KR20110127134A - 실리콘 용융액으로부터 다결정 실리콘 잉곳을 견인하는 방법들 및 견인 어셈블리들 - Google Patents

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스티븐 엘. 킴벨
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엠이엠씨 싱가포르 피티이. 엘티디.
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Abstract

Czochralski형 결정 견인자를 사용하여 다결정 실리콘 잉곳들을 생산하는 방법들 및 다결정 실리콘 잉곳들을 견인하기 위해 복수의 모결정(seed crystals)을 포함하는 견인 어셈블리들이 개시된다.

Description

실리콘 용융액으로부터 다결정 실리콘 잉곳을 견인하는 방법들 및 견인 어셈블리들{METHODS AND PULLING ASSEMBLIES FOR PULLING A MULTICRYSTALLINE SILICON INGOT FROM A SILICON MELT}
본 발명의 분야는 일반적으로 다결정 실리콘의 생산과 관련되며, 특히 다결정 실리콘 잉곳(ingot)을 견인(pulling)함으로써 다결정 실리콘을 생산하는 것과 관련된다.
태양광 에너지의 생산에 사용되는 종래의 광전지(photovoltaic cell)는 다결정 실리콘을 이용한다. 다결정 실리콘은 관습적으로 실리콘이 도가니(crucible) 내에서 용해되어 별개의 도가니 또는 동일한 도가니에서 일방향으로 응고되는 일방향 응고(directional solidification; DS) 프로세스로 생성된다. 잉곳의 응고는 캐스팅(casting)의 응고하는 앞부분에 용융(molten) 실리콘을 공급하여 제어된다. 이러한 방식으로 생성된 다결정 실리콘은 도가니 벽에서의 불균질 결정핵 생성 자리들(heterogeneous nucleation sites)의 높은 밀도 때문에 서로에 대해서 일정하지 않은 입자(grain)들의 방향을 갖는 결정 입자의 집합체(agglomeration)이다. 다결정 실리콘은 단결정 실리콘 생산과 비교하여 더 높은 쓰루풋에 기인하는 그의 더 낮은 비용으로 인해 일반적으로 단결정 실리콘보다 광전지에 더 바람직한 실리콘 자원이다.
DS 프로세스에 의해 성장된 다결정 실리콘 잉곳들은 도가니 표면에서의 많은 결정핵 생성 점들 때문에 그들이 성장되는 도가니에 인접한 잉곳 부분에서 감소된 중간 입자 크기를 종종 갖는다. 이러한 감소된 중간 입자 크기 및 도가니 벽으로부터의 불순물의 고체 상태 확산은 결과 셀들의 효율에 불리하게(detrimentally) 영향을 미치는 이들 영역에서 소수 캐리어 수명 감소를 야기한다. 따라서, 이러한 잉곳의 부분은 일반적으로 태양 전지들을 생산하는 데 이용되지 않지만 오히려 차후의 실리콘 충전물들(silicon charges)에서 활용함으로써 재활용된다.
또한, DS 프로세스에 의해 잉곳의 상부에 인접하여 성장된 실리콘 잉곳의 상당 부분은 이 영역에서의 높은 불순 내용물 때문에 디바이스 제조에 사용될 수 없고 추가 사용을 위해 재활용될 수 없다. 이러한 높은 불순 내용물은 잉곳이 형성되는 동안 용융액 내에서 불순물들이 분리되어 야기된다. 잉곳이 형성되는 동안, 용융액 내에서 불순물들의 농도는 상대적으로 작은 분리 계수(segregation coefficient)로 인해 일반적으로 증가된다. 잉곳의 상부 영역은 통상적으로 응고하는 마지막 영역이며 가장 높은 불순물 농도를 포함한다.
결과 잉곳의 주변부들에서 중간 입자 크기로 감소되지 않고, 디바이스 제조 또는 재활용에 사용될 수 없는 잉곳 내의 커다란 영역들을 거의 생성하지 않는 다결정 실리콘 잉곳들을 생산하는 높은 쓰루풋 방법들에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 일 양상은 다결정 실리콘 잉곳을 생산하는 방법에 관한 것이다. 다결정 실리콘은 실리콘 충전물을 형성하기 위해서 도가니 내로 운반되고, 실리콘 충전물은 실리콘 용융액을 형성하기 위해서 대략 충전물의 용융 온도보다 높은 온도로 가열된다. 모결정이 실리콘 용융액과의 접점으로 가져와지고, 실리콘 잉곳이 실리콘 용융액으로부터 견인된다. 잉곳의 성장 상태(growth conditions)는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어된다.
본 발명의 또 다른 양상은 실리콘 견인자(puller)에서 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법에 관한 것이다. 다결정 실리콘은 실리콘 충전물을 형성하기 위해서 도가니에 운반되고, 실리콘 충전물은 실리콘 용융액을 형성하기 위해서 대략 충전물의 용융 온도보다 높은 온도로 가열된다. 적어도 2개 모결정들이 실리콘 용융액과의 접점으로 가져와지고 실리콘 잉곳은 실리콘 용융액으로부터 견인된다.
본 발명의 또 다른 양상은 원통형 잉곳을 크로핑하는 방법에 관한 것이다. 잉곳은 일정한 지름부, 원주, 원심, 및 원심에서부터 원주까지 연장하는 반지름을 갖는다. 4개의 중심 잉곳 세그먼트들은 잉곳들 각각의 단면의 대각선 길이가 대략 잉곳의 반지름인 곳에서 형성된다. 4개의 주변 잉곳 세그먼트들은 2개의 중심 잉곳 세그먼트들에 인접한 잉곳 부분에서부터 형성된다.
본 발명의 또 다른 양상은 실리콘 용융액으로부터 위를 향해 성장하는 잉곳을 견인하기 위해 복수의 모결정들을 유지하도록 구성된 견인 어셈블리에 관한 것이다. 견인 어셈블리는 척(chuck) 및 척에 연결된 복수의 모결정들을 포함한다.
본 발명의 일 양상은 실리콘 용융액으로부터 실리콘 잉곳을 성장시키는 잉곳 견인자에 관한 것이다. 잉곳 견인자는 하우징 및 도가니 내에 담겨진 실리콘 용융액으로부터 위를 향해 성장하는 잉곳을 견인하는 견인 메커니즘을 포함한다. 견인 메커니즘은 복수의 모결정들 및 모결정들과 실리콘 용융액으로부터 모결정들 상에 성장된 잉곳을 유지하기 위해 구성된 척을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상은 실리콘 용융액으로부터 실리콘 잉곳을 성장시키는 잉곳 견인자에 관한 것이다. 잉곳 견인자는 도가니 내에 담겨진 실리콘 용융액으로부터 위를 향해 성장하는 잉곳을 견인하는 견인 메커니즘을 갖는다. 견인 메커니즘은 (1) 원형이며, (2) 적어도 2개 다리들을 갖는 설치 브래킷을 포함하는 견인 어셈블리를 포함한다.
본 발명의 상술한 양상들과 관련되어 특징들의 다양한 개선들(refinements)의 존재가 언급되었다. 추가 특징들도 본 발명의 상술한 양상들 내에 또한 통합될 수 있다. 이들 개선들 및 부가적인 특징들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 임의의 예시된 실시예들과 관련된 이하 논의되는 다양한 특징들은 본 발명의 임의의 상술된 양상들에, 단독으로 또는 임의의 조합으로 통합될 수 있다.
도 1은 Czochralski형 결정 견인자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 견인 어셈블리의 투시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 견인 어셈블리의 투시도이다.
도 4는 도시될 복수의 프렛들(frets)을 갖는 도 3의 견인 어셈블리의 투시도이다.
도 5는 도시될 복수의 홈들을 갖는 도 3의 견인 어셈블리의 투시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 견인 어셈블리의 투시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모결정의 투시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모결정의 투시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모결정의 투시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 직원뿔(right circular) 실리콘 잉곳을 크로핑하는 패턴을 예시하는 개략도이다.
대응하는 참조 부호들은 도면들을 통해서 대응하는 부분들을 나타낸다.
이제 도면들, 특히 도 1을 참조하면, Czochralski 방법에 따른 다결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 데 이용되는 형태의 본 발명의 방법들에 따라서 사용하는 잉곳 견인자가 참조 번호 23으로 표시된다. 잉곳 견인자(23)는 결정 성장 챔버(chamber)(16) 및 결정 성장 챔버보다 더 작은 가로 치수(transverse dimension)를 갖는 견인 챔버(20)를 규정하는 하우징(25)을 포함한다. 성장 챔버(16)는 일반적으로 성장 챔버(16)로부터 좁아진 견인 챔버(20)로 이행하는 돔(dome) 형태의 상위 벽(45)을 갖는다. 잉곳 견인자(23)는 결정 성장 중에 하우징(25)으로 및 하우징(25)으로부터 선택적인 환경(ambient)들을 도입하고 제거하는 데 사용될 수 있는 흡입구(inlet port)(7) 및 배출구(outlet port)(11)를 포함한다.
잉곳 견인자(23) 내의 도가니(22)는 다결정 실리콘 잉곳을 끌어내는 실리콘 용융액(44)을 포함한다. 실리콘 용융액(44)은 도가니(22)에 충전된 다결정 실리콘을 용해하여 얻어진다. 도가니(22)는 잉곳 견인자(23)의 중앙 세로축 X에 대한 도가니의 회전을 위해 회전반(29) 상에 탑재된다. 이것과 관련하여, 특정 실시예들에서, 도가니는 회전되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 도가니(22)는 또한 잉곳이 성장되는 동안 일반적으로 일정한 수준으로 용융액(44)의 표면을 유지하기 위해서 성장 챔버(16) 내에서 들어 올려질 수 있다. 전기 저항 히터(39)는 용융액(44)을 만들도록 실리콘 충전물을 용해하기 위해서 도가니(22)를 둘러싼다. 히터(39)는 용융액(44)의 온도가 견인 프로세스 동안 정확하게 제어되도록 제어 시스템(도시되지 않음)에 의해 제어된다. 히터(39)를 에워싼 절연체(insulation)(도시되지 않음)는 하우징(25)을 통하여 열 손실의 양을 감소시킬 수 있다. 잉곳 견인자(23)는 본 명세서에 참조로서 통합된 미국 특허 제6,797,062호에 더욱 충분히 설명되는 바와 같이 고체-용해 계면에서 축 온도 기울기를 증가시키기 위해서 도가니(22)의 열로부터 잉곳을 차폐하는 용융액 표면 위의 열 차폐 어셈블리(heat shield assembly)(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다.
견인 메커니즘(도시되지 않음)은 메커니즘으로부터 아래로 뻗는 견인 와이어(pull wire)(24)에 부착된다. 메커니즘은 견인 와이어(24)를 올리고 내릴 수 있다. 잉곳 견인자(23)는 견인자의 종류에 따라, 와이어보다는 견인 샤프트(shaft)를 가질 수 있다. 견인 와이어(24)는 다결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 데 사용되는 모결정(18)을 유지하는 모결정 척(chuck)(32)을 포함하는 견인 어셈블리(58)에서 끝난다. 잉곳을 성장시키는 데 있어서, 견인 메커니즘은 모결정(18)이 실리콘 용융액(44)의 표면에 닿을 때까지 모결정(18)을 내린다. 모결정(18)이 용해되기 시작하면, 견인 메커니즘은 단결정 또는 다결정 잉곳을 성장시키기 위해서 성장 챔버(16) 및 견인 챔버(20)를 통하여 천천히 모결정을 들어올린다. 견인 메커니즘이 모결정(18)을 회전시키는 속도 및 견인 메커니즘이 모결정을 올리는 속도(즉, 견인 속도 v)는 제어 시스템에 의해 제어된다. 잉곳 견인자(23)의 일반적 구조 및 동작은, 이하 더욱 충분히 설명되는 정도를 제외하고, 관습적이며 당업자들에 의해 알려져 있다.
몇몇 실시예들에서, 잉곳 견인자(23)는 약 150mm의 공칭 지름(nominal diameter)을 갖고, 다른 실시예들에서는 약 200mm의 공칭 지름을 갖으며, 또 다른 실시예들에서는 약 300mm의 공칭 지름을 갖는 원통형 실리콘 잉곳들을 준비하도록 적합하게 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 잉곳 견인자(23)는 적어도 약 300mm의 공칭 지름을 갖는 실리콘 잉곳들 및 심지어는 약 450mm 이상의 공칭 지름을 갖는 실리콘 잉곳들을 준비하도록 적합하게 구성된다. 원통형 이외의 형태(예를 들어, 직사각형 또는 정사각형)를 갖는 잉곳들이 생산될 수 있는 방식으로 잉곳들이 견인될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 이것과 관련하여, 잉곳의 가장 큰 공칭 지름(잉곳의 길이를 포함하지 않는, 또는 다르게 말하면, 방사상 단면(radial cross-section)의 가장 긴 공칭 지름)은 원통형 잉곳들에 대해 열거된 바와 동일할 수 있다. 대안으로 또는 추가하여, 잉곳 견인자(23)는 약 50mm 내지 약 500mm, 또는 약 100mm 내지 약 350mm의 가장 큰 공칭 지름(길이를 포함하지 않음)을 갖는 실리콘 잉곳들을 준비하도록 적합하게 구성된다.
잉곳 견인자(23)의 핫존(hot zone)은 잉곳 견인자로부터 열의 주된 축방향 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다. 단결정 실리콘을 견인하는 종래의 결정 견인자들의 핫존들은 통상적으로 축방향 및 방사상 방향 냉각을 제공하도록 구성된다. 주된 축방향 열류는 종래의 Czochralski 견인 기술들과 비교하여 잉곳 내의 방사상 방향 온도 기울기를 감소시키며, 그에 의해 잉곳에서의 냉각 응력(cooling stress)을 감소시킨다. 잉곳 견인자 핫존은 주된 축방향 열류를 야기하기 위해서 반사 장치(reflector) 위에 제한된 절연체를 갖는 용융액 표면 위에 상대적으로 두꺼운 열 차폐 어셈블리를 포함할 수 있다. 적합한 열 차폐 어셈블리들은 미국 특허 제6,482,263호 및 제7,217,320호에 도시되며, 이들 모두는 본 명세서에 참조로서 통합된다. 미국 특허 제5,766,341호 및 제5,593,498호에 개시된 바와 같은 도가니 회전 조정 및 미국 특허 제7,125,450호에 개시된 바와 같은 도가니 회전, 모두는 본 명세서에 참조로서 통합되고, 잉곳 내에서 온도 기울기에 영향을 미치도록 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 잉곳은 잉곳 내의 잔류 응력(residual stress)을 줄이기 위해서 적어도 약 1시간 동안 약 1000℃ 내지 약 1300℃ 온도로 잉곳을 가열함으로써 어닐링된다. 다른 실시예에서, 잉곳은 잉곳 내의 잔류 응력을 줄이기 위해서 적어도 약 2시간 동안 약 1000℃ 내지 약 1300℃ 온도로 잉곳을 가열함으로써 어닐링된다.
잉곳 견인자의 핫존은, 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제6,183,553호에 개시된 바와 같이, 핫존 구성 요소들, 특히 상위 핫존 구성 요소들 상에 보호 코팅(들)을 이용함으로써 잉곳의 에지 부근의 철 오염(iron contamination)을 줄이도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 상위 핫존 구성 요소들의 순도(purity)는 제어될 수 있으며/있거나 잉곳 견인자(23)로 및 잉곳 견인자(23)로부터 유입된 처리 가스의 흐름은 철 오염을 줄이도록 제어될 수 있다. 처리 가스의 흐름은 가스 상(gas phase)에서 희석도(dilution)를 증가시키기 위해서 종래의 Czochralski 기술에 비교하여 증가될 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해 필요한 가스 흐름들은 이용되는 특정 핫존에 의존하며 실험적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 잉곳 견인자의 핫존은 핫존 구성 요소들의 정제(purification) 비용을 줄이기 위해서 분할되도록(예를 들면, 연속하는 한 덩어리 대신 타일들로 격리됨) 구성된다.
상술한 바와 같이, 하나의 모결정보다는 복수의 모결정들이 실리콘 용융액으로부터 잉곳을 견인하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서는 적어도 2개 모결정들이, 또 다른 실시예에서는 적어도 약 4개 모결정들이 잉곳을 견인하는데 사용된다. 다른 실시예들에서는, 적어도 약 10개 모결정들, 적어도 약 50개 모결정들, 적어도 약 100개 모결정들, 또는 적어도 약 200개 모결정들이 사용된다. 또 다른 실시예들에서는, 적어도 약 300개 모결정들, 약 350개 모결정들 또는 심지어 적어도 약 400개 모결정들이 실리콘 잉곳을 견인하는 데 사용된다. 다른 실시예들에서는, 약 4개 모결정들 내지 약 400개 모결정들이 사용되고, 약 10개 모결정들 내지 약 400개 모결정들, 약 50개 모결정들 내지 약 400개 모결정들, 약 100개 모결정들 내지 약 400개 모결정들, 약 200개 모결정들 내지 약 400개 모결정들, 또는 심지어 약 300개 모결정들 내지 약 400개 모결정들이 실리콘 잉곳을 견인하는 데 사용된다. 실리콘 잉곳을 견인하는 데 사용되는 모결정들의 수는, 다른 것들 중에서, 견인될 실리콘 잉곳의 크기에 의존할 수 있다. 일반적으로 잉곳을 견인하는 데 사용되는 모결정들의 수를 증가시킴으로써, 잉곳은 상대적으로 적은 모결정들 또는 심지어 하나의 모결정을 이용하는 견인 방법들과 비교하여 더욱 빠르게 일정한 지름부를 달성한다(즉, 잉곳은 짧은 다중 모결정 콘(cone) 영역을 갖음). 일정한 지름부를 나타내는 잉곳의 부분을 최대화함으로써, 잉곳 견인자의 쓰루풋이 증가한다. 다중 모결정들의 사용은 다결정 결정 성장을 위한 다중 결정핵 생성 점들을 생성한다. 잉곳 내의 부정합 전위(mismatch dislocation)들은 복수의 모결정들 사이에서 방향 차이(orientation difference)를 최소화하거나 또는 바람직하게는 방향 차이를 선택함으로써 감소될 수 있다.
다결정 또는 단결정 실리콘 잉곳은 실리콘 충전물을 형성하기 위해서 도가니 내로 다결정 실리콘을 운반함으로써 준비될 수 있다. 실리콘 충전물은 실리콘 용융액을 형성하기 위해 대략 충전물의 용융 온도 이상의 온도로 가열된다. 적어도 2개 모결정들이 실리콘 용융액과의 접점으로 가져가질 수 있고 실리콘 잉곳이 실리콘 용융액으로부터 위로 견인될 수 있다.
실리콘 잉곳의 성장 상태는 실리콘 잉곳이 다결정 구조를 갖도록 제어될 수 있다. 이러한 성장 상태는, 본 명세서에 추가로 기술되는 바와 같이, 다중(multiple) 모결정들의 사용을 포함한다. 본 명세서를 위해서, 잉곳들과 웨이퍼들과 같은 "다결정" 구조들은 적어도 약 1mm의 평균 공칭 결정 입자 크기를 갖는다. 다결정 구조들은 약 1mm 미만의 평균 공칭 결정 크기를 갖는다. 평균 공칭 결정 입자 크기는 실리콘 잉곳으로부터 슬라이스된 웨이퍼에서 광 반사도를 관찰함으로써 평가될 수 있다. 결정 입자들은 입자들 간의 결정 방향의 차이로 인해 다른 방향으로 광을 반사시킨다. 입자 경계들 간의 공칭 거리는 웨이퍼를 가로질러 평가되어 평균된다.
다결정 잉곳은 실리콘 충전물을 형성하기 위해서 도가니에 다결정 실리콘을 운반함으로써 준비될 수 있다. 실리콘 충전물은 실리콘 용융액을 형성하기 위해서 대략 충전물의 용융 온도 이상의 온도로 가열된다. 모결정은 실리콘 용융액과 접촉하기 위해서 낮춰지고 실리콘 잉곳이 실리콘 용융액으로부터 끌어올려지며, 잉곳의 성장 상태는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어된다.
다른 예에서, 성장 상태는 온도 기울기가 충분히 낮아서 전위 증가(multiplication)를 방지하도록 제어될 수 있다. 적합한 온도 기울기는, 다른 요인들 중에서, 핫존 및 잉곳 크기에 의존한다. 적합한 온도 기울기는 실험적으로 또는 모델링에 의해서 알 수 있다. 일례로, 온도 기울기는 0.2℃/mm 아래(예를 들어, 250mm 잉곳에 대해 50℃ 미만)로 유지된다.
일 실시예에서, 성장하는 다결정 실리콘 잉곳의 성장 속도는 약 0.3mm/min 내지 약 2.0mm/min으로 제어된다. 다른 실시예에서, 성장 속도는 약 1.0mm/min 내지 약 2.0mm/min으로 제어된다. 일 실시예에서, 성장 속도들은 격자간 결함(interstitial defect)들을 최소화하기 위해서 주된 고유한 점 결함(intrinsic point defect)이 있는 공간들을 갖는 잉곳을 생산하도록 선택된다. 다른 실시예에서, 성장 속도들은 주된 고유한 점 결함이 있는 격자 간격을 갖는 잉곳을 생산하도록 선택되며, 여기서 잉곳 성장 속도는 고체-용해 계면 근처에서 전위 속도들을 초과한다. 더 높은 모결정 리프트(lift)들이 생산성을 최대화하는데 사용될 수 있지만, 실제적인 잉곳 뒤틀림 한계에 의해 제한된다.
일 실시예에서, 모결정 회전은 제로(즉, 모결정은 회전하지 않음)이며 상위 핫존 구성 요소들은 활성화되고 정사각형 단면(square cross section)을 갖는 잉곳을 획득하기 위해서 정사각형 단면이 된다. 이들 상태는 종래의 Czochralski 결정 성장 방법들과 다르다.
이제 도 2를 참조하면, 일 실시예에서, 용융액으로부터 잉곳을 견인하는데 사용되는 견인 어셈블리(58)는 그것에 부착된(또는 그것에 매달린) 다중 모결정(18)을 유지하는 척(32)을 포함한다. 다중 모결정들을 이용함으로써, 형성된 잉곳은 단일 모결정을 포함하는 종래의 장치를 이용하여 견인된 실리콘 잉곳들의 특징인 테이퍼된(tapered) 모결정 콘을 포함하지 않지만, 오히려 더 짧은 다중 모결정 콘들을 포함한다. 단결정 실리콘 잉곳들을 성장시키는 종래의 견인 기술들은 추가 모결정들이 다중 결정들에 대한 결정핵 생성 점들이 됨에 따라 단 하나의 모결정만을 포함한다. 모결정들(18)은 설치 브래킷(28)에 부착된다. 설치 브래킷(28)은 서스펜션 로드(36)에 의해 척(32)에 부착되지만, 브래킷은 척(32)에 직접적으로 부착될 수 있거나, 또는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다른 방식으로 부착될 수 있다. 설치 브래킷(28)은 서스펜션 로드(36)로부터 뻗어나가고 개별 단부들(41, 42)을 포함하는 2개의 방사상 대칭 다리들(38)을 포함한다. 일 실시예에서, 단부들(41, 42) 사이의 거리는 용융액으로부터 견인된 잉곳 지름의 적어도 약 75%이며, 다른 실시예에서는 용융액으로부터 견인된 잉곳 지름의 적어도 약 85%, 적어도 약 95%, 및 심지어 약 100%이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 각 다리는 그것에 부착된 5개 모결정들을 갖는다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않고, 각 다리는 그것에 부착된 5개 초과의 또는 5개 미만의 모결정들을 가질 수 있다.
설치 브래킷(28), 서스펜션 로드(36) 및 척(32)은 흑연(graphite), 흑연 코팅된 실리콘 카바이드(silicon carbide), 실리콘, 실리콘 카바이드 또는 고온 내화 금속(refractory metal)들로 구성될 수 있다. 흑연 코팅된 실리콘 카바이드는 낮은 가격, 강도 및 제작의 용이함으로 인해 사용될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 설치 브래킷(28)은 셋 이상의 다리들을 포함할 수 있다. 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 설치 브래킷은 각 다리가 또 다른 다리(second leg)에 방사상으로 대칭인 4개 다리들(38)을 포함한다.
실리콘 잉곳이 잉곳 견인자의 핫존으로부터 드러나 냉각되기 시작하는 동안, 잉곳은 방사상으로 수축한다. 본 발명의 일 실시예에서, 모결정들(18)은 잉곳의 열 수축을 허용하도록 모결정들을 측면으로 이동하게 하는 배열로 설치 브래킷(28)에 부착된다. 예를 들어, 도 2, 도 3 및 도 6에 도시된 모결정들(18)은 볼(ball)(62)에서 끝나는 와이어(60)(도 7)에 부착될 수 있다. 모결정들(18)은 모결정들의 측면 이동을 허용하는 볼 및 소켓 연결로서 설치 브래킷(28)에 부착될 수 있다. 대안으로, 모결정들은 내화 금속 와이어들을 사용하여 설치 브래킷(28)에 직접 와이어링될(wired) 수 있다.
대안으로, 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 설치 브래킷(28)은 모결정들(18)의 이동을 제한하는 다수의 플렛들(46)을 포함할 수 있다. 도 4에는 예시를 목적으로 단 하나의 모결정만이 도시된다. 모결정(18)은 모결정들을 설치 브래킷(28) 상에 자리 잡게 하는 개구부(48)(도 8)를 포함한다. 개구부(48)는 잉곳이 냉각하면서 모결정의 측면 이동을 허용하도록 충분히 크다. 프렛들(46)은 모결정들이 용융액과 접촉하도록 낮춰지고 잉곳이 용융액으로부터 견인되는 동안 한 쌍의 프렛들 내에서 각 모결정이 머물도록 모결정들(18)의 이동을 제한한다. 설치 브래킷(28)은 다리들의 단부에서, 모결정들(18)의 이동을 제한하도록 돕는 레그들(38)의 단부들(42) 가까이에 위를 향한 돌출부(protrusion)들(60)을 포함할 수 있다. 대안으로, 위를 향한 돌출부들(60)은 플렛들로 대체될 수 있다. 설치 브래킷(28)은 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 위를 향한 돌출부들(60)을 포함하지 않을 수 있다.
대안으로, 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 설치 브래킷(28)은 복수의 홈들(52)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 모결정들(18)은 개구부(48)(도 9)를 포함한다. 모결정은 리지(ridge)(54)를 향해 내부로 끝이 점점 가늘어지는 테이퍼된 부분(tapered portion)(56)을 포함할 수 있다. 리지(54)는 잉곳이 냉각하면서 모결정의 측면 이동을 허용하도록 설치 브래킷(28)의 홈(52)에 자리 잡을 수 있다. 도 5에서는 예시를 위해서 단 하나의 모결정만이 도시된다.
이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 설치 브래킷(28)은 원형이다. 브래킷의 지름은 용융액으로부터 견인된 잉곳 지름의 적어도 약 75%일 수 있으며, 다른 실시예들에서는 용융액으로부터 견인된 잉곳 지름의 적어도 약 85%, 적어도 약 95% 및 심지어 적어도 약 100%이다.
용융액으로부터 견인된 실리콘 잉곳은 단면적을 규정한다. 예를 들어, 지름이 약 450mm인 실리콘 잉곳들에서, 단면적은 약 1590㎠이다. 일 실시예에서, 척에 부착되고 잉곳을 견인하기 위해 실리콘 용융액에 접촉하는 데 사용되는 모결정들의 수는 잉곳 단면적 400㎠ 당 적어도 약 1개 모결정이며, 다른 실시예에서는 잉곳 단면적 100㎠ 당 적어도 약 1개 모결정이다. 또 다른 실시예에서, 실리콘 용융액에 접촉하는 모결정들의 수는 잉곳 단면적 100㎠ 당 적어도 약 10개 모결정들이며, 다른 실시예들에서는 잉곳 단면적 100㎠ 당 적어도 약 20개 모결정들 또는 잉곳 단면적 100㎠ 당 심지어 적어도 약 30개 모결정들이다. 다른 실시예들에서, 실리콘 용융액에 접촉하는 모결정들의 수는 잉곳 단면적 400㎠ 당 약 1개 모결정 내지 잉곳 단면적 100㎠ 당 약 30개 모결정들, 잉곳 단면적 400㎠ 당 약 1개 모결정 내지 잉곳 단면적 100㎠ 당 약 20개 모결정들, 또는 잉곳 단면적 100㎠ 당 약 10개 모결정들 내지 잉곳 단면적 100㎠ 당 약 30개 모결정들이다. 일 실시예에서, 모결정들은 원형 패턴 또는 규칙적인 기하학 배열(regular geometric array)로 배열된다.
일 실시예에서, 성장 상태는 실리콘 잉곳이 적어도 1mm, 다른 실시예에서는 약 1mm 내지 약 25mm의 평균 공칭 결정 입자 크기를 갖도록 제어된다. 또 다른 실시예에서, 실리콘 잉곳은 약 1mm 내지 약 15mm 및 심지어 1mm 내지 약 10mm의 평균 공칭 지름을 갖는다. 또 다른 실시예에서, 실리콘 잉곳의 평균 공칭 결정 입자 크기는 약 5mm 내지 약 25mm, 약 5mm 내지 약 15mm, 또는 약 5mm 내지 약 10mm이다.
몇몇 실시예들에서, 다결정 실리콘 잉곳은 원통형이고, 약 150mm의 공칭 지름, 다른 실시예들에서는 약 200mm의 공칭 지름, 그리고 또 다른 실시예들에서는 약 300mm의 공칭 지름을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 실리콘 잉곳은 적어도 약 300mm의 공칭 지름 및 심지어 약 450mm의 공칭 지름을 갖는다. 또 다른 실시예들에서, 잉곳은 원통형 이외의 형태(예를 들어, 직사각형 또는 정사각형)이며, 다결정 실리콘 잉곳은 원통형 잉곳들에 대해 상기한 바와 같은 가장 큰 공칭 치수(길이를 포함하지 않음) 및/또는 약 50mm 내지 약 500mm 또는 약 100mm 내지 약350mm의 가장 큰 공칭 치수를 갖는다.
실리콘 잉곳은 전형적인 Czochralski 방법들과 같은 고리 모양(annular)의 형태일 수 있다. 정사각형 잉곳은 모결정을 회전시키지 않고 높은 방사상의 용해 기울기(radial melt gradient)를 제공하도록 설계된 상위 핫존 구성 요소들을 이용하여 실리콘 용융액으로부터 견인될 수 있다. 높은 방사상의 용해 기울기는 무거운 절연체를 이용하여 또는 히터들과 같은 능동 소자(active element)들을 이용하여 얻어질 수 있다.
다결정 실리콘 잉곳은 태양광 전지 제조를 위한 재료의 사용을 최대화하는 방식으로 크로핑될 수 있다. 특히, 잉곳은 종래의 태양광 전지 제조 작업들에서 생산된 정사각형 또는 직사각형 웨이퍼들로 슬라이스될 수 있는 정사각형 또는 직사각형 잉곳 세그먼트들을 형성하기 위해서 크로핑될 수 있다. 원통형 잉곳을 크로핑하는 데 사용하는 하나의 적합한 크로핑 패턴이 도 10에 도시된다. 잉곳(90)의 일정한 지름부는 4개의 중심 잉곳 세그먼트들(92)을 형성하도록 크로핑된다. 각 세그먼트(92)는 대략 잉곳의 원심(C)에서 원주 쪽으로 연장되거나, 또는 다르게 말하면, 단면의 대각선 길이가 잉곳의 반지름(r)과 실질적으로 동일하다. 잉곳(90)의 일정한 지름부는 또한 4개의 주변 잉곳 세그먼트들(94)을 형성하도록 크로핑된다. 각 주변 잉곳 세그먼트(94)는 2개의 중심 잉곳 세그먼트들(92)에 인접한 잉곳(90)의 부분들로부터 크로핑된다. 주변 잉곳 세그먼트들(94)은 버려지는 부분들(91)의 크기를 최소화하기 위해서 잉곳(90)의 원주 쪽으로 연장한다. 각 방사상의 잉곳 세그먼트(94)는 제1 부분(95) 및 제2 부분(97)으로 더 나누어질 수 있다. 잉곳들을 크로핑하는 방법들은 당업자들에게 공지되어 있고, 예를 들어 잉곳을 여러 세그먼트들(92, 94) 및 부분들(95, 97)로 절단하기 위해 실톱(wire saw)의 사용을 포함한다. 일 실시예에서, 실리콘 잉곳은 육각형(hexagonal) 태양광 전지를 생산하는 구성으로 크로핑된다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다른 크로핑 패턴들이 사용될 수 있다.
본 발명 또는 그의 실시예(들)의 구성 요소들을 소개할 때, 관사 "a", "an", "the" 및 "said"는 하나 또는 하나 이상의 구성 요소들이 있다는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 용어 "comprising", "including" 및 "having"은 포괄적이며, 열거된 구성 요소들 외에 추가 구성 요소들이 있을 수 있다는 것을 의미하도록 의도된다.
본 발명의 범주를 벗어나지 않고 상기 장치들 및 방법들에서 다양한 변화들이 이뤄질 수 있으며, 상기 설명에 포함되고 첨부한 도면들에서 도시된 모든 것들은 예시적이며 제한적 의미가 아닌 것으로 해석되어야 한다는 점이 의도된다.

Claims (141)

  1. 다결정(multicrystalline) 실리콘 잉곳(ingot)의 생산 방법으로서,
    실리콘 충전물(silicon charge)을 형성하기 위해 도가니(crucible)에 다결정(polycrystalline) 실리콘을 운반하는 단계;
    실리콘 용융액(melt)을 형성하기 위해서 대략 상기 충전물의 용융 온도보다 높은 온도로 상기 실리콘 충전물을 가열하는 단계;
    상기 실리콘 용융액과 모결정(seed crystal)을 접촉시키는 단계; 및
    상기 실리콘 용융액으로부터 위로 실리콘 잉곳을 견인하는(pulling) 단계
    를 포함하고,
    상기 견인하는 단계는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하기 위해 상기 잉곳의 성장 상태들(growth conditions)을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들을 제어하는 단계는 다결정 결정 성장을 위해 다수의 결정핵 생성 점(nucleation point)을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    2개의 모결정들이 상기 실리콘 용융액과 접촉되어 다결정 결정 성장을 야기하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 1mm 내지 약 25mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 1mm 내지 약 15mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 5mm 내지 약 25mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 5mm 내지 약 15mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 잉곳은 잉곳 견인자(puller)의 핫존(hot zone)으로 견인되며, 상기 핫존은 열의 주된 축방향 흐름(predominantly axial flow)을 제공하도록 구성되는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 잉곳은 약 0.3mm/min 내지 약 2.0mm/min 속도로 견인되는 방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 잉곳은 약 1.0mm/min 내지 약 2.0mm/min 속도로 견인되는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성장 상태들을 제어하는 단계는 전위 증가(dislocation multiplication)를 방지하기 위해 온도 기울기(temperature gradient)를 유지하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 성장 상태들을 제어하는 단계는 0.2℃/mm 아래로 상기 온도 기울기를 유지하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 잉곳 견인자에서 실리콘 잉곳을 성장시키는 방법으로서,
    실리콘 충전물을 형성하기 위해 도가니에 다결정 실리콘을 운반하는 단계;
    실리콘 용융액을 형성하기 위해 대략 상기 충전물의 용융 온도보다 높은 온도로 상기 실리콘 충전물을 가열하는 단계;
    상기 실리콘 용융액과 적어도 2개의 모결정들을 접촉시키는 단계; 및
    상기 실리콘 용융액으로부터 위로 실리콘 잉곳을 견인하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    적어도 약 4개의 모결정들이 상기 실리콘 용융액과 접촉되는 방법.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    적어도 약 10개의 모결정들이 상기 실리콘 용융액과 접촉되는 방법.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    적어도 약 100개의 모결정들이 상기 실리콘 용융액과 접촉되는 방법.
  18. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    적어도 약 200개의 모결정들이 상기 실리콘 용융액과 접촉되는 방법.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    적어도 약 300개의 모결정들이 상기 실리콘 용융액과 접촉되는 방법.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모결정들은, 상기 모결정들 및 상기 실리콘 용융액으로부터 상기 모결정들 상에 성장된 상기 잉곳을 유지하도록 구성된 척(chuck)에 연결되는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 모결정들은 상기 척에 연결된 설치 브래킷(mounting bracket)에 부착되는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 상기 척에 부착된 서스펜션 로드(suspension rod)에 부착되는 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 400㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 100㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 100㎠당 적어도 약 10개의 모결정들인 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 100㎠당 적어도 약 20개의 모결정들인 방법.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 100㎠당 적어도 약 30개의 모결정들인 방법.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 잉곳 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 방법.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 잉곳 단면적의 100㎠당 약 20개의 모결정들인 방법.
  30. 제20항에 있어서,
    상기 실리콘 용융액과 접촉된 모결정들의 수는 잉곳 단면적의 100㎠당 약 10개의 모결정들 내지 잉곳 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 방법.
  31. 제13항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모결정들은 원형 패턴으로 배열되는 방법.
  32. 제13항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 1mm 내지 약 25mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  33. 제13항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 1mm 내지 약 15mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  34. 제13항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 5mm 내지 약 25mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  35. 제13항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉곳의 성장 상태들은 약 5mm 내지 약 15mm의 평균 공칭 결정 크기를 갖는 다결정 실리콘 잉곳을 생산하도록 제어되는 방법.
  36. 제13항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모결정들은 상기 실리콘 잉곳이 상기 실리콘 용융액으로부터 꺼내어져 냉각되는 동안에 상기 결정들의 측면 이동을 허용하도록 배열되는 방법.
  37. 일정한 지름부, 원주, 원심 및 상기 원심에서부터 상기 원주까지 연장하는 반지름을 갖는 원통형 잉곳의 크로핑(cropping) 방법으로서,
    4개의 중심 잉곳 세그먼트들을 형성하는 단계 ― 상기 잉곳들 각각의 단면의 대각선 길이는 대략 상기 잉곳의 상기 반지름임 ―,
    2개의 중심 잉곳 세그먼트들에 인접한 상기 잉곳의 부분으로부터 4개의 주변 잉곳 세그먼트들을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    각각의 주변 잉곳 세그먼트는 상기 잉곳의 상기 원주로 연장하는 방법.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 4개의 주변 잉곳 세그먼트들은 제1 부분 및 제2 부분으로 나뉘는 방법.
  40. 성장하는 잉곳을 실리콘 용융액으로부터 위쪽으로 견인하기 위해 복수의 모결정을 유지하도록 구성된 견인 어셈블리로서,
    척; 및
    상기 척에 연결된 복수의 모결정들
    을 포함하는 견인 어셈블리.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 모결정들은 상기 실리콘 잉곳이 상기 실리콘 용융액으로부터 꺼내어져 냉각되는 동안에 상기 결정들의 측면 이동을 허용하도록 배열되는 견인 어셈블리.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서,
    상기 척에 연결된 설치 브래킷을 더 포함하며, 상기 모결정들은 상기 설치 브래킷에 부착되는 견인 어셈블리.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 척에 부착된 서스펜션 로드를 더 포함하며, 상기 설치 브래킷은 상기 서스펜션 로드에 부착되는 견인 어셈블리.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 적어도 2개의 다리들을 포함하는 견인 어셈블리.
  45. 제42항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 적어도 4개의 다리들을 포함하는 견인 어셈블리.
  46. 제42항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 형상이 원형인 견인 어셈블리.
  47. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 4개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  48. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 10개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  49. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 25개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  50. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 50개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  51. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 100개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  52. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 200개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  53. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 300개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  54. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 400개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  55. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 300개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  56. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 200개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  57. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 100개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  58. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 50개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  59. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 25개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  60. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 400개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  61. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 300개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  62. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 200개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  63. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 100개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  64. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 50개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 견인 어셈블리.
  65. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 견인 어셈블리.
  66. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 견인 어셈블리.
  67. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 10개의 모결정들인 견인 어셈블리.
  68. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 20개의 모결정들인 견인 어셈블리.
  69. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 30개의 모결정들인 견인 어셈블리.
  70. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 견인 어셈블리.
  71. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 20개의 모결정들인 견인 어셈블리.
  72. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 10개의 모결정들 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 견인 어셈블리.
  73. 실리콘 용융액으로부터 실리콘 잉곳을 성장시키는 잉곳 견인자로서,
    하우징; 및
    성장하는 잉곳을 도가니 내에 담겨진 실리콘 용융액으로부터 위쪽으로 견인하는 견인 메커니즘
    을 포함하며,
    상기 견인 메커니즘은, 복수의 모결정, 및 상기 모결정들과 상기 실리콘 용융액으로부터 상기 모결정 상에 성장된 상기 잉곳을 유지하도록 구성된 척을 포함하는 잉곳 견인자.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 모결정들은 상기 실리콘 잉곳이 상기 실리콘 용융액으로부터 꺼내어져 냉각되는 동안에 상기 결정들의 측면 이동을 허용하도록 배열되는 잉곳 견인자.
  75. 제73항 또는 제74항에 있어서,
    상기 모결정들은 상기 척에 연결된 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  76. 제75항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 상기 척에 부착된 서스펜션 로드에 부착되는 잉곳 견인자.
  77. 제75항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 적어도 2개의 다리들을 포함하는 잉곳 견인자.
  78. 제75항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 적어도 4개의 다리들을 포함하는 잉곳 견인자.
  79. 제75항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 형상이 원형인 잉곳 견인자.
  80. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 4개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  81. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 10개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  82. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 25개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  83. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 50개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  84. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 100개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  85. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 200개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  86. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 약 300개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  87. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 400개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  88. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 300개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  89. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 200개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  90. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 100개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  91. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 50개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  92. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 25개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  93. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 400개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  94. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 300개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  95. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 200개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  96. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 100개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  97. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 50개의 모결정들이 상기 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  98. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 잉곳 견인자.
  99. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 잉곳 견인자.
  100. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 10개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  101. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 20개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  102. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 30개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  103. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  104. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 20개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  105. 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척에 연결된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 10개의 모결정들 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  106. 실리콘 용융액으로부터 실리콘 잉곳을 성장시키는 잉곳 견인자로서,
    성장하는 잉곳을 도가니 내에 담겨진 실리콘 용융액으로부터 위쪽으로 견인하는 견인 메커니즘
    을 포함하고,
    상기 견인 메커니즘은 (1) 형상이 원형이고 또는 (2) 적어도 2개의 다리들을 갖는 설치 브래킷을 포함하는 견인 어셈블리를 포함하는 잉곳 견인자.
  107. 제106항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 형상이 원형인 잉곳 견인자.
  108. 제106항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 적어도 2개의 다리들을 갖는 잉곳 견인자.
  109. 제106항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 적어도 4개의 다리들을 갖는 잉곳 견인자.
  110. 제108항 또는 제109항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 상기 다리들에 연결된 프렛(fret)들을 포함하는 잉곳 견인자.
  111. 제108항 또는 제109항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 상기 다리들에 형성된 홈(groove)들을 포함하는 잉곳 견인자.
  112. 제106항 내지 제111항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 척에 연결되는 잉곳 견인자.
  113. 제112항에 있어서,
    상기 설치 브래킷은 상기 척에 부착된 서스펜션 로드에 부착되는 잉곳 견인자.
  114. 제106항 내지 제113항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 견인자는 상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들을 포함하는 잉곳 견인자.
  115. 제114항에 있어서,
    적어도 약 4개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  116. 제114항에 있어서,
    적어도 약 10개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  117. 제114항에 있어서,
    적어도 약 25개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  118. 제114항에 있어서,
    적어도 약 50개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  119. 제114항에 있어서,
    적어도 약 100개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  120. 제114항에 있어서,
    적어도 약 200개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  121. 제114항에 있어서,
    적어도 약 300개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  122. 제114항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 400개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  123. 제114항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 300개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  124. 제114항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 200개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  125. 제114항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 100개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  126. 제114항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 50개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  127. 제114항에 있어서,
    약 2개의 모결정들 내지 약 25개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  128. 제114항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 400개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  129. 제114항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 300개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  130. 제114항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 200개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  131. 제114항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 100개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  132. 제114항에 있어서,
    약 10개의 모결정들 내지 약 50개의 모결정들이 상기 설치 브래킷에 부착되는 잉곳 견인자.
  133. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 잉곳 견인자.
  134. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 1개의 모결정인 잉곳 견인자.
  135. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 10개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  136. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 20개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  137. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 적어도 약 30개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  138. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  139. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 400㎠당 약 1개의 모결정 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 20개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  140. 제114항에 있어서,
    상기 설치 브래킷에 부착된 모결정들의 수는, 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 10개의 모결정들 내지 상기 견인 어셈블리가 견인하도록 구성된 상기 잉곳의 단면적의 100㎠당 약 30개의 모결정들인 잉곳 견인자.
  141. 제114항에 있어서,
    상기 모결정들은 상기 실리콘 잉곳이 상기 실리콘 용융액으로부터 꺼내어져 냉각되는 동안에 상기 결정들의 측면 이동을 허용하도록 배열되는 잉곳 견인자.
KR1020117017992A 2008-12-30 2009-12-23 실리콘 용융액으로부터 다결정 실리콘 잉곳을 견인하는 방법들 및 견인 어셈블리들 KR20110127134A (ko)

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