KR101850412B1 - 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳 - Google Patents

비원형 실리콘 잉곳 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳 Download PDF

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Abstract

본 발명은 4각 기둥형 등 비원형 실리콘 잉곳을 제조할 수 있게 하는 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳에 관한 것으로서, 도가니에 실리콘 용탕을 준비하는 용탕 준비 단계; 시드를 회전 및 들어 올리면서 상기 실리콘 용탕으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 생성하는 결정 성장 단계; 및 결정 성장시 상기 잉곳이 비원형을 이루도록 상기 잉곳의 성장을 방해하는 성장 저해 부재를 상기 시드의 회전 속도와 동일한 동기 속도로 회전시키는 성장 저해 부재 회전 단계;를 포함할 수 있다.

Description

비원형 실리콘 잉곳 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳{Method for fabricating non-circular silicon ingot and its non-circular silicon ingot}
본 발명은 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4각 기둥형 등 비원형 실리콘 잉곳을 제조할 수 있게 하는 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 제조공정은 일반적으로 쵸크랄스키(czochralski, CZ)법에 의해 실리콘 단결정을 성장시켜 이루어진다. 쵸크랄스키법은 폴리 실리콘을 석영 도가니 내부에 장입하고 고온을 가하여 실리콘 용탕을 만든 후, 실리콘 종결정인 시드(seed)를 이 실리콘 융액에 접촉시키고 천천히 회전시키면서 실리콘 단결정을 성장시키는 방법이다.
이와 같이 성장한 실리콘 단결정 덩어리를 잉곳(ingot)이라고 칭한다. 실리콘 웨이퍼는 이러한 잉곳을 결정 성장 방향에 수직하게 절단하는 슬라이싱(slicing), 슬라이싱 중에 가해진 손상을 완화시키기 위한 래핑(lapping), 거친 웨이퍼 표면을 고도의 평탄도를 갖도록 하는 폴리싱(polishing) 등의 공정을 거쳐서 제조된다.
최근 오늘날 각종 반도체 소자는 물론이고, 태양 전지의 생산량의 현저한 증가에 따라, 고순도 실리콘 웨이퍼의 수요가 확대되고 있다. 특히, 태양 전지의 생산에서는, 통상 반도체 실리콘의 규격외품ㅇ스크랩 등을 원료로서 사용하고 있다. 그러나, 금후의 예상되는 태양 전지 생산량의 증가에 대응하기 위해서는, 안정 공급을 목표로 한 저렴한 태양 전지용 실리콘 웨이퍼의 대량생산을 가능하게 하는 제조방법, 장치가 필요하게 된다. 지금까지 이 기술분야에서는 저렴한 금속 실리콘을 고온 장시간 야금학적으로 정제하는 방법이 개발되어 왔지만, 더 한층의 저코스트화가 요망되고 있다.
본 발명의 사상은, 기존의 원형 실리콘 웨이퍼에서 버려지는 부분, 즉 4각 형태로 제조되는 태양 전지의 경우, 웨이퍼의 전후좌우로 둥근 테두리 부분을 최소화할 수 있도록 4각 기둥 형태의 잉곳을 제조하여 4각 웨이퍼를 생산할 수 있게 하는 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳을 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법은, 도가니에 실리콘 용탕을 준비하는 용탕 준비 단계; 시드를 회전 및 들어 올리면서 상기 실리콘 용탕으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 생성하는 결정 성장 단계; 및 결정 성장시 상기 잉곳이 비원형을 이루도록 상기 잉곳의 성장을 방해하는 성장 저해 부재를 상기 시드의 회전 속도와 동일한 동기 속도로 회전시키는 성장 저해 부재 회전 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 성장 저해 부재 회전 단계에서, 수직 배치형 영구자석 또는 수직 배치형 전자석을 이용하여 위로 방출되어 아래로 형성되거나, 아래로 방출되어 위로 형성되는 자기력선을 상기 용탕에 인가할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 성장 저해 부재 회전 단계에서, 상기 잉곳이 전체적으로 4개의 모서리부를 갖는 4각 기둥 형태를 이루도록 상기 도가니의 전후좌우 측방에 각각 배치되고, 잉곳축을 중심으로, 90도 각도로 등각 배치되는 제 1 자력체, 제 2 자력체, 제 3 자력체 및 제 4 자력체를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 성장 저해 부재 회전 단계에서, 상기 잉곳의 하부 영역의 용탕 흐름이 위에서 아래로 흐르게 유도할 수 있는 방향으로 자기력선이 방출되는 영구 자석 또는 전자석을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 결정 성장 단계에서, 상기 시드의 회전 속도를 측정하고, 상기 성장 저해 부재 회전 단계에서, 상기 시드의 회전 속도와 동일한 속도로 상기 성장 저해 부재를 회전시킬 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 비원형 실리콘 잉곳은, 제 1 항 내지 제 5에 기재된 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 4각 웨이퍼를 생산할 수 있게 하여 실리콘 용탕의 사용량을 절감할 수 있고, 저코스트화가 가능하며, 생산 시간 및 생산 비용을 절감하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법을 수행할 수 있는 시스템을 개략적으로 나타내는 개념 사시도이다.
도 3은 도 1의 시스템의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 시스템의 III-III 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 시스템에 의한 잉곳의 결정 성장 상태를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법은, 크게 용탕 준비 단계(S1)와, 결정 성장 단계(S2) 및 성장 저해 부재 회전 단계(S3)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 용탕 준비 단계(S1)는 도가니에 실리콘 용탕을 준비하는 단계로서, 상기 도가니에 다결정 상태인 실리콘이 용융된 실리콘 용탕을 준비할 수 있다.
이어서, 상기 결정 성장 단계(S2)는 시드를 회전 및 들어 올리면서 상기 실리콘 용탕으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 생성하는 단계로서, 쵸크랄스키(czochralski, CZ)법으로 상기 다결정 상태인 실리콘 용탕에서 단결정 상태의 실리콘 잉곳을 생성할 수 있다.
이어서, 상기 성장 저해 부재 회전 단계(S3)는 결정 성장시 상기 잉곳이 비원형을 이루도록 상기 잉곳의 성장을 방해하는 성장 저해 부재를 상기 시드의 회전 속도와 동일한 동기 속도로 회전시키는 단계로서, 회전되는 상기 잉곳의 특정 부위의 성장을 항상 저해할 수 있도록 상기 잉곳과 동일한 속도로 상기 성장 저해 부재를 회전시킬 수 있다.
따라서, 상기 시드의 회전 속도와 동일한 동기 속도로 상기 성장 저해 부재를 회전시켜서 회전되는 상기 잉곳의 특정 부위에만 결정 성장이 저해를 받아서 비원형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 성장 저해 부재 회전 단계(S3)에서, 수직 배치형 영구자석 또는 수직 배치형 전자석을 이용하여 위로 방출되어 아래로 형성되거나, 아래로 방출되어 위로 형성되는 자기력선을 상기 용탕에 인가할 수 있다.
또한, 상기 성장 저해 부재 회전 단계(S3)에서, 상기 잉곳이 전체적으로 4개의 모서리부를 갖는 4각 기둥 형태를 이루도록 상기 도가니의 전후좌우 측방에 각각 배치되고, 잉곳축을 중심으로, 90도 각도로 등각 배치되는 제 1 자력체, 제 2 자력체, 제 3 자력체 및 제 4 자력체를 이용할 수 있다.
또한, 상기 성장 저해 부재 회전 단계(S3)에서, 상기 잉곳의 하부 영역의 용탕 흐름이 위에서 아래로 흐르게 유도할 수 있는 방향으로 자기력선이 방출되는 영구 자석 또는 전자석을 이용할 수 있다.
또한, 상기 결정 성장 단계(S2)에서, 상기 시드의 회전 속도를 측정하고, 상기 성장 저해 부재 회전 단계(S3)에서, 상기 시드의 회전 속도와 동일한 속도로 상기 성장 저해 부재를 회전시킬 수 있다.
한편, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법을 구현할 수 있는 비원형 실리콘 잉곳 제조 시스템을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비원형 실리콘 잉곳 제조 시스템(100)을 개략적으로 나타내는 개념 사시도이고, 도 3은 도 1의 비원형 실리콘 잉곳 제조 시스템(100)의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 비원형 실리콘 잉곳 제조 시스템(100)의 III-III 절단면을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비원형 실리콘 잉곳 제조 시스템(100)은, 크게 도가니(10)와, 결정 성장 장치(20)와, 성장 저해 부재(30) 및 회전 장치를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 도가니(10)는 실리콘 용탕(1)을 수용하는 일종의 초크랄스키 로로서, 일반적으로 핫존 로(hot zone furnace)로 칭할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도시하지 않았지만, 상기 도가니(10)는 쿼츠로 만들어진 내부 도가니와, 흑연으로 만들어진 외부 도가니 및 히터 등 가열 요소를 포함할 수 있다. 이외에도, 이러한 상기 도가니(10)는 상기 도가니(10)를 회전시키는 회전축이나 열차단판 등 부가적인 다양한 장치들이 추가로 설치될 수 있다. 따라서, 상기 도가니(10)는 도면에 반드시 국한되지 않고 매우 다양한 형태 및 종류가 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 결정 성장 장치(20)는, 상기 도가니(10)에 수용된 상기 실리콘 용탕(1)의 표면으로부터 실리콘 단결정 잉곳(2)을 생성할 수 있도록 시드(S)(seed)를 회전시키면서 들어 올리는 장치로서, 예컨대, 상기 시드(S)를 지지하는 시드 척(seed chuck)과, 상기 시드 척과 연결되는 인상 와이어(42)를 이용하여 상기 시드(S)가 상기 실리콘 용탕(1)의 표면의 대략 중심부에 위치되어 그 선단을 접촉 또는 침지시키면서 천천히 육성하면서 상기 잉곳(2)을 육성시키는 인상부 및 상기 잉곳(2)으로부터 방사되는 열을 차단하는 열차례 부재 등을 포함하는 장치일 수 있다. 이러한 상기 결정 성장 장치(20)는 상기 잉곳(2)을 인상하는 속도, 회전 속도 및 온도 구배를 조절하여 상기 잉곳(30)을 완성할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 성장 저해 부재(30)는 상기 잉곳(2)의 측방에 설치되고, 잉곳의 성장을 방해하는 기능을 가진 부재나 장치로서, 자기력선(ML)을 방출시켜서 자기장 영역(A)을 형성할 수 있는 영구자석 또는 전자석일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 성장 저해 부재(30)는, 자기장 영역(A) 내의 임의의 점에서의 자기력이 작용하는 방향을 나타내는 자기력선(ML)이 위로 방출되어 아래로 형성되는, 예컨대, N극에서 방출되어 S극으로 향하는 상기 자기력선(ML)의 방향이 상기 실리콘 용탕(1)과 상기 잉곳(2)의 경계에서 작용할 수 있도록 N극이 상방에 설치되고, S극이 하방에 설치되는 수직 배치형 영구자석 또는 수직 배치형 전자석일 수 있다.
여기서, 자연 발생적으로 상기 도가니(10)의 측벽면이 가열되는 경우, 고온으로 가열된 상기 실리콘 용탕(2)의 테두리부분이 상승하다가 상기 실리콘 용탕(1)과 상기 잉곳(2)의 경계 부분에서 하강하는 흐름, 즉 중심 하강형 열대류가 발생될 수 있다.
따라서, 이러한, 상기 실리콘 용탕(1)과 상기 잉곳(2)의 경계 부분에서 하강하는 흐름과, 상기 성장 저해 부재(20)인 상기 수직 배치형 영구자석에서 발생되는 자기력선이 상기 경계 부분에서 위에서 아래로 향하는 경우, 이러한 하강 흐름이 강화되면서, 상기 실리콘 용탕(1)과 상기 잉곳(2)의 경계 부분 중 특정 부분의 결정 성장이 방해를 받아서 그 부분이 자라지 않아서 비원형으로 형성될 수 있다.
그러나, 이에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 상기 도가니(10)의 하부 중앙이 가열되는 경우, 고온으로 가열된 상기 실리콘 용탕(2)의 중앙부분이 상승하여 상기 실리콘 용탕(1)과 상기 잉곳(2)의 경계 부분에서 상승하는 흐름, 즉 중심 상승형 열대류가 발생될 수 있다. 이 때에도 상기 성장 저해 부재(20)인 상기 수직 배치형 영구자석에서 발생되는 자기력선이 상기 경계 부분에서 위에서 아래로 향하여 상기 실리콘 용탕(1)과 상기 잉곳(2)의 경계 부분 중 특정 부분의 결정 성장이 방해를 받아서 그 부분이 자라지 않아서 비원형으로 형성되거나, 경우에 따라서는 상기 수직 배치형 영구자석에서 발생되는 자기력선이 상기 경계 부분에서 아래에서 위로로 향하여 배치되어 특정 부분의 성장을 방해할 수도 있다.
따라서, 이러한 상기 도가니(10)의 가열 부위나 형태나 상기 성장 저해 부재(20)의 설치 방향이나 설치 각도 등은 도면에 반드시 국한되지 않고 매우 다양한 형상 및 종류로 적용될 수 있다. 예컨대, 상기 성장 저해 부재(20)를 N극이 상방에 설치되고, S극이 하방에 설치되도록 수직으로 배치하지 않고 S극이 상방에 설치되고, N극이 하방에 설치되거나 상기 시드(S) 또는 상기 잉곳(2)의 회전 속도를 고려하여 회전 방향을 기준으로 경사지게 배치하는 것도 가능하다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 성장 저해 부재(20)는 상기 잉곳(2)이 전체적으로 4개의 모서리부를 갖는 4각 기둥 형태를 이루도록 상기 도가니(10)의 전후좌우 측방에 각각 배치되고, 잉곳축(P)을 중심으로, 90도 각도로 등각 배치되는 제 1 자력체(31), 제 2 자력체(32), 제 3 자력체(33) 및 제 4 자력체(34)일 수 있다. 여기서, 상기 제 1 자력체(31), 상기 제 2 자력체(32), 상기 제 3 자력체(33) 및 상기 제 4 자력체(34)는 상술된 상기 영구자석 또는 상기 전자석일 수 있다.
그러나, 본 발명의 기술적 사상은 4각 기둥형 잉곳(2)을 제조하기 위한 4개의 상기 성장 저해 부재(20)에만 국한되지 않고, 예컨대, 3각 기둥형 잉곳(2)을 제조하기 위한 3개의 상기 성장 저해 부재(20), 5각 기둥형 잉곳(2)을 제조하기 위한 5개의 상기 성장 저해 부재(20) 등 다양한 다각 형태의 잉곳을 제조하는 것에 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 도시하지 않았지만, 상기 회전 장치는 상기 잉곳(2)이 비원형을 이루도록 상기 성장 저해 부재(30)를 상기 시드(S)의 회전 속도(w1)와 동일한 동기 속도(w2)로 회전시키는 장치일 수 있다.
이러한 상기 회전 장치는 모터나 실린더 등 다양한 형태의 동력원이나 기어 조합, 밸트 및 풀리 조합, 체인 및 스프로킷휠 조합, 와이어 및 풀리 조합 등 다양한 동력전달장치들이 적용될 수 있다.
따라서, 상기 시드(S)의 회전 속도(w1)와 동일한 동기 속도(w2)로 상기 성장 저해 부재(20)를 회전시켜서 회전되는 상기 잉곳(2)의 특정 부위에만 결정 성장이 저해를 받아서 비원형으로 형성될 수 있다.
도 5는 도 2의 비원형 실리콘 잉곳 제조 시스템(100)에 의한 잉곳(2)의 결정 성장 상태를 나타내는 개념도이다.
그러므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 잉곳(2)은 회전 속도(w1)로 회전되는 동안, 상기 회전 속도(w1)와 동일한 동기 속도(w2)로 회전되는 상기 성장 저해 부재(20)에 의해 항상 동일한 부분의 성장이 저해될 수 있다.
그런데, 이러한 상기 성장 저해 부재(20)의 영향은 상기 잉곳(2)에서 상기 성장 저해 부재(20)와 가까운 부분에서는 크게 작용하고, 먼 부분에서 작게 작용할 수 있다. 반대로, 상기 성장 저해 부재(20)의 영향력이 없다면 상기 잉곳(2)의 회전에 의해 상대적으로 상기 실리콘 용탕(1)의 마찰 속도가 빨라지는 모서리부분의 성장력 보다는 상기 실리콘 용탕(1)의 마찰이 적어서 속도가 느려지는 비모서리부분에서의 성장력이 높을 수 있다.
즉, 상기 비모서리부분에서의 성장력(F1)은 크지만, 상기 성장 저해 부재(20)와 가깝기 때문에 성장을 저해하려는 저해력(F2) 역시 크기 때문에 상기 성장 저해 부재(20)와 상기 잉곳(2) 사이의 거리와 상기 성장 저해 부재(20)에서 발생되는 자기장 영역(A)의 넓이나 세기나 형태 등을 최적화하면 보다 정확한 정사각 기둥 형태의 상기 잉곳(2)을 제조할 수 있다.
한편, 이러한 본 발명의 비원형 실리콘 잉곳 제조 과정을 설명하면, 먼저, 상기 도가니(10)에 실리콘 용탕(1)을 준비할 수 있다.
이어서, 상기 결정 성장 장치(20)를 이용하여 상기 시드(S)를 회전 및 들어 올리면서 상기 실리콘 용탕(1)으로부터 실리콘 단결정 잉곳(2)을 생성할 수 있다.
이와 동시 또는 이어서, 상기 회전 장치를 이용하여 결정 성장시 상기 잉곳(2)이 비원형을 이루도록 상기 잉곳(2)의 성장을 방해하는 상기 성장 저해 부재(30)를 상기 시드(S)의 회전 속도(w1)와 동일한 동기 속도(w2)로 회전시킬 수 있다.
이 때, 상기 잉곳(2)이 회전 속도(w1)로 회전되는 동안, 상기 회전 속도(w1)와 동일한 동기 속도(w2)로 회전되는 상기 성장 저해 부재(20)에 의해 항상 동일한 부분의 성장이 저해될 수 있고, 이를 통해서 특정 부위가 비원형인 비원형 실리콘 잉곳, 특히 4각 기둥 형태의 잉곳을 쉽게 제조할 수 있다.
그러므로, 4각 기둥형 잉곳으로 4각 웨이퍼를 생산할 수 있게 하여 실리콘 용탕의 사용량을 절감할 수 있고, 저코스트화가 가능하며, 생산 시간 및 생산 비용을 절감하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상술된 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법은 물론이고, 그 방법에 의해 제조되는 비원형 실리콘 잉곳을 포함할 수 있다.
예컨대, 이러한 상기 비원형 실리콘 잉곳은 3각 기둥형 잉곳, 4각 기둥형 잉곳, 다각 기둥형 잉곳 등 매우 다양한 형태의 비원형 실리콘 잉곳이 모두 포함될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 실리콘 용탕
2: 잉곳
10: 도가니
20: 결정 성장 장치
30: 성장 저해 부재
31: 제 1 자력체
32: 제 2 자력체
33: 제 3 자력체
34: 제 4 자력체
100: 비원형 실리콘 잉곳 제조 시스템

Claims (4)

  1. 도가니에 실리콘 용탕을 준비하는 용탕 준비 단계;
    시드를 회전 및 들어 올리면서 상기 실리콘 용탕으로부터 실리콘 단결정 잉곳을 생성하는 결정 성장 단계; 및
    결정 성장시 상기 잉곳이 비원형을 이루도록 상기 잉곳의 성장을 방해하는 성장 저해 부재를 상기 시드의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하고, 상기 시드의 회전 속도와 동일한 동기 속도로 회전시키는 성장 저해 부재 회전 단계;
    를 포함하고,
    상기 성장 저해 부재는 수직 배치형 영구자석 또는 수직 배치형 전자석을 포함하며, 상기 성장 저해 부재로부터의 자기력선의 방향이 상기 실리콘 용탕과 상기 잉곳의 경계 부분에의 상기 실리콘 용탕의 유동 방향과 동일한 방향을 포함할 수 있도록 배치되며,
    상기 실리콘 용탕과 상기 잉곳의 경계 부분에의 상기 실리콘 용탕의 유동은 중심 하강형 열대류 이거나 또는 중심 상승형 열대류를 포함하는, 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성장 저해 부재 회전 단계에서,
    수직 배치형 영구자석 또는 수직 배치형 전자석을 이용하여 위로 방출되어 아래로 형성되거나, 아래로 방출되어 위로 형성되는 자기력선을 상기 용탕에 인가하는, 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성장 저해 부재 회전 단계에서,
    상기 잉곳의 하부 영역의 용탕 흐름이 위에서 아래로 흐르게 유도할 수 있는 방향으로 자기력선이 방출되는 영구 자석 또는 전자석을 이용하는, 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 성장 단계에서, 상기 시드의 회전 속도를 측정하고,
    상기 성장 저해 부재 회전 단계에서, 상기 시드의 회전 속도와 동일한 동기 속도로 상기 성장 저해 부재를 회전시키는, 비원형 실리콘 잉곳 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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P. Rudolph et al. "The use of heater-magnet module for Czochralski growth of PV silicon crystals with quadratic cross section."(2010.10.23.)

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