KR20120099050A

KR20120099050A - 다결정 반도체 물질, 특히 실리콘을 얻기 위한 장치, 및 그 안에서 온도를 조절하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20120099050A
Application number: KR1020127012946A
Authority: KR
Inventors: 파브리지오 두기에로; 미쉘 포잔; 다리오 씨스카토; 마리오리노 체사노; 파브리지오 크리벨로; 로베르토 베치니
Original assignee: 사에트 에스.피.에이.
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-09-06
Also published as: US20120304697A1; EP2491168A1; ITTO20090794A1; JP2013508252A; WO2011048474A1; EP2491168B1; IT1396762B1; CN102753736B; CN102753736A; JP5681197B2

Abstract

실리콘용 석영으로 형성되고, 컵 형상의 그라파이트 용기 (4)에서 제거 가능하도록 수용되는 적어도 하나의 도가니 (3); 개방 가능한 유체 기밀형 케이싱 (5); 그라파이트 판 (14)의 개재와 마주보게 위치한 상부 유도 코일 (12), 도가니, 그라파이트 용기의 측벽 (17)을 둘러 위치한 측부 유도 코일 (16), 및 그라파이트 용기의 하부 벽 (19)와 마주보게 위치하고 하부 벽으로부터 거리 (D)를 변경하기 위해 수직적으로 이동식인 하부 유도 코일 (18); 및 서로 분리되게 유도 코일들의 교류 전기 공급을 위한 첫 번째 수단 (20), 유도 코일들의 각각의 중공 회전들 안에서 냉각수의 공급을 위한 두 번째 수단 (21); 하부 유도 코일은 절연된 지지판 (35)로서 정의된 하나의 동일한 평면에 놓여지고 체크판 모양에 따라 서로 옆에 배열된 4개의 나선형 와인딩들 (31-34)을 포함하고; 다른 구성들에 따라서 4개의 와인딩들 (31-34) 서로의 선택적 연결을 가능하게 하는 전기 스위칭 수단 (40)을 포함하는 다결정 실리콘을 얻기 위한 장치 (1).

Description

다결정 반도체 물질, 특히 실리콘을 얻기 위한 장치, 및 그 안에서 온도를 조절하기 위한 방법 {DEVICE FOR OBTAINING A MULTICRYSTALLINE SEMICONDUCTOR MATERIAL, IN PARTICULAR SILICON, AND METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE THEREIN}

본 발명은 반도체 물질의 용융과 그것의 차후 방향성 응고에 의한 다결정 반도체 물질, 특히 실리콘을 얻기 위한 장치뿐만 아니라 반도체 물질 온도의 더 나은 제어를 얻기 위한 방법과 관련된다.

“태양의 순도(solar purity)”로 칭해지는 고순도의 반도체 물질, 특히 실리콘의 요구는 상기 물질이 고효율 광전지의 생산을 위해 기여하는 한 점점 더 높아진다.

그 물질 정제를 얻는 것은 첫째로 전통적인 야금 공정의 수단에 의해 수행되고, 마지막으로 잉곳(ingot)이 형성되는데, 그 후에 그로부터 광전지의 생산을 위해 필요한 웨이퍼(wafer)가 절단될 수 있다. 상기 잉곳은 공지된 “방향성 응고 시스템(Directional Solidification System)”(DDS), 즉 도가니(crucible)에서 반도체 물질을 녹이고, 그 후 그것의 방향성 응고를 야기하고, 마지막으로 다결정 실리콘을 얻는 것에 의한 방법으로 형성된다.

방향성 응고를 얻기 위해서 1-2 cm/h의 속도로 응고 전방의 진행을 얻는 것과 같은 냉각의 속도를 얻기 위해 형성되고 있는 잉곳에서 수직의 열구배를 유지함에 의해 도가니에서 상기 응고를 유발시키는 것이 필요하다. 상기 기술의 장점은 출발 물질에 존재하는 불순물들이 녹은 물질에서 우선적으로 남고 결과적으로 응고 전방과 함께 같이 위로 올라가는 것이다. 일단 잉곳이 응고되면, 요망하는 순도의 정제된 다결정 실리콘을 얻기 위해 결과적으로 잉곳 그 자체의 상부 부분을 제거하는 것으로 충분하다.

상기 결과를 얻기 위해 열 유동의 매우 정밀한 제어를 수행할 수 있는 것이 필요하다. 추가적으로, 정제되기 위한 고체 반도체 물질의 용융의 단계는 긴 시간과 높은 에너지 소모 수준이 필요하다.

본 발명의 목적은 반도체 물질, 전형적으로 “태양의” 순도의 다결정 실리콘으로 구성된 장치뿐만 아니라 그것의 온도 제어를 위한 방법을 제공함으로 인한 공지된 기술의 문제점을 극복하는 것으로, 이는 실행하기 간단하고 저렴할 것이고, 열 유동의 신뢰 가능하고 효율적인 제어를 가능하게 할 것이고, 전체적인 크기와 필요한 장비의 에너지 소비 수준의 감소를 가능하게 할 것이다.

본원 명세서에서 “태양의” 순도로서 서술하는 것은 고효율 광전지 생산을 위해 필요한 순도라는 의미이다.

따라서, 본 발명은 청구항 1항에 의하여, 전형적으로 태양의 순도의 다결정 실리콘을 얻기 위한 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치에 관련되고, 청구항 9항에 의하여, 반도체 물질의 정제 공정에서 온도 제어를 수행하는 방법이되, 상기 방법에서 반도체 물질이 용융되고 차후 방향성 응고되는 것과 관련된다.

특히, 본 발명의 장치는 바람직하게 석영 또는 세라믹 물질로 형성되고, 컵 형상의 그라파이트(graphite) 용기에서 제거 가능하도록 수용되는 적어도 하나의 반도체 물질용 도가니(crucible); 개방 가능한 유체 기밀형(fluid-tight)이며 그 안에 그라파이트 용기를 수용하는 케이싱; 그라파이트 판의 개재(interposition)와 그라파이트 용기의 입구와 마주보게 위치한 하나 이상의 상부 유도 코일들, 그라파이트 용기의 측벽을 둘러 배열된 하나 이상의 측부 유도 코일들; 그라파이트 용기의 하부 벽과 마주보게 위치한 하나 이상의 하부 유도 코일들; 서로 개별적으로 및 독립적으로 유도 코일들에 공급하기 위한 교류 전기 공급 수단; 및 유도 코일들의 각각의 중공 회전들(hollow turns) 안으로 냉각수를 공급하기 위한 냉각 수단을 포함한다.

본 발명의 하나의 양태에 따르면, 유도 코일들의 하부 블록(block)은 절연된 지지판에 의해 정의되는 하나의 동일한 평면 내에서 서로 옆에 배열되는 복수의 와인딩(winding)들을 포함하고, 전기 스위칭 수단은 하부 유도 코일의 와인딩들과 다른 구성에 의하여 상기 와인딩들과 서로 선택적으로 연결하기 위한 각각의 교류 전기 공급 수단 사이에 사전 배열되는데, 상기 다른 구성은 서로 옆에 배열되어 위치한 각각의 와인딩들에서 전류의 순환 방향이 서로 다른 것이다.

결과적으로, 본 발명의 방법에 따르면, 용융 단계는 도가니를 둘러 싸기 위하여 배열되고 적어도 하나의 각각의 유도 코일과 각각 동작적으로(operatively) 관계된 그라파이트 서셉터(susceptor)들의 도움으로 도가니에 포함된 상기 반도체 물질을 가열함에 의해 수행되며, 요망된 온도 제어를 얻기 위하여, 하나의 동일한 평면에 놓여지고 서로 옆에 배열된 복수의 와인딩들을 포함하는 적어도 하나의 하부 유도 코일과 동작적으로 관계된 하나의 서셉터를 도가니 아래 위치시키는 단계; 및 상기 와인딩들과 서로 옆에 위치한 각각의 상기 와인딩들에서 전류 순환 방향이 서로 다른 구성에 따라서 상기 하부 유도 코일에 공급하기 위한 각각의 교류 전기 공급 수단을 선택적으로 연결시키는 단계가 수행된다.

이 방법에서, 하부 그라파이트 서셉터가 도가니에 공급하는 열을 장치, 특히 유도 코일들의 다른 조작 파라미터를 실질적으로 바꾸지 않고 극도로 간단하고 하나의 같은 공정동안 여러 번 실행될 수 있는 방법으로 변경할 수 있다.

게다가, 바람직하게는 하부 유도 코일은 이동식이라서 그것과 관계된 서셉터로부터 그것의 거리는 용융 단계 및 응고 단계 둘 다 동안 변경될 수 있다. 특히, 후자 동안, 하부 유도 코일은 비활성화되고 서셉터와 접촉되게 움직여지며, 서셉터에서 열의 존재를 직접적으로 제거하기 위하여 그것의 회전들에서 냉각수의 공급을 지속시킨다.

본 발명의 더한 이점 및 특징은 그것의 비제한적인 실시예에 대한 후술하는 명세서로부터 명확하게 나타날 것이고, 상기 실시예는 첨부된 도면들의 형태를 참조하는 방법에 의하여 전적으로 보여지게 되며,
도 1은 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고를 위한 장치의 수직 대칭 축과 평행하게 절단된 입면도의 개략도를 보여주고, 상기 개략도는 본 발명에 따라 그려지고 단지 그것의 반만 보여지게 되며, 제거된 부분은 대칭이고;
도 2는 확대된 스케일에서 도 1의 장치의 하부 유도 코일의 상부로부터 투시도를 보여주며;
도 3 및 4는 도 2의 유도 코일의 가능한 세가지 다른 동작 구성들 및 유도 코일과 가열된 반도체 물질을 포함하는 도가니 사이에 위치한 그라파이트 판에서 결과적인 온도 분포의 개략적인 각각의 도해이다.

도 1 및 2를 참조하면, 전체로서 지정된 1은 전형적으로 “태양의” 순도의 다결정 실리콘을 얻기 위한 반도체 물질 2의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치이다.

장치 1은 바람직하게 석영 또는 세라믹 물질로 형성되고, 컵 형상의 그라파이트 용기 4에서 제거 가능하도록 수용되는 적어도 하나의 반도체 물질 2용 도가니 3; 유체 기밀형이며 그 안에 그라파이트 용기 4를 수용하고 컵 형상인 하부 하프-쉘(half-shell) 6 및 상부 하프-쉘 7에 의해 범위가 정해진 케이싱 5; 바람직하게 스틸(steel)로 형성된 후자는 일반적으로 다른 하나(도 1)의 상부 상에서 그들의 오목면이 서로 마주보고 유체 기밀형으로 같이 맞대어진(butted) 적절한 개스킷(gasket)(도시되지 않음)이 제공되는 각각의 가장자리(edge)들 8, 9로 연결된다.

장치 1은 하부 하프-쉘 6으로부터 수직적으로 상부 하프-쉘 7을 떨어지게 하기 위한 수단 10을 더 포함하고, 그러면 이 경우에서 케이싱 5는 그라파이트 용기 4에 접근할 수 있도록 하기 위한 “개방” 구조로 가정될 것이다.

장치 1은 본 발명의 하나의 양태에 따라서, 평면 전개도(plane development)로 보여지는 비제한적 예에서, 예를 들어 나선형 평면을 따라서 형상화된 회전들 13을 포함하는 적어도 하나의 상부 유도 코일 12이되, 상기 유도 코일은 동작적으로 관련된 그라파이트 판 (14)의 개재(interposition)에 의하여, 상기 그라파이트 용기의 입구 (15)와 마주보도록 위치하며; 하프-쉘들 6, 7의 형상으로 그라파이트 용기 4의 측벽 17을 둘러 연결된 위치한 적어도 하나의 측부 유도 코일 16; 및 그라파이트 용기 4의 하부 벽 19와 마주보게 위치한 하부 유도 코일 18을 더 포함한다.

장치 1은 서로에게 개별적이고 독립적으로 유도 코일들 12, 16, 18에 공급하기 위한 공지되고 따라서 간략하게 블록으로 나타나게 되는 교류 전기 공급 수단 20; 및 유도 코일들 12, 16 및 18의 회전들 13 안으로 냉각수를 공급하기 위해 역시 공지되고 따라서 간략하게 블록으로 나타나게 되는 냉각 수단 21이되, 상기 회전들 13은 관의 구성요소로 인해 구성되는 한 중공(hollow) 구조이다.

본 발명의 하나의 양태에 따르면, 하부 유도 코일 18은 이동 수단 30에 의하여 하부 벽 19로부터 그것의 거리 D (도 3)를 변경할 수 있게 하기 위하여 수직으로 이동식인데 반해 측부 유도 코일 16 (도 5 및 6)은 각각 하나의 동일한 평면에 놓여진 전개도를 가지고, 하프-쉘들 6, 7의 대칭 축 A에 대하여 동축에 위치한 복수의 평면 회전들 13을 포함하고, 수직 방향으로 다른 하나의 상부에 위치한다.

공지된 기술에 따르면, 그라파이트 용기 4의 측벽 17과 하부 벽 19 및 그라파이트 판 14는 각각 측부 유도 코일 16, 하부 유도 코일 18, 및 상부 유도 코일 12를 위해 전자기 서셉터들을 구성하는 것과 같은 조성물 및 크기를 가진다.

냉각 수단 21이 존재할 수 있는데 그들에 의해 사용된 중공 회전들 13에서 순환하는 냉각수는 물 대신 투열성 오일(diathermic oil)이다. 이 방법에서는, 용융 또는 방향성 응고의 공정 동안 케이싱 5안에서 냉각수 누출 경우에서, 또는 하부 하프-쉘 6에서 용융된 실리콘 2의 결과적인 유출로 도가니 3의 고장 경우에서 실리콘과 물의 가능한 화학적 반응으로 인한 결과적인 폭발의 위험이 없다.

본 발명의 주 양태에 따르면, 하부 유도 코일 18 (도 2)은 평면 전개도를 가지는 것이 보여진 실시예에서 절연된 지지판 35에 의해 정의되는 하나의 동일한 평면 내에서 서로 옆에 배열되고 거리 D를 변경하는데 쓰기 위해 이동 수단 30에 의하여 하프-쉘 6 안에서 움직이게 되는 몸통(stem) 또는 허브(hub) 36에 의하여 지지되는 복수의 와인딩들 31, 32, 33 및 34을 포함한다.

게다가, 본 발명에 따르면, 일찍이 그 기능이 확인되고 묘사되어 당해 기술 분야의 통상적인 기술자에게 명백하여 간략하게 블록으로 나타내고 자세히 묘사되지 않은 전기 스위칭 수단 40은 하부 유도 코일 18의 와인딩들 31-34과 각각의 교류 전기 공급 수단 20 사이에 다른 구성들에 따라 서로의 와인딩들 31-34과 수단 20을 선택적으로 연결시키기 위해 사전 배열되는데, 상기 다른 구성은 예를 들어 도 3에서 간략하게 나타나는 것과 같이 서로 옆에 위치한 각각의 와인딩들 31-34에서 전류 순환 방향이 서로 다른 것이다.

바람직한 실시예에 따르면, 하부 유도 코일 18은 정확히 31, 32, 33, 34로 지정되고 체크판 모양에 따라 두 개씩 서로 옆에 배열된 4개의 와인딩들을 포함한다.

와인딩들 31-34은 중공 회전들 13을 형성하기 위해 구리 튜브를 많이 구부리는 것에 의해 얻어진 나선형 평면 (도 2)과 같이 특히 형상화되었고, 하부 유도 코일 18을 도 4에 간략하게 나타난 각각의 인접한 섹터들로 다시 분할하였고, 또한 와인딩들 31-34은 그것들에서 전류 순환 방향과 일치하는 원형의 화살표로서 간략하게 나타나고, 섹터들에서 유도 코일 18에 의해 발생된 자기장의 플럭스(flux) L의 각각의 선들은 유사한 패턴을 가진다.

스위칭 수단 40은 그 후 인접한 섹터들 사이에서 플럭스 L의 선들의 각각 접선의 (예를 들어 도 4a), 또는 하나의 섹터와 그 다음 사이의 경계선 K에 대하여 법선의 (도 4c), 또는, 다시 혼합의 (도 4b) 패턴을 선택적으로 결정하도록 설계되는 것과 같은 것이다.

상기 서술된 것처럼, 적어도 하부 유도 코일 18의 냉각 수단 21은 각각의 파이프 결합체 50, 예를 들어 각각의 와인딩 31-34에 대해 하나의 도움으로 허브 또는 몸통 36을 통해 그것들의 중공 회전들 13에서 투열성 오일 또는 그 밖의 물을 공급하기 위해 설계되는데, 특히, 각각의 와인딩 31-34은 냉각 수단 21과 공지된 방법으로 연결된 파이프 결합체 50과 함께 허브 또는 몸통 36 안에서 유압식 라인 61을 통해 연결된 입구 60 (도 2)에서 개시하고 종결된다.

가능한 대로, 만약 필요하다면, 개개의 와인딩들 31-34의 회전들 13에서 다른 냉각수 유동을 공급하기 위해 와인딩들 31-34과 냉각 수단 21 사이에서 유압-스위칭 수단 70 (도 1)이 존재할 수 있다.

상기 묘사된 것의 기반에서, 장치 1의 도움으로 반도체 물질 2의 방향성 응고를 위한 공정에서 반도체 물질 2의 온도 제어를 수행하기 위한 방법을 효율적으로 실행하는 것이 가능한데, 후자는 용융되고 차후 제어된 응고가 되고, 용융 단계는 적어도 하나의 각각의 유도 코일 12, 16, 및 18과 동작적으로 관계되고 각각 도가니 3을 둘러 배열된 각각의 그라파이트 서셉터들 14, 17, 19의 도움으로 도가니 3에 포함된 반도체 물질을 가열함으로써 수행된다.

특히, 도가니 3에서 실리콘 2의 온도를 제어하기 위한 방법은:

이 점에 관련하여 용기 4의 하부 벽을 정의하는 기반 판으로 구성되고, 하나의 동일한 평면에 놓여지고 서로 옆에 배열되고 평면 전개도를 가지는 복수의 와인딩들 31-34을 포함하는 하부 유도 코일 18과 동작적으로 관계된 서셉터 19를 도가니 3 아래 위치시키는 단계; 및

상기 와인딩들 (31-34)과 도 3에서 원형의 화살표로 간략하게 나타난 서로 옆에 위치한 각각의 상기 와인딩들 (31-34)에서 도 3에서 간략하게 도시되고 원형의 화살표 방향으로 간략하게 나타난 전류 순환 방향이 서로 다른 구성에 따라서 상기 하부 유도 코일에 공급하기 위한 각각의 교류 전기 공급 수단 (40)을 선택적으로 연결시키는 단계,

특히, 하부 유도 코일 18의 와인딩들 31-34은 서로 연결되어 각각의 와인딩 31-34는 유도 코일 18의 섹터를 정의하는데, 섹터에서 자기장의 플럭스 L의 각각의 선들은 유사한 패턴을 가지고, 따라서 인접한 섹터들의 플럭스 L의 선들은 그 조합으로 하나의 섹터와 그 다음 사이에서 각각 항상 접선의 (도 3a) 또는 경계선 K에 대한 법선의 (도 3c) 패턴을 가진다.

게다가, 하부 유도 코일 18과 그것과 관계된 각각의 그라파이트 서셉터 19 사이의 거리 D는 본 발명의 방법에 따라서, 특히 방향성 응고의 단계 동안 필요에 따라서 변경되는데, 상기 방법은 하부 유도 코일 18에서의 전기 공급을 차단하지만 그것의 중공 회전들 13에서 냉각수 순환을 유지하며 유도 코일 18을 그것과 관계된 서셉터 19에 그것과 접촉할 때까지 충분히 움직이도록 접근시키며, 미리 언급한 것처럼 냉각수로서 투열성 오일 또는 그 밖의 물을 사용함으로써 수행된다.

이 목적을 위해, 유도 코일 18은 서셉터들 14, 17, 19을 둘러 싸고 각각 열적으로 절연하는 구성요소들 100에 의하여 정의된 구획 안에 위치함에 비하여, 유도 코일 12 및 16은 그것들과 그것들과 관계된 서셉터들 14, 17 사이에 위치한 절연하는 구성요소들 100과 함께 바람직하게 상기 구획의 외부 상에 배열된다.

이 방법에서, 도 4에서 하이라이트된(highlighted) 것처럼, 극도로 간단하고 하나의 같은 공정동안 여러 번 실행될 수 있는 방법으로 하부 그라파이트 서셉터 19가 도가니 3에 공급하는 열을 변경 가능한 것을 실험적으로 알게 되었다. 도 4a는 와인딩들 31-34에서 전류의 구성이 도 3a의 그것일 때, 서셉터 19에서 특히 온도의 패턴 (도 4의 그래프에서 사용된 그레이스케일(grayscale)에 따라서, 더 높은 온도의 영역은 더 밝은 영역이다)을 보여준다. 도 4b 및 4c는 마찬가지로 전류의 구성이 각각 도 4b 및 도 4c의 그것일 때 서셉터 19에서 온도 분포의 모습을 보여준다.

게다가, 유도 코일 18이 그것 고유의 교류 전기 공급 수단 20과 분리하여 비활성화되었을 때 응고 동안에 실리콘 2의 온도 제어는 또한 유도 코일 18의 특정한 구조적 구성 및 열 교환기로서 그것의 이용에 의하여 현저하게 용이하게 된다.

Claims

바람직하게 석영 또는 세라믹 물질로 형성되고, 컵 형상의 그라파이트(graphite) 용기 (4)에서 제거 가능하도록 수용되는 적어도 하나의 반도체 물질용 도가니(crucible) (3);
동작적으로 관련된 그라파이트 판 (14)의 개재(interposition)에 의하여, 상기 그라파이트 용기의 입구 (15)와 마주보도록 위치하는, 적어도 하나의 상부 유도 코일 (12);
그라파이트 용기의 측벽 (17)을 둘러 위치한 적어도 하나의 측부 유도 코일 (16);
그라파이트 용기의 하부 벽 (19)과 마주보게 위치한 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18);
상기 유도 코일들 (12, 16, 18)에 서로 개별적으로 및 독립적으로 공급하기 위한 교류 전기 공급 수단 (20); 및
상기 유도 코일들의 각각의 중공 회전들(hollow turns) (13) 안으로 냉각수를 공급하기 위한 냉각 수단 (21)을 포함하고;
상기 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)은, 절연된 지지판 (35)에 의해 정의되는 하나의 동일한 평면 내에서, 서로 옆에 배열되는 복수의 와인딩(winding)들 (31-34);
상기 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)의 상기 와인딩들 (31-34)과 각각의 상기 교류 전기 공급 수단 (40) 사이에 사전 배열되고, 다른 구성에 따라서 서로 선택적으로 후자와 상기 와인딩들 (31-34)을 연결하기 위한 전기 스위칭 수단 (40)의 조합으로 이루어짐을 특징으로 하는,
전형적으로 “태양의(solar)” 순도의 다결정 실리콘을 얻기 위한 상기 반도체 물질 (2)의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치 (1).
제 1항에 있어서,
상기 다른 구성은 서로 옆에 위치한 각각의 상기 와인딩들 (31-34)에서 전류 순환 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)은 체크판 모양에 따라 두 개씩 서로 옆에 배열된 4개의 상기 와인딩들 (31-34)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치.
상기 항들의 어느 한 항에 있어서,
서로 옆에 배열된 상기 와인딩들 (31-34)은 각각 나선형 평면으로써 형상되어 있는 평면 전개도(plane development)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치.
상기 항들의 어느 한 항에 있어서,
상기 와인딩들 (31-34)은 상기 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)을 각각의 인접한 섹터(sector)들로 나누되, 상기 섹터에서 상기 유도 코일 (18)에 의해 발생된 자기장의 플럭스(flux) (L)의 각각의 선들은 유사한 패턴을 가지고;
인접한 섹터들 사이에서 선택적으로 정하도록 설계된 상기 스위칭 수단 (40)과 하나의 섹터와 그 다음 사이의 경계선 (K)에 대하여 각각 접선의 또는 법선의 플럭스 (L)의 상기 선들의 패턴을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치.
상기 항들의 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)은 상기 그라파이트 용기 (4)의 상기 하부 벽 (19)로부터 그것의 거리 (D)를 변경하는 용도로 할 수 있도록 하기 위하여 수직적으로 이동식인 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치.
상기 항들의 어느 한 항에 있어서,
적어도 상기 하부 유도 코일 (18)의 상기 냉각 수단 (21)은 그것의 중공 회전들(hollow turns) (13) 안으로 투열성 오일(diathermic oil)을 공급하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치.
상기 항들의 어느 한 항에 있어서,
그라파이트 용기 (4)와 상기 유도 코일들 (12, 16, 18)을 안에 수용하는 개방 가능한 유체 기밀형(fluid-tight) 케이싱 (5)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 용융 및 차후 방향성 응고용 장치.
하나의 동일한 평면에 놓여지고 서로 옆에 배열된 복수의 와인딩(winding)들 (31-34)을 포함하는 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)과 동작적으로(operatively) 관계된 하나의 서셉터(susceptor) (19)를 도가니(crucible) (3) 아래 위치시키는 단계; 및
상기 와인딩들 (31-34)과 서로 옆에 위치한 각각의 상기 와인딩들 (31-34)에서 전류 순환 방향이 서로 다른 구성에 따라서 상기 하부 유도 코일에 공급하기 위한 각각의 교류 전기 공급 수단 (40)을 선택적으로 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
반도체 물질 (2)이 용융되고 차후 응고가 제어되는데, 상기 용융 단계는 도가니를 둘러 싸기 위하여 배열되고 적어도 하나의 각각의 유도 코일 (12, 16, 18)과 각각 동작적으로 관계된 그라파이트(graphite) 서셉터들 (14, 17, 19)의 도움으로 도가니 (3)에 포함된 상기 반도체 물질을 가열함에 의해 수행되며, 상기 반도체 물질 (2)의 방향성 응고를 위한 공정에서 온도 제어를 수행하는 방법.
제 9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)의 상기 와인딩들 (31-34)은 서로 연결되어 각각의 와인딩은 상기 유도 코일의 섹터(sector)를 정의하며, 상기 섹터에서 자기장의 플럭스(flux)의 각각의 선들 (L)은 유사한 패턴을 가지고;
따라서 인접한 섹터들의 플럭스의 상기 선들 (L)은 그 조합으로 하나의 섹터와 그 다음 사이의 경계선 (K)에 대해 각각 접선의 또는 법선의 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 방향성 응고를 위한 공정에서 온도 제어를 수행하는 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)과 그것과 관계된 각각의 상기 그라파이트 서셉터 (19) 사이의 거리 (D)가 변경되는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 방향성 응고를 위한 공정에서 온도 제어를 수행하는 방법.
제 9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
제어된 응고의 단계가 적어도 하나의 하부 유도 코일 (18)에서의 전기 공급을 차단하고, 그것의 각각의 중공 회전들(hollow turns) (13)에서 냉각수 순환을 유지하며, 상기 유도 코일 (18)을 그것과 관계된 상기 서셉터 (19)에 그것과 접촉할 때까지 충분히 움직이도록 접근시키는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 방향성 응고를 위한 공정에서 온도 제어를 수행하는 방법.
제12항에 있어서,
투열성 오일(diathermic oil)이 냉각수로써 이용되는 것을 특징으로 하는, 상기 반도체 물질의 방향성 응고를 위한 공정에서 온도 제어를 수행하는 방법.