KR20180005677A - 고처리율 화학기상증착 전극 - Google Patents

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Abstract

결정형 실리콘 소재를 성장시키기 위해 직접적인 원료로 사용될 수 있는 고처리율의 저렴한 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드를 제조하는 공정 및 시스템이 개시된다.
일 예에서, 화학기상증착(CVD) 공정은 튜브형상의 전극 상에 폴리실리콘을 증착하여 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드를 형성하는 단계를 포함한다.
폴리실리콘 튜브는 플로트 존 공정에서 용융되어 단결정 실리콘 소재를 성장시킬 수 있다.

Description

고처리율 화학기상증착 전극
관련 출원
본 출원은 2016년 5월 2일에 출원되고 계류 중인 선출원인 미국정규출원일련번호 제15/144,469(이는 2015년 5월 8일에 출원되고 계류 중인 선출원인 미국임시출원일련번호 제62/159,159의 우선권을 주장하고 있음)의 우선권을 주장하고 있으며, 그 전체 내용은 본원에 참조로서 포함된다.
통상 태양 전지로서 알려진 광전지(photovoltaic cell)는 전기 에너지로의 태양 방사선의 직접 변환을 위한 잘 알려진 장치이다.
일반적으로, 태양 전지는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상에서, 기판의 표면 부근에 p-n 접합부를 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 사용하여 제조된다.
기판의 표면 상에 충돌하여 기판 내로 유입되는 태양 방사선은 기판의 대부분에서 전자 및 정공 쌍을 생성한다.
전자 및 정공 쌍은 기판 내의 p-도핑된 영역 및 n-도핑된 영역으로 이동함으로써, 도핑된 영역들 사이에 전압차를 생성한다.
도핑된 영역들은 태양 전지 상의 전도성 영역들에 연결되어, 전지로부터의 전류를 전지 회로에 결합된 외부 회로로 보낸다.
효율은, 태양 전지의 발전 능력에 직접 관련되기 때문에, 태양 전지의 중요한 특성이다.
마찬가지로, 태양 전지를 제조함에 있어서의 효율이 그러한 태양 전지의 비용 효율성에 직접 관련된다.
따라서, 태양 전지의 효율을 증가시키기 위한 기술, 또는 태양 전지의 제조에 있어서의 효율을 증가시키기 위한 기술이 일반적으로 바람직하다.
고품질의 결정형 실리콘 기판을 사용하여 태양 전지를 제작함으로써 태양 전지의 효율이 향상될 수 있다.
예를 들어, 단결정 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제작된 태양 전지는 다결정 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제작된 태양 전지 보다 통상적으로 보다 효율적이다.
초크랄스키 기술은 단결정 기판을 제조하기 위해 광전산업에서 널리 채택되어 왔는 데, 그 주된 이유는 현재 초크랄스키 기술이 덜 널리 채택된 플로트 존(float zone) 기술에 비해 보다 비용 효율적이기 때문이다.
하지만, 플로트 존 기술은 초크랄스키 기술로 제조된 것 보다 고품질의 단결정 기판을 생성하여, 해당 공정의 비용 효율이 향상된다면 단결정 실리콘 소재의 성잘을 위한 바람직한 공정이 될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 증착 전극의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 절취한 일 실시예에 따른 증착 전극의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 증착 전극의 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B 선을 따라 절취한 일 실시예에 따른 증착 전극의 단면도이다.
도 5은 일 실시예에 따른 증착 전극의 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 단결정 실리콘 소재를 제조하는 방법의 순서도이다.
도 7a 내지 7d는 일 실시예에 따라 증착 전극을 이용하여 형성된 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드(feed rod)의 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따라 플로트 존 공정을 이용하여 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드로부터 형성된 단결정 실리콘 소재의 부분 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따라 플로트 존 공정에 사용하기 위한 RF 디스크의 사시도이다.
하기의 상세한 설명은 사실상 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명 요지 또는 본 출원의 실시예들 및 그러한 실시예들의 사용을 제한하고자 하는 것이 아니다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서 역할하는" 것을 의미한다.
본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다.
또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 발명의 내용, 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 제시되는 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "하나의 실시예” 또는 "일 실시예”에 대한 언급을 포함한다.
어구 "하나의 실시예에서” 또는 "일 실시예에서”의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
특정 특징, 구조, 또는 특성이 본 개시내용과 일관되는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어.
하기의 단락들은 본 개시내용(첨부된 청구범위를 포함함)에서 발견되는 용어들에 대한 정의 및/또는 맥락을 제공한다:
“포함하는”.
이 용어는 개방형(open-ended)이다.
첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가적인 구조물 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성된".
다양한 유닛들 또는 구성요소들이 작업 또는 작업들을 수행“하도록 구성된” 것으로 기술되거나 청구될 수 있다.
그러한 맥락에서, "~하도록 구성된"은 유닛들/구성요소들이 동작 시 작업 또는 작업들을 수행하는 구조물을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 함축하는 데 사용된다.
이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 동작 중이지 않을 때에도(예를 들어, 온(on)/활성(active) 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성된 것으로 언급될 수 있다.
유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행“하도록 구성된” 것임을 언급하는 것은, 그 유닛/구성요소에 대해 35 U.S.C §112의 6번째 단락을 적용하지 않고자 명백히 의도하는 것이다.
"제1", "제2" 등. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이들 용어는 이들 용어가 선행하는 명사에 대한 라벨로서 사용되며, 임의의 유형의 순서화(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등)를 암시하지 않는다.
예를 들어, "제1" 방지막 층에 대한 언급은 반드시 이 방지막 층이 순서에 있어서 첫 번째 방지막 층을 암시하지는 않으며;
대신에 "제1"은 이 방지막 층을 다른 방지막 층(예컨대, "제2" 방지막 층)과 구분하기 위해 사용된다.
"결합된” 하기 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드(node)들 또는 특징부(feature)들을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된”하나의 요소/노드/특징부가, 반드시 기계적으로는 아니게, 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그것과 직접적으로 또는 간접적으로 연통됨)을 의미한다.
또한, 소정 용어가 또한 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수 있으며, 이에 따라 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
예를 들어, "상부", "하부", "위", 및 "아래"　와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다.
“전면”, "배면", "후방", "측방", "외측" 및 "내측" 과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관되지만 임의의 기준계 내에서 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다.
그러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
단결정 실리콘 소재를 비용-효율적으로 제조하기 위한 방법 및 시스템이 본원에 기술된다.
하기 설명에서, 본 개시내용의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 물질 체제(material regime) 및 공정 흐름 작업과 같은 다수의 특정 상세 사항이 기재된다.
본 개시내용의 실시예들이 이들 특정 상세사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
다른 경우에, 주지의 제조 기술 또는 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 처리 기술의 파라미터와 같은 파라미터는 본 개시 내용의 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 기술되지 않는다.
또한, 도면에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현이고, 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아님이 이해되어야 한다.
플로트 존 기술은 폴리실리콘 잉곳을 고주파(RF) 코일을 통과시켜 불순물을 분리하는 용융 영역을 형성함으로써 단결정 실리콘 소재의 성장을 일으키는 단계를 수반한다.
단결정 실리콘 소재는 아주 순수하지만, 공정 전구체, 즉, 원료로서 요구되는 폴리실리콘 잉곳은 종래의 화학기상증착(CVD) 공정("지멘스(Simens)" CVD 공정으로도 불림)에 의한 잉곳의 제조가 매우 시간이 많이 소요되는(따라서, 비용이 많이 드는) 정도의 크기의 직경을 가져야 한다.
예를 들어, "지멘스(Simens)" CVD 공정을 이용함으로써, 플로트 존 공정에 사용하기에 적합한 직경을 가지는 잉곳을 성장시키는 데 수십 시간, 예컨대 150시간이 걸릴 수 있다.
이러한 긴 시간은, 시드 핀을 열화학기상증착(theaml CVD) 반응이 폴리실리콘 증착에 대해 발생할 수 있는 열전도성 상태로 절환하기 위하여 고품질의 실리콘 시드 핀(seed pin)을 고온, 예컨대 섭씨 1200도로 가열(및 냉각)해야 하는 필요성에 부분적으로 기인한다.
또한, 플로트 존 기술에서 원료로서 사용하기에 적합한 증착 폴리실리콘을 제조하게 될 원하는 구조의 실리콘 품질을 얻기 위하여 증착 공정은 매우 천천히 진행되어야 한다.
이렇게 천천히 진행되는 공정은 또한 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정을 이용한 폴리실리콘 로드 제조에 있어 긴 시간의 원인이 된다.
따라서, 플로트 존 공정에 의해 제조된 단결정 실리콘 소재의 비용을 태양 전지 제조업자가 널리 수용할만한 수준으로 감소하기 위하여, 요구되는 크기 및 구조상의 품질을 구비한 폴리실리콘 원료를 제조하기 위한 보다 비용-효율적인 CVD 공정이 요구된다.
본 개시 내용의 일부 실시예는 플로트 존 공정에서 직접적인 원료로 사용될 수 있는 고처리율의 저렴한 튜브형상의 폴리실리콘 로드를 제조하는 공정 및 시스템을 제공함으로써 태양 전지 제조 효율을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 단결정 실리콘 소재의 제조 방법은 방지막 층으로 둘러싸인 코어 튜브를 가지는 전극 상에 폴리실리콘을 증착하는 단계를 포함한다.
폴리실리콘을 증착함으로써 전극 주위에 폴리실리콘 튜브가 형성된다.
방법은 또한 폴리실리콘 튜브로부터 전극을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
전극을 제거하는 단계는 코어 튜브를 통해 냉각제를 흐르게 하여 전극이 폴리실리콘 튜브 보다 작은 크기로 수축하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 폴리실리콘 튜브는 전극으로부터 분리되어 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드를 제공할 수 있다.
방법은 또한 폴리실리콘 튜브를 예컨대 플로트 존 공정에서 용융시켜 단결정 실리콘 소재를 성장시키는 단계를 포함할 수 있다.
단결정 실리콘 소재는 예컨대, 단결정 잉곳을 얇게 절단하여 원형 또는 다각형 태양 전지를 제조함으로써 이후 다양한 응용에서 처리될 수 있다.
일 양태에서, CVD 공정 및 시스템은 코어 튜브를 가지는 증착 전극을 포함한다.
전극의 튜브형 구조 및 코어 튜브의 전도성으로 인해 보다 낮은 온도가 CVD 공정 중에 사용될 수 있으며 보다 높은 폴리실리콘 증착 속도가 달성될 수 있다.
따라서, 상기 CVD 공정은, 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정에 의한 고체 코어 원료의 제조에 비해, 플로트 존 공정용 원료로서 적합한 튜브 형상의 폴리실리콘 공급 로드의 처리율을 높일 수 있으며, 그에 따른 비용상 장점을 가질 수 있다.
일 양태에서, CVD 공정 및 시스템의 전극은 코어 튜브 소재가 증착된 폴리실리콘으로 확산되는 것을 방지하는 일련의 방지막 층에 의해 덮혀질 수 있다.
따라서, 전극은 CVD 공정으로부터 얻어지는 튜브 형상의 폴리실리콘 로드에서 높은 폴리실리콘 품질을 유지할 수 있다.
그리하여, 튜브 형상의 폴리실리콘 공급 로드는 플로트 존 공정에 사용하기에 적합하여 광전지 제조 시 사용되는 매우 순수한 단결정 실리콘 소재를 성장시킬 수 있다.
일 양태에서, 코어 튜브 및 방지막 층은 비슷한 열팽창 계수를 포함한다.
따라서, CVD 공정 동안 전극 상에 폴리실리콘을 증착한 후에, 냉각제를 전극의 루멘을 통과시켜 전극을 급속하게 수축시키고 폴리실리콘 튜브로부터 분리되도록 할 수 있다.
따라서, 플로트 존 공정에서 튜브 형상의 폴리실리콘 공급 로드로서 이후에 사용될 수 있는 폴리실리콘 튜브로부터 전극이 쉽게 제거될 수 있다.
도 1을 참조하면, 증착 전극의 사시도를 일 실시예에 따라 나타낸다.
일 실시예에서, CVD 공정을 수행하는 CVD 시스템은 폴리실리콘을 CVD 증착하기 위한 전극(100)을 포함한다.
전극(100)은 중공형 전극, 즉 튜브 형상의 전극일 수 있다.
예를 들어, 전극(100)은 루멘(106) 주위에 전도성 벽(104)을 가지는 코어 튜브(102)를 포함할 수 있다.
루멘(106)은 코어 튜브(102)의 제1 단(108) 및 제2 단(110) 사이에 연장되어 CVD 공정 중에 전극(100)을 통해 액상 냉각제를 이송할 수 있다.
전극(100)은 코어 튜브(102)의 전도성 벽(104) 주위에 방지막(112)을 추가로 포함할 수 있다.
즉, 방지막(112)은 전극(100)의 제1 단(108) 및 제2 단(110) 사에에서 코어 튜브(102)를 덮을 수 있다.
코어 튜브(102)는 전극(100)에 기계적 강성 및 안정성을 제공하는 전극(100)의 코어부일 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1의 A-A를 따라 절취한 증착 전극의 단면을 일 실시예에 따라 나타낸다.
일 실시예에서, 코어 튜브(102)의 전도성 벽(104)은 루멘(106)을 둘러싸는 내면 및 내면으로부터 벽 두께만큼 이격된 외면을 포함할 수 있다.
전도성 벽(104)은 고리형상의 단면을 가질 수 있어서, 내면은 내경을 포함할 수 있고 외면은 외경을 포함할 수 있다.
아래에 기술하는 바와 같이, 단면의 내면 및/또는 외면은 대안적인 형상, 예컨대, 다각형, 곡선형, 등을 포함할 수 있고, 따라서 외면 및 내면은 외경이라기 보다는 외부 치수를 가지는 것으로 여겨질 수 있다.
코어 튜브(102)는 전도성 물질, 예컨대 열전도성 및/또는 전기전도성 물질로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 코어 튜브(102)의 전도성 벽(104)은 합금강 소재와 같은 금속으로 형성된다.
대안적으로, 코어 튜브(102)는 흑연과 같은 반금속으로 형성될 수 있다.
종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정에서 실리콘 시드 핀을 반전도성 상태로부터 전도성 상태로 절환하기 위해 요구되는 온도와 비교 시, 전도성 벽(104)의 전도성은 CVD 공정의 보다 낮은 온도 요건을 가능하게 할 수 있다.
이는 두 가지 유리한 효과를 가질 수 있다.
첫째, CVD 공정에서의 상이한 가열 단계를 위한 복수 어레이의 전원에 대한 필요성을 없앰으로써 CVD 시스템의 전원 설계를 단순화할 수 있다.
즉, 단일 전원이 전극(100)을 가지는 CVD 시스템에 사용될 수 있다.
둘째, 보다 낮아진 처리 온도는 보다 짧은 가열 및 냉각 시간이 요구되어, 이는 처리 시간을 보다 단축시키고 처리량을 증대시킬 수 있다.
도 2를 여전히 참조하면, 코어 튜브(102)는 CVD 공정 중 코어 튜브 소재가 주위의 폴리실리콘 증착 물질 내로 이동하는 것을 방지하는 하나 이상의, 예컨대, 일련의 방지막 층들에 의해 코팅될 수 있다.
일 실시예에서, 전도성 벽(104) 주위의 방지막(112)은 금속 확산 방지재를 포함한다.
예를 들어, 코어 튜브(102)의 전도성 벽(104)의 외면은 제1 방지막 층, 예컨대 내부 방지막 층(202)에 의해 둘러싸이고 덮혀질 수 있다.
선택적으로, 내부 방지막 층(202)는 제2 방지막 층, 예컨대 각각의 금속 확산 방지재를 갖는 외부 방지막 층(204)에 의해 둘러싸이고 덮혀질 수 있다.
방지막 층은 동일하거나 상이한 물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 내부 방지막 층(202)는 제1 금속 확산 방지재로 형성될 수 있고, 외부방지막층(204)은 제2 금속 확산 방지재로 형성될 수 있다.
제1 금속 확산 방지재 및 제2 금속 확산 방지재는 상이할 수 있는 데, 예컨대, 제1 금속 확산 방지재는 실리콘 및 질소의 화합물, 예컨대 질화실리콘일 수 있으며, 제2 금속 확산 방지재는 예로써 티타늄 혹은 질화티타늄을 포함할 수 있다.
하나 이상의 방지막 층은 이산화규소와 같은 실리콘 산화물로 형성될 수 있다.
하나 이상의 방지막 층은 코어 튜브(102)의 금속과 전극(100) 상에 증착될 실리콘 소재 간의 오믹 접촉 변화를 줄이기 위해 다른 물질로 형성될 수 있다.
각각의 방지막 층은 다른 방지막 층에 대해 동일하거나 상이한 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 각 층의 두께는 1 마이크론 내지 1 mm의 범위일 수 있고, 예를 들어, 각 층은 10~100 마이크론의 범위일 수 있다.
이중층 방지막(112)이 오직 예로써 나타내고 있으며, 방지막(112)은 오직 하나의 방지막 층 또는 2개를 초과하는 방지막 층을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
예를 들어, 방지막(112)은 내부 방지막 층(202) 및 외부 방지막 층(204) 사이에 배치된 중간 방지막 층(206)(도 2에서 점선으로 표시됨)을 포함할 수 있다.
중간 방지막 층(206)은 상술한 바와 같은 성질을 가지는 각각의 금속 확산 방지재를 포함할 수 있다.
일 양태에서, 방지막 층들은 비슷한 열팽창 계수를 포함한다.
예를 들어, 모든 방지막 층의 열팽창계수는 서로의 20% 범위 내에 있을 수 있다.
즉, 제1 금속 확산 방지재는 제1 열팽창계수를 포함할 수 있고, 제2 금속 확산 방지재는 제2 열팽창계수를 포함할 수 있으며, 제1 열팽창계수는 제2 열팽창계수보다 20% 미만 만큼 상이할 수 있다.
또는, 2개 초과의 방지막 층, 예컨대 내부 방지막 층(202)과 외부 방지막 층(204) 사이에 중간 방지막 층(206)을 가지는 경우에서와 같이, 인접한 방지막 층은 서로의 20% 내의 열팽창계수를 가질 수 있고, 가장 바깥쪽 방지막 층은 가장 안쪽 방지막 층의 열팽창계수와는 20% 초과만큼 상이한 열팽창계수를 가질 수 있다.
즉, 내부 방지막 층(202)의 제1 금속 확산 방지재는 제1 열팽창계수를 포함할 수 있고, 외부 방지막 층의 제2 금속 확산 방지재는 제2 열팽창계수를 포함할 수 있으며, 제1 열팽창계수는 제2 열팽창계수보다 20% 초과만큼 상이할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 방지막 층의 열팽창계수는 코어 튜브(102)의 열팽창계수와 비슷하다.
예를 들어, 적어도 하나의 층, 예컨대 내부 방지막 층(202)의 열팽창계수는 코어 튜브(102)의 열팽창계수의 20% 내에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정에서의 고유한 증착 속도와 비교 시, 전극(100)은 보다 빠른 폴리실리콘 증착 속도를 야기한다.
폴리실리콘 증착속도는 아래에 기술된 바와 같은 CVD 공정에 사용되는 CVD 시스템의 전극(100) 또는 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정에 사용되는 시드 핀과 같은 시드 구조물의 직경에 의존한다.
보다 구체적으로, 증착 속도는 시드 구조물의 외경에 따라 증가한다.
따라서, 전극(100)이 시드 핀 보다 큰 직경을 가질 수 있다는 것을 고려하면, 전체적인 증착 속도는 순수 실리콘으로 형성된 시드 핀과 비교 시 초기의 큰 직경으로 인해 매우 증가할 수 있다.
또한, 전극(100)은 시드 구조물의 표면적을 증가시키도록 성형되어 폴리실리콘 증착 속도 및 공정 처리율을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 증착 전극의 사시도를 일 실시예에 따라 나타낸다.
전극(100)은, 증착 표면적을 더욱 증가시키도록 외면, 예컨대 외부 요철면(302)인 방지막(112)의 외면을 포함하는 형상을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 외부 요철면(302)는 축 방향(304)으로 변동할 수 있다.
예를 들어, 외부 요철면(302)는, 축 방향(304)에서 하나 이상의 정점부(apex)(305) 및 하나 이상의 저점부(trough)(306) 사이에 축 방향으로 전파되는 표면파와 같은 하나 이상의 축 방향 요철(308)을 포함할 수 있다.
즉, 방지막(112)의 외부 요철면(302)를 따라 축 방향(304)으로 정점부(305)를 통과하는 스플라인(spline)은 코어 튜브(102)의 제1 단과 제2 단 사이에서 변동하는 루멘(106)의 중심축으로부터 반경 방향 이격을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 반경 방향 이격은 스플라인이 축 방향 요철(308)을 가지는 것으로 이해될 수 있도록 축 방향(304)으로 증가 및 감소할 수 있다.
축 방향(304)으로 일정한 반경을 가지는 원통형 외면과 비교 시, 요철면은 전극(100)의 전체적인 표면적을 증가시킬 수 있다.
따라서, 축 방향 변동을 전극(100) 형상에 포함시켜 전극(100) 표면적을 증가시키고 이에 따라 아래 설명되는 CVD 공정에서의 폴리실리콘 증착 속도를 증가시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 3의 B-B 선을 따라 절취한 증착 전극의 단면도를 일 실시예에 따라 나타낸다.
전극(100)은 주변 방향(402)으로 반경 방향 변동을 가지는 외부 요철면(302)을 포함하는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 코어 튜브(102)는 루멘(106)의 중심축(406)으로부터 반경 방향으로 외부로 연장된 하나 이상의 핀(fin)(404)과 같은 반경 방향 요철을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 각 핀(404)는 여러 골(valley)(410)들 사이에 피크(408)를 가질 수 있다.
즉, 피크(408)는 중심축(406)으로부터 각각의 반경 방향 이격을 포함할 수 있고, 골(410)은 중심축으로부터 각각의 반경 방향 이격을 포함할 수 있으며, 골(410)의 반경 방향 이격은 피크(408)의 반경 방향 이격 보다 작을 수 있다.
따라서, 외부 요철면(302)은 전극(100)이 외부 엣지(412)를 가지는 단면 프로파일을 포함하도록 중심축(406) 주위에 주변 방향(402)으로 핀(404) 상에서 연장될 수 있다.
외부 엣지(412)는 중심축(406)으로부터 주변 방향(402)으로 다양한 이격을 가질 수 있으므로 외부 엣지(412)는 하나 이상의 주변 요철(414)를 포함할 수 있다.
임의의 주어진 축 방향 위치에서의 전극(100)의 외부 엣지(412)는 곡선형일 수 있다.
예를 들어, 요철면이 주변 요철(414)의 피크(408) 및 골(410)을 통해, 예컨대 곡률반경을 따라 완만하게 변화하는 경우, 외부 엣지(412)는 곡선형 단면의 외부 엣지(412)로 여겨질 수 있다.
또는, 요철면이 주변 요철(414)의 피크(408) 및 골(410)을 통해 급변하는 경우, 예컨대 외면이 피크(408)들 간에 지그재그로 각을 이루며 상호접속된 직선을 따라 연장되는 경우, 외부 엣지(412)는 직선형 단면의 외부 엣지(412)로 여겨질 수 있다.
양자의 경우에, 외부 엣지(412)는 비원형일 수 있으므로 외부 요철면(302)는 비-원통형일 수 있다.
단면의 원주방향으로 일정한 반경을 가지는 원통형 외면과 비교 시, 주변 요철(414)은 전극(100)의 전체적인 표면적을 증가시킬 수 있다.
일례로, 원통형 전극의 경우, 전극 상의 두 점 간의 표면적이 두 점간의 호의 길이에 비례할 수 있다.
하지만, 핀(404)를 가지는 전극(100)의 경우에, 핀(404)이 호의 길이 만큼 이격된 두 점에 위치한 두 골(410) 사이에 정의된 경우, 핀(404)의 표면 상에서의 길이는 예를 들어 호의 길이의 2 배일 수 있고, 따라서 전극(100)의 표면적은 비교 원통형 전극(100)의 표면적의 약 2 배일 수 있다.
도 5를 참조하면, 증착 전극의 사시도를 일 실시예에 따라 나타낸다.
상술한 바와 같이, 전극(100)은 하나 이상의 축 방향 및/또는 반경 방향 변동을 가지는 외부 요철면(302)를 포함하는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 외부 요철면(302)는 축 방향 및 반경 방향 변동을 모두 가질 수 있다.
일 실시예에서, 외부 요철면(302)는 전극(100) 주위로 전파되고 축 방향 및 주변 방향 구성요소, 예컨대 나선 형상을 포함하는 나선형 구조, 예컨대 실(502)을 포함한다.
보다 구체적으로, 외부 요철면(302)은, 전극(100)이 실(502)을 포함하도록 코어 튜브(102)의 제1 단과 제2 단 사이에 루멘(106)의 중심축(406) 주위로 나선형으로 연장되는 핀(404)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실(502)의 축 방향 및 반경 방향 변동은 원통형 외면과 비교 시 전극(100)의 전체적인 표면적을 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 전극(100)은 전극(100) 길이의 적어도 일부를 통해 루멘(106)을 포함할 수 있다.
루멘(106)은 원통형인 것으로, 즉, 원형 단면을 포함하는 코어 튜브(102)의 내면에 의해 정의된 것으로 나타내고 있다.
하지만, 내면은 전극(100)의 외면에 대해 상술한 그러한 변동들과 유사한 축 방향 혹은 반경 방향 변동을 포함할 수 있다.
또한, 내면은 후술할 CVD 공정 중에 액화 질소와 같은 냉각제의 유입이 가능하도록 하는 크기의 내경을 가질 수 있다.
예를 들어, 내경은 5~50 mm의 범위일 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 결정형 실리콘 소재, 예컨대, 단결정 실리콘 소재를 제조하는 방법의 순서도이다.
단계 602에서, 폴리실리콘을 전극(100) 상에 증착하여 전극(100) 주위에 폴리실리콘 튜브를 형성한다.
보다 구체적으로, 폴리실리콘의 증착은 전극을 포함하는 CVD 시스템을 이용하여 CVD 공정에서 수행될 수 있다.
즉, 상술한 전극(100)은, 다결정 실리콘, 즉, 폴리실리콘을 순수 실리콘 시드 핀 상으로 증착하기 위해 알려진 임의의 다양한 CVD 공정에 내포될 수 있다.
이러한 공정은 저압 CVD 시스템 내에서의 반응을 이용하여 트리클로로실란 또는 실란으로터 폴리실리콘을 증착하는 것을 포함한다.
이와 같이, 반응은 고온에서 수행될 수 있다.
하지만, 상술한 바와 같이, 전극(100) 상으로 폴리실리콘 증착을 위해 필요한 온도는 순수 실리콘 시드 핀을 가지는 종래의 "지멘스(Simens)" 시스템에서 필요한 온도보다 낮을 수 있다.
따라서, 전극(100)을 구비한 CVD 시스템을 이용한 CVD 공정의 처리율은 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정과 비교시 증가될 수 있다.
도 7a를 참조하면, CVD 시스템의 전극(100) 상에 형성된 튜브 형상의 폴리실리콘 공급 로드의 단면을 CVD 공정의 초기 단계에서 나타낸다.
폴리실리콘 튜브(702)는 고온에서 방지막(112)의 외부 방지막 층(204) 상에 증착될 수 있다.
고온에서, 코어 튜브(102) 소재는 장벽의 부재 시에 폴리실리콘 내로 확산되는 경향을 가질 수 있다.
따라서, 방지막(112)은 전극(100) 주위에 형성됨에 따라, 이러한 확산을 방지하여 전체적으로 매우 순수한 품질의 폴리실리콘 튜브(702)를 제공할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 폴리실리콘 튜브(702)가 원하는 잉곳 직경에 이르른 후에 CVD 시스템의 전극(100) 상에 형성된 튜브 형상의 폴리실리콘 공급 로드의 단면을 나타낸다.
보다 구체적으로, 폴리실리콘 튜브(702)는 플로트 존 공정에서 직접적인 공급 로드로서 폴리실리콘 튜브(702)를 사용하기에 적합한 외경을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 폴리실리콘 튜브(702)의 외경은 15~20 cm의 범위일 수 있다. 상술한 바와 같이, 전극(100)은 도 7a에 나타낸 CVD 공정의 초기 단계로부터 도 7b에 나타낸 단계로 진행하는 데 필요한 시간을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 이러한 시간은 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정 및 시스템을 사용하는 대략 150 시간으로부터 전극(100)을 포함하는 CVD 공정 및 시스템을 사용한 보다 짧은 시간 구간으로 감소될 수 있다.
시간 감소는 전극(100)의 외경에 의존할 수 있지만, 일 실시예에서, 종래의 "지멘스(Simens)" CVD 공정 및 시스템을 사용하는 시간의 절반 이상으로 감소될 수 있다.
증착 후 폴리실리콘 튜브(702)의 내경 및 폴리실리콘 튜브(702)의 외경 간의 비는 표면적 증착이 빨리 일어나도록 하기에 충분히 큰 정도와 폴리실리콘 튜브(702)가 제2 공정, 예컨대, 후술할 플로트 존 공정을 이용하여 고체 로드로 변형될 수 있기에 충분히 작은 정도 사이에 균형을 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
보다 구체적으로, 폴리실리콘 튜브(702)는 튜브를 로드 형태로 용융시켜서 내경을 제거한 후에 최종 외경이 광전지를 제조하기에 유용한 소정의 직경이 되도록 외경 및 내경을 가질 수 있다.
예를 들어, 증착 후 폴리실리콘 튜브(702)의 내경은 5~50 mm의 범위일 수 있고, 소정의 최종 외경은 200 mm일 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 단계 604에서, CVD 공정을 통해 폴리실리콘 튜브(702)를 성장시킨 후에, 냉각제는 전도성 벽(104) 내에서 코어 튜브(102)의 루멘(106)을 통해 흘려보낼 수 있다.
냉각제는 코어 튜브(102)의 냉각을 제공하기 위해, 온도 및/또는 열용량을 가지는 액체나 기체와 같은 유체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 냉각제는 차가운 액체, 예컨대, 액화질소나 냉수와 같은 실온 미만의 온도를 가지는 액체를 포함할 수 있다.
냉각제는 실온 미만으로 냉각된 불활성 기체와 같은 차가운 기체를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 냉각제는 실온 근처, 예컨대 16~27 ?C의 범위의 액체 또는 기체를 포함한다.
액체 또는 기체는 1.5 초과, 예컨대 2.0 또는 4.0 초과의 비열용량을 가질 수 있다.
따라서, 냉각제의 온도 및/또는 열용량은 코어 튜브(102) 및 코어튜브(102) 주변의 폴리실리콘 튜브(702)의 급속 냉각에 영향을 미칠 수 있다.
도 7c를 참조하면, 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드로부터 제거된 CVD 시스템의 전극(100)의 단면을 일 실시예에 따라 나타낸다.
코어 튜브(102)의 급속 냉각은 코어 튜브(102) 및 코어 튜브(102) 주변의 방지막(112)으로 하여금 직경을 감소하도록 할 수 있다.
코어 튜브(102) 및 방지막(112)은 비슷한 열팽창계수를 포함할 수 있으므로, 냉각제를 통과시켜 전극(100)의 구성요소들을 비슷한 비율로 수축되도록 할 수 있다.
따라서, 방지막(112)의 외면은 코어 튜브(102)를 따라 직경이 감소될 수 있다.
또한, 폴리실리콘 튜브(702)를 형성하기 위해 사용되는 폴리실리콘 물질의 열팽창계수는 전극(100)의 구성요소의 열팽창계수와는 다른, 예컨대 이 보다 작을 수 있다.
따라서, 전극(100)이 냉각됨에 따라, 전극(100)과 폴리실리콘 튜브(702) 사이에 간극(704)이 형성될 수 있다.
즉, 폴리실리콘 튜브(702)는 전극(100)으로부터 분리될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 단계 606에서, 전극(100)은 폴리실리콘 튜브(702)로부터 제거될 수 있다.
폴리실리콘 튜브(702)가 전극(100)으로부터 분리된 이후에, 전극(100)은 폴리실리콘 튜브(702)의 내부 루멘으로부터 추출될 수 있다.
일 실시예에서, 전극(100)은 재사용이 가능하여 여러 추가 증착 공정을 수행하고 추가적인 폴리실리콘 튜브(702)를 형성한다.
방지막(112)은 도 6을 참조하여 설명된 공정을 시작하기 전에 코어 튜브 상에 증착될 수 있고, 따라서, 전극(100)은 기존 증착 장비에 사용될 소모성 부품으로 제공될 수 있다.
따라서, 단계 606을 실행한 이후에, 전극(100)은 동일한 증착 설비에 다시 삽입되거나 또는 다른 증착 설비에서 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 방지막(112)을 그대로 둔 경우에, 전극(100)은 추가적인 증착 공정에 사용되거나 추가적인 폴리실리콘 튜브(702)를 형성할 수 있다.
방지막(112)이 증착 공정 중에 손상된 경우, 방지막(112)은 제거되고/되거나 재사용을 위해 재코팅될 수 있다.
따라서, 전극(100)은 종래의 시드 로드 기술을 이용하는 경우와 마찬가지로 증착 공정 후에 재사용이 가능하고 폐기될 필요가 없을 수 있다.
도 7d를 참조하면, 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드의 단면을 일 실시예에 따라 나타낸다.
전극(100)을 제거한 후에, 폴리실리콘 튜브(702)는 플로트 존 공정에서 직접적인 공급 로드로서 사용될 수 있다.
종래의 폴리실리콘 공급 로드와는 달리, 폴리실리콘 튜브(702)는 내면(706) 및 외면(708)를 가지는 튜브형상의 구조를 포함한다.
이러한 독특한 구조는 종래의 플로트 존 공정과 비교 시 플로트 존 공정에서 다양한 변화를 가능하게 할 수 있다.
예를 들어, 플로트 존 공정에 사용되는 RF 코일과 같은 RF 소자는 튜브 형상의 구조로 조정되도록 변경될 수 있다.
또한, 튜브형상의 구조는 플로트 존 공정 중에 외면(708) 및/또는 내면(706) 상에서 유지될 수 있다.
예를 들어, 폴리실리콘 튜브(702)는 척(chuck)이나 핀(pin)에 의해 파지될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 단계 608에서, 폴리실리콘 튜브(702)는 용융되어 단결정 실리콘 소재를 성장시킬 수 있다.
예를 들어, 폴리실리콘 튜브(702)는 플로트 존 공정에서 용융되어 단결정 실리콘 소재를 성장시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 플로트 존 공정을 이용하여 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드로 형성된 단결정 실리콘 소재(806)의 부분 사시도를 일 실시예에 따라 나타낸다.
내면(706)에 의해 정의된 루멘을 포함하여 튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드(고체-코어 폴리실리콘 공급 로드와는 반대임)로서 지칭될 수 있는 폴리실리콘 튜브(702)가 플로트 존 반응기의 RF 코일(802)를 통해 직접 공급되어(또는 RF 코일(802)는 폴리실리콘 튜브(702) 상에서 축방향으로 통과될 수 있음) 폴리실리콘 튜브(702) 내에 용융 영역, 즉, 액화 영역(804)를 생성할 수 있다.
액화 영역(804)의 불순물은 액화 영역(804) 내에 잔류하는 경향이 있으므로 튜브가 RF 코일(802)를 통해 공급될 때 폴리실리콘 튜브(702)의 일단으로부터 폴리실리콘 튜브(702)의 타단으로이동한다.
보다 구체적으로, 폴리실리콘 튜브(702)가 도 8에 보이는 바와 같이 RF 코일(802)를 통해 아래로 공급되는 경우, 액화 영역(804)는 위로 전파되어 불순물을 폴리실리콘 튜브의 상단으로 밀어낼 것이다.
도 9를 참조하면, 플로트 존 공정에 사용하는 RF 디스크의 사시도를 일 실시예에 따라 나타낸다.
RF 소자는 폴리실리콘 튜브(702)를 융융시키도록 플로트 존 공정에 사용되는 RF 디스크(902)일 수 있고, 따라서 그러한 공정에 특이한 특징부를 포함할 수 있다.
예를 들어, RF 디스크(902)는 RF 코일(802)를 대체할 수 있으며 내부에 통로를 가지는 디스크 판을 포함하여 액상 영역(804)이 다스크의 일측으로부터 타측으로 이송되도록 할 수 있다.
보다 구체적으로 통로는 폴리실리콘 튜브(702)의 외면(708)의 외경 보다 작은 직경을 가지는 중앙 다이 홀(904)을 포함할 수 있다.
RF 디스크(902)는 또한 중앙 다이 홀(904)로부터 측면으로 연장된 여러 개의 유동 통기구(flow vent)(906)를 포함할 수 있다.
유동 통기구(906)는 등간격으로 이격된 반경선을 따라 측면으로 연장될 수 있는 데, 예컨대 4 개의 유동 통기구(906)의 경우에는 각 유동 통기구(906) 사이에 90도의 이격이 있을 수 있다.
RF 디스크(902)는 RF 에너지를 전도하여 폴리실리콘 튜브(702)의 가열 및 용융을 가능하게 하고 액화 영역(804)을 형성하는 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 폴리실리콘 튜브(702)는 RF 디스크(902)의 유동 통기구(906) 및 중앙 다이 홀(904)을 통과하여 단결정 실리콘 소재(806)을 성장시킬 수 있다.
튜브형상의 폴리실리콘 공급 로드를 이용하여 플로트 존 공정에 의해 제조된 고품질의 단결정 실리콘 소재(806)는 이후 최적의 성능과 효율을 위해 단결정 실리콘이 요구되는 광전 응용, 반도체 응용, 및/기타 응용을 위해 처리될 수 있다.
예를 들어, 단결정 실리콘 소재(806)는 얇게 절단되어 태양전지 패널에 결합되는 원형 혹은 다각형의 태양전지를 만들 수 있다.
따라서, 플로트 존 공정에서 직접적인 원료 물질로 사용될 수 있는 저렴한 튜브형상의 폴리실리콘 로드를 제조하는 고처리율 CVD 공정 및 시스템이 개시된다.
특정 실시예들이 전술되었지만, 특정 특징부에 대해 단일 실시예만이 기술된 경우에도, 이들 실시예는 본 개시내용의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시내용에 제공된 특징부들의 예들은, 달리 언급되지 않는다면, 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다.
예를 들어, 일 실시예에서, 전극(100)을 가지는 CVD 공정 및 시스템을 이용하여 형성된 폴리실리콘 튜브(702)는 이후 단결정 실리콘 소재를 제조하기 위한 종래의 초크랄스키 잉곳 성장법에서 원료 물질로서 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 전극(100)을 가지는 CVD 공정 및 시스템을 이용하여 형성된 폴리실리콘 튜브(702)는 이후 다결정 실리콘 소재를 제조하기 위한 주조 잉곳 성장법에서 사용될 수 있다.
상기 설명은, 본 개시내용의 이익을 갖는 당업자에게 명백하게 되는 바와 같이, 그러한 대안예, 수정예 및 등가물을 포함하고자 의도된다.
본 개시내용의 범주는, 본 명세서에서 다루어지는 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 완화시키든 그렇지 않든 간에, 본 명세서에 (명백히 또는 암시적으로) 개시된 임의의 특징 또는 특징들의 조합, 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다.
따라서, 새로운 청구항이 본 출원(또는 이에 대한 우선권을 주장하는 출원)의 절차 진행 동안 임의의 그러한 특징들의 조합에 대해 만들어질 수 있다.
특히, 첨부된 청구범위와 관련하여, 종속 청구항으로부터의 특징들이 독립 청구항의 특징들과 조합될 수 있고, 각각의 독립 청구항으로부터의 특징들이 단지 첨부된 청구범위에 열거된 특정 조합이 아닌 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

Claims (20)

  1. 폴리실리콘의 화학기상증착을 위한 전극에 있어서,
    루멘 주위에 전도성 벽을 가지는 코어 튜브로서, 상기 루멘은 상기 코어 튜브의 제1 단과 제2 단 사이로 연장되어 상기 전극을 통해 액상 냉각제를 이송하는 코어 튜브;
    및
    상기 전도성 벽 주위에 있으며, 금속 확산 방지재를 포함하는 방지막을 포함하는 전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방지막은 상기 전도성 벽을 덮는 내부 방지막 층 및 상기 내부 방지막 층을 덮는 외부 방지막 층을 포함하는 전극.
  3. 제2항에 있어서, 상기 내부 방지막 층은 상기 금속 확산 방지재를 포함하며, 상기 외부 방지막 층은 제2 금속 확산 방지재를 포함하는 전극.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 확산 방지재는 제1 열팽창계수를 포함하고, 상기 제2 금속 확산 방지재는 제2 열팽창계수를 포함하며, 상기 제1 열팽창계수는 상기 제2 열팽창계수보다 20% 미만 만큼 상이한 전극.
  5. 제3항에 있어서, 상기 내부 방지막 층 및 상기 외부 방지막 층 사이에 중간 방지막 층을 추가로 포함하되, 상기 금속 확산 방지재는 제1 열팽창계수를 포함하고, 상기 제2 금속 확산 방지재는 제2 열팽창계수를 포함하며, 상기 제1 열팽창계수는 상기 제2 열팽창계수보다 20% 초과 만큼 상이한 전극.
  6. 폴리실리콘의 화학기상증착을 위한 전극에 있어서,
    루멘 주위에 전도성 벽을 가지는 코어 튜브로서, 상기 루멘은 상기 코어 튜브의 제1 단과 제2 단 사이로 연장되어 상기 전극을 통해 액상 냉각제를 이송하는 코어 튜브;
    및
    상기 전도성 벽 주위에 있으며, 외부 요철면을 포함하는 방지막을 포함하는 전극.
  7. 제6항에 있어서, 상기 코어 튜브는 상기 루멘의 중심축으로부터 반경 방향으로 외부로 연장된 핀(fin)을 포함하고, 상기 핀은 복수의 골(valley) 사이에서 피크를 가지며, 상기 피크는 상기 중심축으로부터의 골들의 각각의 반경 방향 이격보다 더 큰 상기 중심축으로부터의 각각의 반경 방향 이격을 가지는 전극.
  8. 제7항에 있어서, 상기 외부 요철면은 상기 중심축 둘레로 주변 방향으로 상기 핀 상에서 연장되고 곡선형 단면의 외측 엣지를 포함하는 전극.
  9. 제7항에 있어서, 상기 외부 요철면은 상기 중심축 둘레로 주변 방향으로 상기 핀 상에서 연장되고 직선형 단면의 외측 엣지를 포함하는 전극.
  10. 제7항에 있어서, 상기 피크와 상기 중심축 사이의 반경 방향 이격은 상기 전극이 축 방향 요철을 포함하도록 상기 코어 튜브의 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에서 변동하는 전극.
  11. 제7항에 있어서, 상기 핀은 상기 전극이 실(thread)을 포함하도록 상기 코어 튜브의 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에서 상기 중심축 둘레로 나선형으로 연장되는 전극.
  12. 결정형 실리콘 소재를 제조하는 방법에 있어서,
    루멘 주위에 전도성 벽을 가지는 코어 튜브를 포함하는 전극에 폴리실리콘을 증착하는 단계로서, 상기 폴리실리콘을 증착하는 단계는 상기 전극 주위에 폴리실리콘 튜브를 형성하는 단계;
    상기 코어 튜브의 루멘을 통해 액상 냉각제를 흐르게 하여 상기 전극으로부터 상기 폴리실리콘 튜브를 분리하는 단계;
    상기 폴리실리콘 튜브로부터 상기 전극을 제거하는 단계;
    및
    상기 폴리실리콘 튜브를 처리하여 결정형 실리콘 소재를 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전극은 상기 전도성 벽 주위에 방지막을 포함하며, 상기 방지막은 금속 확산 방지재 및 외부 요철면을 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 방지막은 상기 전도성 벽을 덮는 내부 방지막 층 및 상기 내부 방지막 층을 덮는 외부 방지막 층을 포함하며, 상기 내부 방지막 층은 상기 금속 확산 방지재를 포함하고, 상기 외부 방지막 층은 제2 금속 확산 방지재를 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 코어 튜브는 상기 루멘의 중심축으로부터 반경 방향으로 외부로 연장된 핀(fin)을 포함하고, 상기 핀은 복수의 골(valley) 사이에서 피크를 가지되, 상기 피크는 상기 전극이 주변 요철을 가지는 단면 외측 엣지를 포함하도록 상기 중심축으로부터의 골들의 각각의 반경 방향 이격보다 더 큰 상기 중심축으로부터의 각각의 반경 방향 이격을 가지는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 피크와 상기 중심축 사이의 반경 방향 이격은 상기 전극이 축방향 요철을 포함하도록 상기 코어 튜브의 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에서 변동하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 액상 냉각제는 실온 미만의 온도를 가지는 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 액상 냉각제는 1.5보다 큰 비열용량을 가지는 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 폴리실리콘 튜브를 처리하는 단계는 상기 폴리실리콘 튜브를 용융하여 단결정 실리콘 소재를 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 폴리실리콘 튜브를 처리하는 단계는 상기 폴리실리콘 튜브를 용융하여 다결정 실리콘 소재를 성장시키는 방법.
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