KR20130113131A - Apparatus for manufacturing silicon substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리콘 기판 제조 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 연속주조법(Continuous Casting)을 이용하여 태양전지용 실리콘 기판 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon substrate manufacturing apparatus, and more particularly to a silicon substrate manufacturing apparatus for solar cells using a continuous casting method (Continuous Casting).
일반적으로 실리콘 기판은 실리콘을 용융한 후 실리콘 용탕을 응고시켜 단결정 실리콘 잉곳(Ingot) 또는 다결정 실리콘 블록을 제조하고 이를 절단하여 제조된다. Generally, a silicon substrate is manufactured by melting silicon and then solidifying the molten silicon to prepare a single crystal silicon ingot or a polycrystalline silicon block and cut it.
단결정 실리콘 잉곳은 실리콘 용탕으로부터 종자결정을 이용한 결정 성장 공정을 통하여 초크랄스키(Czochralski)법으로 제조된다.Single crystal silicon ingot is manufactured by Czochralski method through crystal growth process using seed crystal from silicon melt.
다결정 실리콘 블록은 열교환 공법(HEM; Heat Exchanger Method) 또는 브리드먼-스톡바거 공법(Bridman-Stockbarger Method)을 이용하여 일방향 응고 공정을 통하여 제조된다.Polycrystalline silicon blocks are manufactured through a one-way solidification process using the Heat Exchanger Method (HEM) or the Bridman-Stockbarger Method.
이와 같이 제조된 단결정 실리콘 잉곳 또는 다결정 실리콘 블록은 여러 단계의 절단공정을 통해 실리콘 기판으로 제조된다.The monocrystalline silicon ingot or polycrystalline silicon block thus manufactured is manufactured into a silicon substrate through several steps of cutting process.
단결정 실리콘 잉곳 또는 다결정 실리콘 블록을 절단하는 과정에서 40~50% 정도의 절단 손실(Kerf-loss)이 발생한다. 따라서, 실리콘 기판의 제조 공정 중 발생되는 절단 손실로 인하여 태양전지용 실리콘 기판의 제조단가를 상승시키는 문제점이 있었다.In the process of cutting monocrystalline silicon ingots or polycrystalline silicon blocks, about 50-50% of the kerf-loss occurs. Therefore, there is a problem of increasing the manufacturing cost of the silicon substrate for solar cells due to the cutting loss generated during the manufacturing process of the silicon substrate.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 잉곳 등의 절단 공정 없이 실리콘 용탕에서 직접 박형의 실리콘 기판을 제조하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to solve this problem, studies are being actively conducted to manufacture thin silicon substrates directly from molten silicon without cutting processes such as ingots.
현재, 태양전지용 실리콘 기판 직접 제조 기술은 수직 성장 기술과 수평 성장 기술로 구분될 수 있다. 대표적인 수직 성장 기술은 EFG(Edge-defined Film-fed Growth), SR(String Ribbon) 등이 있고, 수평 성장 기술은 RGS(Ribbon Growth on Substrate), CDS(Crystallization on Dipped Substrate) 등이 있다.Currently, silicon substrate direct manufacturing technology for solar cells can be divided into vertical growth technology and horizontal growth technology. Representative vertical growth technologies include edge-defined film-fed growth (EFG) and string ribbon (SR), and horizontal growth technologies include ribbon growth on substrate (RGS) and crystallization on dipped substrate (CDS).
도 1은 실리콘 용탕으로부터 실리콘 기판을 수평으로 직접 제조하는 RGS방법에 의해 제조된 실리콘 기판 제조 장치의 개략도와 상기 RGS방법에 의해 제조된 실리콘 기판의 미세구조를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing a schematic diagram of a silicon substrate manufacturing apparatus manufactured by the RGS method for directly producing a silicon substrate horizontally from molten silicon and a microstructure of the silicon substrate manufactured by the RGS method.
RGS방법은 하부기판(1)을 통해 이동하는 실리콘 용탕의 잠열을 급속하게 제거하여 실리콘 기판이 제조된다. 이러한 RGS방법은 다른 실리콘 기판 직접 제조 방법에 비하여 생산성이 높다. 그러나, 이러한 RGS방법에 의해 실리콘 기판을 제조할 경우, 실리콘 기판의 결정 성장 방향은 실리콘 기판이 이동하는 방향과 수직하게 됨으로써, 실리콘 기판의 두께 내에서 결정립이 성장하게 된다.In the RGS method, a silicon substrate is manufactured by rapidly removing latent heat of the molten silicon moving through the lower substrate 1. This RGS method is more productive than other silicon substrate direct manufacturing methods. However, when manufacturing a silicon substrate by this RGS method, the crystal growth direction of the silicon substrate becomes perpendicular to the direction in which the silicon substrate moves, so that grains grow within the thickness of the silicon substrate.
또한, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 실리콘의 결정 성장 방향은 실리콘 기판이 이동하는 방향과 수직방향을 이루게 되어 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 결정립(Grain)이 조밀하고, 고액 계면을 따라 응고가 진행되기 때문에 불순물이 실리콘 기판 표면으로 편성되는 현상이 발행하게 되어 제조된 태양전지의 변환 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, as shown in (a) of FIG. 1, the crystal growth direction of silicon is perpendicular to the direction in which the silicon substrate moves, so that grains are densified as shown in (b) of FIG. 1. In addition, since solidification proceeds along the solid-liquid interface, impurities are formed on the surface of the silicon substrate, resulting in a decrease in conversion efficiency of the manufactured solar cell.
한편, 종래의 수직 성장 기술의 경우, 실리콘 기판이 제조되는 방향과 결정 성장 방향이 평행하기 때문에 실리콘 기판의 결정립의 크기가 커서 변환 효율을 높일 수 있다. 그러나, 종래 수직 성장 기술은 실리콘 응고 속도가 매우 느려 생산성 낮은 문제점이 있었다.On the other hand, in the conventional vertical growth technique, since the direction in which the silicon substrate is manufactured and the crystal growth direction are parallel, the grain size of the silicon substrate is large, so that the conversion efficiency can be increased. However, the conventional vertical growth technique has a problem of low productivity due to very low silicon solidification speed.
종래의 실리콘 기판의 직접 제조 기술은 실리콘 기판의 생산성과 에너지 변환효율이 상충관계(Trade-off)에 놓여 있는 바, 실리콘 기판의 생산성 및 품질을 모두 향상시킬 수 있는 실리콘 기판 제조 기술이 요구되고 있다.In the conventional direct fabrication technology of silicon substrates, the productivity and energy conversion efficiency of the silicon substrates are in a trade-off, and thus a silicon substrate manufacturing technology capable of improving both the productivity and the quality of the silicon substrates is required. .
본 출원은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 기판을 제조하는 과정에서 실리콘 용탕이 실리콘 기판으로 형성하기 위하여 응고를 제어할 수 있는 실리콘 기판 제조 장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a silicon substrate manufacturing apparatus capable of controlling solidification to form silicon melt as a silicon substrate in the process of manufacturing silicon substrate.
또한, 연속 생산 및 물성 제어가 용이한 연속주조법을 이용하여 변환 효율이 좋은 실리콘 기판 제조와 동시에 생산성을 향상시키는 실리콘 기판 제조 장치를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a silicon substrate manufacturing apparatus that improves productivity while simultaneously producing a silicon substrate having good conversion efficiency by using a continuous casting method that enables easy production and control of physical properties.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하면부와 평행한 방향으로 일측에 관통된 토출부를 갖는 도가니부, 상기 도가니부의 토출부와 평행한 방향으로 상기 토출부로부터 연장되며, 실리콘 기판이 형성되는 주조 공간을 갖는 주조부, 상기 주조부의 일측에서 상기 주조 공간으로 삽입되는 더미바 및 상기 주조부의 일측에 설치된 냉각부를 포함하는 실리콘 기판 제조 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a crucible comprising: a crucible portion having a discharge portion penetrating to one side in a direction parallel to a lower surface portion; a casting portion extending from the discharge portion in a direction parallel to the discharge portion of the crucible portion, A dummy bar inserted into the casting space at one side of the casting part, and a cooling part provided at one side of the casting part.
또한, 상기 도가니부는 상면부, 상기 상면부에서 하 방향으로 연장된 측면부 및 상기 측면부 중 어느 하나의 일면에 대해 예각의 기울기를 갖는 경사부를 가질 수 있다. In addition, the crucible may have an inclined portion having an inclined angle with respect to any one surface of the upper surface portion, the side portion extending downward from the upper surface portion and the side portion.
또한, 상기 주조부는 상기 경사부를 마주하는 측면부에 수직 방향으로 연장된 제 1 주조부 및 상기 경사부와 결합되며 상기 제 1 주조부와 평행하게 연장된 제 2 주조부를 포함할 수 있다. The casting portion may include a first casting portion extending in a direction perpendicular to a side portion facing the inclined portion, and a second casting portion coupled to the inclined portion and extending in parallel with the first casting portion.
또한, 상기 제 1 주조부는 상기 토출부를 기준으로 상기 제 2 주조부보다 길이가 작을 수 있다. The first casting portion may be shorter than the second casting portion with respect to the discharge portion.
또한, 상기 냉각부는 가스를 블로윙(Blowing)하기 위한 가스 분사부를 포함할 수 있다. In addition, the cooling unit may include a gas injection unit for blowing gas.
또한, 상기 가스는 비활성 가스일 수 있다. Further, the gas may be an inert gas.
또한, 상기 비활성 가스는 헬륨, 아르곤 및 질소 중 어느 하나 또는 혼합될 수 있다. Further, the inert gas may be any one of helium, argon, and nitrogen, or may be mixed.
또한, 상기 주조부의 일측에서 상기 주조 공간으로 삽입되는 더미바를 포함하고, 상기 더미바의 재질은 단결정 물질일 수 있다. Further, a dummy bar inserted into the casting space from one side of the casting part may be used, and the material of the dummy bar may be a single crystal material.
또한, 상기 도가니부는 제 1 도가니부와 제 2 도가니부를 포함하고, 상기 제 1 도가니부는 상면부, 상기 상면부에서 하 방향으로 연장된 측면부, 상기 측면부에 수직방향으로 연장된 하면부 및 상기 하면부와 평행한 방향으로 일측에 관통된 제 1 토출부를 갖고, 상기 제 2 도가니부는 상기 제 1 도가니부의 내측에 끼움 결합되며, 상기 제 1 도가니부의 상면부의 상면에 대해 예각의 기울기를 갖고 상기 하면부에 연결된 제 2 경사부를 가질 수 있다. In addition, the crucible portion includes a first crucible portion and a second crucible portion, wherein the first crucible portion is an upper surface portion, a side portion extending downward from the upper surface portion, a lower surface portion extending vertically from the side portion and the lower surface portion The first crucible has a first discharge portion penetrated in one direction in a direction parallel to the second crucible portion is fitted to the inside of the first crucible portion, and has an acute angle with respect to the upper surface of the upper surface portion of the first crucible portion It may have a second slope connected.
또한, 상기 도가니부는 상기 도가니부의 상부를 관통하는 주입구를 갖는 주입부를 포함하고, 상기 주입부에 실리콘 원료를 공급하는 원료 공급부 및 상기 주입부에 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하고, 상기 주입부에 상기 실리콘 원료와 상기 가스가 선택적으로 공급될 수 있다.Further, the furnace portion may include an injection portion having an injection port passing through an upper portion of the crucible portion, further comprising a raw material supply portion for supplying the silicon raw material to the injection portion and a gas supply portion for supplying gas to the injection portion, The silicon raw material and the gas may be selectively supplied.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하면부와 평행한 방향으로 일측에 관통된 토출부를 갖는 도가니부, 상기 도가니부의 토출부와 평행한 방향으로 상기 토출부로부터 연장되며, 실리콘 기판이 형성되는 주조 공간을 갖는 주조부 및 상기 주조부의 일측에서 상기 주조 공간으로 삽입되는 더미바를 포함하고, 상기 주조 공간에서 실리콘 기판이 형성되는 경우 상기 주조부 상측에서 상기 더미바 또는 상기 실리콘 기판을 냉각시키는 실리콘 기판 제조 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: a crucible portion having a discharge portion penetrating to one side in a direction parallel to a lower surface portion; a casting space extending from the discharge portion in a direction parallel to the discharge portion of the crucible portion, And a dummy bar inserted into the casting space at one side of the casting part and cooling the dummy bar or the silicon substrate above the casting part when the silicon substrate is formed in the casting space, Can be provided.
또한, 상기 더미바 또는 상기 실리콘 기판에 가스를 불로윙하여 냉각시킬 수 있다. Further, the dummy bar or the silicon substrate can be cooled by blowing gas.
또한, 상기 도가니부 내부의 단면적은 하 방향으로 작아질 수 있다. In addition, the cross-sectional area of the inside of the crucible can be made smaller in the downward direction.
또한, 상기 주조 공간에서 액상의 실리콘 용탕이 외부의 대기가 접촉하는 것을 방지하도록 상기 더미바 및 상기 더미바 체결부의 외측을 밀폐시키는 차폐부를 더 포함할 수 있다. In addition, the liquid silicon molten metal in the casting space may further include a shield for sealing the outside of the dummy bar and the dummy bar fastening portion to prevent the external atmosphere from contacting.
또한, 상기 도가니부는 제 1 도가니부와 제 2 도가니부를 포함하고, 상기 제 1 도가니부는 실리콘 원료가 장입되는 유입부 및 상기 하면부와 평행한 방향으로 일측에 관통된 제 1 토출부를 갖고, 상기 제 2 도가니부는 상기 제 1 도가니부와 대응되는 형상을 갖고, 상기 제 1 도가니부의 내측에 끼움 결합되며, 상기 제 2 도가니부 내부의 단면적은 하 방향으로 작아질 수 있다. The furnace portion includes a first furnace portion and a second furnace portion, wherein the first furnace portion has an inlet portion into which the silicon raw material is charged and a first outlet portion that is penetrated at one side in a direction parallel to the bottom portion, The second crucible portion has a shape corresponding to the first crucible portion, is fitted to the inside of the first crucible portion, and the sectional area inside the second crucible portion can be made smaller in the downward direction.
또한, 밀폐된 공간을 제공하는 메인 챔버를 더 포함하고, 상기 도가니부는 상기 메인 챔버 내에 설치되며, 상측을 관통하는 원료 주입구를 갖는 원료 주입부 및 상기 원료 주입구와 소정 간격으로 이격되며 상측을 관통하는 가스 주입구를 갖는 가스 주입부를 포함하고, 상기 메인 챔버 상측에 배치되며 실리콘 원료물질이 저장되는 원료 공급몸체부, 상기 원료 공급몸체부와 상기 원료 주입부를 연결하는 원료 공급관 및 상기 원료 공급관의 개폐를 제어하는 제 1 밸브를 포함하는 원료 공급부 및 상기 비활성 가스를 상기 도가니부 내에 공급하는 가스 공급부를 더 포함할 수 있다. The crucible portion is provided in the main chamber. The furnace portion has a raw material injection portion having a raw material injection port penetrating the upper side. The raw material injection portion is spaced apart from the raw material injection port by a predetermined distance, And a raw material supply pipe connected to the raw material supply body and the raw material supply pipe, and a control unit for controlling the opening and closing of the raw material supply pipe, wherein the raw material supply unit includes a gas injection unit having a gas injection port, And a gas supply unit for supplying the inert gas into the crucible unit.
또한, 상기 가스 공급부에서 비활성 가스를 공급하여 상기 메인 챔버와 상기 도가니부를 동시에 가압할 수 있다. In addition, the inert gas may be supplied from the gas supply unit to simultaneously press the main chamber and the crucible unit.
또한, 상기 가스 공급부는 상기 비활성 가스를 발생시키거나 비활성 가스를 저장하는 공간을 제공하는 가스 발생부, 상기 가스 발생부 및 상기 가스 주입부와 연결하는 가스 공급관 및 상기 가스 발생부와 상기 가스 공급관 사이에 배치되는 제 2 밸브를 포함할 수 있다.The gas supply unit may include a gas generator for generating the inert gas or a space for storing the inert gas, a gas supply pipe connected to the gas generator and the gas injection unit, and a gas supply pipe connected between the gas generator and the gas supply pipe As shown in FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 실리콘 기판이 형성되는 주조부 상측에 냉각부가 설치됨으로써, 실리콘 기판을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. The silicon substrate manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention can cool the silicon substrate effectively by providing the cooling unit on the upper side of the casting part where the silicon substrate is formed.
또한, 냉각부가 기체 분사부를 포함함으로써, 수냉식이 아닌 공냉식으로 실리콘 기판 또는 더미바를 냉각시켜 냉각시키는 데 필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다.Further, since the cooling portion includes the gas ejecting portion, the energy consumption required for cooling the silicon substrate or the dummy bar by the air-cooling method instead of the water-cooling method can be reduced.
또한, 주조부 상측이 노출됨으로써, 기체 분사부를 통하여 기체를 실리콘 기판 또는 더미바에 블로윙하여 실리콘 기판 또는 더미바를 냉각시킬 수 있다.Further, by exposing the upper side of the casting portion, the gas can be blown to the silicon substrate or the dummy bar through the gas injecting portion to cool the silicon substrate or the dummy bar.
도 1은 실리콘 용탕으로부터 실리콘 기판을 수평으로 직접 제조하는 RGS방법에 의해 제조된 실리콘 기판 제조 장치의 개략도와 RGS방법에 의해 제조된 실리콘 기판의 미세구조를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3는 도 2에서 도가니부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5은 도 4의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 보다 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 9은 도 8의 주조부를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 11는 도 10의 더미바가 이동되는 방향과 실리콘 기판의 결정립을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13의 차폐부가 펼쳐진 모습을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view of a silicon substrate manufacturing apparatus manufactured by the RGS method for directly producing a silicon substrate horizontally from a molten silicon and a microstructure of the silicon substrate manufactured by the RGS method.
2 is a view schematically showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating the crucible part in FIG. 2.
4 is a cross-sectional view illustrating a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of FIG.
6 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a view showing in more detail a silicon substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view illustrating the casting part of FIG. 8.
10 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view schematically illustrating a direction in which a dummy bar of FIG. 10 moves and grains of a silicon substrate.
12 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
13 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
14 is a view illustrating a state in which the shield of FIG. 13 is unfolded.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the appended drawings illustrate the present invention in order to more easily explain the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. You will know.
또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 실리콘 기판 제조 장치와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.In addition, in describing the embodiments of the present invention, the same name and the same reference numerals are used for components having the same function, and it is revealed that they are not substantially the same as the conventional silicon substrate manufacturing apparatus.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, the terms used in the present application are used only to describe certain embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3는 도 2에서 도가니부를 나타내는 사시도이다.2 is a view schematically showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing the crucible portion in FIG.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도가니부(200) 및 주조부(300)를 포함한다.2 and 3, a silicon substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
도가니부(200)는 상면부(210), 측면부(250) 및 경사부(241)를 포함한다.The
도가니부(200)는 상기 상면부(210), 상기 상면부(210)에서 하 방향으로 연장된 측면부(250) 및 상기 측면부(250) 중 어느 하나의 일면에 대해 예각의 기울기를 갖는 경사부(241)로 몸체를 이룰 수 있다. 또한, 상기 도가니부(200)의 재질은 그라파이트(Graphite)일 수 있다. The
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 도가니부(200) 내부의 단면적은 하 방향으로 작아질 수 있다.According to another aspect of the present invention, the cross-sectional area inside the
경사부(241)는 상기 경사부(241)를 마주하는 측면부(250)보다 하방향으로 길이가 길 수 있다. 이에 따라, 후술할 주조부와 결합되어 별도로 도가니부(200)에 실리콘 용탕이 토출되는 홈을 설계할 필요가 없는 이점이 있다.The
또한, 상기 경사부(241)는 상기 측면부(250)와 일체로 설계될 수 있고, 별도로 설계될 수 있다.In addition, the
한편, 도가니부는 도시된 바와 달리, 상면부(210), 상기 상면부(210)에서 하 방향으로 연장된 상기 측면부(250) 및 상기 측면부(250)에서 수직방향으로 연장된 하면부로 몸체를 이룰 수 있다. On the other hand, unlike the illustrated crucible portion, the
또한, 상기 도가니부는 밀폐된 내부 공간을 제공할 수 있다. In addition, the crucible may provide a sealed inner space.
또한, 경사부는 상기 측면부(250) 어느 하나의 일면에 대해 예각의 기울기를 갖고, 하면부에 연결된다.In addition, the inclined portion has an acute inclination with respect to any one surface of the
한편, 상기 도가니부(200)의 내부는 실리콘카바이드(SiC) 또는 실리콘질화물(Si3N4)로 코팅될 수 있다. 이에 따라, 상기 도가니부(200)가 흑연 재질로 이루어진 경우 실리콘 용탕(M)이 도가니부 자체에 의해 흑연으로 오염되는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the inside of the
주조부(300)는 제 1 주조부(311)와 제 2 주조부(321)를 포함한다.The casting
제 1 주조부(311)는 상기 경사부(241)를 마주하는 측면부(250)에 수직방향으로 연장될 수 있다.The
제 2 주조부(321)는 상기 경사부(241)와 결합되며 상기 제 1 주조부(311)와 평행하게 연장될 수 있다.The
도시되지 않았지만, 상기 경사부(241)와 상기 제 2 주조부(321)의 결합 방식은 볼트 결합일 수 있다.Although not shown, the coupling method of the
이에 따라, 상기 제 2 주조부(321)는 상기 도가니부(201)의 바닥 역할을 수행할 수 있다.Accordingly, the
상기 제 1 주조부(311)와 상기 제 2 주조부(321) 사이에 주조 공간이 형성된다.A casting space is formed between the
또한, 상기 제 1 주조부(311)와 상기 제 2 주조부(321)는 상기 도가니부(200)에 저장된 실리콘 용탕(M)이 유입되는 토출부(232)를 형성한다.In addition, the
또한, 상기 제 1 주조부(311)의 일단부의 상면은 상기 경사부를 마주하는 측면부(250)의 끝단과 접할 수 있다.In addition, the upper surface of one end of the
이에 따라, 상기 실리콘 용탕(M)이 상기 토출부(232)를 통하여 상기 주조 공간으로 유입되어 상기 도가니부(200) 내측보다 상기 주조부(300) 내측을 높은 압력으로 가압하는 경우, 제 1 주조부(311)의 일단이 측면부(250)의 외측에 접하는 것과 달리, 주조부 내측에서 실리콘 용탕(M)이 흘려나가는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when the silicon melt M flows into the casting space through the
또한, 도시된 바와 달리, 상기 경사부(241)의 끝단은 상기 경사부(241)를 마주하는 측면부(250)의 수직 방향으로 연장된 연장선과 접할 수 있다.In addition, unlike illustrated, the end of the
이에 따라, 상기 도가니부(200)에 실리콘 용탕(M)이 연속적으로 저장되지 않는 경우 상기 도가니부(200) 내에 실리콘 용탕(M)이 잔존하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when the molten silicon M is not continuously stored in the
상기 실리콘 용탕(M)이 상기 토출부(232)를 통해 이송되어 상기 주조부(300)에 공급된다.The molten silicon M is transferred through the
이에 따라, 액상의 실리콘 용탕(M)은 상기 주조부(232)에서 응고되어 실리콘 기판으로 형성될 수 있다.Accordingly, the liquid silicon molten metal M may be solidified in the
주조부에 대한 자세한 설명은 이후 도면을 참조하여 후술하기로 한다.Detailed description of the casting unit will be described later with reference to the accompanying drawings.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 더미바(400)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the silicon substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a dummy bar (400).
더미바(400)는 상기 실리콘 용탕(M)이 상기 더미바(400)의 일단에 접촉하게 되어 실리콘 용탕(M)을 응고시키는 역할을 수행할 수 있다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도시된 바와 달리, 더미바(400)가 포함되지 않고 실리콘 용탕(M)을 응고시킬 수 있다.On the other hand, in the silicon substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 상기 도가니부(200)에 실리콘 원료가 장입되어 실리콘 용탕(M)이 형성된 경우 상기 도가니부(200) 내의 실리콘 용탕(M)이 상기 경사부(240)를 따라 상기 토출부(232)에 인접한 상기 도가니부의 하부에 위치하는 실리콘 용탕(M)을 가압할 수 있다.In the silicon substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, when a silicon raw material is charged into the
즉, 경사부가 없는 도가니부에 비하여 경사부가 있는 도가니부(200)는 하부에 실리콘 용탕(M)이 가압되어 상기 실리콘 용탕(M)이 상기 토출부(232)로 원활히 이동할 수 있다. That is, in the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도가니부의 경사부(240)을 포함함으로써, 도가니부 내에서 하 방향으로 단면적이 작아지게 되어 실리콘 용탕이 도가니부 하부를 가압할 수 있다.As described above, since the silicon substrate manufacturing apparatus according to the exemplary embodiment includes the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 단면도이고, 도 5은 도 4의 도가니부의 분해 사시도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the crucible portion of FIG. 4.
본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도 3에서 설명한 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치와 유사함으로, 동일 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention is similar to the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention described with reference to FIG. 3, a detailed description of the same configuration will be omitted.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치에 적용되는 도가니부(202)는 제 1 도가니부(203) 및 제 2 도가니부(204)를 포함한다.4 and 5, the
제 1 도가니부(203)는 상면부(210) 및 상기 상면부(210)에서 하 방향으로 연장된 상기 측면부(250) 및 상기 측면부(250) 중 어느 하나의 일면에 대해 예각의 기울기를 갖는 제 1 경사부(241)로 몸체를 이룰 수 있다. 한편, 상기 제 1 도가니부(203)는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니부(200)와 달리, 경사부를 포함하지 않을 수 있다.The
상기 제 1 도가니부(203)의 재질은 흑연일 수 있다.The material of the
제 2 도가니부(204)는 상기 제 1 도가니부(203)의 내측에 설치되며, 상기 제 1 경사부에 대응되는 상기 제 2 경사부(245)를 포함할 수 있다.The
주조부(300)는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치와 유사하므로, 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 제 2 경사부(245)의 끝단은 상기 제 2 경사부(245)를 마주하는 측면부(250)의 수직방향으로 연장된 연장선에 접할 수 있다.In addition, an end of the second
이에 따라, 상기 도가니부(200)에 실리콘 용탕(M)이 연속적으로 저장되지 않는 경우 상기 도가니부(200) 내에 실리콘 용탕(M)이 잔존하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when the molten silicon M is not continuously stored in the
또한, 상기 제 2 도가니부의 제 2 경사부(245)는 마주하는 측면부(250)보다 하 방향으로 길이가 길 수 있다. In addition, the second
상기 제 2 도가니부(204)의 재질은 쿼츠(Quartz)일 수 있다. 다만, 상기 제 2 도가니부의 재질은 쿼츠에 한정되지 않고, 상기 제 1 도가니부(203) 자체에 의해 실리콘 용탕이 오염되는 것을 차단할 수 있는 재질일 수 있다.The material of the
한편, 상기 제 1 도가니부(203)는 실리콘카바이드(SiC) 또는 질화실리콘(Si3N4)이 코팅될 수 있다.Meanwhile, the
이에 따라, 상기 제 2 도가니부(204)가 쿼츠 도가니인 경우, 흑연과 쿼츠가 물리적으로 접촉하면 계면에서 SiO 또는 CO 가스가 발생되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when the
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 제 2 도가니부(203) 내부의 단면적은 하 방향으로 작아질 수 있다.According to another aspect of the present invention, the cross-sectional area inside the
본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치에 적용되는 도가니부(202)는 제 1 도가니부(203)가 흑연 도가니인 경우 탄소가 실리콘 용탕(M)을 유입되는 것을 차단하는 제 2 도가니부(204)를 포함함으로써, 실리콘 용탕(M)이 오염되는 것을 방지할 수 있다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 달리, 제 1 도가니부가 경사진 내부 구조를 갖고 있지 않더라고 제 2 도가니부가 경사진 내부 구조를 가질 수 있게 되어 실리콘 용탕이 토출부를 통해 원활히 이동할 수 있다.Meanwhile, unlike one embodiment of the present invention, even though the first crucible portion does not have an inclined internal structure, the second crucible portion may have an inclined internal structure, so that the silicon melt may smoothly move through the discharge portion.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 메인 챔버(100), 도가니부(200), 원료 공급부(500) 및 가스 공급부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention includes a
메인 챔버(100)는 밀폐된 공간을 제공하고, 도시되진 않았지만 일측에서 개폐가 가능하다.The
도가니부(200)는 전술한 실시예들 중 어느 하나일 수 있고, 원료 주입부(212) 및 가스 주입부(214)를 더 포함할 수 있다.The
원료 주입부(212)는 도 2에 도시된 바와 같이 상측을 관통하는 원료 주입구(211)를 가질 수 있다.The raw
가스 주입부(214)는 상기 원료 주입구와 소정 간격으로 이격되며 상기 도가니부(200) 상측을 관통하는 가스 주입구(213)를 가질 수 있다.The
원료 공급부(500)는 원료 공급몸체부(502), 원료 공급관(504) 및 제 1 밸브(506)를 포함할 수 있다.The raw
원료 공급몸체부(502)는 상기 메인 챔버(100) 상측에 배치되며, 실리콘 원료 물질을 저장하고, 상기 원료 공급몸체부(502)의 하면부에서 관통된 배출구를 통하여 일정량의 실리콘 원료 물질이 규칙적으로 배출될 수 있다.The raw
원료 공급관(504)은 상기 원료 공급몸체부(502)의 하부와 상기 도가니부의 원료 주입부(212)와 연결되도록 상기 메인 챔버(100)의 상단을 관통하고, 상기 원료 공급몸체부(502)에서 배출된 실리콘 원료 물질을 상기 도가니부(200) 내부로 공급할 수 있다.The raw
제 1 밸브(506)는 상기 원료 공급몸체부(502)와 상기 원료 공급관(504) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 밸브(506)는 상기 메인 챔버(100) 상측에 배치될 수 있고, 이에 따라, 상기 제 1 밸브(506)는 도가니부로부터 멀리 떨어지게 되어 열에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.The
또한, 실리콘 원료 물질을 상기 도가니부(200)에 공급하는 경우 상기 제 1 밸브(506)가 개방되고, 후술할 비활성가스를 상기 메인 챔버(100) 상측에서 공급하는 경우 상기 제 1 밸브(506)를 폐쇄하여 상기 원료 공급관(504)을 통하여 상기 원료 공급몸체부(502)로 비활성가스가 억류되는 것을 막을 수 있다.In addition, when the silicon raw material is supplied to the
가스 공급부(600)는 가스 발생부(602), 가스 공급관(604) 및 제 2 밸브(606)를 포함할 수 있다. The
가스 발생부(602)는 아르곤(Ar) 등과 같이 흑연과 반응성이 낮은 비활성가스를 발생시키거나, 비활성가스를 저장하는 공간을 제공한다.The
가스 공급관(604)은 상기 가스 발생부(602)와 상기 도가니부의 가스 주입부(214)와 연결되도록 상기 메인 챔버(100)의 상단을 관통하고, 상기 가스 발생부(602)에서 비활성가스를 상기 도가니부(200) 내부로 공급할 수 있다.The
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 공급부와 달리, 가스 공급부는 가스 공급관이 포함하지 않을 수 있다. On the other hand, unlike the gas supply unit according to another embodiment of the present invention, the gas supply unit may not include a gas supply pipe.
이에 따라, 가스 발생부(602)에서 상기 메인 챔버(100) 내를 비활성 가스로 가압하고, 가압된 메인 챔버(100)에서 상기 가스 주입부(214)를 통하여 비활성 가스가 공급되어 상기 메인 챔버(100)와 상기 도가니부(200) 전체가 비활성 가스로 가압될 수 있다. Accordingly, the
비활성 가스는 도가니부(200) 내부를 가압하여, 도 2에 도시된 토출부(232)를 통하여 실리콘 용탕(M)을 원활히 토출시킬 수 있다.The inert gas may pressurize the inside of the
또한, 실리콘 용탕(M)의 온도가 낮은 경우 실리콘 용탕의 유동성이 떨어지게 되므로 비활성 가스에 의한 가압을 크게 할 필요가 있다. In addition, when the temperature of the silicon molten metal M is low, the fluidity of the silicon molten metal is lowered, so it is necessary to increase the pressure by the inert gas.
따라서, 실리콘 용탕의 유동성이 떨어진 경우 원활히 상기 토출부(232)를 통해 토출시키도록 하고 비활성 가스의 높은 압력으로 인하여 실리콘 용탕(M) 내에 기공이 발생하는 것을 방지하도록 비활성 가스로 인한 상기 도가니부(200)의 내부 압력은 1 ~ 5 bar일 수 있다.Therefore, when the fluidity of the silicon melt is inferior, the crucible part due to the inert gas may be smoothly discharged through the
제 2 밸브(606)는 상기 가스 발생부(602)와 상기 가스 공급관(604) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 밸브(606)는 상기 메인 챔버(100) 상측에 배치될 수 있다.The
비활성 가스를 상기 도가니부(200)에 공급하는 경우 상기 제 1 밸브(506)가 폐쇄되고, 상기 제 2 밸브(606)를 개방한다. When the inert gas is supplied to the
이에 따라, 비활성 가스로 상기 도가니부(200) 내부의 압력을 증가시키는 경우 상기 제 1 밸브(506)를 폐쇄하여 비활성 가스가 원료 공급몸체부(502) 내부를 유입되어 가압되는 것을 방지할 수 있다. Accordingly, when the pressure inside the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 상기 원료 공급몸체부(502)가 가압된 비활성가스에 견딜 수 있는 재질 또는 구조를 갖기 위하여 상기 원료 공급몸체부(502)의 제조 비용이 증가하는 것을 방지할 수 있다. In the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, the manufacturing cost of the raw
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다. 7 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 메인 챔버(100), 보조 챔버(110), 도가니부(200), 원료 공급부(501) 및 가스 공급부(601)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the silicon substrate manufacturing apparatus according to another exemplary embodiment may include a
메인 챔버(100)는 밀폐된 공간을 제공하고, 일측에서 개폐가 가능하다. The
보조 챔버(110)는 메인 챔버(199) 상측에 배치되고, 밀폐된 공간을 제공한다.The auxiliary chamber 110 is disposed above the main chamber 199 and provides a closed space.
도가니부(200)는 이미 전술한 실시예들 중 어느 하나와 유사할 수 있다. 다만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도가니부(200)는 원료 주입부(212)와 가스 주입부(214)로 별도로 갖지 않고, 하나의 주입부(215)를 통하여 실리콘 원료와 비활성 가스가 주입될 수 있다.The
원료 공급부(501)는 원료 공급몸체부(510) 및 공급관(550)을 포함할 수 있다.The raw material supply unit 501 may include a raw
원료 공급몸체부(510)는 상기 보조 챔버(110) 내에 설치되고, 원료 저장부(512) 및 원료 이동부(514)를 포함한다.The raw
원료 저장부(512)는 실리콘 원료물질(P)를 저장하는 공간을 제공한다. The raw
원료 이동부(514)는 상기 원료 저장부(512)와 연결되며, 일정량의 실리콘 원료물질(P)을 규칙적으로 이동시킬 수 있도록 한다.The raw
공급관(550)은 상기 원료 이동부(514)의 일단과 인접하고 상기 도가니부의 주입부(215)와 연결된다.The supply pipe 550 is adjacent to one end of the raw
상기 공급관(550)은 제 1 공급관(552)과 제 2 공급관(554)을 포함한다.The supply pipe 550 includes a
상기 제 1 공급관(552)은 상기 원료 공급관(550)의 하부를 형성할 수 있으며, 상기 메인 챔버(100) 내에 배치될 수 있다.The
또한, 상기 제 1 공급관(552)의 재질은 흑연일 수 있다. 이에 따라, 상기 원료 공급관(550)이 고온 상태인 상기 챔버(100) 내에서 열에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the material of the
상기 제 2 공급관(554)은 상기 원료 공급관(550)의 상부를 형성할 수 있으며, 상기 보조 챔버(110) 내에 배치될 수 있다.The second supply pipe 554 may form an upper portion of the raw material supply pipe 550 and may be disposed in the auxiliary chamber 110.
또한, 상기 제 2 공급관(554)의 재질은 스테인레스강(Stainless steel)일 수 있다. 다만, 상기 제 2 공급관(554)은 스테인레스강에 한정되지 않고, 상기 보조 챔버(110)내의 열에 견딜 수 있고 내식성이 강한 금속일 수 있다.In addition, the material of the second supply pipe 554 may be stainless steel. However, the second supply pipe 554 is not limited to stainless steel, and may be a metal that can withstand heat in the auxiliary chamber 110 and has high corrosion resistance.
또한, 상기 공급관(550)은 상기 제 2 공급관(554)에서 연장되어 상방향으로 단면적이 넓어지는 공급관 상단부(556)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 공급관(550)은 상기 공급관몸체(551)에서 연장되어 상방향으로 단면적이 넓어지는 공급관 상단부(556)를 더 포함할 수 있다.In addition, the supply pipe 550 may further include a supply pipe
이에 따라, 상기 원료 이동부(514)에 이동된 실리콘 원료물질(P)를 상기 공급관(550)에 공급하기 용이할 수 있다.Accordingly, the silicon raw material P moved to the raw
가스 공급부(601)는 상기 보조 챔버(110) 일측에 설치될 수 있고, 비활성 가스를 발생시키거나, 비활성 가스를 저장하는 공간을 제공한다.The
또한, 상기 보조 챔버(110)는 상기 가스 공급부(601)에서 비활성 가스가 공급될 수 있도록 일측에 관통되는 홀을 가질 수 있다.In addition, the auxiliary chamber 110 may have a hole penetrated at one side such that an inert gas may be supplied from the
상기 가스 공급부(601)에서 상기 보조 챔버(110) 내에 비활성 가스를 공급하는 경우 상기 비활성 가스는 상기 보조 챔버(110) 내를 가압함과 동시에 상기 공급관(550)을 통하여 상기 도가니부(200)를 가압할 수 있다.When the inert gas is supplied from the
또한, 상기 보조 챔버(110)와 상기 원료 공급부(501)는 상기 비활성 가스에 의한 압력에 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the auxiliary chamber 110 and the raw material supply unit 501 may be made of a material that can withstand the pressure caused by the inert gas.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도 7에서 설명한 실리콘 기판 제조 장치와 달리, 하나의 공급관(550)을 통하여 상기 도가니부(200)에 실리콘 원료물질과 비활성 가스를 선택적으로 공급할 수 있다.Unlike the silicon substrate manufacturing apparatus described with reference to FIG. 7, the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention may selectively supply the silicon raw material and the inert gas to the
이와 함께, 하나의 공급관(550)을 통하여 실리콘 원료물질과 비활성 가스를 공급함으로써, 원료 공급관과 가스 공급관이 별도로 설치하는 것보다 제작 비용을 절감할 수 있다.In addition, by supplying the silicon raw material and the inert gas through one supply pipe 550, it is possible to reduce the manufacturing cost than installing the raw material supply pipe and the gas supply pipe separately.
또한, 높은 온도에 견딜 수 있는 공급관을 하나로 통합함으로써, 제작 비용을 절감할 수 있다.In addition, by integrating supply tubes that can withstand high temperatures, manufacturing costs can be reduced.
또한, 메인 챔버(100) 전체를 가압하지 않고 보조 챔버(110)만을 가압하여 불필요한 비활성 가스 공급을 줄일 수 있고, 밸브의 개폐가 복잡하지 않아 장치를 운용하기에 용이한 이점이 있다.In addition, it is possible to reduce the unnecessary inert gas supply by pressing only the auxiliary chamber 110 without pressing the entire
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 보다 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8의 주조부를 나타내는 단면도이다.FIG. 8 is a view illustrating a silicon substrate manufacturing apparatus in accordance with an embodiment of the present invention in more detail, and FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a casting part of FIG. 8.
도 8을 참조하면, 실리콘 기판 제조 장치는 도가니부(200), 가열부(610), 주조부(300), 냉각부(640) 및 이송부(670)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the silicon substrate manufacturing apparatus includes a
도가니부(200)는 도 2에서 이미 전술하였는바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the
가열부(610)는 상기 도가니부(200)의 외측에 설치될 수 있고, 상기 도가니부(200)를 가열하여 상기 도가니부(200) 내부에 장입된 실리콘 원료를 용융시켜 실리콘 용탕(M)을 형성시킬 수 있다. The heating part 610 may be installed outside the
또한, 상기 가열부(610)는 상기 도가니부(200)에 직접 실리콘 용탕(M)이 공급되는 경우 상기 실리콘 용탕(M)의 온도를 유지시킬 수 있다.In addition, the heating unit 610 may maintain the temperature of the silicon melt (M) when the silicon melt (M) is directly supplied to the crucible (200).
상기 가열부(610)는 상기 도가니부의 측면부(250)의 외측을 따라 배치되는 제 1 가열부(612) 및 상기 도가니부의 하면부(230)의 외측을 따라 배치될 수 있다.The heating unit 610 may be disposed along the outer side of the
또한, 상기 제 1 가열부(612), 상기 제 2 가열부(614) 및 상기 제 3 가열부(260)는 가열기, 유도코일 장치 등을 가질 수 있다.In addition, the
상기 제 1 가열부(612)와 상기 제 2 가열부(614)는 별도로 제어하여 상기 도가니부(200)내에 실리콘 용탕(M)의 온도 편차를 줄일 수 있다.The
또한, 상기 실리콘 용탕(M)이 상기 도가니부(300)내에서 응고되는 것을 방지하고, 상기 실리콘 용탕(M)이 유지되도록 가열하는 비용 상승을 방지하기 위하여 상기 실리콘 용탕(M)의 온도는 1300 ~ 1500 ℃일 수 있다.In addition, the temperature of the silicon melt (M) is 1300 in order to prevent the silicon melt (M) from solidifying in the
주조부(300)는 상기 도가니부의 토출부(232)와 평행한 방향으로 상기 토출부(232)로부터 연장되며, 실리콘 기판(S)이 형성되는 주조 공간을 가질 수 있고, 상기 주조 공간의 상기 실리콘 기판(S)이 응고되는 온도를 제어하는 보조가열부(615)를 포함한다.The casting
상기 주조 공간은 도 9에서 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(S)을 냉각하여 응고하기 위한 응고 영역(S1)과 응고된 실리콘 기판(S)에 남아있는 응력을 해소하기 위한 응력해소 영역(S2)으로 구분될 수 있다.As shown in FIG. 9, the casting space includes a solidification region S1 for cooling and solidifying the silicon substrate S and a stress relief region S2 for releasing stress remaining in the solidified silicon substrate S. It can be divided into.
응고 영역(S1)은 상기 주조부(300)가 상기 토출부(232)와 인접한 부분에서 시작하여 실리콘 기판(S)이 이동하는 방향으로 상기 주조부(300)의 전방부에 존재할 수 있다. The solidification area S1 may be present in the front portion of the
상기 응고 영역(S1)에서는 상기 토출부(232)로부터 공급된 실리콘 용탕(M)이 1차적으로 응고될 수 있다. 한편, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 응고 영역(S1)의 양 끝단에서 직선 거리는 상기 토출부(232)의 양 끝단에서 직선 거리보다 긴 것이 바람직하다.In the solidification region S1, the molten silicon M supplied from the
응력해소 영역(S2)는 상기 응고 영역(S1)에 인접한 부분부터 시작하여 상기 실리콘 기판(S)이 이동하는 방향으로 상기 주조부(300)의 후방부에 존재할 수 있다.The stress releasing region S2 may be present in the rear portion of the
상기 응력해소 영역(S2)에서는 상기 실리콘 기판(S)의 응력을 해소하기 위하거나 응고된 기판이 급격히 냉각되는 것을 방지하기 위하여 상기 실리콘 기판(S)이 2차적으로 열처리될 수 있다.In the stress releasing region S2, the silicon substrate S may be secondarily heat treated to relieve stress of the silicon substrate S or to prevent the solidified substrate from being rapidly cooled.
보조가열부(615)는 제 1 보조가열부(616)와 제 2 보조가열부(617)를 포함할 수 있다.The
제 1 보조가열부(616)는 상기 응고 영역(S1)에 대응되는 부분에 설치될 수 있고, 상기 응고 영역(S1)에 존재하는 실리콘 기판(S)을 1차적으로 가열할 수 있다.The first auxiliary heating unit 616 may be installed at a portion corresponding to the solidification region S1 and may primarily heat the silicon substrate S existing in the solidification region S1.
제 2 보조가열부(617)는 상기 응력해소 영역(S2)에 대응되는 부분에 설치될 수 있고, 상기 응력해소 영역(S2)에 존재하는 실리콘 기판(S)을 2차적으로 가열할 수 있다.The second auxiliary heating unit 617 may be installed at a portion corresponding to the stress releasing region S2, and may secondly heat the silicon substrate S existing in the stress releasing region S2.
상기 제 1 보조가열부(616) 또는 상기 제 2 보조가열부(617)는 가열기 또는 유도코일 장치를 가질 수 있다.The first auxiliary heating unit 616 or the second auxiliary heating unit 617 may have a heater or an induction coil device.
또한, 상기 제 1 보조가열부(616) 및 제 2 보조가열부(617)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 주조부(300) 외측에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 주조부 내부에 설치될 수 있다.In addition, the first auxiliary heating unit 616 and the second auxiliary heating unit 617 may be installed outside the
상기 주조부(300)내의 주조 공간에 공급된 실리콘 용탕(M)이 급격히 냉각하거나 1차적으로 응고된 실리콘 기판(S)이 급냉하는 경우 실리콘 기판(S)의 결정립 크기가 필요한 크기보다 작거나 잔류응력이 커지는 것을 방지하기 위하여 제 1 보조가열부(616)에 의한 1차 보조가열온도는 실리콘 용융 온도 이상이고, 제 2 보조가열부(617)에 의한 2차 보조가열온도는 실리콘 용융 온도 이하일 수 있다.In the case where the molten silicon M supplied to the casting space in the
이에 따라, 보조가열부(615)를 통해 실리콘 기판이 응고되는 온도를 제어함으로써, 실리콘 기판의 결정립 크기를 크게 하고, 응력이 남는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, by controlling the temperature at which the silicon substrate is solidified through the
냉각부(640)는 상기 실리콘 기판(S)이 이송되는 방향으로 상기 주조부(300) 후단에 설치될 수 있다. 또한, 상기 냉각부(640)는 상기 주조부(300)에서 주조된 실리콘 기판(S)을 200 ℃ 이하까지 급냉시킬 수 있다. The
이송부(670)는 상기 주조부(300)의 후측에 설치되며, 상기 주조부(300)에서 응고된 실리콘 기판(S)을 수평방향으로 이동시킬 수 있다.The
이송부(670)는 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 이송 롤러(672, 674)를 가질 수 있다.The
또한, 상기 이송 롤러(672, 674)에 의해 이송되는 실리콘 기판(S)의 이송 속도는 실리콘의 응고 속도와 일치되는 것이 바람직하다.In addition, the conveying speed of the silicon substrate S to be conveyed by the conveying
이송부(670)의 의해 이송되는 실리콘 기판의 이송 속도는 실리콘 기판의 두께에 영향을 미치므로, 상기 이송 속도는 10 cm/min 이하일 수 있다. Since the transfer speed of the silicon substrate transferred by the
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이고, 도 11는 도 10의 더미바가 이동되는 방향과 실리콘 기판의 결정립을 개략적으로 나타내는 도면이다.10 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 11 is a view schematically showing the direction in which the dummy bar of Figure 10 and the crystal grain of the silicon substrate.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도 2에서 설명한 실리콘 기판 제조 장치와 유사하므로, 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention is similar to the silicon substrate manufacturing apparatus described with reference to FIG. 2, a detailed description of the same configuration will be omitted.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도 8에서 설명한 또 다른 실시예와 달리, 더미바(400)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention may further include a
더미바(400)는 주조부(300)의 주조 공간에서 형성된 실리콘 기판(S)이 이동되어 나오는 일측에서 상기 주조부(300)의 주조 공간에 삽입할 수 있다.The
상기 더미바(400)의 재질은 단결정 물질일 수 있다. The
또한, 상기 단결정 물질은 단결정 실리콘일 수 있다.In addition, the single crystal material may be single crystal silicon.
한편, 상기 더미바(400)의 끝단은 단결정 물질일 수 있다.Meanwhile, an end of the
즉, 상기 더미바(400)의 재질은 흑연이고, 상기 더미바(400)의 끝단에 단결정 물질이 접합될 수 있다.That is, the material of the
또한, 상기 더미바(400)는 상기 주조부(300)의 주조 공간과 대응되는 형상을 가질 수 있다. In addition, the
상기 더미바(400)를 상기 주조부(300)의 주조 공간에 삽입하고 도가니부(200)에서 형성된 실리콘 용탕(M)이 상기 더미바(400)의 일단과 접촉할 수 있다.The
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 더미바(400)의 일단에서부터 실리콘 용탕이 면접촉하게 되어 형성되는 실리콘 기판의 결정립의 성장 방향(B)은 상기 더미바의 일단과 실질적으로 수직할 수 있다. 즉, 액체의 실리콘 용탕과 고체의 실리콘 기판의 고액계면은 실리콘의 결정립의 성장 방향과 수직할 수 있다.As shown in FIG. 11, the growth direction B of the crystal grains of the silicon substrate formed by the silicon molten metal is in surface contact from one end of the
또한, 상기 더미바(400)의 재질은 단결정 실리콘인 경우 단결정 실리콘 더미바를 종자결정으로 하여 상기 단결정 실리콘의 결정립 배열과 동일하게 성장하려고 하여 결정립이 커질 수 있다.In addition, when the material of the
즉, 상기 더미바(400)의 재질이 단결정 물질인 경우 상기 더미바(400)가 다결정 물질인 경우보다 단결정 실리콘의 결정립이 일방향으로 배향되어 실리콘 기판의 결정립을 크게 할 수 있다. That is, when the material of the
또한, 상기 주조부(300)에서 형성되는 실리콘 기판의 결정립이 배향되는 일방향은 상기 주조부의 길이방향일 수 있다.In addition, one direction in which crystal grains of the silicon substrate formed in the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 단결정 재질을 갖는 더미바를 이용함으로써, 제조된 실리콘 기판은 전술한 종래 기술인 RGS방법에 의한 실리콘의 결정립의 크기보다 클 수 있다.In the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention by using a dummy bar having a single crystal material, the silicon substrate manufactured may be larger than the size of the grains of silicon by the RGS method of the prior art described above.
이에 따라, 에너지 변환 효율이 높은 태양전지를 제조할 수 있다.Thereby, the solar cell with high energy conversion efficiency can be manufactured.
한편, 종래 일반적인 실리콘 기판 직접 제조 방법에서 수직 성장 방법은 형성되는 실리콘 기판 자체가 상 방향으로 이동시키게 되어 실리콘 기판 제조 시간이 긴 문제점이 있었다.On the other hand, in the conventional direct silicon substrate manufacturing method, the vertical growth method has a problem that the silicon substrate itself is formed to move in the upward direction, the silicon substrate manufacturing time is long.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 실리콘 기판 자체를 수평방향(A)으로 이동시키면서 실리콘의 결정 성장 방향과 고액 계면을 수직 방향으로 유지하게 함으로써, 종래 일반적인 실리콘 기판 직접 제조 방법에 비하여 생산성을 향상시킬 수 있다.The silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention maintains the crystal growth direction and the solid-liquid interface of silicon in the vertical direction while moving the silicon substrate itself in the horizontal direction (A), thereby providing a conventional general silicon substrate direct manufacturing method. In comparison, productivity can be improved.
즉, 실리콘의 결정립의 크기를 보다 크게 하고, 동시에 실리콘 기판 생산성을 향상시킬 수 있다.That is, the size of the crystal grains of silicon can be made larger, and the silicon substrate productivity can be improved at the same time.
한편, 도가니부(200)는 상면부(210), 상기 상면부(210)에서 하 방향으로 연장된 측면부(250), 상기 측면부(250)에 수직 방향으로 연장된 하면부 및 상기 측면부(250) 중 어느 하나의 일면에 대해 예각의 기울기를 갖는 경사부(241)를 가질 수 있다.Meanwhile, the
이에 따라, 상기 도가니부의 경사부(241)를 따라 실리콘 용탕이 주조부(300)의 주조 공간으로 흘려 들어가게 됨으로써, 도가니부의 하면부 또는 주조부의 하면부에 실리콘 기판이 이송되는 구조를 가질 필요가 없이 더미바를 통하여 실리콘 기판을 형성할 수 있다.Accordingly, the molten silicon flows into the casting space of the
또한, 도가니부(202)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 도가니부(203) 및 제 2 경사부(245)를 갖는 제 2 도가니부(203)을 포함할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 4, the
이에 따라, 상기 제 1 도가니부(203)가 경사부를 포함하지 않더라도 상기 제 2 도가니부(245)가 제 2 경사부(245)를 가짐으로써, 도가니부의 하면부 또는 주조부의 하면부에 실리콘 기판이 이송되는 구조를 가질 필요가 없이 더미바를 통하여 실리콘 기판을 형성할 수 있다.Accordingly, even though the
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.12 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도 10에서 설명한 실리콘 기판 제조 장치와 유사하므로, 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention is similar to the silicon substrate manufacturing apparatus described with reference to FIG. 10, a detailed description of the same configuration will be omitted.
도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도가니부(200), 주조부(302), 더미바(400) 및 냉각부(650)를 포함한다.12, the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention includes a
도가니부(200)는 하면부와 평행한 방향으로 일측에 관통된 토출부(232)를 가질 수 있다.The
또한, 상기 도가니부(200)는 상면부(210), 상기 상면부(210)에서 하 방향으로 연장된 측면부(250) 및 상기 측면부(250) 중 어느 하나의 일면에 대해 예각의 기울기를 갖는 경사부(241)를 가질 수 있다.In addition, the
주조부(302)는 상기 도가니부의 토출부(232)와 평행한 방향으로 상기 토출부(232)로부터 연장되며, 실리콘 기판이 형성되는 주조 공간을 가질 수 있다. The casting
상기 주조부(302)는 상기 경사부(241)를 마주하는 측면부(250)에 수직 방향으로 연장된 제 1 주조부(315) 및 상기 경사부(241)와 결합되며 상기 제 1 주조부(315)와 평행하게 연장된 제 2 주조부(325)를 포함할 수 있다.The casting
상기 제 1 주조부(315)는 상기 토출부(232)를 기준으로 상기 제 2 주조부(325)보다 길이가 작을 수 있다. The
도 10에 도시된 제 1 주조부와 달리, 실리콘 용탕이 실리콘 기판으로 형성되는 영역 중 제 1 주조부(315)가 존재하지 않을 수 있다.Unlike the first casting part illustrated in FIG. 10, the
즉, 상기 주조 공간의 상측 일부가 노출될 수 있다. That is, a portion of the upper side of the casting space may be exposed.
더미바(400)는 상기 주조부(302)의 일측에서 상기 주조 공간으로 삽입될 수 있다. The
냉각부(650)는 상기 주조부의 일측에 설치될 수 있다.The
또한, 상기 냉각부(650)는 가스를 블로윙(Blowing)하기 위한 가스 분사부를 포함할 수 있다. In addition, the
또한, 상기 가스 분사부는 상기 제 1 주조부(315)가 존재하지 않는 주조 공간을 향하여 가스를 분사할 수 있다.In addition, the gas injection unit may inject gas toward a casting space in which the
상기 가스는 비활성 가스일 수 있고, 상기 비활성 가스는 헬륨, 아르곤 및 질소 중 어느 하나 또는 혼합되는 것일 수 있다.The gas may be an inert gas, and the inert gas may be one of helium, argon, and nitrogen, or a mixture thereof.
한편, 냉각부는 가스 블로윙하기 위한 가스 분사부에 한정되지 않고, 냉각채널을 갖는 구조도 적용될 수 있다. Meanwhile, the cooling unit is not limited to the gas injection unit for gas blowing, and a structure having a cooling channel may also be applied.
본 발명의 다른 측면에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 상기 주조 공간에서 실리콘 기판이 형성되는 경우 상기 주조부 상측에서 상기 더미바 또는 상기 실리콘 기판을 냉각시킬 수 있다. According to another aspect of the present disclosure, an apparatus for manufacturing a silicon substrate may cool the dummy bar or the silicon substrate when the silicon substrate is formed in the casting space.
즉, 상기 냉각부(650)는 상기 주조 공간에서 일부 노출된 상기 더미바 또는 상기 실리콘 기판에 가스를 분사하여 냉각시킬 수 있다.That is, the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 더미바 체결부 또는 상기 주조부의 끝단에 별도의 냉각장치를 구비할 필요가 없는 이점이 있다.Silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention has the advantage that it is not necessary to provide a separate cooling device at the end of the dummy bar fastening portion or the casting portion.
또한, 수냉식으로 냉각하는 것보다 공냉식으로 냉각함으로써, 냉각에 따른 비용을 절감할 수 있다.In addition, by cooling by air cooling rather than cooling by water cooling, the cost of cooling can be reduced.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치를 나타내는 도면이다.13 is a view showing a silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 도 11의 본 발명의 또 다른 실시예와 달리, 더미바 체결부(700), 이동부(800) 및 차폐부(900)를 더 포함한다.Referring to FIG. 13, unlike another embodiment of the present invention of FIG. 11, the dummy
더미바 체결부(700)는 더미바(400)와 체결될 수 있고, 상기 더미바 체결부(700)의 재질은 흑연일 수 있다.The dummy
또한, 상기 더미바 체결부(700)는 더미바와 볼트 결합으로 체결될 수 있다.In addition, the dummy
또한, 상기 더미바 체결부(700)는 클램프 형태를 가질 수 있다. In addition, the dummy
또한, 상기 더미바 체결부(700)는 체결몸체부(710), 상기 더미바의 상면과 면접촉 가능한 상부체결부(720)와 상기 상부 체결부와 평행하며, 상기 더미바(400)의 하면과 면접촉 가능한 하부체결부(740)를 포함할 수 있다.In addition, the dummy
또한, 상기 상부체결부(720) 및 상기 하부체결부(740)는 탄성을 가지는 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the
이에 따라, 상기 상부체결부(720) 및 상기 하부체결부(740)가 상기 더미바(400)와 면접촉하여 결합하는 경우 상기 더미바(400)에 충격을 주는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when the
또한, 상기 상부체결부(720)와 상기 하부체결부(740)는 상하 방향으로 상기 더미바(400)를 가압하며, 상기 더미바 체결부(700)는 상기 더미바(400)와 체결할 수 있다.In addition, the
또한, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 더미바 체결부(700)는 냉각채널을 가질 수 있다. In addition, although not shown in the figure, the dummy
이에 따라, 상기 더미바 체결부(700) 내의 냉각채널을 통하여 유체가 흐르게 되어 상기 더미바 체결부(700)의 온도를 낮출 수 있게 되어 상기 더미바 체결부(700)와 결합된 더미바(400)의 온도를 낮출 수 있게 된다.Accordingly, the fluid flows through the cooling channel in the dummy
결과적으로, 상기 더미바(400)의 온도가 낮출 수 있게 되어 주조부 내에 실리콘 용탕의 잠열을 제거하여 실리콘 기판을 응고시킬 수 있다.As a result, the temperature of the
한편, 상기 더미바 체결부(700) 내에 냉각채널을 가짐으로써, 불필요한 열에 의해 제거하여 주변의 흑연이 실리콘 기판을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, by having a cooling channel in the dummy
이동부(800)는 상기 더미바 체결부(700)와 연결되며, 상기 더미바 체결부(700)를 수평방향으로 이동할 수 있게 한다.The moving
상기 이동부(800)는 이동몸체부(810), 이동지지부(820) 및 구동부(840)를 포함한다.The moving
상기 이동몸체부(810)는 상기 더미바 체결부(700)와 연결된다.The
상기 이동지지부(820)는 상기 이동몸체부(810)를 지지할 수 있고, 상기 이동지지부(820)는 레일(822)을 가질 수 있다. 또한, 상기 이동몸체부(810)는 도면에 도시되지 않았으나 상기 레일(822)에 대응하는 바퀴를 가질 수 있다.The
한편, 상기 이동지지부(820)가 상기 레일(822)을 갖는 것에 한정되지 않고, 상기 이동지지부가 상기 이동몸체부를 이동시킬 수 있는 모든 구조는 적용될 수 있다.On the other hand, the
구동부(840)는 상기 이동몸체부(810)에 설치되며, 상기 바퀴에 회전력을 제공한다. 즉, 상기 구동부(840)에 의해 회전할 수 있는 바퀴는 상기 레일(822)을 따라 회전할 수 있다.The driving
따라서, 상기 이동부(800)를 수평방향으로 이동할 수 있게 되어, 상기 더미바 체결부(700)에 체결된 상기 더미바(400)를 상기 주조부(300)에 삽입하거나 상기 더미바(400)를 상기 주조부(300)에서 인출할 수 있다.Accordingly, the
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도 9에서 도시한 한쌍의 롤러를 갖는 이송부와 달리, 더미바 체결부(700)와 이동부(800)를 이용하여 더미바를 당기는 구조를 가짐으로써, 롤러에 의해 주조된 실리콘 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, unlike the transfer part having a pair of rollers illustrated in FIG. 9, the dummy bar is pulled using the dummy
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 도가니부(200) 및 주조부(300)를 수용하는 메인 챔버(100)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention may further include a
차폐부(900)는 상기 메인 챔버(100) 일측에 배치되고, 상기 더미바 체결부(700) 외측을 감싸며 상기 더미바(400)의 길이 방향을 따라 신축 가능할 수 있다.The shielding
또한, 상기 차폐부(900)는 도시된 바와 같이 벨로즈 형태일 수 있다.In addition, the
상기 차폐부(900)의 재질은 스테인레스강(Stainless steel) 또는 알루미늄합금일 수 있다. 스테인레스강은 철과 크롬의 합금강 또는 철, 니켈 및 크롬의 합금강일 수 있다. 다만, 차폐부의 재질은 스테인레스강 또는 알루미늄합금에 한정되지 않고, 상기 주조부(300) 일측의 열에 견딜 수 있고, 내식성이 강한 금속 재질일 수 있다. The
상기 차폐부(900)는 신축부(910)와 연결부(920)를 포함할 수 있다. The shielding
도 14에 도시된 바와 같이, 신축부(910)는 상기 더미바 체결부(700)가 상기 이동지지부(820) 상에서 수평 방향으로 이동할 수 있는 거리만큼 늘어날 수 있다. 이에 따라, 상기 더미바 체결부(700)가 수평방향으로 이동하는 것에 대응되도록 상기 신축부(910)도 늘어나거나 줄어들 수 있게 되어 상기 신축부(910) 내에 외부의 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다. As illustrated in FIG. 14, the
또한, 연결부(920)는 상기 메인 챔버(100)와 상기 신축부(910)를 연결시키는 제 1 연결부(922) 및 상기 이동부(800)와 상기 신축부(910)를 연결시키는 제 2 연결부(924)일 수 있다.In addition, the
상기 제 1 연결부(922) 또는 상기 제 2 연결부(924)는 볼트 결합이 가능하도록 볼트와 대응되는 홈을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 차폐부(900)는 상기 메인 챔버(100) 일측 또는 상기 이동부(800)와 필요에 따라 결합하거나 분리할 수 있다.The first connecting
본 발명의 다른 측면에 따르면, 차폐부(900)는 상기 더미바 체결부(700)가 밀폐된 공간에 배치될 수 있도록 한다.According to another aspect of the present invention, the
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리콘 기판 제조 장치는 상기 더미바 체결부(700)의 외측에 차폐부(900)를 설치함으로써, 흑연 재질로 이루어진 상기 더미바 체결부가 대기와 접촉하여 산화되는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the silicon substrate manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, the shielding
본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims, It is obvious.
100: 메인 챔버
110: 보조 챔버
200: 도가니부
300: 주조부
400: 더미바
500: 원료 공급부
600: 가스 공급부
700: 더미바 체결부
800: 이동부
900: 차폐부100: main chamber
110: auxiliary chamber
200: crucible
300: casting part
400: dummy bar
500: raw material supply
600: gas supply unit
700: dummy bar fastening portion
800: moving part
900: shield
Claims (18)
상기 도가니부의 토출부와 평행한 방향으로 상기 토출부로부터 연장되며, 실리콘 기판이 형성되는 주조 공간을 갖는 주조부;
상기 주조부의 일측에서 상기 주조 공간으로 삽입되는 더미바; 및
상기 주조부의 일측에 설치된 냉각부
를 포함하는 실리콘 기판 제조 장치.A crucible portion having a discharge portion penetrating to one side in a direction parallel to the lower surface portion;
A casting part extending from the discharge part in a direction parallel to the discharge part of the crucible part and having a casting space in which a silicon substrate is formed;
A dummy bar inserted into the casting space from one side of the casting part; And
Cooling unit installed on one side of the casting portion
And a silicon substrate.
상기 도가니부는 상면부, 상기 상면부에서 하 방향으로 연장된 측면부 및 상기 측면부 중 어느 하나의 일면에 대해 예각의 기울기를 갖는 경사부를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.The method of claim 1,
The crucible part has an upper surface portion, a side portion extending downward from the upper surface portion and a silicon substrate manufacturing apparatus, characterized in that the inclined portion having an acute inclination with respect to any one surface of the side portion.
상기 주조부는
상기 경사부를 마주하는 측면부에 수직 방향으로 연장된 제 1 주조부 및 상기 경사부와 결합되며 상기 제 1 주조부와 평행하게 연장된 제 2 주조부를 포함하는 실리콘 기판 제조 장치.The method of claim 2,
The casting part
And a first casting portion extending in a vertical direction in a side portion facing the inclined portion, and a second casting portion coupled to the inclined portion and extending in parallel with the first casting portion.
상기 제 1 주조부는
상기 토출부를 기준으로 상기 제 2 주조부보다 길이가 작은 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.The method of claim 3, wherein
The first casting part
The silicon substrate manufacturing apparatus, characterized in that the length is smaller than the second casting portion on the basis of the discharge portion.
상기 냉각부는
가스를 블로윙(Blowing)하기 위한 가스 분사부를 포함하는 실리콘 기판 제조 장치.The method according to claim 1 or 4,
The cooling unit
And a gas injection portion for blowing gas.
상기 가스는 비활성 가스인 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the gas is an inert gas.
상기 비활성 가스는 헬륨, 아르곤 및 질소 중 어느 하나 또는 혼합되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.The method according to claim 6,
Wherein the inert gas is any one of helium, argon, and nitrogen.
상기 주조부의 일측에서 상기 주조 공간으로 삽입되는 더미바를 포함하고,
상기 더미바의 재질은 단결정 물질인 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.The method of claim 1,
A dummy bar inserted into the casting space at one side of the casting part,
The dummy bar material is a silicon substrate manufacturing apparatus, characterized in that the single crystal material.
상기 도가니부는 제 1 도가니부와 제 2 도가니부를 포함하고,
상기 제 1 도가니부는 상면부, 상기 상면부에서 하 방향으로 연장된 측면부, 상기 측면부에 수직방향으로 연장된 하면부 및 상기 하면부와 평행한 방향으로 일측에 관통된 제 1 토출부를 갖고,
상기 제 2 도가니부는 상기 제 1 도가니부의 내측에 끼움 결합되며, 상기 제 1 도가니부의 상면부의 상면에 대해 예각의 기울기를 갖고 상기 하면부에 연결된 제 2 경사부를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치. The method of claim 1,
The crucible portion includes a first crucible portion and a second crucible portion,
The first crucible portion has an upper surface portion, a side portion extending downward from the upper surface portion, a lower surface portion extending vertically to the side surface portion, and a first discharge portion penetrated to one side in a direction parallel to the lower surface portion,
And the second crucible portion is fitted inside the first crucible portion, and has a second inclined portion connected to the bottom surface with an acute angle with respect to an upper surface of the upper surface portion of the first crucible portion.
상기 도가니부는 상기 도가니부의 상부를 관통하는 주입구를 갖는 주입부를 포함하고,
상기 주입부에 실리콘 원료를 공급하는 원료 공급부; 및
상기 주입부에 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하고,
상기 주입부에 상기 실리콘 원료와 상기 가스가 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.The method of claim 1,
Wherein the crucible portion includes an injection portion having an injection port passing through an upper portion of the crucible portion,
A raw material supply unit for supplying a silicon raw material to the injection unit; And
And a gas supply unit for supplying gas to the injection unit,
Wherein the silicon raw material and the gas are selectively supplied to the injection part.
상기 도가니부의 토출부와 평행한 방향으로 상기 토출부로부터 연장되며, 실리콘 기판이 형성되는 주조 공간을 갖는 주조부; 및
상기 주조부의 일측에서 상기 주조 공간으로 삽입되는 더미바를 포함하고,
상기 주조 공간에서 실리콘 기판이 형성되는 경우 상기 주조부 상측에서 상기 더미바 또는 상기 실리콘 기판을 냉각시키는 실리콘 기판 제조 장치.A crucible portion having a discharge portion penetrating to one side in a direction parallel to the lower surface portion;
A casting part extending from the discharge part in a direction parallel to the discharge part of the crucible part and having a casting space in which a silicon substrate is formed; And
A dummy bar inserted into the casting space at one side of the casting part,
The silicon substrate manufacturing apparatus for cooling the dummy bar or the silicon substrate on the casting side when the silicon substrate is formed in the casting space.
상기 더미바 또는 상기 실리콘 기판에 가스를 불로윙하여 냉각시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the dummy bar or the silicon substrate is cooled by blowing gas to the dummy bar or the silicon substrate.
상기 도가니부 내부의 단면적은 하 방향으로 작아지는 실리콘 기판 제조 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the cross-sectional area of the interior of the crucible is reduced in a downward direction.
상기 주조 공간에서 액상의 실리콘 용탕이 외부의 대기가 접촉하는 것을 방지하도록 상기 더미바 및 상기 더미바 체결부의 외측을 밀폐시키는 차폐부
를 더 포함하는 실리콘 기판 제조 장치.12. The method of claim 11,
The dummy bar and the dummy bar fastening portion to seal the outer side of the dummy bar fastening portion so as to prevent the external atmosphere from contacting the liquid silicon melt in the casting space,
Silicon substrate manufacturing apparatus further comprising.
상기 도가니부는 제 1 도가니부와 제 2 도가니부를 포함하고,
상기 제 1 도가니부는 실리콘 원료가 장입되는 유입부 및 상기 하면부와 평행한 방향으로 일측에 관통된 제 1 토출부를 갖고,
상기 제 2 도가니부는 상기 제 1 도가니부와 대응되는 형상을 갖고, 상기 제 1 도가니부의 내측에 끼움 결합되며,
상기 제 2 도가니부 내부의 단면적은 하 방향으로 작아지는 것을 특징으로 하는 실리콘 하는 기판 제조 장치.12. The method of claim 11,
The crucible portion includes a first crucible portion and a second crucible portion,
The first crucible part has an inlet part into which silicon raw material is charged and a first discharge part penetrated at one side in a direction parallel to the lower surface part,
Wherein the second furnace portion has a shape corresponding to the first furnace portion and is fitted to the inside of the first furnace portion,
And the cross-sectional area of the inside of the second crucible portion becomes smaller in a downward direction.
밀폐된 공간을 제공하는 메인 챔버를 더 포함하고,
상기 도가니부는 상기 메인 챔버 내에 설치되며, 상측을 관통하는 원료 주입구를 갖는 원료 주입부 및 상기 원료 주입구와 소정 간격으로 이격되며 상측을 관통하는 가스 주입구를 갖는 가스 주입부를 포함하고,
상기 메인 챔버 상측에 배치되며 실리콘 원료물질이 저장되는 원료 공급몸체부, 상기 원료 공급몸체부와 상기 원료 주입부를 연결하는 원료 공급관 및 상기 원료 공급관의 개폐를 제어하는 제 1 밸브를 포함하는 원료 공급부; 및
상기 비활성 가스를 상기 도가니부 내에 공급하는 가스 공급부
를 더 포함하는 실리콘 기판 제조 장치.12. The method of claim 11,
Further comprising a main chamber providing a closed space,
Wherein the furnace portion includes a gas injection portion provided in the main chamber and having a raw material injection portion having a raw material injection port penetrating the upper side and a gas injection port spaced apart from the raw material injection port by a predetermined distance,
A raw material supply unit including a raw material supply body disposed above the main chamber and storing the silicon raw material, a raw material supply pipe connecting the raw material supply body and the raw material supply unit, and a first valve controlling the opening and closing of the raw material supply pipe; And
A gas supply part for supplying the inert gas into the crucible part
Silicon substrate manufacturing apparatus further comprising.
상기 가스 공급부에서 비활성 가스를 공급하여 상기 메인 챔버와 상기 도가니부를 동시에 가압하는 것을 특징으로 하는 실리콘 기판 제조 장치.12. The method of claim 11,
And the inert gas is supplied from the gas supply unit to simultaneously pressurize the main chamber and the crucible unit.
상기 가스 공급부는
상기 비활성 가스를 발생시키거나 비활성 가스를 저장하는 공간을 제공하는 가스 발생부;
상기 가스 발생부 및 상기 가스 주입부와 연결하는 가스 공급관; 및
상기 가스 발생부와 상기 가스 공급관 사이에 배치되는 제 2 밸브
를 포함하는 실리콘 기판 제조 장치.18. The method of claim 17,
The gas supply part
A gas generating unit for generating a space for storing the inert gas or generating the inert gas;
A gas supply pipe connected to the gas generation unit and the gas injection unit; And
A second valve disposed between the gas generating section and the gas supply pipe;
And a silicon substrate.
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| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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