[发明专利]多晶硅锭制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅锭(silicon ingot)制造装置，尤其涉及用于制造太阳能电池用多晶硅锭的装置。 

背景技术

最近，随着对太阳能电池的需求以每年百分之几十左右的速度增加，太阳能电池用多晶硅锭的需求也是年年大幅增加。一般而言，太阳能电池用多晶硅锭是在石英或石墨坩埚中填充硅原料之后通过熔融及定向凝固过程进行制造的。 

图1为现有的硅锭制造装置的剖面图。 

由美国专利第6,136,091号所公知的现有硅锭制造装置包含由在其内部形成热区(Hot zone)的工艺室构成的主体140、盛放硅原料的石英或石墨坩埚170、用于支撑石英或石墨坩埚170的支撑单元(未图示)、为了提供使硅原料熔融的辐射热能而布置在坩埚170周围的组装型四角加热器110、为了隔断释放到坩埚170周围的热量而布置在坩埚170及组装型四角加热器110周围的隔热部件190以及具有冷却水流入管路150及冷却水流出管路180的用于控制装置温度的冷却罩160等。由此，在石英或石墨坩埚内部涂敷坩埚保护层并填充硅原料之后，将坩埚和已完成的组装型四角加热器组装到铸造装置上。 

如此将坩埚和组装型四角加热器设置于铸造装置内部之后，清除装置内的空气而制造真空环境，接着再向真空状态的装置内供应氩气使内部压力恢复常压。将这一过程反复进行三次以上。为了冷却装置壁面而供应冷却水，接着向组装型四角加热器供应电源将坩埚内部温度加热到1,450℃以上，然后将这种状态维持2小时以上。当填充到坩埚内部的硅完全熔融时，对供应到组装型四角加热器的电源进行控制，使坩埚从下部开始向上部发生冷却。 

但是，只是通过控制供应到加热器的电源来进行冷却时，从坩埚下部开始的冷却情况并不均衡，因此难以使晶体均匀地成长，并导致硅锭物理性质的不均匀性。

日本专利第11092284号、第11116386号为了改进温度控制而在坩埚支撑台中心部分设置移送轴使坩埚170能够上下移动。但是，这种方案存在供应到坩埚170上的热量通过移送轴向外部扩散而发生热量损失的问题。 

发明内容

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种利用冷却板使坩埚中的熔融硅凝固，从而制造形成均匀晶粒的太阳能电池用多晶硅锭的装置。 

本发明所提供的多晶硅锭制造装置包含用于使硅熔融的坩埚、设在贴附于所述坩埚下部的支撑台的角落并用于调节所述坩埚高度的移送轴、用于加热所述坩埚的加热器以及位于所述坩埚下部而用于冷却所述坩埚的冷却板。 

附图说明

图1为现有的多晶硅锭制造装置的剖视图； 

图2为依据本发明所提供的多晶硅锭制造装置的剖视图； 

图3至图7为依据本发明所提供的硅锭制造装置的工序图。 

主要符号说明：210为工艺室，211为第一隔热板，212为第二隔热板，213为第三隔热板，221为第一加热器，222为第二加热器，230为坩埚，240为支撑台，251为第一移送轴，252为第二移送轴，260为冷却板，270为熔融硅，280为移送夹具(jig)。 

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。在此之前需要说明的是，本说明书及权利要求书中所使用的术语或词语不能限定解释为通常的含义或辞典中的含义，而应当立足于为了以最佳方式说明其发明发明人可以对术语的概念进行适当定义的原则解释为符合本发明技术思想的含义和概念。 

随之，本说明书所记载的实施例和附图中表示的结构只是本发明最佳实施例之一，并不能完全代表本发明的技术思想，因此应该理解到对于本发明而言可能会存在能够进行替换的各种等同物和变形例。 

图2为依据本发明所提供的多晶硅锭制造装置的剖视图。 

在O环(O-ring)型工艺室210内设有用于熔解硅的坩埚230。工艺室210壁面内部设有管，由冷却水管路(未图示)供应的冷却水在其中流动。而且，由于设有温度传感器，因此可以测定工艺室温度。 

根据本发明，用于形成工艺室210内真空环境的泵可以使用增压泵(booster Pump)及旋转式泵(rotary pump)。而且，为了维持适当的真空度，使用初级阀(roughing valve)和节流阀(throttle valve)。