硅锭的制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种硅锭的制备装置。该硅锭的制备装置的特征在于，包括：腔室，坩埚，其设置于腔室内，加热部，其加热坩埚，坩埚搭载部，其供坩埚放置，两个以上的水冷杆组，形成于坩埚搭载部的下方；两个以上的水冷杆组设置成从坩埚搭载部的中心向外侧相互隔离，且与互不相同的供水管连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种硅锭的制备装置，更详细地，涉及一种通过在硅锭凝固时利用个别水冷杆控制凝固界面来具有定向性好的〈100〉方向凝固组织的硅锭的制备装置。
技术介绍
随着最近全球气候变暖的问题的抬头，新再生能源的开发正在活跃进行。其中，太阳光产业因其无公害、能源资源的保存、无报酬、可靠性高等优点而在最近5年内呈现出年均40%以上的成长。当前，由于无法圆满实现作为太阳能电池的基本原料的多晶硅的供给，而呈现出倒金字塔型价值链。由于利用太阳能电池的太阳光组件系统供不应求，导致作为原材料的多晶硅的价格上升。 由此，在相关产业一直致力于确保硅原材料的供需圆满。为了确保硅原材料的供需顺利，目前正在采用的方案是将在半导体硅晶片制备工序中产生的大量废硅精制使其成长为硅锭而使用。在制备硅锭的工序中，重要因子有熔融时使硅熔化的温度、熔融时间、气体气氛、减压状态等，在凝固时，可借助凝固速度(V)=冷却速度(R)/温度梯度(G)来控制单向凝固。通常，多晶硅的单向凝固是一种利用水冷杆在初期成核后制备具有定向性好的〈100〉的结晶方向的硅锭的过程。根据最近研究结果，在制备硅锭的工序中，凝固时重要的变数是控制硅锭的凝固界面冷却温度。硅锭的凝固界面冷却温度的不稳定也会成为导致硅锭的结晶组织向内聚集的现象、偏向一侧的现象、结晶大小不均匀成长的现象以及在硅锭产生裂痕的现象的原因。另一方面，在现有的硅锭的制备方法中存在坩埚向下移动的同时根据温度差使硅锭凝固的连续弛豫过冷(SRS)法。该方法中存在随着电梯井的振动而导致在坩埚内形成的硅锭产生缺陷的问题，由此，提示出了利用水冷杆使硅锭成长的方法。为了利用水冷杆使硅锭成长而提出的技术有日本公开专利公开平11-310496号(专利技术名称具有定向性好的单向凝固组织的硅的制备方法及装置，以下称为“对比文件I”)。在对比文件I中采用的是，结晶成长炉的加热部只存在于上部和下部，凝固时坩埚因电梯井而向下移动的同时进行凝固的方法。并且，向水冷杆投入作为惰性气体的氩(Ar)气作为制冷剂气体，使用使制冷剂气体向腔室内移动的制冷剂供给部和排出口以及惰性气体的预热加热部。此时，从水冷杆一侧重新向腔室的内部供给被用作为制冷剂的氩(Ar)气,营造気(Ar)气气氛来降低SiO、SiC的杂质形成。然而，在对比文件I中，在结晶成长炉的启动期间，需要用水冷杆不断供给用作制冷剂气体的氩(Ar)气。即，由于使用氩(Ar)气作为冷却介质的时间达到30小时以上，因而存在硅锭的制作费用变高的问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术是在如上所述的背景下提出的，本专利技术的目的在于，提供一种在坩埚内部的熔融的硅凝固时通过控制冷却水量来制备具有定向性好的〈100〉方向凝固组织的硅锭的硅锭的制备装置。本专利技术的附加目的在于，提供一种能够通过控制用于加热坩埚的加热部的温度来制备具有定向性好的〈100〉方向凝固组织的硅锭的硅锭的制备装置。解 决问题的手段为了达成如上所述的目的，本专利技术一实施方式的硅锭的制备装置，其特征在于，包括腔室，坩埚，其设置于腔室内，加热部，其加热坩埚，坩埚搭载部，其供坩埚放置，两个以上的水冷杆组，形成于坩埚搭载部的下方；两个以上的水冷杆组设置成从坩埚搭载部的中心向外侧相互隔离，且与互不相同的供水管连接。本专利技术的附加实施方式的硅锭的制备装置包括上部加热部，其设置于坩埚的上部；第一侧面加热部，其设置于坩埚的侧面的上部；第二侧面加热部，其设置于坩埚的侧面的中间部；第三侧面加热部，其设置于坩埚的侧面的下部。本专利技术的另一附加实施方式的硅锭的制备装置包括第一坩埚搭载部，其坩埚搭载部支撑坩埚；第二坩埚搭载部，其形成使水冷杆插入的插入槽；以及冷却板，其设置于第二坩埚搭载部与第一坩埚搭载部之间。本专利技术的另一附加实施方式的硅锭的制备装置包括上部绝热板，其使在加热部加热的热绝热；下部绝热板，其设置于坩埚搭载部与水冷杆组之间；侧面绝热材，其形成于下部绝热板与上部绝热板之间；以及水冷杆绝热部，其与下部绝热板一同使水冷杆组密闭并绝热。本专利技术的另一附加实施方式的硅锭的制备装置，其特征在于，包含在水冷杆组中的水冷杆包括第一冷却水流入口、第二冷却水流入口，冷却水从供水管流入到第一冷却水流入口、第二冷却水流入口 ；第一冷却水路径部、第二冷却水路径部，从第一冷却水流入口、第二冷却水流入口流入的冷却水在第一冷却水路径部、第二冷却水路径部流动；以及冷却水排出口，其使经由第一冷却水路径部、第二冷却水路径部的冷却水向外部排出。在这里，第一冷却水路径部、第二冷却水路径部以冷却水排出口为基准形成于左、右且由曲折(meander)形状(pattern)或环形天线形状(pattern)中任一种形状体现。本专利技术的另一附加实施方式的硅锭的制备装置包括冷却水供给部，其通过供水管给水冷杆组供给冷却水；阀门，其使供水管开闭；第一热感测部，其感测加热部的加热温度；第二热感测部，其感测坩埚搭载部的加热温度；以及阀门控制器，其根据在第一热感测部、第二热感测部感测到的加热温度来控制阀门的开闭动作。专利技术的效果具有如上所述的结构的本专利技术的硅锭的制备装置，在坩埚搭载部的下方形成两个以上的水冷杆组，从而具有如下的有益效果在坩埚内部的熔融的硅锭凝固时，可以不移动坩埚而通过对供给到各个水冷杆组的冷却水量进行控制来制备具有定向性好的〈100〉方向凝固组织的娃锭。并且，本专利技术的硅锭的制备装置，形成在坩埚的上部与侧面各部分设置的多个加热部，从而具有如下的有益效果能够通过对加热坩埚的加热部的温度进行控制来制备具有定向性好的〈100〉方向凝固组织的硅锭。并且，本专利技术的硅锭的制备装置包括上部绝热板；下部绝热板，其设置于坩埚搭载部与水冷杆组之间；侧面绝热材，其形成于下部绝热板与上部绝热板之间；水冷杆绝热部，其与下部绝热板一同使水冷杆组密闭并绝热，从而本专利技术的硅锭的制备装置能够在通过加热坩埚来使硅熔融的情况下能够保护水冷杆组。并且，即使为了使熔融的硅凝固而开放下部绝热板，也由于水冷杆绝热部隔绝腔室的内部的热向外部排放，因而具有能够通过对供给到各个水冷杆组的冷却水量进行控制来制备具有定向性好的〈100〉方向凝固组织的硅锭的有益效果。并且，本专利技术的硅锭的制备装置中，用于使从第一冷却水流入口、第二冷却水流入口流入的冷却水流动的第一冷却水路径部、第二冷却水路径部以冷却水排出口为基准形成于左、右且由曲折(meander)形状或环形天线形状中任一种形状体现出，从而本专利技术的硅 锭的制备装置具有在坩埚内部的熔融的硅凝固时能够使水冷杆内的温度偏差最小化的有益效果。附图说明图I是用于说明本专利技术的一实施例的硅锭的制备装置的简要结构图。图2及图3是表示本专利技术的硅锭的制备装置的水冷杆剖视图的实施例。图4是用于说明在本专利技术的硅锭的制备装置中连接多个水冷杆的结构的实施例。图5及图6是用于说明图I的硅锭制备装置的使硅锭成长的过程的实施例。具体实施例方式下面，将通过参照附图说明的优选实施例对本专利技术进行详细说明，以使本专利技术所属
的普通技术人员容易理解并能够实现。图I是用于说明本专利技术的一实施例的硅锭的制备装置的简要结构图，图2及图3是表示本专利技术的硅锭的制备装置的水冷杆剖视图的实施例，图4是用于说明在本专利技术的硅锭的制备装置中连接多个水冷杆130的结构的实施例。首先，参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根宅，朴锺薰，
申请(专利权)人：半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：