KR20150044932A

KR20150044932A - 도가니에서 시드들로부터 실리콘 잉곳들을 성장시키기 위한 장치 및 방법 그리고 도가니에서 사용된 시드의 제조

Info

Publication number: KR20150044932A
Application number: KR20157006717A
Authority: KR
Inventors: 이안 티. 위팅; 비크람 싱흐; 닝 듀아무
Original assignee: 지티에이티 코포레이션
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-04-27
Also published as: WO2014028831A1; CN104769166A; TW201414887A; US20150191846A1

Abstract

실리콘 잉곳의 전체 제조비용을 절감하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 특히, 하나 또는 그 이상의 표면 조각들은 특정 배향으로 다수의 노드들과 관련된 실리콘 보울(silicon boule)로부터 얇게 잘라내어진다. 이러한 하나 또는 그 이상의 표면 조각들은 실리콘 잉곳 성장과정에서 사용가능한 특별한 길이, 폭 및 두께를 갖는 하나 또는 그 이상의 시드로 형성된다. 하나 또는 그 이상의 시드를 형성하기 위해서 이러한 조각들을 이용함으로써, 사전에 폐기되는 보울의 조각들은 실리콘 잉곳 성장공정에서 사용하기 위하여 높은 품질의 시드를 형성하도록 사용된다.

Description

도가니에서 시드들로부터 실리콘 잉곳들을 성장시키기 위한 장치 및 방법 그리고 도가니에서 사용된 시드의 제조{SYSTEM AND METHOD OF GROWING SILICON INGOTS FROM SEEDS IN A CRUCIBLE AND MANFACTURE OF SEEDS USED THEREIN}

관련출원의 상호 참조

본 출원은 2013년 8월 17일자로 출원된 미국 임시 특허출원번호 제 61/684,331 호의 우선권을 주장한다. 상기 출원의 전체 내용은 여기에서는 참조로서 통합된다.

본 발명은 도가니에서 시드들로부터 실리콘 잉곳들을 성장시키기 위한 장치 및 방법 그리고 도가니에서 사용된 시드의 제조방법에 관한 것이다.

방향성 고화장치(directional solidification systems; DSS)와 같은 결정성장 장치들 또는 로들에서는 잉곳을 생산하기 위해서 도가니에서 실리콘과 같은 원료물질의 용융 및 제어된 재응고가 개입된다. 용융된 원료로부터 응고된 잉곳을 생산하는 것은 많은 시간동안에 여러 식별단계들을 거치게 된다. 예를 들면, DSS 방법에 의해서 실리콘 잉곳을 제조하기 위해서는, 고체 실리콘 원료가 도가니 내로 장입되어 DSS 로의 고온영역으로 위치된다. 다음에는 장입원료는 액체 원료 용융물을 형성하기 위해 고온영역 내에서 다양한 가열요소들을 사용하여 가열되는데, 로 온도는 1412℃ 실리콘 융점 이상으로 설정되고 완전한 용융을 보장하도록 여러시간 동안에 그 온도를 유지하게 된다. 완전히 용융되면, 용융된 원료로부터 열이 제거되고, 용융물을 방향성으로 고화시키고 실리콘 잉곳을 형성하기 위해서 고온 영역에서 온도 구배를 적용하게 된다. 용융물의 고화를 제어함으로써, 출발원료보다 큰 순도를 갖는 잉곳이 달성될 수 있고, 이것은 반도체산업이나 태양광 산업분야와 같이 다양한 하이엔드 응용분야에서 사용될 수 있다.

DSS 공정을 사용하여 단결정 실리콘 잉곳의 준비를 위해서, 단결정 시드 타일들(시드들)이 실리콘 잉곳의 제조에 사용되는 도가니의 바닥에서 층으로 위치하게 된다. 실리콘 원료는 시드의 상부로 장입되고 위에서 아래로 용융된다. 일단 용융물이 시드의 상부에 도달하면, 공정은 방향성 응고단계로 천이된다. 시드는 공정을 통해서 적어도 부분적으로 고화되고, 용융된 원료의 결정화에 주형으로서 기능한다. 즉, 비록 시드의 표면이 부분적으로 용융될지라도, 성장(용융물의 응고)이 시드의 표면에서 시작되므로, 시드의 결정구조는 결과로서 성장한 잉곳을 통해서 복제된다.

이러한 시드는 통상적으로 약 5mm 내지 약 35mm의 두께를 가지며, 도가니 바닥의 상당한 영역, 통상적으로는 도가니의 전체 바닥을 커버한다. 표준 도가니의 칫수는 상당히 커질 수 있고, 그러므로 위에서 언급한 실리콘 잉곳의 성장을 달성하기 위해서는 상당한 개수의 시드들이 필요하다.

시드의 가격은 통상적으로 꽤 비싸고(예를 들어, 잉곳 당 $2,000 내지 $10,000), 각각의 개별적인 잉곳의 제조비용은 매우 높다. 그러므로, 각 잉곳의 제조비용을 줄이고 높은 품질의 잉곳을 낮은가격에 제조하기 위하여 배향과정을 단순화할 수 있는 실리콘 잉곳의 제조장치 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.

실리콘 잉곳을 제조하는데 필요한 전체비용을 줄이기 위한 장치 및 방법들이 여기에 제공된다. 특히, 하나 또는 그 이상의 표면 조각들이 특정 배향의 다수의 노드들과 관련하여 실리콘 보울(silicon boule)로부터 잘라내어진다. 이러한 하나 또는 그 이상의 표면 조각들은 실리콘 잉곳 성장과정에서 사용될 수 있는 특정한 길이, 폭 및 두께를 갖는 하나 또는 그 이상의 시드로 형성될 것이다. 하나 또는 그 이상의 시드를 형성하기 위해서 이러한 조각들을 이용함으로써, 앞서 폐기되는 보울의 조각들이 실리콘 잉곳 성장과정에서 사용하기 위한 높은 품질의 시드를 형성하도록 사용될 것이다.

바람직하게는, 표면 조각들은 실리콘 보울을 브릭(brick)으로 사각형화 하기 위한 공정의 직접적인 결과물인 하나 또는 그 이상의 잔여 조각들이 될 것이다. 이러한 표면 조각들은 다양한 배향으로 도가니의 바닥에 배열될 것이다.

본 발명의 몇몇 바람직한 실시 예들에 있어서, 표면 조각들은 각 표면 조각을 여러번 절단함으로써 절단될 것이다. 자른 표면조각들은 다수의 시드로 잘라내어져 도가니의 바닥에 위치하게 된다. 시드들 또는 시드는 성장한 잉곳 내에서 아경계의 형성 및 전파를 방지 또는 줄이도록 구성된 특별한 배향으로 도가니 내에 위치할 것이다.

본 발명의 다른 양태들 및 실시 예들은 다음에서 설명될 것이다.

본 발명은 실리콘 잉곳을 제조하는데 필요한 전체비용을 줄일 수 있다.

본 발명의 특징 및 목적들에 대한 보다 양호한 이해를 위하여, 첨부도면들을 참조한 다음의 상세한 설명을 통해서 참조될 것이며, 다수의 도면들을 통해서 유사한 참조부호들은 대응하는 부분들을 나타낸다, 첨부도면에서:
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보울로부터 얻게될 예시적인 표면 조각의 예측도;
도 2는 보울이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라서 사각형화 한 후에 결과로서 생긴 브릭 및 잔여 조각들의 단면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 결정성장장치에 위치될 시드의 제 1의 예시적인 시드배향을 나타낸 도면;
도 4A 내지 도 4D는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 결정성장장치에 위치될 시드의 절단기술과 제 2의 예시적인 시드배향을 나타낸 도면;
도 5A 내지 도 5D는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 결정성장장치에 위치될 시드의 절단기술과 제 3의 예시적인 시드배향을 나타낸 도면;
도 6A 내지 도 6D는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 결정성장장치에 위치될 시드의 절단기술 및 제 4의 예시적인 시드배향을 나타낸 도면;
도 7A 내지 도 7E는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도 7E에 도시된 시드배향과 관련하여 사용될 다른 예시적인 절단기술을 나타낸 도면;
도 8은 도 7E에 도시된 시드배향에 따라서 배향되는 2개 시드들 사이에서 브릭면과 결과적인 경계의 소수 캐리어 수명 스캔을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예의 시드 제조기술에 따른 결정성장장치에서 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 방법을 설명하는 흐름도; 및
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 실리콘 잉곳을 성장시키기 위해서 사용될 예시적인 결정성장장치의 단면정면도.

본 발명은 다음의 정의를 참조하면 보다 분명하게 이해할 수 있다:

명세서 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수형 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥에서 분명히 다르게 기술하기 않는한 다수의 참조를 포함한다.

여기에서 사용되는 "결정성장장치"는 실리콘과 같은 고체 원료를 일반적으로 약 1000℃ 이상의 온도로 가열 및 용융시킬 수 있고 태양광(PV) 분야 및/또는 반도체 분야를 위해서 단결정 실리콘 잉곳과 같은 결정물질을 형성하기 위해서 용융된 원료물질의 재응고를 부수적으로 증진시킬 수 있는 장치를 의미한다.

여기에서 사용되는 "절단장치"는 실리콘을 하나 또는 그 이상의 조각으로 정밀하게 절단할 수 있는 장치이다. 절단장치는 예를 들어 칼, 자동 톱 또는 효과적인 정밀 절단기술들로서 해당기술분야에서 잘 알려진 다른 특별히 구성된 장치가 될 수 있다.

여기에서 사용되는 "사각형화 장치(squaring device)"는 브릭과 같이 정사각형 단면형상을 갖는 하나 또는 그 이상의 조각으로 실리콘을 정확히 사각형으로 만들 수 있는 장치이다. 사각형화 장치는 실리콘 보울들을 사각형으로 만들도록 특별하게 구성된 자동 컴퓨터지원 제조기계나 톱이 될 수 있다.

여기에서 사용되는 "표면조각"은 원통형 보울로부터 잘라내어지는 반-원통형 조각이며, 때때로 원통형 세그멘트로서 언급된다. 이러한 표면 조각들은 보울을 절단, 잘라내는것 또는 몇몇의 경우에는 절개되기 전에 원래의 원통형 보울의 표면 일부로서 배향되는 적어도 하나의 표면을 포함한다. 이러한 표면 조각들은 통상적인 사각형화 공정 동안에 보울을 사각형으로 만드는 결과로서 남은 조각들이 된다. 그러나, 잔여 조각들은 보울이 절단되기 전이나 후에 개별적으로 보울로부터 제거될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 그것으로서 제한되지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시 예들은 첨부 도면들을 참조하여 하기에서 설명될 것이며, 여기에서 유사한 참조부호들은 동일하거나 유사한 요소들을 나타낸다.

본 발명은 도가니의 실리콘 잉곳을 방향성 응고공정으로 성장시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 단결정 시드 타일들(시드)은 실리콘 잉곳의 제조를 위해서 사용되는 도가니(예를 들어 주조 도가니)의 바닥에서 층에 위치한다. 실리콘 원료는 시드의 상부에 장입되어 위로부터 아래로 용융된다. 일단 용융물이 시드의 상부에 도달하면, 공정은 방향성 응고단계로 천이한다. 시드의 벌크의 대부분은 주조공정을 통해서 고체(또는 거의 고체)로 남아있고, 용융된 원료의 결정화를 위한 주형으로서 기능한다. 성장(융융물의 응고)이 시드의 표면에서 시작되므로, 시드의 결정 구조는 결과로서 생긴 잉곳을 통해서 복제된다.

상기 공정을 통해서 단결정 실리콘의 하나의 잉곳을 제조하기 위해서 시드의 현재 전체 가격은 $2000 - $10000/잉곳이다. 이 가격은 시드가 준비되는 원료의 가치로 인하여 상당히 비싸다. 특히, 시드는 절단될 웨이퍼들로 이루어진 브릭으로부터 절단된다. 그러므로, 시드의 가격을 줄이고 아경계 형성을 고려하여 각각의 개별적인 잉곳의 전체 가격을 줄이는 공정은 관련산업분야에 큰 이익이 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예는 잉곳을 성장시키는데 사용되는 시드의 비용을 절감시킴으로써 실리콘 잉곳의 전체 제조비용을 절감시키기 위한 장치 및 방법을 포함한다. 특히, 실리콘 잉곳 성장 제조와 연관된 비용은 보울로부터 절단되는 하나 또는 그 이상의 표면 조각들을 이용함으로써 절감된다. 이러한 표면 조각들은 실리콘 브릭 제조공정 동안에 보울을 사각형으로 만든 결과로서 생기거나 또는 이와는 달리 보울에서 특별한 배향으로 존재하는 다수의 노드들과 관련하여 원통형 실리콘 보울의 4개 측면들중 하나로부터 개별적으로 절단되는 잔여 조각들이 될 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 표면 조각들은 실린더의 표면의 세그멘트를 포함하므로, 각각의 조각은 보울로부터 절단되는 경우에 하나의 만곡면과 3개의 평평한 표면들을 갖게 된다. 예를 들면, 도 1은 원통형 보울의 측면들중 하나로부터 절단되는 바람직한 표면조각(100)을 나타낸다.

예를 들면, 초크랄스키(Cz) 공정을 사용하여 형성된 보울은 원하는 또는 목표 길이를 갖는 원통형 보울을 형성하기 위해서 절단되거나 제거되는 상부 "목(neck)" 단면과 바닥 "꼬리(tail)"단면을 포함한다. 결과로서 생긴 원통형 보울은 태양전지에서 사용하기 위한 웨이퍼로 잘라내어질 수 있는 정사각형 또는 가상-정사각형 단면형상(사각형화로서 자주 언급됨)을 갖는 브릭을 형성하도록 만곡 측면들을 잘라내는 것에 의해서 추가로 처리된다. 이것은 도 2에 도시되어 있는데, 보울(200)은 때때로 "날개"로서 언급되는 잔여 조각들(202a-d)을 제거함으로써 사각형으로 되고, 브릭(204)을 형성하게 된다. 그 결과, 도 1에 도시된 표면 조각들(4개의 잔여 조각들(202a-d)과 같은)은 하나의 표면상에서 평평하고, 보울(200)의 원통형상으로 인하여 만곡된 외부 표면을 갖는다. 결과로서 생긴 잔여 조각들은 보울(200)을 사각형으로, 바람직하게는 보울로부터 돌출한 다수의 노드들(206a-d)과 관련하여 사각형 또는 가상 사각형으로 만드는 것에 의해서 형성된다. 위에서 언급한 바와 같이, 보울(200)은 초크랄스키 성장 공정이나 부유 영역 성장공정에 의해서 형성된 실리콘 보울이 될 것이다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 그것으로서 제한되지는 않는다. 또한, 비록 하기의 실시 예들의 상세한 설명에서 표면 조각들을 상기 사각형화 공정으로부터 얻어지는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 실시 예는 그것으로 필수적으로 제한되지는 않는다.

통상적으로, 표면 조각들(특히 보울을 사각형화 한 결과로서 생긴 잔여 조각들)은 브릭 제조에 의해서 작은 조각들로 파쇄되어 CZ 또는 방향성 응고 장치(DSS) 성장공정에서 원료로서 사용하기 위하여 재활용된다. 바람직하게는, 그러나, 본 발명의 바람직한 실시 예는 폐기되어 왔기 때문에 값이 싼 이러한 표면/잔여 조각들을 실리콘 잉곳 성장공정에서 사용하기 위한 적어도 하나의 시드를 제조하기 위해서 활용하므로, 잉곳 제조와 연관된 전체비용이 줄어들게 된다.

이와는 달리, 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 표면 조각들은 위에서 언급한 사각형화 공정의 결과가 아닌 표면 조각(204)을 얻기 위해서 의도적인 공정의 일부로서 원통형 실리콘 보울로부터 각각 잘라내어질 것이다. 따라서, 사각형화 공정은 보통은 폐기되던 표면 조각들을 얻는 바람직한 방법인데, 본 발명의 실시 예는 단지 사각형화 공정으로부터 얻어지는 표면 조각들로 제한되지 않는다.

표면 조각들이 정방화로부터 생긴 잔여 조각들인지 또는 보울로부터 의도적으로 잘라내어진 개별적인 표면 조각들인지에 관계없이, 절단은 보울에서 특정 배향으로 적어도 2개의 노드들과 관련하여 만들어진다. 즉, 절단 평면들은 보울 내에서 결정의 배향을 고려하여(즉, 다수의 노드들과의 관계로 인하여) 만들어진다. 예를 들면, 실리콘 보울을 사용하여, 표면 조각들 자체가 하방향으로 향하는 평평한 표면과 함께 위치하는 경우에 수직방향으로 <100> 배향을 갖는다. 표면 조각들은 보울의 성장 배향에 대하여 평행한 적어도 하나의 표면 조각들의 길이를 따라서 <100> 배향을 갖는다. 이것은 처음 2개 방향에 대하여 수직한 방향은 실리콘 결정 격자의 입방 대칭으로 인하여 <100> 패밀리 평면을 갖는다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 실리콘 보울이 보울의 외면상에 위치한 다수의 특별하게 구별되는 노드들과 관련하여 사각형화되는 경우에, 어느 노드를 통한 성장축으로부터 수직하게 도출한 벡터는 <100> 방향이다. 그러므로, 이러한 노드들과 관련하여 보울을 사각형화함으로써, 결과로서 생긴 브릭의 적당한 표면배향을 추정할 수 있다. 그러므로, <100> 배향은 잔여 조각들의 평평한 표면을 따라서 뿐만아니라 가상의 정사각형의 측면을 따라서 얻어질 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 보울은 약 170mm-220mm, 보다 바람직하게는 약 205mm의 직경을 갖는다. 결과로서 생긴 실리콘 브릭은 약 150mm-170mm, 보다 바람직하게는 150-155mm의 측면들을 갖는 정사각형 또는 가상의 정사각형 단면형상을 갖는다. 바람직하게는, 브릭의 길이는 약 350mm-450mm, 보다 바람직하게는 약 400mm와 같이 약 375-425mm 범위를 갖는다. 각각의 표면 조각은 결과로서 생긴 브릭의 폭과 유사한 폭(W) 및 약 0.1mm - 24mm의 두께(평평한 표면으로부터 만곡 표면까지)을 가질 것이다. 이와는 달리, 표면 조각들의 각각은 그들이 잘리워진 원통형 보울보다 작은 다수의 표면 조각들로 절단될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 방향성 응고에 의해서 단결정 성장을 증진하도록 구성된 결정성장장치가 제공될 것이며, 적어도 하나의 시드와 원료물질이 결정성장장치에서 도가니 내에 바람직하게 위치한다. 그러면, 결정성장장치는 도가니에 포함된 시드(들)을 실질적으로 용융시킴이 없이 원료물질을 용융하도록 가열된다. 결정성장장치에 있는 적어도 하나의 가열요소는 상기한 바와 같이 원하는 잉곳 성장을 달성하기 위해서 용융을 조절한다. 도가니의 바닥에 위치한 시드는 상기한 공정중 어느 하나로부터 얻어질 적어도 하나의 표면 조각으로부터 형성된 하나 또는 그 이상의 시드를 포함할 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 이러한 표면 조각들은 하나 또는 그 이상의 시드가 도가니의 바닥에 어떻게 배치되는가에 따라서 추가적으로 잘라지거나 잘리지 않은 상태로 남겨질 것이다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 도 3 내지 도 7에서 잘 볼 수 있는 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 시드가 다양한 배향으로 도가니의 바닥에 위치할 것이다. 위에서 설명한 바와 같이, 사용된 특별한 배향은 표면 조각들을 보울로부터 잘라낸 후에 잔여 조각들이 어떻게 잘라졌는지에 의존하게 된다.

예를 들면, 잔여 조각들이 잘리지 않는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 시드들(304)이 하나의 시드는 일 방향을 향하는 만곡된 표면을 가지며 이웃하거나 인접한 시드는 반대방향을 향하는 만곡된 표면을 갖는 방식으로 교호하는 패턴으로 도가니(309)의 바닥에 위치하게 된다. 본 발명의 이러한 실시 예에 있어서, 표면 조각들로부터 생성된 각각의 시드는 도가니(309)의 바닥에 층을 이루어 배치되고, 그래서 이웃하는 시드는 그것의 이웃하는 시드에 대하여 180도 각도로 회전된다(즉, 뒤집히거나/교호함). 위에서 설명한 바와 같이, 만곡된 표면과 평평한 표면은 <100> 실리콘 결정 배향과 같은 동일한 결정 배향을 갖는다. 교호하는 패턴으로 이러한 시드들을 위치시키면, 원료가 도가니 내로 장입되면 시드들은 그들의 올바른 위치에 놓이는 것을 보장하게 된다. 평평한 표면을 형성하기 위한 추가적인 절단이 필요하지 않다. 또한, 이러한 바람직한 실시 예에 있어서, 이웃하는 시드들 사이의 하나 또는 그 이상의 간격들은 몇몇 실시 예들에 있어서 <100> 실리콘 결정 배향을 유지하기 위해서 액체 실리콘과 함께 혼재된다.

표면 조각의 단면은 사다리꼴 단면형상을 제공하도록 절단될 것이며, 도 4D에 도시한 바와 같이 이러한 교호하는 패턴을 사용하여 도가니 내에 위치할 수 있다. 이러한 실시 예에 있어서, 도 4A로부터 볼 수 있는 바와 같이, 표면 조각(400)의 측면들은 약 45도 반대각도(즉, 선 E-E 및 F-F를 따라서)로 절단되고, 상부 단면은 플랭크(plank)(400')를 형성하도록 표면 조각의 상부로부터 추가로 잘라지거나 절단된다. "플랭크"는 그것의 폭과 높이보다 상당히 큰 길이를 갖는 3차원의 직사각형 또는 정사각형 구조로서 정의된다. 또한, 플랭크(plank)(400')는 도 4C에 도시된 바와 같이 시드로서 사용될 하나 또는 그 이상의 작은 조각들(400")로 나뉜다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 실리콘 성장 과정에서 시드를 효과적으로 만들기 위해서, 각각의 시드는 약 5-35mm 범위의 두께(T)를 갖는다. 그러므로, 표면 조각의 두께에 따라서, 표면 조각은 몇몇 응용에 있어서 5-35mm, 바람직하게는 10-25mm, 보다 바람직하게는 10-20mm 범위의 두께(T)를 갖는 시드를 형성하도록 절다될 것이다. 이와는 달리, 시드는 원하는 두께를 달성하기 위해서 적층될 것이다. 시드의 크기는 예를 들어 사용될 시드의 개수 뿐만아니라 최종 잉곳(도가니의 크기와 관련됨)의 원하는 크기에 따라서 변할 수 있다. 바람직하게는, 시드의 크기는 테두리를 따라서 약 10cm 내지 약 85cm 범위를 갖는다. 결과로서 생긴 시드는 교호하는 패턴(404)으로 도가니(409)의 바닥에 배치될 것이다.

이와는 달리, 도 5A 내지 5D에 도시된 바와 같이, 표면 조각(500)은 도 5A에 도시된 바와 같이 선 A-A 및 B-B를 따라서 절단될 것이다. 이러한 실시 예에 있어서, 제 1 절단부와 제 2 절단부는 도 5B에 도시된 바와 같이 5개의 평평한 표면과 하나의 만곡된 표면을 갖는 하나 또는 그 이상의 시드를 형성하도록 선 A-A 및 B-B를 따라서 표면 조각의 "코너들"을 따라서 형성될 것이다. 결과로서 생긴 시드는 도 5B에 있어서 두께(T), 폭(W) 및 길이(L)를 갖는 "플랭크"(500')로서 언급될 것이다. 이러한 경우에 있어서 플랭크는 표면 조각들이 얻어지는 것으로부터 보울(절개되거나 그렇지 않음)의 길이와 같은 길이를 가질 것이다. 비록 필수적으로 필요하지 않을지라도, 보울은 표면 조각이 보울의 일부로부터 절단되기 전에 작은 조각들로 절개될 것이다. 또한, 도 4C에서와 같이, 플랭크(500')는 원하는 크기와 두께를 갖는 다수의 시드들(500')로 다시 절단될 것이다. 도 5A 내지 도 5C에 도시된 바와 같은 단면형상을 갖는 시드는 도가니(509) 내에 교호하지않는 단면 패턴(504)으로 배치되고 그래서 선 A-A를 따르는 측면 절단부는 도 5D에 나타낸 바와 같은 이웃하는 시드의 선 B-B를 따르는 측면 절단부와 접한다.

또한, 도 6A 내지 6D에 도시된 바와 같이, 표면 조각(600)은 직사각형 형상의 시드 또는 시드들을 형성하도록 절단될 것이다. 예를 들면, 도 6A에 도시된 바와 같이, 제 1 절단부, 제 2 절단부 및 제 3 절단부는 표면 조각의 선 A'-A', B'-B' 및 C'-C'를 따라서 만들어진다. 그 결과, 6개의 평평한 표면과 만곡되지 않은 표면들을 갖는 시드가 형성된다. 결과로서 생긴 시드는 도 6B에 도시된 바와 같이 두께(T'), 폭(W) 및 길이(L)를 갖는 플랭크(600')로서 언급될 것이다. 도 6B를 통해서 잘 볼 수 있는 바와 같이, 폭(W)과 길이(L)는 플랭크(500')(도 5B)의 폭(W)및 길이(L)와 실질적으로 동일하다. 또한, 도 5C에 도시된 실시 예에서와 같이, 도 6B의 플랭크(600')는 원하는 크기와 두께를 갖는 다수의 시드들(600")로 잘라내어질 것이다. 도 6A 내지 도 6C에 나타낸 바와 같은 단면형상을 갖는 시드들은 교호하지않는 단면 패턴(604)으로 도가니(609) 내에 배치되고 그래서 선 A'-A'를 따르는 측면 절단부는 도 6D에 도시된 바와 같은 이웃하는 시드의 선 B'-B'를 따르는 측면 절단부와 접한다.

상기한 바와 같이, 플랭크들(600')은 다수의 시드들로 잘라내어질 것이다. 그러나, 절개되고/절단된 시드들은 인접한 시드들 사이에 형성된 경계의 특성들에 영향을 끼치게 되고, 이에 의해서 성장한 결정 잉곳의 특성들에도 영향을 끼치게 된다. 도 7A 내지 도 7D는 아결정 경계들이 이웃하는 시드들 사이에서 형성되는 것을 방지하거나 줄이는 표면 조각들로부터 생성된 플랭크들을 절단하기 위한 바람직한 기술을 제공한다. 보다 특별히, 플랭크들은 플랭크를 다수의 소정 각도로 잘라냄으로써 적어도 하나의 다이아몬드 형상 시드로 절단될 것이다.

특히, 도 7A에 도시된 바와 같이, 제 1 플랭크(600')에서 제 1 절단부(D-D)는 <110> 방향으로 플랭크의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 만들어질 것이다. 제 2 절단부는 제 1 절단부로부터 소정의 길이(L) 만큼 떨어져서 <110> 방향으로 플랭크(600')의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 만들어질 것이다. 제 1 절단과 제 2 절단의 결과로서, 적어도 하나의 다이아몬드 형상 시드(700a)가 형성된다(도 7B).

또한, 도 7C에 도시된 바와 같이, 제 2 플랭크(600'b)에서 제 1 절단부(D'-D')는 <110> 방향으로 플랭크의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 만들어질 것이다. 제 2 절단부는 제 1 절단부로부터 소정의 길이(L) 만큼 떨어져서 <110> 방향으로 플랭크(600'b)의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 만들어질 것이다. 제 1 절단과 제 2 절단의 결과로서, 적어도 하나의 다이아몬드 형상 시드(700b)가 형성된다(도 7D).

상기 공정은 원하는 개수의 다이아몬드 형상 시드가 만들어질때까지 여러번 반복될 것이다. 본 발명의 이러한 바람직한 실시 예에 있어서 결과로서 생긴 다이아몬드 형상 시드는 <110> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면과 <100> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면을 구비한 제 1 그룹의 다이아몬드 형상 시드(예를 들면, 700a)와, 제 1 그룹에 대하여 거울대칭의 배향을 갖는 제 2 그룹의 다이아몬드 형상 시드(예를 들면, 700b)를 구성한다.

도 7E에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 그룹의 다이아몬드 형상 시드는 제 2 그룹의 시드에서 <110> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면과 접촉하는 제 1 그룹에서 <100> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면을 구비하도록 도가니의 바닥에 놓일 것이다. 이러한 방식으로 배치되어, (도 10에 도시되고 추후에 설명되는 것과 같은)결정성장장치에서 잉곳의 성장이 방지됨에 따라서 아결정 경계들은 종래의 배향과 시드 배치에 있어서 2개의 이웃하는 시드 사이에서 시작될 것이다.

아결정들은 실리콘 카바이드와 질화물의 개재물로부터 시작될 것이다. 잉곳이 성장함에 따라서, 이러한 개재물 유도 아결정들은 성장한 잉곳의 전체 체적을 침입할 수 있다. 이러한 결함들은 결과로서 생긴 잉곳으로부터 생성된 각각의 태양전지의 효율에 상당한 영향을 끼치게 된다. 그러나, 도 8의 브릭 표면의 소수 캐리어 수명 스캔을 통해서 볼 수 있는 바와 같이, 상기한 다이아몬드 형상의 시드가 이용되는 경우에, 개재물 핵성장 부-입경들은 경계를 가로질러서 성장할 수 없다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 경계는 부-입경 증식과 침입에 대한 보호를 제공한다.

그러나, 상기 배향들은 단지 예시적인 것이며 실리콘의 보울을 사각형화하는 표면 조각들로부터 형성된 상기한 다이아몬드 형상 시드 및 직사각형 시드를 사용하는 다른 배향들도 본 발명을 벗어남이 없이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

상기한 기술들을 사용하여, 도 9는 잉곳을 성장시키는데 사용되는 시드들의 비용을 줄임으로써 실리콘 잉곳의 전체 제조비용을 줄일 수 있고 실리콘 잉곳 성장과정 동안에 2개 시드들 사이에서 아경계들이 형성되는 것을 방지하거나 줄일 수 있는 결정성장장치에서 사용하기 위한 시드들을 제조하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 특히, 보울은 단계(902)에서 보울로부터 브릭을 형성하도록 특정배향의 다수의 노드들과 관련한 사각형화 장치에 의해서 사각형화 된다. 상기한 바와 같이, 다수의 표면 조각들이 보울을 사각형화하는 것으로부터 생성된다. 다음으로, 시들이 절단되거나 절단되지 않는지를 결정한다(단계 904). 만약 시드들이 절단되면, 절단장치는 다수의 표면 조각들의 각각으로부터 특정 길이, 폭 및 두께를 갖는 적어도 하나의 시드를 형성하도록 다수의 표면조각들중 각각을 절단하도록 이용된다(단계 906). 다중 시드들은 각 표면 조각으로부터 형성될 수 있고, 결과로서 생긴 시드들은 하나 또는 그 이상의 화학약품을 사용하여 금속오염물질을 제거하도록 세척 및 식각될 수 있고, 사용을 위해서 준비하기 위해 희석수를 사용하여 세척된다.

시드들이 도가니의 바닥에 배열되고(단계 908), 원료물질이 그 위에 장입된다(단계 910). 만약 시드들이 잘라지지 않으면, 표면조각으로부터 형성된 적어도 하나의 시드는 단계 908 및 910으로 진행된다. 끝으로 시드들의 실질적인 용융없이원료물질이 용융되면, 용융물은 실리콘 잉곳을 형성하도록 응고된다(단계 912).

또한, 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서, 사각형화를 위한 특정 블레이드가 장착된 1차 띠 톱이나 와이어 톱과 같은 사각형화 장치가 보울의 사각형화를 위해서 사용될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 예들에 있어서 사각형화 공정은 자동적으로 수행되거나 또는 사용된 공정에 따라서 동으로 수행될 수 있다. 마찬가지로, 절단을 위한 특정 블레이드가 장착된 2차 띠 톱이나 와이어 톱과 같은 공지된 절단기구가 절단을 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예에서 사용될 것이며, 표면 조각들을 하나 또는 그 이상의 시드로 각각 절단하게 된다. 또한, 1차 및 2차 절단장치들은 재료를 소정 각도로 절단 또는 절개하도록 각각 구성될 수 있는 다수의 톱들을 각각 포함할 것이다. 따라서, 본 발명의 상기한 실시 예들은 그것으로서 제한되지 않는다.

바람직하게도, 이러한 표면 조각들을 이용함으로써,실리콘의 단일 실리콘 잉곳의 전체 제조비용은 예를 들어 $4000/잉곳 to $400/잉곳으로 감소될 수 있다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이 도가니에서 표면 조각들로부터 형성된 시드의 특별한 자르기, 배열 및 배향에 의해서, 2개의 이웃하는 시드 사이의 아결정 경계는 전체적으로 방지할 수 없다면 크게 줄어들 수 있다.

상기 방법에 의해서 제조되는 시드는 목표한 결정배향을 갖는 잉곳을 형성하기 위해서 방향성 응고 로와 같은 결정성장장치에서 이용될 것이다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 도가니(14)는 도가니 박스(15) 내에 포함되고, 방향 A로 수직하게 이동할 수 있는 단열재(13)에 의해서 둘러싸인 고온 영역(12) 내에서 받침 지지대(17) 상에서 융기한 도가니 블록(16)의 상부에 위치한다. 결정성장장치(10)의 도가니(14)는 원료물질(18)과 다수의 시드(19)를 포함한다. 상기한 것들 중의 어느것이 될 수 있는 시드들(19)은 도가니(14)의 바닥을 따라서 배열되고, 한 시드의 테두리들은 적어도 하나의 이웃하는 시드의 테두리와 인접하는 상태로 전체 바닥을 완전히 덮는다. 이러한 설명은 테두리로부터 테두리로 코너로부터 코너로 도가니(14)의 바닥을 채우도록 기울어져 이쓴 단결정 시드(19)를 나타냈지만, 도가니들은 통상적으로 준비방법으로 인하여 구석과 테두리에서 얼마간의 곡률을 가지며, 도가니 바닥을 따라서 평평하게 놓인 시드를 갖지만 그 곡률 이상으로 시드를 기울이는 것은 불가능하다. 원료물질(18)은 시드(19)의 주위와 상부에 제공될 수 있다.

실리콘 잉곳은 상부 히터(20a)와 측면 히터(20b)를 사용하여 원료물질을 가열 및 용융시키고 시드를 실질적으로 용융시킴이 없이(특히 시드가 만곡된 상부면을 갖는 실시 예들에서비록 몇몇 부분적으로 용융된 시드는 다시 사용할 수 있을 지라도) 열전쌍(21)을 사용하여 모니터하고 실리콘 잉곳을 형성하도록 도가니로부터 열을 제거하여 이러한 결정성장장치를 사용하여 준비될 수 있다. 만약 시드들이 모두 동일한 배향을 가지면서 도가니 내에 위치한다면, 그 결과로서 생긴 잉곳은 단결정 잉곳(동일한 결정배향을 가짐)이 될 것이다. 만약 시드들이 교호하는 패턴의 결정 배향들을 갖도록 배열된다면, 시드 위의 잉곳중 일부는 단결정이 되고, 잉곳 전체는 기하학적으로 순서화된 다결정 잉속이 된다(한정된 또는 순서화된 패턴으로 다른 단결정 재료의 다중 영역들을 가짐).

비록 본 발명의 바람직한 실시 예들이 특정한 용어들을 사용하여 설명되었지만, 그러한 설명은 단지 설명의 목적이므로, 하기의 특허청구범위의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

실리콘 잉곳 성장공정에서 사용하기 위한 시드의 제조방법으로서,
다수의 노드들과 관련하여 실리콘 보울(silicon boule)로부터 하나 또는 그 이상의 표면조각들을 제 1 절단장치를 사용하여 특정 배향으로 잘라내는 단계; 그리고
상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들을 실리콘 잉곳 성장장치에서 사용할 수 있는 특정 길이, 폭 및 두께를 갖는 하나 또는 그 이상의 시드(seed)로 형성하는 단계;
를 포함하는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드를 형성하기 전에 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들을 절단하는 단계를 더 포함하는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 상기 다수의 노드들과 관련하여 실리콘 브릭(silicon brick)을 형성하도록 상기 실리콘 보울을 특정 배향으로 사각형화(squaring)한 결과로서 형성된 잔여 조각들인 시드의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 4개의 잔여 조각들은 상기 실리콘 보울을 사각형화한 결과로서 형성되고, 상기 브릭은 각 측면에서 <100> 배향을 갖는 가상의 정방 단면형상을 갖는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 상기 표면조각의 제 1 표면과 제 2 표면을 형성하도록 제 2 절단장치에 의해서 절단되고, 그 결과 절단된 표면조각은 평평한 표면과 하나의 만곡된 표면을 갖는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 2개의 평평한 수직 측면을 형성하도록 길이방향으로 절단되는 시드의 제조방법.
제 6 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 평평한 수평의 상부면을 형성하도록 추가로 절단되는 시드의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 절단장치는 상기 표면조각의 제 1 표면, 제 2 표면, 및 제 3 표면을 절단하고, 그 결과로서 절단된 표면조각은 6개의 평평한 표면을 갖는 시드의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 각각 플랭크(plank)로 절단되는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드는 약 5~35mm의 두께를 갖는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드는 약 10~25mm의 두께를 갖는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드는 약 10~20mm의 두께를 갖는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드는 하나 또는 그 이상의 화학약품들을 사용하여 금속오염물질을 제거하도록 세척 및 식각되고, 사용을 위해서 상기 하나 또는 그 이상의 시드를 준비하도록 희석수를 사용하여 세척되는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 보울은 초크랄스키 성장공정 또는 부유 대역 성장공정에 의해서 형성되는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 보울은 <100> 방향의 성장축을 갖는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 소정의 노드를 통해 성장 축으로부터 수직하게 유도된 벡터가 <110> 방향인 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 시드들은 다이아몬드 형상을 갖도록 형성되는 시드의 제조방법.
제 17 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 플랭크로 절단되고, 제 1 절단부는 상기 플랭크의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 상기 플랭크에서 제 2 절단장치에 의해 절단 형성되고, 제 2 절단부는 상기 제 1 절단부에 대하여 평행하고 상기 제 1 절단부로부터 소정길이만큼 떨어진 상기 플랭크의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 상기 절단장치에 의해 절단 형성되고, 상기 제 1 절단부와 상기 제 2 절단부는 다이아몬드 형상 시드를 형성하는 시드의 제조방법.
제 18 항에 있어서, 다이아몬드 형상 시드의 제 1 그룹은 <110> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면 및 <100> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면을 구비하는 시드의 제조방법.
제 19 항에 있어서, 다이아몬드 형상 시드의 제 2 그룹은 상기 제 1 그룹에 대하여 거울 대칭인 배향을 갖는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 다중 시드들이 단일 표면조각으로부터 형성되는 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 잉곳 성장공정은 단결정 실리콘 잉곳 성장공정인 시드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 잉곳 성장공정은 기하학적으로 배열된 다결정 실리콘 잉곳 성장공정인
제 1 항에 의해서 제조된 적어도 하나의 시드를 이용하는 실리콘 잉곳을 성장시키기 위한 방법으로서,
방향성 응고에 의해서 잉곳 성장을 증진하도록 구성된 결정성장장치를 제공하는 단계;
상기 결정성장장치의 도가니에 다수의 시드들과 원료물질을 위치시키는 단계;
상기 시드들을 실질적으로 용융시킴이 없이 상기 도가니에 포함된 원료물질을 가열하고 용융시키는 단계; 그리고
상기 실리콘 잉곳을 형성하도록 상기 도가니로부터 열을 제거하는 단계;
를 포함하는 방법.
제 24 항에 있어서, 다이아몬드 형상 시드의 제 1 그룹과 제 2 그룹은 상기 제 2 그룹에서 <110> 배향을 갖는 측면과 접촉하여 상기 제 1 그룹에서 <100> 배향을 갖는 측면을 구비하도록 상기 도가니에 위치되는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 다수의 시드들은 상기 도가니에서 서로의 상부에 적층되는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 다수의 시드들은 만곡된 표면들을 가지며, 만곡된 표면과 평평한 표면의 교호하는 패턴으로 상기 도가니에 위치하는 방법.
제 27 항에 있어서, <100> 결정 실리콘 배향을 유지하기 위해 이웃하는 시드들 사이의 하나 또는 그 이상이 간격들에 액체 실리콘을 혼재시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 실리콘 잉곳 성장은 성장방향으로 일관성있는 배향을 갖는 단결정 실리콘 잉곳인 방법.
실리콘 잉곳 성장공정에서 사용하기 위한 시드의 제조방법으로서,
다수의 노드들과 관련하여 실리콘 보울로부터 하나 또는 그 이상의 표면조각들을 특정 배향으로 잘라내도록 구성된 제 1 절단장치; 및
상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들을 실리콘 잉곳 성장장치에서 사용할 수 있는 특정 길이, 폭 및 두께를 갖는 하나 또는 그 이상의 시드로 형성하도록 구성된 제 2 절단장치;
를 포함하는 시드의 제조방법.
제 30 항에 있어서, 상기 제 2 절단장치는 상기 하나 또는 그 이상의 시드를 형성하기 전에 소정의 절단선들을 따라서 상기 하나 또는 그 이상의 표면을 절단하도록 구성된 시드의 제조방법.
제 30 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면 조각들은, 실리콘 브릭을 형성하기 위해서 상기 실리콘 보울을 다수의 노드들과 관련하여 특정 배향으로 사각형화한 결과로서 형성된 잔여 조각들인 장치.
제 32 항에 있어서, 4개의 잔여 조각들은 상기 실리콘 보울을 사각형화한 결과로서 형성되고, 상기 브릭은 각 측면상에서 <100> 배향을 갖는 가상의 정사각형 단면형상을 갖는 장치.
제 30 항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 상기 표면 조각의 제 1 표면과 제 2 표면을 형성하도록 제 2 절단장치에 의해서 절단되고, 결과로서 절단된 표면조각은 5개의 평평한 표면과 하나의 만곡된 표면을 갖는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 2개의 평평한 수직 측면들을 형성하도록 길이방향으로 절단되는 장치.
제 35 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 평평한 수평 상부면을 형성하도록 추가로 절단되는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 제 2 절단장치는 상기 표면조각의 제 1 표면, 제 2 표면 및 제 3 표면을 절단하고, 절단의 결과로서 상기 표면조각은 6개의 평평한 표면을 갖는 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 플랭크로 각각 절단되는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드는 약 5~35mm의 두께를 갖는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드는 약 10~25mm의 두께를 갖는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드는 약 10~20mm의 두께를 갖는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 형성된 시드들은 하나 또는 그 이상의 화학약품들을 사용하여 금속오염물질을 제거하도록 세척 및 식각되고, 사용을 위해서 상기 하나 또는 그 이상의 시드를 준비하도록 희석수를 사용하여 세척되는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 실리콘 보울은 초크랄스키 성장공정 또는 부유 대역 성장공정에 의해서 형성되는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 실리콘 보울은 <100> 방향의 성장축을 갖는 장치.
제 30 항에 있어서, 어느 노드를 통한 성장 축으로부터 수직하게 유도된 벡터는 <110> 방향인 장치.
제 34 항에 있어서, 상기 시드들은 다이아몬드 형상을 갖도록 형성되는 장치.
제 46 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 표면조각들은 플랭크로 절단되고, 제 1 절단부는 상기 플랭크의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 상기 플랭크에서 제 2 절단장치에 의해 절단 형성되고, 제 2 절단부는 상기 제 1 절단부에 대하여 평행하고 상기 제 1 절단부로부터 소정길이만큼 떨어진 상기 플랭크의 길이와 연관된 축에 대하여 약 45도 각도로 상기 절단장치에 의해 절단 형성되고, 상기 제 1 절단부와 상기 제 2 절단부는 다이아몬드 형상 시드를 형성하는 장치.
제 47 항에 있어서, 다이아몬드 형상 시드의 제 1 그룹은 <110> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면 및 <100> 배향을 갖는 적어도 하나의 측면을 구비하는 시드의 제조방법.
제 48 항에 있어서, 다이아몬드 형상 시드의 제 2 그룹은 상기 제 1 그룹에 대하여 거울 대칭인 배향을 갖는 장치.
제 30 항에 있어서, 다중 시드들이 단일 표면조각으로부터 형성되는 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 실리콘 잉곳 성장공정은 단결정 실리콘 잉곳 성장공정인 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 실리콘 잉곳 성장공정은 기하학적으로 정렬된 다결정 실리콘 잉곳 성장공정인 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 시드들은 방향성 응고에 의해서 잉곳 성장을 증진하도록 구성된 결정성장장치에서 사용되고, 다수의 시드들과 원료물질들은 상기 결정성장장치에 있는 도가니에 위치되고, 상기 원료물질은 상기 시드들을 실질적으로 용융시킴이 없이 가열되고 용융되며, 상기 실리콘 잉곳을 형성하도록 상기 도가니로부터 열이 제거되는 장치.
제 53 항에 있어서, 다이아몬드 형상 시드들의 제 1 및 제 2 그룹은 상기 제 2 그룹에서 <110> 배향을 갖는 측면과 접촉하여 상기 제 1 그룹에서 <100> 배향을 갖는 측면을 구비하도록 상기 도가니에 위치되는 장치.
제 53 항에 있어서, 상기 다수의 시드들은 상기 도가니에서 서로의 상부에 적층되는 장치.
제 53 항에 있어서, 상기 다수의 시드들은 만곡된 표면들을 가지며, 만곡표면과 평평한 표면의 교호하는 패턴으로 상기 도가니에 위치하는 장치.
제 56 항에 있어서, <100> 결정 실리콘 배향을 유지하기 위해 이웃하는 시드들 사이의 하나 또는 그 이상이 간격들에 액체 실리콘을 혼재시키는 단계를 더 포함하는 장치.
제 53 항에 있어서, 상기 실리콘 잉곳 성장은 성장방향으로 일관성있는 배향을 갖는 단결정 실리콘 잉곳인 장치.