KR20110067542A - 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법 - Google Patents

실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110067542A
KR20110067542A KR1020090124176A KR20090124176A KR20110067542A KR 20110067542 A KR20110067542 A KR 20110067542A KR 1020090124176 A KR1020090124176 A KR 1020090124176A KR 20090124176 A KR20090124176 A KR 20090124176A KR 20110067542 A KR20110067542 A KR 20110067542A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
drawing device
silicon ingot
silicon
ingot
Prior art date
Application number
KR1020090124176A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101620935B1 (ko
Inventor
장기현
남동현
Original Assignee
주식회사 케이씨씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨씨 filed Critical 주식회사 케이씨씨
Priority to KR1020090124176A priority Critical patent/KR101620935B1/ko
Priority to PCT/KR2010/008917 priority patent/WO2011074847A2/ko
Priority to CN201080054736.7A priority patent/CN102770952B/zh
Priority to JP2012541961A priority patent/JP5453549B2/ja
Priority to US13/510,895 priority patent/US9017478B2/en
Publication of KR20110067542A publication Critical patent/KR20110067542A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101620935B1 publication Critical patent/KR101620935B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/001—Continuous growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/007—Mechanisms for moving either the charge or the heater
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1004—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1004—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing
    • Y10T117/1008—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing with responsive control means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y10T117/1092—Shape defined by a solid member other than seed or product [e.g., Bridgman-Stockbarger]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 냉도가니 내에 형성된 실리콘 융액이 유입되는 챔버와; 상기 챔버에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 실리콘 융액을 응고시켜 실리콘 잉고트를 인출하는 1차 인출장치와; 상기 1차 인출장치를 수평방향으로 이동시키는 이동장치와; 상기 챔버의 하부에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 1차 인출장치가 측방으로 이동된 상태에서 상기 실리콘 잉고트를 인출하는 2차 인출장치를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 인출장치의 높이가 감소함으로써 설비에 들어가는 제조비용이 절감될 수 있고, 인출장치가 설치되는 공간도 줄일 수 있는 효과가 있다.
실리콘 잉고트, 인출, 샤프트

Description

실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법{Silicon ingot drawing device and method}
본 발명은 태양전지용 실리콘 잉고트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 잉고트를 인출하는 장치의 높이를 줄이기 위해 2차에 걸쳐 잉고트를 인출하기 위한 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법에 관한 것이다.
예전부터 태양전지의 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼는 실리콘의 일방향 응고 잉고트를 얇게 절단하는 것에 의해 제조되고 있다. 여기에서, 실리콘 웨이퍼의 품질 및 비용은 실리콘 잉고트의 품질 및 비용에 의해 결정되어진다.
따라서, 실리콘 웨이퍼의 품질을 높이고 비용을 낮추기 위해서는 고품질의 일방향 응고 실리콘 잉고트를 제조하는 비용을 낮출 필요가 있으며, 이 방법으로서 잉고트의 응고를 위한 주형의 재질인 흑연 또는 석영 도가니를 사용한 주형의 손실이 없는 전자기 연속주조법이 사용되기 시작하였다.
종래의 전자기 연속 주조법은 유도코일과 유도코일 내부에 배치된 도전성 소재(일반적으로 무산소동을 사용함)로 제작한 하부가 개방형인 연속주조용 냉도가니가 사용된다. 상기 냉도가니는 둘레 방향으로 적어도 일부분이 종방향의 슬릿들에 의해 여러 개의 세그먼트로 분할된 구조이며, 용탕의 응고와 냉도가니의 보호를 위하여 내부로 냉각수가 통과하는 수냉구조로 되어 있다.
이와 같이 종방향으로 형성된 슬릿은 유도코일에 흐르는 고주파의 전류에 의해 발생하는 자기장을 냉도가니 내부까지 투과시켜 용해원료에 유도전류를 발생시키게 되는데, 이에 따른 주울 가열효과로 연속적으로 공급되는 장입원료를 가열하여 용해시킬 뿐 아니라, 냉도가니의 내부 쪽으로 전자기력이 발생하여 용해원료와 냉도가니 내측벽면의 접촉을 경감시키게 된다.
또한, 용해된 실리콘 용액은 냉도가니의 하방으로 응고시키면서 흘러 내리고 원료공급이 계속되면, 실리콘의 일방향 응고 잉고트가 연속적으로 제조될 수 있다.
이러한 전자기 연속주조법은 냉도가니와의 접촉이 경감되므로 원료의 오염이 억제되고, 잉고트의 품질이 향상되는 동시에 주형이 소모되지 않아 설비유지 비용이 감소하고 생산성이 향상되는 효과가 있다.
그러나, 이상에서 설명한 종래의 전자기 연속주조법은 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 종래의 전자기 연속주조장치는 대량생산을 위해서 배치당 생산량을 증가시켜야 하는데 수직방향으로 연속주조를 하기 때문에 생산량의 증대에 따라 설비의 크기가 기하급수적으로 커지는 문제점이 있다. 이와 같이 설비의 크기가 커지게 되면, 건물의 층고가 충분히 확보되어야 하는 등의 설비투자가 증대되는 문제점이 있다.
다음으로, 종래에는 잉고트를 적정한 인출속도로 설계한 길이만큼 안정적으 로 인출시키고, 인출된 잉고트를 장치 외부로 꺼내기 위해서는 인출장치의 충분한 스트로크(Stroke)의 확보가 필요하다. 예를 들어, 1m길이의 실리콘 잉고트를 인출하기 위해서는 잉고트 길이의 최소 2배인 2m의 스트로크가 확보되어야 하는 문제점이 있다.
이를 보다 쉽게 설명하기 위해 도 1 내지 도 3에는 종래 기술에 의해 실리콘 잉고트가 인출되는 과정을 보인 동작상태도가 도시되어 있다.
이를 참조하면, 챔버(1)에는 가스입구(2)와 가스출구(3)가 각각 구비되어 있다. 상기 챔버(1)에서는 냉도가니 내에 투입된 실리콘 원료가 용융된다. 상기 실리콘 융액은 챔버(1)의 내부에서 응고되면서 잉고트(5)로 제조된다.
상기 잉고트(5)는 더미블록(7)에 의해 하단이 지지되고, 상기 더미블록(7)의 하단은 샤프트(9)와 결합된다. 상기 샤프트(9)는 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 것으로서, 하강하면서 잉고트(5)를 인출하게 된다. 상기 샤프트(9)는 샤프트 홀더(10)에 의해 지지되고, 상기 샤프트(9)는 스크류(11) 및 샤프트가이드(13)에 체결되어 이동을 하게 된다.
한편, 상기 샤프트 홀더(10)는 수직방향으로 길게 설치된 샤프트 가이드(13)를 따라 수직방향으로 이동하게 되고, 상기 스크류(11)는 지지플레이트(14)에 하단이 지지된다.
이와 같은 종래 기술에서는 상기 샤프트 가이드(13)의 높이가 도시한 바와 같이 대략 2L이다. 이는 상기 샤프트(9)가 L만큼의 높이를 가진 잉고트(5)를 인출하고 외부로 배출하기 위해서 L만큼의 스트로크가 더 필요하기 때문이다. 도 2를 참조하면, 상기 잉고트(5)를 샤프트(9)가 L의 높이로 하강하더라도 상기 잉고트(5)는 챔버(1)에 위치하게 되므로 도 3과 같이 L의 스트로크만큼 더 하강하여야 외부로 배출하는 것이 가능하다.
이와 같이 인출장치의 스트로크의 확보는 결과적으로 설비의 크기를 커지게 하여 설비투자에 많은 비용이 들어가는 문제를 발생시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 잉고트를 인출하는 설비의 높이를 낮게 할 수 있는 구조를 가진 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 실리콘 잉고트 인출장치는 냉도가니 내로 유입된 실리콘 원료가 용융되는 챔버와; 상기 챔버에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 실리콘 융액을 응고시켜 실리콘 잉고트를 인출하는 1차 인출장치와; 상기 1차 인출장치를 수평방향으로 이동시키는 이동장치와; 상기 챔버의 하부에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 1차 인출장치가 측방으로 이동된 상태에서 상기 실리콘 잉고트를 인출하는 2차 인출장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 인출장치는, 상기 챔버에 대해 수직방향으로 이동 가능한 제 1샤프트와; 상기 제 1샤프트가 이동가능하게 체결되는제 1스크류와; 상기 제 1샤프트의 이동을 가이드하기 위한 샤프트 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1샤프트의 상단에는 상기 잉고트의 하단을 지지하기 위한 더미블록이 착탈 가능하게 결합됨을 특징으로 한다.
상기 제 1샤프트는 상기 제 1스크류 및 샤프트 가이드에 이동 가능하게 설치된 샤프트 홀더에 고정됨을 특징으로 한다.
상기 2차 인출장치는, 상기 챔버의 하부에 수직방향으로 설치된 제 2샤프트와; 상기 제 2샤프트에 의해 승강이 가이드되고, 상기 더미블록을 지지하기 위한 지지플레이트와; 상기 지지플레이트가 승강되게 체결되어 상기 지지플레이트가 상기 제 2샤프트를 따라 승강되게 하는 제 2스크류를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이동장치는, 상기 1차 인출장치를 지지하는 이동플레이트와; 상기 이동플레이트가 수평방향으로 이동 가능하도록 설치되는 이동가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1샤프트는 상기 챔버에 위치한 상태에서 냉각수에 의해 통수됨을 특징으로 한다.
상기 1차 인출장치는 저속, 상기 2차 인출장치는 고속으로 실리콘 잉고트를 인출하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 인출장치는 0.5 내지 10.0㎜/min의 속도로 실리콘 잉고트를 인출하고, 상기 2차 인출장치는 100 내지 500㎜/min의 속도로 실리콘 잉고트를 인출하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 인출장치의 상단에는 상기 2차 인출장치와의 실링을 위한 진공 벨로우즈가 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출방법은 실리콘 원료를 챔버 내부에 위치한 냉도가니 내로 유입시켜 용융시키는 단계와; 상기 챔버에서 형성된 실리콘 융액을 1차 인출장치로 하강시키면서 응고시켜 실리콘 잉고트를 1차 인출하는 단계와; 상기 1차 인출장치를 수평방향으로 이동시키는 단계와; 상기 응고된 실리콘 잉고트를 2차 인출장치로 하강시켜 2차 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실리콘 잉고트를 1차 인출하는 단계 이전에 상기 1차 인출장치를 냉각수로 통수시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 인출단계는 저속, 상기 2차 인출단계는 고속으로 실리콘 잉고트를 인출하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 인출단계는 0.5 내지 10.0㎜/min의 속도로 진행되고, 상기 2차 인출장치는 100 내지 500㎜/min의 속도로 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 실리콘 잉고트의 인출장치의 높이가 종래에 비해 절반 정도로 감소하게 된다. 이는 실리콘 잉고트를 인출하는 장치를 두 개로 구성하고, 2차에 걸쳐 잉고트를 인출하도록 하였기 때문이다. 이와 같이 인출장치의 높이가 감소함으로써 설비에 들어가는 제조비용이 절감될 수 있고, 인출장치가 설치되는 공간도 확보할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법의 바람직한 실시예 를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출장치의 측면도이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예를 구성하는 샤프트와 더미블록의 결합관계를 보인 개략도이다.
이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출장치는 냉도가니 내에 투입된 실리콘 원료가 용융되는 챔버(20)와; 상기 챔버(20)에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 실리콘 융액을 응고시켜 실리콘 잉고트(24)를 인출하는 1차 인출장치와; 상기 1차 인출장치를 측방으로 이동시키는 이동장치(38)와; 상기 챔버(20)의 하부에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 1차 인출장치가 측방으로 이동된 상태에서 상기 실리콘 잉고트(24)를 인출하는 2차 인출장치를 포함한다.
상기 챔버(20)의 내부 공간에는 냉도가니 내에 실리콘 원료가 투입된다. 상기 챔버(20)에는 상단과 하단 일측에 각각 가스입구(21) 및 가스출구(22)가 구비된다. 상기 가스입구(21) 및 가스출구(22)는 실리콘 잉고트(24)의 제조를 위한 가스가 유입되고 배출되는 통로이다.
그리고, 상기 잉고트(24)의 하단은 더미블록(26)에 의해 지지된다. 상기 더미블록(26)은 일반적으로 흑연 계열의 그라파이트로 만들어진다. 상기 더미블록(26)에는 제 1샤프트(30)의 결합홈(30')과 대응되는 결합돌기(26')가 체결된 결합 플레이트(27)가 구비된다. 상기 결합돌기(26')는 상기 결합홈(30')에 삽입되어 상기 더미블록(26)과 제 1샤프트(30)가 서로 결합되게 한다. 즉, 상기 더미블 록(26)과 제 1샤프트(30)는 결합 플레이트(27)에 체결된 결합돌기(26') 및 결합홈(30')에 의해 서로 착탈 가능하게 결합된다.
상기 더미블록(26)과 제 1샤프트(30)의 사이 공간에는 진공 벨로우즈(28)가 설치된다. 상기 진공 벨로우즈(28)는 2차 인출장치와의 실링을 위해 구비되는 것으로서, 1차 인출이 끝난 후에 상기 1차 인출장치와 함께 이동된다. 또한, 상기 2차 인출장치와의 실링을 위해 진공 벨로우즈가 아닌 다른 실링수단이 구비될 수도 있다.
한편, 본 발명의 1차 인출장치는 상기 챔버(20)에 대해 수직방향으로 이동 가능한 제 1샤프트(30)와; 상기 제 1샤프트(30)가 이동 가능하게 체결되는 제 1스크류(32)와; 상기 제 1샤프트(30)의 이동을 가이드하기 위한 샤프트 가이드(34)를 포함한다.
상기 1차 인출장치는 수직방향으로 길게 설치되는 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이 L의 높이를 가진다. 이는 종래에 샤프트 가이드(13)의 높이가 2L이었던 것에 비해 절반이 감소한 것이다. 본 발명에서는 이와 같이 높이가 현저하게 감소한 설비를 통해 전체적인 설비 제조원가가 절감되는 효과를 가진다.
여기에서, 상기 제 1샤프트(30)는 챔버(20) 내의 고온 영역까지 상승되므로, 수냉 구조를 적용하여 냉각수를 통수시키는 것이 필요하다.
상기 샤프트 가이드(34)에는 상기 제 1샤프트(30)를 샤프트 가이드(34)에 대해 지지하기 위한 샤프트 홀더(31)가 구비된다. 상기 샤프트 홀더(31)는 상기 샤프트 가이드(34)를 따라 이동 가능하게 설치된다. 상기 샤프트 가이드(34)로는 일반 적으로 LM가이드가 사용된다.
한편, 상기 1차 인출장치의 하단에는 이동플레이트(36)가 구비된다. 상기 이동플레이트(36)는 상기 제 1스크류(32) 및 샤프트 가이드(34)를 지지하는 역할을 한다. 그리고, 상기 이동플레이트(36)는 이동가이드(38)에 이동 가능하게 설치된다. 상기 이동가이드(38)는 도 5에 도시된 바와 같이 수평방향으로 길게 설치되는 것으로서, 1차 인출을 끝낸 1차 인출장치가 수평방향으로 이동될 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명의 2차 인출장치는, 상기 챔버(20)의 하부에 수직방향으로 설치된 제 2샤프트(40)와; 상기 제 2샤프트(40)에 의해 승강이 가이드되고, 상기 더미블록(26)을 지지하기 위한 지지플레이트(44)와; 상기 지지플레이트(44)가 승강되게 체결되어 상기 지지플레이트(44)가 상기 제 2샤프트(40)를 따라 승강되게 하는 제 2스크류(42)를 포함한다.
상기 제 2샤프트(40)는 상기 제 1샤프트(30)의 외곽에 위치하도록 설치된다. 그리고, 상기 지지플레이트(44)는 상기 2차 인출장치의 상단에 위치하여 상기 더미블록(26)을 지지하는 역할을 한다. 상기 지지플레이트(44)는 잉고트(24)의 2차 인출 시에 더미블록(26)을 지지하면서 하강하게 된다.
본 실시예에서 상기 1차 인출장치는 저속에서 인출작업이 이루어지고, 상기 2차 인출장치는 고속에서 인출작업이 이루어진다. 바람직하게 상기 1차 인출장치는 0.5 내지 10.0㎜/min의 속도로 잉고트(24)를 인출하고, 상기 2차 인출장치는 100 내지 500㎜/min의 속도로 잉고트(24)를 인출한다. 다시 말해, 상기 제 1샤프트(30)의 승강속도는 0.5 내지 10.0㎜/min이고, 제 2샤프트(40)의 승강속도는 100 내지 500㎜/min인 것이다.
이와 같이 1차 인출과 2차 인출의 속도를 다르게 한 것은 다음과 같은 이유이다. 본 실시예에서 상기 2차 인출장치는 1차 인출장치에서 인출이 1차적으로 끝난 후에 2차적으로 인출하는 장치인데, 실질적으로 잉고트(24)를 응고하여 제조하는 단계는 1차 인출에서 이루어지고 2차 인출은 응고된 잉고트(24)를 외부로 배출시키는 단계이다. 따라서, 1차 인출 시에는 잉고트(24)를 응고하여야 하다 보니 공정 조건에 맞추어 저속으로 제 1샤프트(30)가 하강되도록 하고, 2차 인출 시에는 이미 응고된 잉고트(24)를 인출하므로 고속으로 하강하는 경우가 더욱 공정속도를 빠르게 할 수 있는 것이다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출장치에 의해 실리콘 잉고트를 인출하는 과정을 상세하게 설명한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 의한 실리콘 잉고트 인출장치에 의해 잉고트가 인출되는 과정을 보인 동작상태도이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 제 1샤프트(30)는 1차 인출 전에 챔버(20) 내부의 고온 영역까지 상승된다. 이때, 상기 제 1샤프트(30)가 고온으로 인해 변형되는 것을 방지하기 위해 제 1샤프트(30)에 냉각수를 통수시킨다.
다음으로, 상기 제 1샤프트(30)는 상기 제 1스크류(32)를 따라 하강하게 된다. 상기 제 1샤프트(30)는 바람직하게 0.5 내지 10.0㎜/min의 하강속도로 이동된다. 이때, 상기 샤프트 홀더(31)는 상기 샤프트 가이드(34)를 따라 제 1샤프트(30) 가 하강할 수 있게 하고, 상기 제 1샤프트(30)의 하강이 완료되면 실리콘 잉고트(24)가 응고되면서 1차 인출이 끝나게 된다.
상기 잉고트(24)의 1차 인출이 끝난 후에 상기 1차 인출장치를 지지하는 이동플레이트(36)는 도 8에 도시된 바와 같이 이동가이드(38)를 따라 측면을 향해 수평방향으로 이동하게 된다. 상기 1차 인출장치가 이와 같이 이동하게 되면 상기 1차 인출장치가 이동 전에 있던 부분에 소정의 공간이 형성되고, 진공 벨로우즈(28)가 제거된다.
따라서, 2차 인출장치는 이 공간으로 잉고트(24)를 인출시키게 된다. 즉, 도 9를 참조하면, 상기 지지플레이트(44)는 회전하는 제 2스크류(42)를 통해 제 2샤프트(40)를 따라 하강하면서 잉고트(24)를 외부로 배출시키도록 하는 것이다. 상기 제 샤프트(40)는 바람직하게 100 내지 500㎜/min의 하강속도로 이동된다. 이때, 상기 잉고트(24)는 지지플레이트(44)에 더미블록(26)을 통해 지지된 상태로 하강하면서 외부로 배출될 수 있는 상태가 된다. 이와 같이 되면 잉고트(24)의 2차 인출이 완료된다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 의해 실리콘 잉고트가 인출되는 과정을 보인 동작상태도.
도 4는 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출장치의 정면도.
도 5는 본 발명에 의한 실리콘 잉고트의 인출장치의 측면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예를 구성하는 샤프트와 더미블록의 결합관계를 보인 개략도.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 의한 실리콘 잉고트 인출장치에 의해 잉고트가 인출되는 과정을 보인 동작상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 챔버 21 : 가스입구
22 : 가스출구 24 : 잉고트
26 : 더미블록 28 : 진공 벨로우즈
30 : 제 1샤프트 32 : 제 1스크류
34 : 샤프트 가이 36 : 이동플레이트
38 : 이동가이드 40 : 제 2샤프트
42 : 제 2스크류 44 : 지지플레이트

Claims (14)

  1. 냉도가니 내로 유입된 실리콘 원료가 용융되는 챔버와;
    상기 챔버에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 실리콘 융액을 응고시켜 실리콘 잉고트를 인출하는 1차 인출장치와;
    상기 1차 인출장치를 수평방향으로 이동시키는 이동장치와;
    상기 챔버의 하부에 수직방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 1차 인출장치가 측방으로 이동된 상태에서 상기 실리콘 잉고트를 인출하는 2차 인출장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 인출장치는,
    상기 챔버에 대해 수직방향으로 이동 가능한 제 1샤프트와;
    상기 제 1샤프트가 이동가능하게 체결되는제 1스크류와;
    상기 제 1샤프트의 이동을 가이드하기 위한 샤프트 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1샤프트의 상단에는 상기 잉고트의 하단을 지지하기 위한 더미블록이 착탈 가능하게 결합됨을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1샤프트는 상기 제 1스크류 및 샤프트 가이드에 이동 가능하게 설치된 샤프트 홀더에 고정됨을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 인출장치는,
    상기 챔버의 하부에 수직방향으로 설치된 제 2샤프트와;
    상기 제 2샤프트에 의해 승강이 가이드되고, 상기 더미블록을 지지하기 위한 지지플레이트와;
    상기 지지플레이트가 승강되게 체결되어 상기 지지플레이트가 상기 제 2샤프트를 따라 승강되게 하는 제 2스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 이동장치는,
    상기 1차 인출장치를 지지하는 이동플레이트와;
    상기 이동플레이트가 수평방향으로 이동 가능하도록 설치되는 이동가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1샤프트는 상기 챔버에 위치한 상태에서 냉각수에 의해 통수됨을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 인출장치는 저속, 상기 2차 인출장치는 고속으로 실리콘 잉고트를 인출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 1차 인출장치는 0.5 내지 10.0㎜/min의 속도로 실리콘 잉고트를 인출하고, 상기 2차 인출장치는 100 내지 500㎜/min의 속도로 실리콘 잉고트를 인출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 1차 인출장치의 상단에는 상기 2차 인출장치와의 실링을 위한 진공 벨로우즈가 구비됨을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출장치.
  11. 실리콘 원료를 챔버 내부에 위치한 냉도가니 내로 유입시켜 용융시키는 단계와;
    상기 챔버에서 형성된 실리콘 융액을 1차 인출장치로 하강시키면서 응고시켜 실리콘 잉고트를 1차 인출하는 단계와;
    상기 1차 인출장치를 수평방향으로 이동시키는 단계와;
    상기 응고된 실리콘 잉고트를 2차 인출장치로 하강시켜 2차 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실리콘 잉고트를 1차 인출하는 단계 이전에 상기 1차 인출장치를 냉각수로 통수시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 1차 인출단계는 저속, 상기 2차 인출단계는 고속으로 실리콘 잉고트를 인출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 1차 인출단계는 0.5 내지 10.0㎜/min의 속도로 진행되고, 상기 2차 인출장치는 100 내지 500㎜/min의 속도로 진행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 잉고트의 인출방법.
KR1020090124176A 2009-12-14 2009-12-14 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법 KR101620935B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090124176A KR101620935B1 (ko) 2009-12-14 2009-12-14 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법
PCT/KR2010/008917 WO2011074847A2 (ko) 2009-12-14 2010-12-14 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법
CN201080054736.7A CN102770952B (zh) 2009-12-14 2010-12-14 硅锭的提取装置及方法
JP2012541961A JP5453549B2 (ja) 2009-12-14 2010-12-14 シリコンインゴットの引き出し装置及び方法
US13/510,895 US9017478B2 (en) 2009-12-14 2010-12-14 Apparatus and method for extracting a silicon ingot made by an electromagnetic continuous casting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090124176A KR101620935B1 (ko) 2009-12-14 2009-12-14 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110067542A true KR20110067542A (ko) 2011-06-22
KR101620935B1 KR101620935B1 (ko) 2016-05-13

Family

ID=44167846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090124176A KR101620935B1 (ko) 2009-12-14 2009-12-14 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9017478B2 (ko)
JP (1) JP5453549B2 (ko)
KR (1) KR101620935B1 (ko)
CN (1) CN102770952B (ko)
WO (1) WO2011074847A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110195256A (zh) * 2019-06-10 2019-09-03 苏州亚傲鑫企业管理咨询有限公司 单晶硅多次加料连续生长的装置和工艺

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2519459B2 (ja) * 1987-06-23 1996-07-31 東芝セラミックス株式会社 単結晶引上装置
JPH0772116B2 (ja) * 1991-02-15 1995-08-02 信越半導体株式会社 単結晶引上装置
JP3119323B2 (ja) * 1993-01-11 2000-12-18 株式会社東京精密 インゴットの搬送装置
JPH07138012A (ja) * 1993-11-16 1995-05-30 Sumitomo Sitix Corp シリコン鋳造装置
JP3444071B2 (ja) * 1995-12-28 2003-09-08 三菱住友シリコン株式会社 二重ルツボの炉内への組み込み方法
DE19607098C2 (de) * 1996-02-24 1999-06-17 Ald Vacuum Techn Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum gerichteten Erstarren einer Schmelze aus Silizium zu einem Block in einem bodenlosen metallischen Kaltwandtiegel
KR100861412B1 (ko) * 2006-06-13 2008-10-07 조영상 다결정 실리콘 잉곳 제조장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN102770952A (zh) 2012-11-07
WO2011074847A3 (ko) 2011-11-10
JP5453549B2 (ja) 2014-03-26
WO2011074847A2 (ko) 2011-06-23
KR101620935B1 (ko) 2016-05-13
US20120240635A1 (en) 2012-09-27
CN102770952B (zh) 2016-06-22
US9017478B2 (en) 2015-04-28
JP2013512180A (ja) 2013-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7682472B2 (en) Method for casting polycrystalline silicon
US4915723A (en) Apparatus for casting silicon with gradual cooling
KR100778019B1 (ko) 용해효율 및 회수율이 우수한 전자기 연속주조기용 도가니
JP2660225B2 (ja) シリコン鋳造装置
GB2515632A (en) Method and apparatus for reducing bubbles or gas pockets in a metal ingot using a continuous casting mold
JP4664967B2 (ja) シリコン鋳造装置およびシリコン基板の製造方法
JP2657240B2 (ja) シリコン鋳造装置
KR101620935B1 (ko) 실리콘 잉고트의 인출장치 및 방법
CN206936315U (zh) 键合丝连铸炉
US20110308760A1 (en) Apparatus for production of metallic slab using electron beam, and process for production of metallic slab using the apparatus
US9553221B2 (en) Electromagnetic casting method and apparatus for polycrystalline silicon
EP2502880A1 (en) Electromagnetic casting apparatus for silicon
CN214612849U (zh) 一种用于锗多晶提纯的装置
KR100305497B1 (ko) 무산소동연속주조용보온로
JPH07138012A (ja) シリコン鋳造装置
JPH0538555A (ja) 金属を溶解し連続鋳造する装置および方法
CN108856663A (zh) 一种降低铸造铝合金夹渣量的结晶器装置及方法
KR20030018661A (ko) 가열주형식 수평연속주조 방법 및 그 장치
JPH0711352A (ja) 高融点活性金属の連続溶解鋳造方法
US20160158833A1 (en) Pulling-up-type continuous casting method
JPH1038466A (ja) 真空浮揚溶解装置とその溶解および出湯方法
JP2003307390A (ja) コールドクルーシブル溶解鋳造装置とその溶解鋳造方法
KR19990046618A (ko) 무산소동및동합금소재의제조방법및그장치
KR20140022688A (ko) 용탕 공급 장치
KR101329408B1 (ko) 실리콘의 일방향 응고장치

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee