(2)는 이동식으로서 A 방향을 따라 이동한다. 상기 가열램프(2)가 상기 폴리실리콘 필름(1) 및 상기 서셉터 블록(5)이 맞닿은 부분으로 오기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름(1)과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대(3) 및 서셉터 블록(5)을 상기 상부 위치(X)에서 상기 폴리실리콘 필름(1) 아래로 일정 간격 만큼 상기 하부 위치(Y)로 움직여 폴리실리콘 필름(1)과 상기 서셉터 블록(5)이 서로 닿지 않도록 함으로써,
a) 서셉터와 맞닿지 않은 상태의 폴리실리콘 필름(1)이, 이동된 이동식 가열램프(2)에 의해 폴리실리콘이 가열되어 액체실리콘이 되는 단계;
b) 이동식 가열램프(2)가 A 방향을 따라 계속 이동함에 따라 이동식 가열램프(2)의 이동 위치로 액체실리콘 영역이 이동하게 되면서 먼저 녹았던 액체실리콘 부분은 이동식 가열램프(2)가 이동하면 서셉터 블록(5)과 맞닿지 않은 상태에서 응고되면서 그레인이 증가하여 다결정 실리콘이 되는 단계;
c) 일정시간 또는 일정간격 후에, 먼저 아래로 일정 간격만큼 이동시킨 서셉터 막대(3)를 다시 위쪽으로 상기 상부 위치(X)로 이동시켜 응고된 다결정 실리콘과 서셉터 블록(5)이 맞닿게 하여 지지하도록 하는 단계; 및
d) 이동식 가열램프(2)가 계속 이동함에 따라 다시 이동될 쪽의 폴리실리콘 필름(1)과 맞닿아 있는 서셉터 막대(3)를 이동식 가열램프가 오기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 폴리실리콘 필름(1) 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치(Y)로 이동시키는 단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼 재결정 방법을 제공한다. 상기 a) ~ d)의 단계를 가열램프(2)가 전체 폴리실리콘 필름(1)에 걸쳐서 완전히 이동할 때까지 반복하여 원하는 재결정 실리콘 웨이퍼를 얻는다.일정 시간, 일정 간격은 가열램프(2)의 이동 속도와 관련 있으며, 실리콘이 액화되어 이동하고 다시 고화되기에 충분한 시간 또는 간격을 의미할 수 있다.
상기 a) ~ d)의 단계를 반복하는 경우 상기 이동식 가열램프(2)가 이동하는 방향을 바꾸어 실리콘 웨이퍼의 그레인 크기를 더욱 커지게 할 수 있다.
예를 들어, 상기 가열램프(2)를 일 방향으로 이동시켜 1차적으로 폴리실리콘 필름(1)을 재결정화한 후, 상기 가열램프(2)가 이동하는 방향이 상기 일 방향과 약 45도 내지 약 90도 각도를 가지는 방향으로 2차 재결정화 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 표시된 A 방향을 따라 상기 a) ~ d)의 단계를 1차적으로 수행한 후, 2차 재결정화 공정은 상기 가열램프(2)를 B 방향 또는 C 방향으로 이동시켜 상기 a) ~ d) 단계를 2차적으로 진행시킴으로써 수행할 수 있다. 나아가, 2차 재결정화 공정에서의 상기 가열램프(2)의 이동 방향과 및 A 방향과 다른 방향으로 상기 a) ~ d) 단계를 진행하여 3차 재결정화 공정을 수행할 수 있다.본 발명의 또 다른 구체예로서, 실리콘 웨이퍼 재결정 장치는 이동하지 않는 고정식 가열램프 및 이동하는 서셉터를 포함 할 수 있다. 이때, 이동하는 서셉터는 서셉터 막대(3) 및 서셉터 블록(5)으로 구성되고, 이들은 도 5a 내지 도 5c, 도 6 및 도 7에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 서셉터 블록(5)이 구비된 서셉터 막대(3) 각각이 개별적으로 상부 위치(X) 내지 하부 위치(Y)로 움직일 수 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼 재결정 장치에서 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간 내에 위치하는 적어도 하나의 서셉터 막대(3)는 하부 위치(Y)로 이동시킬 수 있다.
이러한 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 서셉터 상부에 폴리실리콘 필름(1)을 놓은 다음, 상기 서셉터가 상기 고정식 가열램프 쪽으로 이동함에 따라 배열된 상기 서셉터 막대들(3)이 일정한 간격을 유지하며 이동하면서 상기 폴리실리콘 필름(1)과 상기 서셉터 블록(5)이 맞닿은 부분이 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간 내에 위치하기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름(1)과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대(3)를 상기 상부 위치에서 상기 폴리실리콘 필름(1) 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치로 움직여 상기 폴리실리콘 필름(1)과 상기 서셉터 블록(5)이 서로 닿지 않도록 함으로써,
a) 고정식 가열램프 쪽으로 이동된 서셉터 블록(5)과 맞닿지 않은 상태의 폴리실리콘 필름(1)이 가열되어 액체실리콘이 되는 단계;
b) 배열된 서셉터 막대들(3)이 계속 이동함에 따라 고정식 가열램프에 의한 가열 구간으로 이동된 폴리실리콘 필름(1) 부분이 액체실리콘으로 녹게 되고 먼저 녹았던 액체실리콘 부분은 고정식 가열램프의 가열 구간을 지나감에 따라 서셉터 블록(5)과 맞닿지 않은 상태에서 응고되면서 그레인이 증가하여 다결정 실리콘이 되는 단계;
c) 일정 시간 또는 일정 간격 후에 먼저 아래로 일정 간격만큼 이동시킨 서셉터 막대(3)를 다시 위쪽으로 상기 상부 위치(X)로 이동시켜 응고된 다결정 실리콘과 서셉터 블록(5)이 맞닿게 하여 지지하도록 하는 단계; 및
d) 배열된 서셉터 막대들(3)이 계속 이동함에 따라 다시 고정식 가열램프가 다시 폴리실리콘 필름(1)과 서셉터 블록(5)이 맞닿은 부분과 만나기 일정시간 또는 일정 간격 전에 폴리실리콘과 맞닿아 있는 서셉터 막대(3)를 폴리실리콘 필름(1) 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치(Y)로 이동시키는 단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼 재결정 방법을 제공한다. 상기 a) ~ d)의 단계를 전체 폴리실리콘 필름(1)이 가열램프에 의한 가열 구간을 완전히 지나갈 때까지 반복하여 작동할 수 있다.
상기 실리콘 웨이퍼 재결정 장치는 상기 서셉터 막대(3) 각각이 상기 서셉터와 상기 이동식 가열램프 또는 상기 고정식 가열램프의 상대 거리와 연계되면서 순차적으로 상부 위치 또는 하부 위치로 움직일 수 있다.
상기 a) ~ d)의 단계를 반복하는 경우 상기 고정식 가열램프를 향해 서셉터가 이동하는 직선의 방향을 바꾸어 실리콘 웨이퍼의 그레인 크기를 더욱 커지게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 고정식 가열램프를 향해 서셉터가 이동하는 직선의 방향이 최초로 상기 고정식 램프를 향해 서셉터가 이동하는 직선의 방향과 약 45도 내지 약 90도 각도를 가지는 방향일 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 표시된 상기 a) ~ d)의 단계를 처음 수행하는 경우, A 방향으로 수행하고, 반복하는 경우 B 방향 또는 C 방향으로 수행할 수 있다.
본 발명의 서셉터에는 쿼츠, SiC, 사파이어, 그라파이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 구체예에서, 도 9에 도시된 실리콘 웨이퍼 재결정 장치는 서셉터, 상기 서셉터의 상부에 배치되어 폴리실리콘 필름(1)과 마주하는 상부 가열램프 및 상기 서셉터의 하부에 배치된 하부 가열램프를 포함할 수 있다.
상기 서셉터는 서셉터 막대(3) 및 서셉터 블록(5)으로 구성되고, 이들은 도 5a 내지 도 5c, 도 6 및 도 7에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다. 상기 상부 가열램프는 집광 부재를 갖는 집광식 및 이동식 가열램프(2)로서 일 방향을 따라서 이동하고, 상기 하부 가열램프는 고정식 가열램프일 수 있다. 즉, 상기 하부 가열램프 상에 상기 서셉터가 배치되고, 상기 서셉터 상에 상기 폴리실리콘 필름(1)이 배치된 상태에서 상기 상부 가열램프가 이동함으로써 상기 폴리실리콘 필름(1)을 재결정화할 수 있다. 상기 상부 가열램프가 이동하는 동안의 상기 서셉터의 동작은 도 8a 내지 도 8c에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 구체예로서, 도 10에 도시된 실리콘 웨이퍼 재결정 장치는 서셉터 및 상/하부 가열램프를 포함한다. 이때, 상기 상/하부 가열램프 각각은 다수의 집광식 가열램프(2)를 포함하되, 이들은 고정식일 수 있다. 이때, 상기 서셉터 자체가 상기 상/하부 가열램프 사이에서 직접적으로 이동하여 스캔될 수 있다. 도 10에 도시된 서셉터 역시 도 5a 내지 도 5c, 도 6 및 도 7에서 설명한 것과 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼 재결정 방법은 여러 장의 웨이퍼를 직렬로 연속하여 배열하여 가열램프의 이동 또는 서셉터의 이동이 연속적으로 이루어지는 롤투롤 (roll-to-roll) 방식일 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 본 발명에서는 액체실리콘의 온도가 서셉터와 맞닿아 온도가 급격하게 변하는 문제점을 발생하지 않게 할 수 있기 때문에 그레인의 크기를 크게 성장시킬 수 있고, 결정 결함이 생기지 않도록 할 수 있으며, 만들어진 다결정 실리콘과 서셉터가 붙지 않도록 할 수 있고 또한 만들어진 다결정 실리콘에 균열이 생기지 않도록 할 수 있다.
본 발명을 하기의 실시예로 설명하고자 하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아님을 주지해야 한다.
실시예
ZMR을 이용하여 상압, Ar과 같은 불활성 가스 분위기에서, 수 ㎛의 그레인 크기를 가지는 200 ㎛ 두께의 폴리실리콘 시트를 쿼츠 서셉터 위에 올려놓고 폴리실리콘 시트를 재결정하였다. 0.02 ~ 2 mm/sec 의 속도로 이동하는 열원은 할로겐 램프로 하였으며, 상단과 하단의 할로겐 램프의 파워를 조절하여 실리콘이 녹는 온도(약 1400 ℃ 내지 1450 ℃)까지 인가하여 실리콘 웨이퍼를 재결정하였다.
재결정한 결과, 그레인 크기는 폭 8 mm, 길이 8 cm까지 성장한 것을 확인할 수 있었다.
1: 폴리실리콘 필름(film), 시트(sheet) 또는 웨이퍼(wafer)
1': 몰튼존 (molten zone)
1”: 다결정 폴리실리콘 필름, 시트 또는 웨이퍼
2: 가열램프
3: 서셉터 막대
5: 서셉터 블록
X: 서셉터 블록의 상부 위치
Y: 서셉터 블록의 하부 위치

Claims (17)

  1. 폴리실리콘 필름을 지지하는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 상부 또는 하부에서 제1 방향으로 이동하는 이동식 가열램프;를 포함하고
    상기 서셉터는, 각각이 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향을 따라 나란히 일정 간격을 두고 배치된 적어도 3개의 서셉터 막대; 및
    각각의 서셉터 막대 위에 돌출되어 형성되고, 상기 제2 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 폴리실리콘 필름과 접촉하는 복수 개의 서셉터 블록을 포함하고,
    상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고,
    상기 이동식 가열램프에 의한 가열 구간 내에 존재하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동하는
    실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 위에 폴리실리콘 필름을 올려놓고 상기 이동식 가열램프로 상기 서셉터 위의 상기 폴리실리콘 필름을 가열하여 실리콘을 재결정하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 막대들은 상기 이동식 가열램프가 이동하기 전에 서로 간의 이격 간격이 조절될 수 있도록 된
    실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 막대 각각이 상기 서셉터와 상기 이동식 가열램프의 상대 거리와 연계되면서 순차적으로 상부 위치 또는 하부 위치로 움직이는
    실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 블록은 단면 형상이 사각형 또는 삼각형, 또는 반원형 또는 사다리꼴인
    실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 블록의 꼭지점이 상기 폴리실리콘 필름과 접촉하는
    실리콘 재결정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 블록의 폭은 상기 서셉터 막대의 폭과 같거나 더 좁은 실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 막대들 사이의 이격 간격은 10 mm 내지 70 mm인
    실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터는 쿼츠, SiC, 사파이어, 그라파이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 소재로 이루어진
    실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  11. 폴리실리콘 필름을 지지하는 서셉터; 및
    서셉터 상하부에 배치되어 상기 폴리실리콘 필름에 열을 가하는 가열램프;를 포함하고
    상기 서셉터는 제1 방향으로 나란히 일정 간격을 두고 배치되고 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장된 적어도 3개의 서셉터 막대를 포함하고,
    각각의 서셉터 막대 위에 복수 개의 서셉터 블록이 상기 제2 방향을 따라 일정 간격으로 돌출되어 형성되고,
    상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고,
    상기 가열램프에 의한 가열 구간 내에 존재하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동하는
    실리콘 웨이퍼 재결정 장치.
  12. 서셉터; 및
    서셉터 상부 또는 하부에서 직선으로 이동하는 이동식 가열램프;를 포함하고,
    상기 서셉터는 나란히 일정 간격을 두고 배치된 적어도 세 개의 서셉터 막대를 포함하고,
    상기 서셉터 막대 위에 복수 개의 서셉터 블록이 상기 서셉터 막대의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 돌출되어 형성되고,
    상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고,
    상기 이동식 가열램프에 의한 가열 구간에 존재하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 상기 서셉터 상부에 폴리실리콘 필름을 놓은 다음, 상기 이동식 가열램프를 이동시키고, 상기 이동식 가열램프가 상기 폴리실리콘 필름 및 상기 서셉터 블록이 맞닿은 부분으로 오기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 상부 위치에서 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격 만큼 상기 하부 위치로 움직여 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 서로 닿지 않도록 하고,
    a) 상기 이동식 가열램프에 의해 상기 폴리실리콘 필름의 일부가 상기 서셉터와 맞닿지 않은 상태로 가열되어 액체실리콘이 되는 단계;
    b) 상기 이동식 가열램프가 계속 이동함에 따라 상기 이동식 가열램프가 이동하는 위치를 따라서 폴리실리콘 필름의 일부가 녹아서 액체실리콘이 연속적으로 형성되고, 먼저 녹았던 액체실리콘 부분은 상기 이동식 가열램프가 이동하여 멀어지게 되면 상기 서셉터 블록과 맞닿지 않은 상태에서 응고되면서 그레인이 증가하여 다결정 실리콘이 되는 단계;
    c) 일정시간 또는 일정간격 후에 먼저 아래로 일정 간격만큼 이동시킨 상기 서셉터 막대를 다시 위쪽으로 상기 상부 위치로 이동시켜 응고된 상기 다결정 실리콘과 상기 서셉터 블록이 맞닿게 하여 지지하도록 하는 단계; 및
    d) 상기 이동식 가열램프가 계속 이동함에 따라 다시 이동될 쪽의 상기 폴리실리콘 필름의 일부와 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 이동식 가열램프가 오기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치로 이동시키는 단계를 포함하여, a) ~ d)의 단계를 상기 이동식 가열램프가 전체 폴리실리콘 필름에 걸쳐서 완전히 이동할 때까지 반복하는 것인 실리콘 웨이퍼 재결정 방법.
  13. 서셉터; 및
    서셉터 상부 또는 하부에 위치하는 고정식 가열램프;를 포함하고,
    상기 서셉터는 나란히 일정 간격을 두고 배치된 적어도 세 개의 서셉터 막대를 포함하고,
    상기 서셉터 막대 위에 복수 개의 서셉터 블록이 상기 서셉터 막대의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 돌출되어 형성되고,
    상기 서셉터 블록이 구비된 상기 서셉터 막대 각각이 개별적으로 상부 위치 내지 하부 위치로 움직일 수 있어, 상부 위치일 때에는 상기 서셉터가 지지하고자 하는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하여 지지되고, 하부 위치일 때에는 폴리실리콘 필름이 상기 서셉터 블록과 접하지 않게 되고,
    상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간 내에 위치하는 적어도 하나의 서셉터 막대는 하부 위치로 이동하는 실리콘 웨이퍼 재결정 장치의 상기 서셉터 상부에 폴리실리콘 필름을 놓은 다음, 상기 서셉터가 상기 고정식 가열램프 쪽으로 이동함에 따라 배열된 상기 서셉터 막대들이 일정한 간격을 유지하며 이동하고, 상기 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 맞닿은 부분이 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간에 위치하기 일정 시간 또는 일정 간격 전에 상기 폴리실리콘 필름과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 상부 위치에서 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치로 움직여 상기 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 서로 닿지 않도록 하고,
    a) 상기 고정식 가열램프 쪽으로 이동된 상기 서셉터 블록과 맞닿지 않은 상태의 상기 폴리실리콘 필름의 일부가 가열되어 액체실리콘이 되는 단계;
    b) 배열된 상기 서셉터 막대들이 계속 이동함에 따라 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간으로 이동된 상기 폴리실리콘 필름의 일부가 액체실리콘으로 녹게 되고 먼저 녹았던 액체실리콘 부분은 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간을 지나감에 따라 상기 서셉터 블록과 맞닿지 않은 상태에서 응고되면서 그레인이 증가하여 다결정 실리콘이 되는 단계;
    c) 일정 시간 또는 일정 간격 후에 먼저 아래로 일정 간격만큼 이동시킨 상기 서셉터 막대를 다시 위쪽으로 상기 상부 위치로 이동시켜 응고된 상기 다결정 실리콘과 상기 서셉터 블록이 맞닿게 하여 지지하도록 하는 단계; 및
    d) 배열된 상기 서셉터 막대들이 계속 이동함에 따라 다시 상기 고정식 가열램프가 다시 상기 폴리실리콘 필름과 상기 서셉터 블록이 맞닿은 부분과 만나기 일정시간 또는 일정간격 전에 상기 폴리실리콘과 맞닿아 있는 상기 서셉터 막대를 상기 폴리실리콘 필름 아래로 일정 간격만큼 상기 하부 위치로 이동시키는 단계를 포함하여 a) ~ d)의 단계를 전체 폴리실리콘 필름이 상기 고정식 가열램프에 의한 가열 구간을 완전히 지나갈 때까지 반복하는 것인 실리콘 웨이퍼 재결정 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼 재결정 방법은 여러 장의 실리콘 웨이퍼를 직렬로 연속하여 배열하여 상기 이동식 가열램프의 이동이 연속적으로 이루어지는 롤투롤 (roll-to-roll) 방식인
    실리콘 웨이퍼 재결정 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼 재결정 방법은 여러 장의 실리콘 웨이퍼를 직렬로 연속하여 배열하여 상기 고정식 가열램프 쪽으로 배열된 상기 서셉터 막대들의 이동이 연속적으로 이루어지는 롤투롤 (roll-to-roll) 방식인
    실리콘 웨이퍼 재결정 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    a) ~ d)의 단계를 반복하는 경우 상기 이동식 램프가 이동하는 직선의 방향이 최초로 상기 이동식 램프가 이동하는 직선의 방향과 45도 내지 90도 각도를 가지는 방향인
    실리콘 웨이퍼 재결정 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    a) ~ d)의 단계를 반복하는 경우 상기 고정식 램프를 향해 서셉터가 이동하는 직선의 방향이 최초로 상기 고정식 램프를 향해 상기 서셉터가 이동하는 직선의 방향과 45도 내지 90도 각도를 가지는 방향인
    실리콘 웨이퍼 재결정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07201949A (ja) * 1993-12-29 1995-08-04 Denkoo:Kk 連続熱処理装置
JP2001508599A (ja) * 1997-01-23 2001-06-26 エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド ウェハ支持システム
KR20030096732A (ko) * 2002-06-17 2003-12-31 삼성전자주식회사 반도체소자 제조용 화학기상증착장치의 쿨링 스테이지

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