KR960013579B1 - Efg 결정성장장치용 습식 팁다이 - Google Patents

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내용 없음.

Description

EFG 결정성장장치용 습식 팁다이

제1도는 본 발명의 도가니/모세관다이조립체가 사용되는 것을 보인 통상적인 EFG 결정성장장치의 부분 단면도.

제2도는 종래기술의 도가니/모세관다이 유니트의 단면도.

제3도는 본 발명이 결합된 도가니/모세관다이 유니트의 부분 단면도.

제4도는 제1도, 제3도 및 제5도-제7도에서 보인 도가니/모세관다이의 평면도.

제5도는 제4도의 5-5선의 단면도.

제6도는 제4도의 6-6선 단면도.

제7도는 다이에 관련하여 성장결정체의 성장 및 해자미니스커스를 보인 제4도의 7-7선 단면도.

본 발명의 EFG 방법으로 용융물로부터 결정체를 성장하는 장치에 관한 것으로, 특히 이러한 장치에 사용되는 독특한 다이에 관한 것이다.

엣지-디파인드 필름공급형 결정성장기술(edge-definded, film-fed, crystal growth technique ; EFG 방법)에 있어서, 관상결정체, 예를들어 원형단면 또는 다각형 단면을 갖는 중공결정체는 용융실리콘의 도가니로부터 다이에 형성된 하나 이상의 모세관을 통하여 다이의 단부, 즉 상부면으로 모세관작용에 의하여 운반되는 공급물질의 액상필름으로부터 종자에서 성장된다. 결정체의 형태는 다이의 최상측부, 즉 상단면의 외부 또는 변부 구조에 의하여 결정된다.

예를 들어 EFG 방법으로 성장된 9각형 또는 10각형의 다각형 중공결정체는 모서리에서 다수의 평면기재로 나누어지고 이들이 광전태양건전지를 만드는데 사용된다.

종래, 미국 특허 제4,230,674호(Taylor)외에 기술된 형태의 EFG 다이는 전형적으로 상단면, 상기 상단면과 교차하는 적어도 하나의 모세관과, 약 65˚의 각도, 즉 다이의 수직 축선에 대하여 약 25˚의 각도로 상단면과 교차하는 내외측면으로 구성된다.

이러한 공지의 EFG 다이에 있어서는 적어도 두가지의 이유로 결정성장의 초기화, 즉 결정성장장치의 종자성장초기화가 어려운 경향이 있다. 그 한가지 이유는 비교적 결정성장이 비교적 좁은 다이 온도 범위내, 즉 그로쓰 윈도우(growth window) 내에서 시작되어야 하는 것이며, 다른 한가지 이유는 다이의 주위에서 온도변화가 심한 경향을 보이는 것이다.

상기 언급된 이유중의 첫 번째 것은 두 번째의 이유에 어느 정도 기여한다.

결정성장은 상기 그로쓰 윈도우이하의 온도에서는 이루어지지 않는다. 즉 종자의 다이에 동결된다. 결정성장이 이러한 결정성장이 가능한 좁은 범위의 다이 온도이상의 온도에서 시도될 때에 다이와 종자(또는 성장결정)사이의 액상 필름은 파열되는 경향을 보일 것이다. 즉, 종자가 액상필름으로부터 분리되어 그 결과로서 액상실리콘이 다이의 내외측면으로 튀기거나 넘쳐흐르게 될 것이다.

엎질러진 실리콘은 반응하여 다이의 측면에 실리콘탄화물의 퇴적물을 남길 것이다.

아울러 정상결정성장과정에 관련하여 어느 정도의 실리콘탄화물이 다이의 측면에도 퇴적될 것이다. 이러한 실리콘탄화물의 퇴적물은 다이측면의 다른 미반응 액상실리콘과 함께 다이의 열도전도성과 방사성을 변화시키는 경향을 보인다. 전도성과 방사선의 이러한 변화는 열손실면에서 부분변화에 지나지 않으나, 그 결과로 다이의 전주면온도가 일정치 않게 한다.

다이주연에서의 열대치현상은 이러한 다이를 구성하고 있는 흑연질의 기공성, 밀도와/도는 전도성의 피할 수 없는 미묘한 변화에 의하여 좋지 않은 영향을 받게 된다. 이러한 흑연특성의 변화는 열의 흐름을 부분적으로 변화시켜 엎질러진 실리콘이 다이의 표면으로 침투하는 깊이를 변화시키므로서 다이의 온도에 영향을 준다.

다이의 주연에 나타나는 열대칭의 변화는 결정성장체의 부분적인 두께변화를 일으킨다. 이러한 두께변화는 결정체로부터 절단한 기재가 얇으면 깨지기 쉬우므로 중공형의 다각형 결정체로부터 생성되는 태양전지의 수가 감소되도록 할 것이다. 더욱이 이러한 결정체로부터 절단된 기재의 두께의 변화로 평탄치 않게 된다. 이와 같은 평면의 비평탄성은 기재의 표면에 전극을 부착시키는 것과 같은 일부 태양전지제조과정의 수행이 보다 어렵도록 한다.

이미 언급된 바와 같이, 공지의 EFG 결정성장장치에 있어서, 미니스커스가 파열될 때, 즉 고체/액체경계면이 단절될 때에 액상실리콘이 다이를 넘쳐 흐르게 될 것이며, 이러한 오우버플로우는 다이에 인접한 결정성장장치의 일부에도 넘쳐흐르게 될 것이다. 이와 같이 용융실리콘이 넘쳐흐르면 상기 언급된 바와 같이 열의 비균일성을 보일 것이며, 심한 경우 다이와 성장장치의 인접한 기계적인 부분을 성장설비를 파괴시키고 도가니내의 용융실리콘을 오염시킬 수 있으며 그 밖에 결정성장장치를 손상시킬 수도 있다.

성장미니스커스의 파열 또는 단절을 방지하기 위하여 조작자는 성장장치의 조작에 고도의 주위와 부지런함을 보여야 한다. 이와 같은 고도의 주위는 조작자가 항상 유지하는데 어려움이 있어 불운한 일이 피할 수 없이 일어나는 경우 없이 일어나는 경우 EFG 다이의 평균사용 수명이 비균일한 습윤 및 파국적인 일출메카니즘에 의하여 크게 단축되는 결과를 가져온다.

종래의 EFG 다이에 있어서는 결정성장중에 다이상부의 성장미니스커스와 도가니내의 벌크용융물 사이의 온도차이, 즉 온도기울기가 크며, 벌크 용융물의 온도는 성장미니스커스의 용융물 온도보다 높다. 온도기울기가 크다는 것은 결정성장 과정에서 안정을 유지하는데 있어서는 성장미니스커스에 대하여 요구되는 것이다.

종래의 EFG 다이에 있어서, 성장미니스커스의 큰 온도 기울기는 다이를 통한 미니스커스로의 열흐름의 연속성과 다이의 높은 내열성 때문에 성장미니스커스와 도가니내 용융물 사이의 다이 모세관에서도 온도기울기가 크게 된다.

요구된 도가니의 높은 온도에 의한 바람직하지 않은 결과는 도가니물질이 용융물에 과다하게 용해될 수 있다는 데 있다. 용융물이 도가니로부터 다이상부로 다이모세관을 거슬러 올라갈 때에 용융물의 온도가 감소되고 과포화상태가 되어 용해되고 반응된 도가니 물질이 다이모세관과 다이 팁에 침전될 것이다. 이러한 침전물은 모세관통로를 폐색시켜 용융물이 다이상부에 이르지 못하도록 하여 결국은 결정성장이 이루어질 수 없도록 한다. 또한 이러한 침전물은 다이상부와 다이상부의 가장자리 형태를 변형시켜 바람직하지 않게 다이로부터 성장되는 결정의 형태를 변형시킨다.

본 발명의 목적은 다이와 결정성장체사이의 액상필름이 파열되지 않고 그 결과로서 용융실리콘이 다이의 외면으로 흩어지지 않으며 결정성장장치의 정상적인 작동으로 다이 주위의 온도가 크게 변화하지 않음을 특징으로 하는 EFG 결정성장장치용의 개선된 도가니/다이조립체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다이에 결정체가 동결되지 않고 결정체를 다이에 연결하는 액상필름의 결핍, 즉 액상필름으로부터 파열이 없이 다이온도변화에 대한 허용정도를 증가시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다이와 성장결정체사이의 미니스커스가 파열시 방출되는 용융실리콘이 다이에 인접한 장치의 영역으로 넘쳐흐르는 것을 방지할 수 있게 된 EFG의 결정성장장치용 도가니/다이유니트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파종이 보다 용이한 EFG결정성장장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 언급된 목적들을 달성할 수 있게 된 도가니다이를 EFG결정성장장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다이상부와 도가니내 용융물 사이의 온도차이를 줄이고, 다이모세관에서 용융물의 온도기울기를 줄여 용융물의 과포화정도를 줄이므로서 모세관과 다이상부에서 용해되고 반응된 도가니 물질의 침전효과를 줄이는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 용융물로부터 관상결정체의 새롭고 개선된 성장방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 이와같은 목적과 다른 목적들은 독특한 EFG 다이와, 용융실리콘을 수용하기 위한 공간(용융물 수용조)를 형성하는 측벽 저면벽을 갖는 도가니로 구성되어 EFG 방법으로 관상체를 성장시키기 위한 장치를 제공하므로서 성취될 수 있다. 다이는 상단면과 이 상단면에 교차하는 내외측면을 갖는 다각형 단면의 수직탑으로 구성된다. 이 다이 팁은 하나 이상의 공급모세관, 즉 모세관 부분의 통로로 구성되고 다이의 상기 상단면에서 끝나는 상측단부와 도가니내의 용융물에 연통된 하측단부를 가짐을 특징으로 한다. 또한 다이는 동심원상의 제1 및 제2(내측 및 외측)의 환상해자를 포함한다. 내측해자는 다이 팁의 내측면에 인접하고 실리콘용융물이 다이 팁의 내측면에 접촉되어 수용될 수 있게 되어 있다. 외측해자는 다이팁의 외측면에 인접하여 있고 실리콘용융물이 다이 팁의 외측부에 접촉되어 수용될 수 있게 되어 있다. 이들 내외측해자는 하나이상의 모세관크기를 통로를 통하여 도가니내의 용융물과 만난다. 선택적으로 제2(외측)해자를 둘러싸도록 제3해작가 제공될 수 있다. 이와 같은 다이는 전체높이가 비교적 낮아(종래기술의 다이에 비하여), 다이 팁상부의 온도와 도가니내 용융물의 온도사이의 온도차가 작게된다.

실리콘용융물은 모세관작용으로 도가니로부터 모세관을 통하여 다이 팁의 상단면으로 안내된다. 실리콘용융물은 모세관작용으로 도가니로부터 모세관통로를 통하여 내외측해자로 안내된다. 내외측해자내의 실리콘용융물은 각 내외측 다이표면을 따라 표면장력에 의하여 상측으로 끌어 슬려져 전 표면에 걸쳐 미니스커스를 형성한다. 이들 해자(垓字)의 미니스커스는 다이 팁의 측면에서 그 형태가 한정되는 모서리 하측에 부착되는 반면에 분리성장미니스커스는 다이 팁의 상부면 변부에 부착된다. 성장미니스커스가 파열되는 경우, 즉 액상실리콘이 다이의 내외측으로 흩어지는 경우에 액상실리콘은 내외측해자에서 파열되며 이로써 액상실리콘이 도가니내에 그리고 제3의 방사상 외측해자가 있는 경우 이 해자내의 용융물로 되돌아갈 것이다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도와 제3도-제7도는 도가니/모세관다이로 구성된 본 발명의 구체화된 실시형태를 보인 것이다. 제1도는 EFG결정성장장치(20)에 설치된 본 발명에 따른 도가니/모세관다이 유니트(18)를 보이고 있다. 결정성장장치는 미국 특허 제4 544 528 (stor mnont외)에 기술된 성장장치와 유사한 것이다. 도가니/모세관다이 유니트(18)는 다이 팁의 외면이 전체 성장과정을 통하여 형상 용융물에 의하여 적시어져 있는 습식형태로 되어 있다.

장치(20)는 내부에 도가니/다이유니트(18)와 내외측의 중공형 휴가열체(26)(28)가 배치되는 노갑체(22)로 구성된다. 도가니/다이유니트는 노갑체(22)의 중앙에 배치되는 짧고 속이 비어 있으며 상부 개방형의 직삼각형 또는 원통형의 형태인 도가니(24)로 구성된다. 이 도가니(24)는 용융물(29)의 수용되는 공간을 형성하는 수직측벽(25)과 저면벽(27)으로 구성된다. 모세관다이(19)는 측벽(25)의 상측단부와 일체로 구성되는 것이 좋다.

내측후가열기(26)는 중공형의 형태이고 내부공간(30)을 형성한다. 내측후가열기(26)는 원통형 다각형 단면의 관상 부재로 구성되는 것이 좋다. 내측후가열기(26)는 측벽(31)과 상단벽(32)으로 구성된다. 내측후가열기(26)의 전단면부는 개방되어 내측후가열기(26)는 내부공간(20)이 도가니(24)의 내부와연통한다. 도가니(24)는 중앙공(36)을 갖는 중앙후브(35)로 구성된다. 후브(35)는 도가니의 저면벽(27)에 일체로 형성되어 상측으로 연장되어 있다. 이 후브(35)는 도가니내의 용융물레벨상측으로 돌출되게 측벽(25)의 상부로 연장되어 있다.

전형적으로 중공형 도관(35)(제1도)이 후브(35)에 결합된다. 도관(37)은 실리콘 큰 고체입자가 용융물(29) 측으로 하락하는 도가니 상부의 영역으로 후브(35)의 중앙공 (36)을 통하여 실리콘 고체입자가 공급되는 적당한 용융물 보충장치(38)와 결합된다. 예를 들어, 실리콘용융물 보충장치(38)는 본 발명의 주요부분은 아니며, 미국 특허 제4 4661 324호(Sink 외)에 기술된 칩공급기의 형태일 수 있다.

아울러, 장치(20)는 종자조립체(40)로 구성된다. 이 종자 조립체(40)는 노갑체(22)내에 배치치되고 종자홀더(42)와 종자(44)를 포함한다. 종자조립체(40)는 종자홀더 (42)를 다이(18)에 대하여 이동시킬 수 있게 된 인상기구(46)에 착설된다.

또한, 장치(20)는 보열체(47)와, 도가니(24)에 인접하여 노갑체(22)를 둘러싸고 있는 가열코일(48)을 포함한다. 보열체(47)는 다이/도가니조립체(18)의 바로 아래에 배치되어 이를 지지하는 짧은 동체로 되어 있다. 비록 도시하지는 않았으나, 노갑체(22)에 착설된 기대가 보열체(47)와 도가니/다이 유니트(18)의 지지체로서 작용함을 이해할 수 있을 것이다. 보열체(47)는 흑연 또는 기타 적당한 물질로 구성되고 가열코일(48)에 의하여 발생된 전자기에너지를 받아 가열된다. 보열체(47)는 그 열을 도가니(24)에 전달하여 도가니내에서 실리콘이 용융상태를 유지하도록 한다.

제2도에서 보인 바와같이, EFG성장장치에 종래 사용된 형태의 통상적인 단일도가니/모세관다이조립체는 중공형 결정체(54)가 성장되는 상부면(52)을 갖는 다이 팁(50)으로 구성된다. 다이 팁(50)은 도가니(24)의 측벽(25)의 상측단부와 일체로 구성되어 있다. 다이 팁(50)은 결정체(54)의 성장축선에 대하여 예각(약 30℃를 넘지 않는 것이 좋다)을 이루도록 상부면(52)에서 하측으로 경사진 내외측 외측면(56)(58)으로 구성된다. 다이상부면(52)은 이 다이상부면으로부터 도가니의 내부와 연통하는 챔버(62)측으로 하향연장된 수직모세관 슬로트(60)을 통하여 도가니(24)내의 용융물(28)과 만난다.

제3도-제7도는 본 발명을 보인 것으로, 다이 팁의 외측면이 전체성장 과정중에 액상실리콘으로 덮일 수 있도록 되어 있는 EFG모세관다이(19)로 구성된다. 제3도에서는 개략적으로 도시하고 제4-7도에서 보다 상세히 도시한 다이는 측벽(25)의 상측단부와 일체로 형성된 수직 다이 팁(100)으로 구성된다.

다이 팁(100)은 비록 그 단면이 원형, 직선형 또는 기타 다른 형태일 수 있으나, 예를들어 8각형이나 9각형의 단면구조를 갖는다. 특히, 다이 팁(100)의 내외측면은 다각형, 예를들면 8각형이나 9각형 단면구조를 갖는다. 제3도에서 보인 바와같이, 다이 팁(100)은 평면형태이고 도가니(24)의 용융물의 표면에 평행하게 연장된 상단면(102), 다각형 구조의 내부외측면(104)과, 역시 다각형 구조의 외부외측면(106)을 갖는다. 따라서, 제4도에서 보인 바와같이, 측면(104)은 8개의 평면부(104a-104h)로 구성된다. 또한 측면도 평면부(104a-104h)에 일치하는 8개의 평면부로 구성된다. 이들 측면(104)(106)은 상부면(102)에 수직으로 교차되게 연장되어 있다. 또한 다이 팁(100)은 예를들어 재료와 조건에 따라 약 0.01인치-0.19인치 범위의 폭, 즉 모세관크기의 방사성 크기를 갖는 중앙슬로트(108)를 포함한다.

제4도-제7도에서 보인 본 발명의 구체화된 실시형태의 설명에 관련하여 이후 상세히 셜명한 바와같이, 도가니/다이 유니트(18)는 다이 팁의 양측에서 측면(25)의 상측단부에 배치되는 두 해자(114)(116)로 구성된다. 이들 해자(114)(116)는 각각 측면(104)(106)에 의하여 그 일부가 구성된다. 제4도-제7도에서 보인 수단은 액상실리콘이 도가니(24)로부터 모세관슬로트(108)의 저면을 통하여 해자(114)(116)측으로 안내되도록 제공된 것이다. 이 액상실리콘은 슬로트(108)에서 모세관작용으로 상부면(102)까지 상승하고 외측면(104)(106)을 따라 표면 장력의 작용으로 해자(114)(116)측으로 이동된다. 내외측해자 미니스커스(115)(117)는 표면장력의 작용으로 외측면(104)(106)에서 형성된다. 이들 미니스커스는 결정성장중에 계속 유지되어 다이 팁(100)의 내외측면(104)(106)이 전체 결정성장과정 중에 항시 용융물로 적시어져 있게 된다. 해자미니스커스(115)(117)의 형성에 관한 것은 이후에 상세히 설명된다. 제3도에서, EFG결정성장의 초기화 과정에서 내외측성장미니스커스(110A)(110B)가 특정인 성장필름(110)은 상부면(102)과 성장결정체(112)의 저면사이에 형성된다.

액상실리콘이 슬로트(108)를 통하여 상부면(102)으로 안내되고 표면장력으로 내외측면(104)(106)의 상측단부면측으로 상승하도록 하기 위하여서는 도가니(24)내에서 용융물의 레벨을 적경 범위내로 유지하는 것이 좋다. 용융물의 레벨이 너무 낮으면 해자미니스커스(115)(117)가 형성되지 않거나 측면(104)(106)의 상측면부터까지 이르지 못한다. 또한 도가니내의 용융물레벨이 너무 높으면 해자미니스커스(115)(117)가 성장미니스커스(110A)(110B)까지 연장되어 다이 팁(100)의 상부면(102)이 잠겨 변부성장에 의한 결정성장이 중단된다. 즉, 성장 결정체의 형태가 상단면(102)의 내외측변부구조에 의하여 더 이상 결정되지 아니한다.

이에 관하여, 제3도에서 보인 바와같이, 해자미니스커스(115)(117)가 성장미니스커스(110A)(110B)측으로 확장되는 것을 방지하기 위하여서는 해자미니스커스(115)에 대한 습윤각도(A)(제3도), 성장미니스커스(110A)에 대한 습윤각도(B)(제3도)와, 측면(104) 및 상단면(102) 사이의 각도(C)(제3도)의 합이 180°이하이어야 하는 것으로 판정되었다. 동일한 조건이 미니스커트(117)(110B)에 대한 습윤각도와 각도(C)의 합에도 적용된다.

상단면(102)이 평탄하거나, 각도(C)가 90°일 필요가 없다(비록 도시된 실시형태의 경우는 그렇다 하더라도). 대신에 각도(C)는 각도 A+B+C가 180°이하이고 각도(A)(B)가 각각 다이에 대한 용융물의 평형접촉각도보다 크거나 같은 조건을 갖는다(흑연에 대한 액상실리콘의 평형접촉각도는 30°이다).

각도 A+B+C =180°의 조건이 유지되는 한, 해자(114)(116)의 폭, 도가니(24)에서 용융물 표면상부의 상단면(102)의 높이. 상단면(102)의 폭과, 도가니(24)내에서 용융물의 레벨은 달라질 수 있다.

만약에 용융물보충장치가 상기 언급된 공식에 따르는 미니스커트 형성각도를 얻을 수 있는 범위내에서 도가니내에 용융물의 레벨을 유지하도록 조절되는 경우에 본 발명의 실시를 위하여 다양한 용융보충시스템이 사용될 수 있다. 적당한 용융보충장치로서는 미국특허제 4 661 324호에 기술된 것이 있다.

결정성장을 시작하기 전에 도가니(24)내의 용융물 레벨은 액상실리콘이 모세관 작용으로 슬로트(108)의 상측단까지 안내되고 해자미니스커스(115)(117)가 형성되오 제3도에서 보인 바와같이 다이 팁의 각 외측면(104)(106)을 용융물이 적시도록 하는 레벨까지 유지된다.

제1도와 제3도에서, 결정성장은 종자(44)가 다이(100)의 상단면(102)에 접촉하여 용융되기 시작할 때까지 종자홀도(42)를 하강시켜 시작한다. 종자는 용융으로 종자실리콘이 액상화된 것이 슬로트(108)내의 용융물과 연결될 때까지 고정적으로 놓여 있게 된다. 그리고 종자(4)를 상단면(102)으로부터 상측으로 당겨올리므로서 종자와 상단면사이에 내외측 성장미니스커스(110A)(110B)를 갖는 성장필름(110)이 형성되도록 한다. 종자와 상단면(102)으로부터 인상될 때에 성장필름(110)의 일부가 종자에 접근한 부분에서부터 고화되기 시작한다.

종자 결정이 다이로부터 더욱 상측으로 인상되므로서 새로운 용융실리콘이 모세관 작용으로 중앙슬로트(108)측으로 보충되므로서 성장필름(110)을 보충하며 성장필름의 부가되는 용융실리콘이 고화되어 종자에 부착된 응고 실리콘에 부착되므로서 상단면(102)의 변부구조로 결정되는 단면구조의 기다란 중공형 결정체(112)가 형성된다.

제4도-제7도에서, 본 발명의 실시형태는 도가니(24)의 측벽(25)에 있는 상단면(151)(제6도)에 배치되고 그 상측으로 돌출된 다이(19)를 갖는 단일체형의 도가니/다이유니트(18)로 구성된다. 제3도에서 도시된 다이(19)의 구성에 관련하여 상기 연급된 바와같이, 본 발명 실시형태의 다이(19)는 상단면(102)을 갖는 수직다이 팁(100), 내외측 외측면(104)(106)과, 중앙의 모세관슬로트(108)를 포함한다.

또한 도가니/다이유니트는 내측해자(114), 외측해자(116) 및 오우버 플로우해자(170)를 포함한다. 내측해자(114)는 측면(104)에 일정한 간격을 두고 인접하여 형성된 측벽(25)의 상단면(151)에 있는 요구(152)(제6도)에 의하여 형성된다. 평면에서 보았을때에 내측해자(114)의 구조는 다이 팁(100)과 일치하는 것이 좋다.(제4도 참조). 따라서 예를들면 다이 팁(100)이 9각형일때에 내측해자(114)도 9각형의 구조를 갖는다.

외측해자(116)는 이것이 다이 팁(100)의 외측면(106)에 인접하여 배치된 것을 제외하고는 내측해자(114)와 유사한 구조를 갖는다. 해자(116)는 측벽(152)의 상단면(151)에 있는 요구(155)로 구성된다. 외측해자(116)의 평면형태는 다이 팁(100)과 일치한다.

오우버플로우해자(170)는 외측해자(116)를 둘러싸고 있으며 이로부터 방사상 방향으로 간격을 두고 있다. 해자(170)는 측벽(25)의 상측단부에 형성된 공간부(157)로 구성된다. 이 해자(170)는 약 0.01-0.25인치의 간격을 두고 해자(116)로부터 간격을 두고 있으며 깊이는 외측해자(116)의 깊이와 거의 같은 것이 좋다. 또한 필수적인 것은 아니나 해자(114)(116)(170)는 제6도에서 보인 바와같이 장방형의 단면을 갖는 것이 좋다. 또한 평면에서 보았을 때에 오우버플로우 해자(170)의 구조도 다이 팁(100)과 일치하는 것이 좋다.

해자(114)(116)의 방사상 크기, 즉 폭은 모세관 크기인 반면에 해자(170)의 해당크기는 모세관크기보다 크거나 같다.

또한 다이(18)는 도가니(24)의 측벽(25)에 형성된 다수의 주연방향으로 간격을 둔 경사통로(180)를 포함한다. 꼭 필수적인 적은 아니나 이들 통로(180)는 다이의 수평축선에 대하여 약 30°의 각도로 경사지는 것이 좋다(즉, 다이의 수직축선, 즉 종축선으로부터 약 60°의 각도로 경사지는 것이 좋다). 각 통로(180)는 모세관크기의 단면을 갖는 것이 좋다. 즉 최대직경이 약 0.20인치인 것이 좋다. 이들 통로(180)는 이들이 요구(152)의 저면모서리, 중앙슬로트(108), 요구(155) 및 측벽(25)의 내측면(159)과 교차되게 배치된다. 따라서, 경사진 통로(180)는 내외측해자(114)(116)와 중앙슬로트(108)를 도가니(24)의 내부와 연결하므로서 이후 상세리 설명되는 바와같이 액상 실리콘이 모세관작용으로 도가니(24)로부터 내외측해자와 중앙슬로트측으로 안내되도록 한다.

본 발명의 작동을 최적화하기 위하여 다이팁의 높이와 폭, 그리고 모세관슬로트(108)의 폭이 일정한 크기의 범위내에서 있는 것이 중요하다. 이와 관련하여 제4도-제7도에서 보인 다이팁(100)은 그 상단면(102)이 제2도에 도시된 형태의 통상적인 EFG다이의 상단면보다 도가니(24)의 용융물표면에 더 근접하여 배치되고, 외측면,(104)(106) 사이에서 측정된 상단면(102)의 전체폭은 제2도에서 보인 형태의 통상적인 EFG의 폭보다 크게 구성되는 것이 좋다.

특히, 다이팁(100)은 상단면 (102)과 해자(114)의 타측부에서 해당 상부면(151A)(또는 해자 116의 상단부에거 해당상부면 151B) 사이의 거리(H)(제6도)가 약 0.05-0.09인치, 좋기로는 약 0.07인치가 되게 구성되는 것이 좋다. 물론, 상단면(102)과 도가니(24)내의 용융물(29)의 표면사이의 거리는 도가니(24)내의 용융물레벨에 따라 달라질 것이며 통상적으로 도가니에는 그 상측벽부까지 용융물이 채워지지 않으므로 거리(H)(제6도)보단는 약간 크다. 그러나, 도가니와 해자(114)(116)내에서 용융물의 허용가능한 레벨상부의 상단면(102)의 높이는 다이 모세관슬로트(108)와 해자에서 용융물의 모세관상승의 외측면(104)(106)를 따라 상단면(102)의 변부까지 다이상부의 최고높이 까지 이르도록 하는 높이보다 높아서는 아니된다. 예를 들어 제한하는 것은 아니나 도가니내에서 융융물의 레벨은 0.15-0.56인치의 범위, 좋기로는 0.26-0.34인치의 사이의 범위내에서 유지되어야 한다. 외측면(104)(106)사이에서 측정된 상단면(102)의 폭은 0.02-0.20인치이고 0.08인치의 폭이 가장 좋다.

다이(19)의 구체화된 실시형태에서, 모세관슬로트(108)는 0.01-0.19인치범위의 폭을 가지며 약 0.04인치의 폭이 좋다.

본 발명 실시형태에서 다음의 다이(18)에 관련한 작동의 설명에서, 성장과정의 시작전에 그리고 성장과정중에 도가니(24)내에서 액상실리콘의 레벨은 적절한 용융물의 보충으로 사전에 결정된 범위내로 유지되는 것으로 가정된다.

도가니(24)에 액상실리콘이 수용되면 이 액상실리콘은 모세관작용으로 경사통로(180)를 통하여, 내측해자(114), 다이팁(100)의 중앙슬로트(108)와, 외측해자(116)측으로 안내된다. 내외측해자에는 액상실리콘이 내외측해자 외측면(104)(106)에 접촉하는 레벨까지 액상실리콘으로 채워진다.

해자(114)(116)내의 액상실리콘은 표면장력에 의하여 내외측 외측면(104)(106)를 따라 상승하여 해자미니스커스(115)(117)(제7도)를 형성한다. 액상실리콘은 외측면(104)(106)과 상단면(102)의 접속부까지 외측면(104)(106)상으로 상승하는 반면에 성장미니스커스(110A)(110B)는 다이(100)의 상단면(102)의 변부와 성장결정체 사이로 연장된다.

결정성장과정은 본 발명의 포괄적인 설명과 제3도에 도시한 것에 관련하여 상기 언급된 방법과 동일한 방법으로 시작되고 유지된다. 종자결정이 다이로부터 인상될 때에 중공실리콘결정체가 종자로부터 성장된다. 결정성장물질은 모세관작용으로 슬로트(108)를 통하여 상단면(102)으로 운반되는 액상실리콘으로부터 전적으로 공급된다. 성장과정중에 상단면(102)과 외측면(104)(106)은 액상실리콘으로 적시어진 상태, 즉 습윤된 상태가 유지된다.

때때로, 전형적으로 성장과정의 시작과 종료시에 성장결정체가 예를 들어 과잉다이온도 또는 과잉인상속도에 의하여 성장경계면으로부터 분리되는 경우가 있다. 이와같이 분리되는 경우에 액상실리콘은 다이팁으로부터 내외측해자(114)(116)측으로 흩어지게 된다. 이러한 상황에서 일부의 액상실리콘은 내외측해자를 넘어 도가니(24)측으로 또는 오우버플로우해자(170)측으로 흩어질 것이다. 내외측해자(114)(116)측으로 흩어지는 액상실리콘은 이들 해자에 이미 액상실리콘이 수용되어 있으므로 성장과정에 영향을 주지 않는다. 전형적으로, 오우버플로우 해자(170)측으로 흩어지는 액상실리콘은 거기에 그대로 머물러 있어 성장과정이 종료된후에 다이에 퇴적된다.

상기 언급된 바와같이, 통상의 EFG 다이, 예를 들어 미국 특허 제4,544,528에서 보인 바와 같은 다이는 여러 가지 문제점이 있다. 첫째로, 폭면이 4인치 8각형 또는 9각형 결정체를 성장하는 다이와 같은 통상적인 대형크기의 EFG 다이로서 결정성장을 시작하거나 유지하기 곤란한 경우가 있다. 둘째로 전둘레에 걸쳐 두께가 일정한 결정체를 성장시키는 것이 어렵다. 세째로, 결정성장과정의 시작과/또는 종료에 관련하고, 또한 성장과정의 다른 시간에 다이와 결정성장장치의 인접한 부분을 넘어 액상실리콘이 넘쳐흐르기 쉽다. 본 발명의 습식 다이팁은 이러한 문제점을 해소하거나 줄일 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명에 따라 구성된 다이는 통상의 EFG 다이에 비하여 보다 광범위한 온도범위에서 결정성장이 만족스럽게 시작되고 유지될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 다이에 있어서, 도가니내의 용융물 레벨은 통상의 EFG다이에 비하여 상단면(102)에 대한 높이가 높다. 또한 상단면(102)는 종래 EFG다이의 상단면 보다 넓다. 다이팁(100)의 구성에 있어서, 이들의 변화에 의하여 성장미니스커스(110A)(110B) 높이가 높으므로 상단면(102)과 성장결정의 저면에서 용융물/고체경계면 사이의 온도차이가 통상의 EFG 다이보다 크다. 이러한 온도차이의 증가는 동결되거나, 미니스커스로부터 분리됨이 없이 성장결정과정에서 다이 주연의 온도변화를 허용하는 역량이 증가한다.

본 발명이 두 번째 문제점을 해결하는 방법에 있어서, 다이(18)는 다이팁의 온도, 표면특성과 변부구성이 통상적인 EFG다이의 경우보다 성장과정중에 보다 더 균일하게 유지될 수 있게 되어 있다. 본 발명에 있어서, 내외측의 외측면(104)(106)과 다이팁(100)의 상단면(102)은 전성장과정중에 액상실리콘으로 적시어져 있는 상태가 유지된다. 다른 한편으로 종래의 EFG다이에 있어서는 다이팁의 외측면 일부가 액상실리콘에 흩어지거나 다른 뜻하지 않은 일로 액상실리콘에 의하여 덮이는 반면에 다이의 나머지 부분은 마른상태, 즉 용융물과 접촉하지 않은 상태 그대로 있게 된다. 액상실리콘은 흑연에 비하여 열전도성은 약 두배이고 방사성은 약 반이므로 흩어지는 액상실리콘에 의하여 통상적인 EFG 다이의 측면에 국부적인 열점이 형성된다. 따라서, 통상적인 EFG다이의 전 주연에 걸쳐 온도가 일정치 않아 통상적인 EFG 다이를 이용하여 성장된 결정체의 두께는 전 주연에 걸쳐 일정하지 않게 된다. 이러한 문제점은 다이팁(100)의 전체 외측면이 습윤상태로 유지되고 습윤영역과 건조영역의 교차배열에 의한 온도변화가 방지되는 본 발명에 의하여 해결될 수 있다.

또한, 두 번째 문제점에 대하여, 다이팁(100)의 전체 외측면이 결정성장과정중에 용융물으로 적시어져 있는 상태가 유지되므로 모세관(109)과 다이팁의 외측면에 실리콘 탄화물의 형성이 현저히 감소되거나 용융물내에 거의 잠기므로 적어도 균일하게 되어 유해정도가 감소된다. 잘 알려진 바와 같이, 실리콘 탄화물의 퇴적물은 종래 EFG 다이에서 액상실리콘이 접촉하는 부분에서 발달된다. 실리콘탄화물은 흑연과는 전도성과 방사성이 다르므로 종래 EFG 다이의 다이 팁에서 이들 실리콘탄화물의 퇴적물에 의하여 국부적인 온도차이를 보인다. 이들 국부적인 온도차이는 실리콘탄화물이 퇴적되는 다이로부터 성장되는 결정체의 두께가 변화하는 원인이 된다.

다이의 열특성에 영향을 주는 것에 더불어, 실리콘탄화물의 퇴적물은 다이팁 상단면의 표면특성과/또는 변부구조는 변경시킨다. 따라서, 성장결정체의 구조가 퇴적된 실리콘탄화물에 의하여 영향을 받는다.

실리콘탄화물은 다공성 결정구조로 성장하므로 다이 상부로부터 실리콘을 흡인하여 고정하는 투과성 구조를 형성하여 모세관(108)에 영속적으로 생성된다. 실리콘탄화물의 생성으로 다이의 구조가 변화하고 결정두께가 달라지는 원인이 되며 용융물이 성장필름(110)측으로 유동되는 것을 방지할 수도 있다.

또한, 두 번째 문제점에 관련하여, 종래 EFG 다이에서 고체구조를, 즉 흑연을 함유하는 영역에서 다이(18)가 기공, 통로 또는 다른 공간부를 포함한다. 흑연 대신에 결정성장중 다이(18)내의 이들 공간부에 액상실리콘이 수용되는 한 액상실리콘이 흑연의 열전도성에 비하여 열전도성이 두배 이상이므로 열전도성율이 개선된다. 또한 액상실리콘은 흑연보다 그 특성이 보다 균일하므로, 다이팁(100)의 온도가 통상의 EFG 다이보다는 다이(18)에 있어서, 그 전 주연에 걸쳐 보다 균일하게 유지된다.

다이유니트(18)는 이와같이 발달되는 실리콘탄화물의 퇴적물이 성장결정체의 두께를 일부 변형시키지 않거나 최소한의 변화를 보이도록 퇴적될 수 있게 되어 있다. 특히 모세관슬로트(108)와 다이 상단면(102)이 비교적 넓기 때문에 다이 상부의 평탄부에 비교적 많은 양의 실리콘탄화물이 퇴적되어도 성장미니스커스의 형태가 변화되지는 않는다.

다이유니트(18)의 설계에 있어서 다른 관점은 다이(19)의 전 주연에 걸쳐 온도의 균일성이 증가되도록 하고 결정체의 성장이 그 벽두께가 보다 균일하게 되도록 한다. 다이(19)는 미국 특허 제4,230,674호에서 보인 형태의 종래 EFG 다이에 비하여 높이는 약1/3이고 폭은 두배이며, 습식 다이팁 영역에서는 흑연 대신에 거의 액상실리콘이 수용되어 있으므로 다이팁(100)의 수직방향 열전도가 크게 증가된다. 이러한 증가의 결과로 도가니(24)내의 용융물과 다이 상단면(102) 사이의 온도차이가 감소된다. 따라서, 도가니(24)내의 액상실리콘, 또는 모세관 통로(180)에 접촉하고 있는 액상실리콘의 최대온도가 감소된다. 또한 종래 기술의 도가니/다이 조립체에 비하여 통로(180)가 다이팁(100)에 대하여 경사져 이들이 다이의 등온선에 거의 평행하게 연장되어 흑연도가니에 접촉하는 용융물의 최대온도가 더욱 감소된다. 통상의 EFG 다이에 있어서 모세관 통로는 이들이 다이/도가니 유니트의 최고 열영역(도가니의 외측하부모서리)측으로 하향 연장되어 거의 수직을 이루고 등온선과 교차하게 되어 있다. 통로(180)을 통하여 운반되는 액상실리콘이 등온선과 평행하게 지나므로 이들 통로에서 흑연과 접촉하는 액상실리콘의 최대온도가 감소되고, 그 결과로서 도가니의 용해와 모세관슬로트(108)와 다이상단면(102)에서 용해된 도가니 물질이 침전이 모두 감소된다. 따라서, 불순물 분리가 감소되어 성장결정체의 균질성이 개선된다.

통로(180)는 다이의 상부로부터 꿇어 형성된다. 이들은 다이팁과 도가니의 측벽을 통하여 경사지게 관통하므로서 두 해자(114)(116)와 다이공급모세관(108)에 교차한다. 통로(180)가 경사지게 구성되므로서 여러 가지 잇점이 있다.

첫째로, 상기 언급된 바와 같이 통로(180)는 온도가 비교적 높아 실리콘탄화물의 형성이 보다 쉽게 이루어지는 다이구조의 영역으로 용융물이 이동하는 것을 배제하거나 방지한다. 환언컨데, 경사통로는 용융물이 도가니로부터 다이 상단면으로 이동될 때에 실리콘용융물이 이동되는 영역에서 흑연/실리콘 경계면의 최대온도를 낮추어준다.

둘째로, 통로(180)는 용융물이 두 오우버플로우 해자(114)(116)와 모세관슬로트(108)측으로 분배되도록 한다. 세째로, 경사각도 때문에 용융물이 종래 EFG 다이에서 이루어졌던 것보다 측방향 유동이 적게 일어나면서 통로(180)에서 모세관(108)측으로 유동한다. 네째로, 통로(180)는 그 구성이 용이하고 종래 기술의 다이에서 도가니로부터 다이모세관으로 용융물을 공급하는 통로를 구성하는 것보다 적은 비용으로 구성할 수 있다. 따라서 다이축선을 중심으로 하여 상호근접하게 다수의 통로(180)를 배열하는 것이 경제적이고 용이하다. 그리고 통로(180)는 다이의 등온선에 거의 평행하게 경사질 뿐만 아니라 비교적 근접한 간격을 둔 다수의 통로가 모세관슬로트와 다이상부에서 용융물이 측방향으로 유동되어야 할 필요성을 감소시킨다. 다이내에서 용융물이 측방향으로 유동되어야 할 필요성을 감소시킨다. 다이내에서 용융물이 측방향으로 유도되어야 하는 필요성이 감소되므로 불순물의 분리와 침전을 줄일 수 있는 잇점이 있다.

따라서, 본 발명의 독특한 다이는 그 높이를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 보다 등온에 근접하게 된다. 요약컨데, 도가니와 모세관통로내에 수용된 액상실리콘이 상기 열거한 용인에 의하여 그 온도가 낮아지므로 액상실리콘이 흑연다이로부터 탄소를 용출해내는 성향이 감소된다. 액상실리콘과의 반응으로 탄소가 침전되는 성향을 줄이므로서 다이팁(100)에 실리콘탄화물이 퇴적되는 것이 감소되도록 한다. 이러한 감소는 상기 언급된 바와같이 실리콘탄화물이 온도차이 때문에 퇴적되고 다이팁의 형태가 달라지도록 하므로써 다이팁으로부터 성장되는 결정체의 두께가 달라지게 하는 것을 감안할 때에 매우 유리한 것이다. 또한 이러한 감소는 실리콘탄화물이 퇴적되어 통상적인 다이의 모세관통로를 폐색하여 성장미니스커스측으로 용융물이 유동하느 것을 방지하므로서 다이의 수명을 제한하는 점을 감안할 때에 매우 유리한 것이다. 반면에 본 발명에 따른 다이는 그 사용수명이 매우 길다.

또한 다이(19)는 상기 언급된 세 번째 문제점, 즉 다이와 결정성장장치의 인접영역으로 액상실리콘의 넘쳐 흐르는 문제점을 해결할 수 있게 되어 있다. 다이팁(100)에 인접한 내외측 해자(114)(116)를 구성함으로서 성장미니스커스(110)로부터 액상실리콘이 흩어지는 것 대부분이 해자측으로 흩어져서 연속결정성장용으로 재순환된다.상당량의 액상실리콘이 흩어지는 경우에 액상실리콘이 최외측 해자(170)측으로 흩어지게 된다. 따라서 종래 EFG 다이에서 액상실리콘이 흩어지는 것에 관련된 문제점이 해소될 수 있다.

본 발명에 있어서는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 상기 장치에 어느 정도의 변경이나 수정을 가할 수 있다. 예를 들어 다이팁(100)의 상단면은 성장될 결정체의 형상에 따라서 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 또는 다른 형태의 구조를 가질 수 있다. 또한 다이/도가니 조립체의 여러부분의 상대적인 크기가 달라질 수 있다. 또한 다이의 기능이 만족스럽게 발휘될 수 있다면 제3해자가 생략될 수 있다. 그러나 용융물이 흩어지는 것을 포집하는 제3해자를 가지므로서 성장영역에서 다른 구성부분이 손상입는 것을 방지할 수 있다 .도가니/다이 조립체의 크기와 구조로 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 변경될 수 있다. 예를 들어, 다이와 EFG 다이는 두 부분으로 구성되어 도시된 바와 같은 도가니/다이 구조와 동일한 기능을 갖도록 조립될 수 있다. 이러한 변형실시 형태에서 통로(180)는 별도 구성된 다이의 일부일 수 있다.

또한 전문가라면 다른 수정실시 형태의 구성이 가능하리라고 본다. 따라서, 예시하고 본문에 상술한 모든 내용은 본 발명의 이해를 위한 것이지 본 발명에 어떠한 제한을 두고자 한 것은 아니다.

본문에 사용된 관상이라는 용어는 예를 들어 8각형이나 9각형과 같이 다각형 구조를 갖는 링형의 단면형태를 갖는 기다란 중공체를 의미하나 원형이나 다른 형태의 단면일 수 있다.

Claims (16)

1. 선택된 물질의 관상결정체를 EFG 방법으로 성장시키기 위한 장치에 있어서, 이 장치가 상기 선택된 물질의 액상공급 물질을 수용하기 위한 내부공간을 형성하는 저면벽과 측벽을 갖는 도가니와 상기 측벽에 일체로 형성된 모세관다이로 구성되고, 상기 다이는 액체/고체 성장경계면을 유지하고 상기 결정체의 형태를 조절하기 위한 팁수단으로 구성되며, 상기 팁수단은 상단면과 상기 상단면에 교차하는 내외측의 외측면으로 구성되고, 상기 도가니로부터 모세관작용으로 액체형태의 상기 선택된 물질을 운반하기 위한 운반수단이 구성되어 상기 상단면과 상기 내외측 외측면이 상기 결정체의 성장중에 상기 용융물로 항상 적시어져 있도록 함을 특징으로 하는 결정성장장치.
2. 청구범위 1항에 있어서, 상기 내외측의 외측면이 상기 상단면의 평면에 수직으로 연장됨을 특징으로 하는 장치.
3. 청구범위 1항에 있어서, 상기 운반수단이 상기 상단면에 교차하는 적어도 하나의 모세관으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
4. 청구범위 1항에 있어서, 상기 내외측의 외측면에 제1 및 제2용융물이 적하는 제1 및 제2해자수단이 구성됨을 특징으로 하는 장치.
5. 청구범위 1항에 있어서, 상기 운반수단이 상기 제1용융물을 수용하도록 상기 팁수단의 상기 내부외측면에 인접하는 제1해자수단과, 제2용융물을 수용하도록 상기 팁수단의 상기 외부외측면에 인접하는 제2해자수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
6. 청구범위 5항에 있어서, 상기 운반수단이 상기 팁수단의 상기 상단면에 교차하는 상기 팁수단의 제1모세관 통로와, 상기 도가니로부터 상기 제1모세관 통로로 액체상태의 상기 선택된 물질을 공급하기 위한 수단을 구성됨을 특징으로 하는 장치.
7. 청구범위 5항에 있어서, 상기 팁수단 또는 상기 제2해자수단으로부터 넘쳐흐르는 용융물을 수용하기 위하여 상기 제2해자수단에 일정한 간격을 두고 둘러싸여 있는 제3해자수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
8. 청구범위 1항에 있어서, 상기 상단면의 폭이 상기 상단면과 교차하는 상기 내부 및 외부의 외측면 사이에서 측정하였을 때에 0.02인치-0.20인치의 범위임을 특징으로 하는 장치.
9. 청구범위 1항에 있어서, 상기 운반수단이 상기 상단면으로 용융물을 운반하기 위한 모세관과, 상기 도가니의 내부를 상기 모세관측으로 연결하는 경사 통로로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
10. 선택된 물질의 관상결정체를 EFG 방법으로 성장시키기 위한 장치에 있어서, 이 장치가 상기 선택된 물질을 수용하기 위한 도가니, 상기 도가니를 가열하기 위한 가열수단, 상기 용융물로부터 상기 선택된 물질의 관상결정체를 성장시키기 위한 성장수단으로 구성되고, 상기 성장수단은 상기 결정체가 성장되기 시작하는 종자를 지지하기 위한 종자고정수단과 상기 도가니로부터 상기 관상결정체와 상기 종자홀도를 인상하기 위한 인상수단으로 구성되며, 상기 도가니와 일체로 형성되고 상기 중공형의 관상체가 성장되는 상기 선택된 물질의 필름은 지지하고 상기 결정체의 단면구조를 결정하기 위한 팁수단으로 구성되는 성형수단이 구성되어 있고, 상기 팁수단은 상단면과 이에 교차하는 내외측의 외측면, 상기 도가니로부터 상기 상단면측으로 모세관작용에 의하여 용융상태의 상기 선택된 물질을 운반하기 위한 모세관 수단, 상기 도가니로부터 상기 내외측의 외측면으로 용융상태의 상기 선택된 물질을 운반하여 상기 내외측의 외측면이 상기 결정체의 성장중에 상기 선택된 물질로 적시어지도록 하는 통로수단으로 구성됨을 특징으로 하는 결정성장장치.
11. 청구범위 10항에 있어서, 상기 통로수단이 상기 도가니의 내부로부터 상기 모세관수단으로 연장된 다수의 경사 통로로 구성됨을 특징으로 하는 결정성장장치.
12. 청구범위 11항에 있어서, 상기 경사 통로가 수평에 대하여 약 30˚의 각도로 경사짐을 특징으로 하는 장치.
13. 청구범위 12항에 있어서, 상기 다이팁의 양측에 배치된 제1 및 제2해자를 포함하고, 상기 내외측면이 상기 제1해자의 일부를 구성하며 상기 외부외측면이 상기 제2해자의 일부를 구성함을 특징으로 하는 장치.
14. 선택된 물질의 관상결정체를 EFG 다이와 액체상태의 상기 선택된 물질의 공급원을 수용하고 상기EFG 다이에 액체상태의 상기 선택된 물질을 공급하기 위한 도가니를 이용하여 성장시키는 방법으로서 상기 다이가 상단면, 내외측의 외측면과, 상기 도가니로부터 상기 상단면으로 액체상태의 상기 선택된 물질을 공급하기 위한 적어도 하나의 통로를 갖는 결정성장방법에 있어서, 상기 방법이 상기 관상결정체가 상기 상단면에 의하여 지지된 상기 선택된 물질의 액체필름으로부터 성장될 때에 액체상태의 상기 선택된 물질이 상기 내외측의 외측면에 접촉유지되게 하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 결정성장방법.
15. 청구범위 14항에 있어서, 상기 상단면과 도가니내에 액체상태의 상기 선택된 물질의 레벨사이의 높이 차이를 0.15인치-0.56인치 사이로 유지하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
16. 청구범위 14항에 있어서, 상기 다이가 상기 내외측의 외측면에 인접한 제1 및 제2해자를 포함하고 액체상태의 상기 선택된 물질이 상기 각 해자에 수용되며 상기 제1 및 제2해자 내의 액체상태인 선택된 물질이 상기 내외측의 외측면에 연장되어 미니스커스를 형성함을 .