KR101028411B1 - Manufacturing method of poly silicon and manufacturing device for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고순도의 금속 실리콘을 높은 효율로 생산하기 위한 것으로, 용융 상태의 제1실리콘을 제조하는 단계; 상기 제1실리콘을 도가니로 주입해 상부에서 하부로 떨어지는 흐름을 갖는 제2실리콘으로 제조하는 단계; 상기 도가니의 내부 공간에 물이 분사되도록 하는 단계; 상기 제2실리콘의 흐름이 상기 물이 분사되고 있는 공간을 통과하도록 하되, 상기 분사되는 물이 상기 제2실리콘의 흐름의 표면 및 심부에 모두 닿도록 함으로써, 상기 제2실리콘의 흐름이 분산된 흐름을 갖는 제3실리콘이 되도록 하는 단계; 및 상기 제3실리콘을 상기 도가니로부터 배출한 후 고화시켜 제4실리콘이 되도록 하는 단계;를 포함하는 금속 실리콘의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.The present invention is to produce a high-purity metal silicon with high efficiency, comprising the steps of preparing a first silicon in a molten state; Injecting the first silicon into a crucible to produce a second silicon having a flow falling from top to bottom; Allowing water to be injected into the inner space of the crucible; The flow of the second silicon flows through the space in which the water is being sprayed, and the sprayed water reaches both the surface and the core of the flow of the second silicon, whereby the flow of the second silicon is dispersed. To be a third silicon having; And discharging the third silicon from the crucible and solidifying the third silicon so as to become the fourth silicon.

Description

폴리 실리콘의 제조방법 및 제조장치{Manufacturing method of poly silicon and manufacturing device for the same}Manufacturing method of poly silicon and manufacturing device for the same

본 발명은 폴리 실리콘의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고품질의 폴리 실리콘을 높은 효율로 생산할 수 있는 폴리 실리콘의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing polysilicon and an apparatus for manufacturing the same, and more particularly, to a method for producing polysilicon and a production apparatus for producing a high quality polysilicon with high efficiency.

전자 산업의 발달과 더불어 금속 실리콘은 그 자체로서도 활용성이 높을 뿐 아니라, 최근에는 태양 전지 등에의 활용이 많아져 폴리 실리콘으로 가공되어 사용되는 등 폭넓게 활용되고 있다.With the development of the electronics industry, metal silicon is not only highly usable as it is, but also recently, it is widely used in solar cells and the like, which is processed and used in polysilicon.

실리콘은 자연 상태에서는 대개 실리콘 옥사이드(SiOx)의 형태로 존재하기 때문에 환원반응을 통해 고순도의 실리콘 금속을 얻는다. 특히 생산된 금속 실리콘에 붕소(B)와 같은 반도체 공정의 불순물이 함유되어 있을 경우 후에 제조되는 폴리 실리콘의 특성에 큰 영향을 미치게 된다.Since silicon is usually present in the form of silicon oxide (SiOx) in a natural state, a high purity silicon metal is obtained through a reduction reaction. In particular, when the produced metal silicon contains impurities of a semiconductor process such as boron (B), it has a great influence on the properties of the polysilicon produced later.

한편 실리콘 옥사이드의 환원 반응 시 실리콘 카바이드(SiC)가 생성되면 실리콘의 생산 수율을 감소시킬 뿐 아니라 이 실리콘 카바이드로 인해 용광로가 막혀 버릴 수 있다. 따라서 실리콘 옥사이드의 환원 반응에 있어 최종 용융 실리콘에 실 리콘 카바이드가 생성되지 않도록 하는 것이 매우 중요하다.On the other hand, when silicon carbide (SiC) is produced during the reduction reaction of silicon oxide, not only the production yield of silicon is reduced but also the furnace can be blocked by the silicon carbide. Therefore, it is very important to prevent the formation of silicon carbide in the final molten silicon in the reduction reaction of silicon oxide.

본 발명은 상기와 같은 문제 및/또는 한계를 극복하기 위한 것으로, 고순도의 폴리 실리콘을 높은 효율로 생산할 수 있는 폴리 실리콘의 제조방법 및 그 제조장치를 제공하는 데에 목적이 있다. The present invention is to overcome the above problems and / or limitations, and an object of the present invention is to provide a method for producing polysilicon and a manufacturing apparatus thereof capable of producing high purity polysilicon with high efficiency.

본 발명의 다른 목적은 생산된 폴리 실리콘에 붕소, 철, 알루미늄 등이 포함되지 않도록 할 수 있는 폴리 실리콘의 제조방법 및 그 제조장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing polysilicon and an apparatus for producing the polysilicon which can prevent boron, iron, aluminum, etc. from being produced in the produced polysilicon.

본 발명의 또 다른 목적은 폴리 실리콘의 제조 시 용융 실리콘에 실리콘 카바이드의 생성을 방지할 수 있는 폴리 실리콘의 제조방법 및 그 제조장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing polysilicon and an apparatus for manufacturing the same, which can prevent the formation of silicon carbide in molten silicon during the production of polysilicon.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 용융 상태의 제1실리콘을 제조하는 단계; 상기 제1실리콘을 도가니로 주입해 상부에서 하부로 떨어지는 흐름을 갖는 제2실리콘으로 제조하는 단계; 상기 도가니의 내부 공간에 물이 분사되도록 하는 단계; 상기 제2실리콘의 흐름이 상기 물이 분사되고 있는 공간을 통과하도록 하되, 상기 분사되는 물이 상기 제2실리콘의 흐름의 표면 및 심부에 모두 닿도록 함으로써, 상기 제2실리콘의 흐름이 분산된 흐름을 갖는 제3실리콘이 되도록 하는 단계; 및 상기 제3실리콘을 상기 도가니로부터 배출한 후 고화시켜 제4실리콘이 되도록 하는 단계;를 포함하는 폴리 실리콘의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of preparing a first silicon in a molten state; Injecting the first silicon into a crucible to produce a second silicon having a flow falling from top to bottom; Allowing water to be injected into the inner space of the crucible; The flow of the second silicon flows through the space in which the water is being sprayed, and the sprayed water reaches both the surface and the core of the flow of the second silicon, whereby the flow of the second silicon is dispersed. To be a third silicon having; And discharging the third silicon from the crucible and solidifying the third silicon so as to be the fourth silicon.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1실리콘을 제조하는 단계는, 실리콘 옥사이드, 목탄, 석유코크스 및 석탄으로 이루어진 제1성분군과 나무 또는 옥수수심으로 이루어진 제2성분군을 용광로에 충전하는 단계; 및 상기 용광로에 충전된 충전물을 가열하여 용융상태로 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the step of manufacturing the first silicon, the step of filling the furnace with the first component group consisting of silicon oxide, charcoal, petroleum coke and coal and the second component group consisting of wood or corn core ; And heating the filling filled in the furnace to form a molten state.

본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위하여 용융 상태의 제1실리콘을 제조하는 용광로; 내부가 상부에서 하부에 걸쳐 공간을 형성하도록 구비되고 상기 용광로로부터 상기 공간을 향해 주입되는 제1실리콘이 상부에서 하부로 떨어지는 흐름을 갖는 제2실리콘으로 형성되도록 하고, 배출공을 구비한 도가니; 및 상기 공간을 향하여 물을 분사하도록 상기 도가니에 설치된 것으로, 상기 제2실리콘의 흐름이 상기 물이 분사되고 있는 공간을 통과하도록 하되, 상기 분사되는 물이 상기 제2실리콘의 흐름의 표면 및 심부에 모두 닿도록 함으로써, 상기 제2실리콘의 흐름이 분산된 흐름을 갖는 제3실리콘이 되도록 하는 복수의 분사 노즐;을 포함하는 폴리 실리콘의 제조장치를 제공한다.The present invention also provides a furnace for producing a first silicon in the molten state to achieve the above object; A crucible provided with a discharge hole so that the inside is formed to form a space from the top to the bottom and the first silicon injected from the furnace toward the space is formed from a second silicon having a flow falling from the top to the bottom; And installed in the crucible to inject water toward the space, wherein the flow of the second silicon passes through the space in which the water is being sprayed, and the sprayed water is formed on the surface and the core of the flow of the second silicon. It provides a device for producing polysilicon comprising a; a plurality of injection nozzles to make all the contact, so that the flow of the second silicon is a third silicon having a dispersed flow.

상기와 같은 본 발명에 따르면 불순물의 함량이 최소한으로 억제된 고순도의 폴리 실리콘을 얻을 수 있다.According to the present invention as described above it is possible to obtain a high-purity polysilicon with a minimum content of impurities.

그리고, 실리콘 용탕 내에 실리콘 카바이드 생성을 억제함으로써 폴리 실리콘 생산 효율을 향상시키고 생성된 폴리 실리콘 순도를 높일 수 있다.In addition, by suppressing the production of silicon carbide in the molten silicon, it is possible to improve polysilicon production efficiency and to increase the polysilicon purity.

이하, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나. 본 발명은 이 밖에도 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, with reference to the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings will be described in detail the present invention. But. The present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 폴리 실리콘의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 순서도이다. 그리고 도 2 내지 도 4는 도 1의 제조방법을 수행하는 폴리 실리콘의 제조 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing polysilicon according to an embodiment of the present invention. 2 to 4 are schematic diagrams illustrating an apparatus for manufacturing polysilicon performing the manufacturing method of FIG. 1.

먼저, 용광로(11) 내에서 용융상태의 제1실리콘(21)을 제조한다(S1). First, the first silicon 21 in a molten state is manufactured in the furnace 11 (S1).

용광로(11)는 전기로가 사용될 수 있는 데 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The furnace 11 may be an electric furnace, but is not necessarily limited thereto.

먼저, 용광로(11)에는 실리콘 옥사이드, 목탄, 석유코크스 및 석탄으로 이루어진 제1성분군과 나무 또는 옥수수심으로 이루어진 제2성분군을 충전한다.First, the furnace 11 is filled with a first component group consisting of silicon oxide, charcoal, petroleum coke and coal and a second component group consisting of wood or corn core.

제1성분군 중 목탄, 석유코크스 및 석탄과 제2성분군은 환원제가 되는 탄소의 공급원이 된다.Charcoal, petroleum coke and coal in the first component group and the second component group serve as a source of carbon as a reducing agent.

실리콘 옥사이드는 46 내지 64 중량%가 포함되는 것이 바람직하다. 목탄 및 석탄은 각각 6 내지 7 중량%가 포함되도록 하고, 석유 코크스는 20 내지 25중량%가 포함되도록 한다. 그리고 제2성분군은 4 내지 15 중량%가 포함되도록 한다.Silicon oxide preferably contains 46 to 64% by weight. Charcoal and coal each contain 6-7 wt% and petroleum coke 20-20 wt%. And the second component group is to be included 4 to 15% by weight.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 실리콘 옥사이드를 56.8 중량%, 목 탄을 6.8중량%, 석유코크스를 22.7중량%, 석탄을 6.8중량%, 제2성분군으로서 나무조각을 6.8 중량% 함유하였다. 이 경우, 용융된 제1실리콘(21)에 실리콘 카바이드가 생성되는 것을 방지할 수 있었다. 또한, 생성되는 폴리 실리콘의 순도가 가장 좋았다.According to a preferred embodiment of the present invention, 56.8% by weight of silicon oxide, 6.8% by weight of charcoal, 22.7% by weight of petroleum coke, 6.8% by weight of coal, and 6.8% by weight of wood chips as the second component group. . In this case, it was possible to prevent the formation of silicon carbide in the molten first silicon 21. In addition, the purity of the resulting polysilicon was the best.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 나무조각 대신 옥수수심을 사용할 수 있다. 옥수수심을 사용할 경우 나무조각의 대략 2배의 양을 넣는 것이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, corn cores may be used instead of the wood chips. When using corn cores, it is desirable to add approximately twice the amount of wood chips.

상기와 같은 조성 비율은 공정 조건에 따라 적당한 비율로 조정이 가능할 것이다.The composition ratio as described above may be adjusted to an appropriate ratio depending on the process conditions.

한편, 상기 실리콘 옥사이드, 석탄, 석유 코크스, 나무조각, 옥수수심 등은 그 크기 및 비율을 조정하여 용광로에 투입하는 것이 바람직하다.On the other hand, the silicon oxide, coal, petroleum coke, wood chips, corn core and the like is preferably added to the furnace by adjusting the size and ratio.

실리콘 옥사이드의 경우, 8 내지 80mm의 크기의 것을 투입하는 것이 바람직한 데, 이 때, 20mm 미만의 분말이 포함될 수도 있는 데 다만 전체 실리콘 옥사이드 양의 20%가 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.In the case of silicon oxide, it is preferable to add a size of 8 to 80mm, at this time, it may be included in the powder less than 20mm, but preferably not more than 20% of the total amount of silicon oxide.

하기 표 1은 실리콘 옥사이드의 투입 크기 별로 생성되는 폴리 실리콘의 상태를 파악한 것이다. 표 1에서 볼 수 있듯이, 실리콘 옥사이드의 투입 크기는 위 조건을 만족하는 것이 바람직하다.Table 1 below shows the state of the polysilicon produced by the input size of the silicon oxide. As can be seen in Table 1, the input size of the silicon oxide preferably satisfies the above conditions.

실리콘옥사이드
투입크기
Silicon oxide
Input size
1-7mm1-7mm 8-80mm8-80mm 8-80mm8-80mm 8-80mm8-80mm 81-150mm81-150mm 151-250mm151-250mm
투입 조건Input condition 3mm이하가
20%미만
Less than 3mm
Less than 20%
20mm이하가
5%미만
Less than 20mm
Less than 5%
20mm이하가
10%미만
Less than 20mm
Less than 10%
20mm이하가
20%미만
Less than 20mm
Less than 20%
20mm이하가
40%미만
Less than 20mm
Less than 40%
20mm이하가
50%미만
Less than 20mm
Less than 50%
실험 결과Experiment result 불량Bad 양호Good 양호Good 가장양호The best 불량Bad 불량Bad

석탄은 그 크기가 6 내지 10mm인 것이 바람직하다. 그 중 1mm 미만의 미세 분말이 일부 포함될 수도 있는 데, 다만 전체 석탄 함량의 20%를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.Coal preferably has a size of 6 to 10 mm. Some of the fine powder of less than 1mm may be included, but it is preferable not to exceed 20% of the total coal content.

하기 표 2는 석탄의 투입 크기별로 생성되는 폴리 실리콘의 상태를 파악한 것이다. 표 2에서 볼 수 있듯이, 석탄의 투입 크기는 위 조건을 만족하는 것이 바람직하다.Table 2 shows the state of the polysilicon generated by the input size of the coal. As can be seen from Table 2, the input size of coal preferably satisfies the above conditions.

석탄
투입크기
Coal
Input size
1-5mm1-5mm 6-10mm6-10mm 6-10mm6-10mm 11-15mm11-15mm 11-15mm11-15mm 11-15mm11-15mm 16-20mm16-20mm 21-25mm21-25mm
투입조건Input condition 1mm미만
20%미만
Less than 1mm
Less than 20%
1mm미만
10%미만
Less than 1mm
Less than 10%
1mm미만
20%미만
Less than 1mm
Less than 20%
1mm미만
30%미만
Less than 1mm
Less than 30%
1mm미만
40%미만
Less than 1mm
Less than 40%
1mm미만
50%미만
Less than 1mm
Less than 50%
1mm미만
20%미만
Less than 1mm
Less than 20%
1mm미만
20%미만
Less than 1mm
Less than 20%
실험결과Experiment result 불량Bad 양호Good 가장양호The best 불량Bad 불량Bad 불량Bad 불량Bad 불량Bad

상기 석유 코크스는 30mm 이하의 입도를 갖는 것으로 장전하는 것이 바람직하다. 이 때, 직경 3mm 미만의 미세 분말의 경우 전체 석유 코크스 량 중 20%가 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.The petroleum coke is preferably loaded with a particle size of 30 mm or less. At this time, it is preferable not to exceed 20% of the total petroleum coke amount in the case of fine powder having a diameter of less than 3mm.

하기 표 3은 코크스의 투입 크기별로 생성되는 폴리 실리콘의 상태를 파악한 것이다. 표 3에서 볼 수 있듯이, 코크스의 투입 크기는 위 조건을 만족하는 것이 바람직하다.Table 3 below shows the state of the polysilicon produced by the input size of the coke. As can be seen from Table 3, the coke input size preferably satisfies the above conditions.

코크스
투입크기
cokes
Input size
0-30mm0-30mm 0-30mm0-30mm 0-30mm0-30mm 60-90mm60-90mm 90-120mm90-120mm
투입조건Input condition 3mm이하가
40%미만
Less than 3mm
Less than 40%
3mm이하가
20%미만
Less than 3mm
Less than 20%
33mm이하가
20%미만
Less than 33mm
Less than 20%
63mm이하가
20%미만
Less than 63mm
Less than 20%
93mm이하가
20%미만
93mm or less
Less than 20%
실험결과Experiment result 불량Bad 양호Good 불량Bad 불량Bad 불량Bad

나무 조각은 크기가 10 내지 150mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중 30mm보다 작은 것의 양은 나무 조각 전체 양 중 20%를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable to use wood chips having a size of 10 to 150 mm. It is desirable that the amount smaller than 30 mm does not exceed 20% of the total amount of wood chips.

하기 표 4는 나무 조각의 투입 크기 별로 생성되는 폴리 실리콘의 상태를 파악한 것이다. 표 4에서 볼 수 있듯이, 나무조각의 투입 크기는 위 조건을 만족하는 것이 바람직하다.Table 4 shows the state of the polysilicon produced by the input size of the wood chips. As can be seen in Table 4, the input size of the wood chips preferably satisfy the above conditions.

나무조각
투입크기
Wood carving
Input size
1-10mm1-10mm 10-150mm10-150mm 10-150mm10-150mm 150-300mm150-300mm 300-500mm300-500mm
투입조건Input condition 2mm이하가
20%미만
Less than 2mm
Less than 20%
3mm이하가
30%미만
Less than 3mm
Less than 30%
30mm이하가
20%미만
Less than 30mm
Less than 20%
170mm이하가
20%미만
Less than 170mm
Less than 20%
320mm이하가
20%미만
Less than 320mm
Less than 20%
실험결과Experiment result 불량Bad 양호Good 가장양호The best 불량Bad 불량Bad

옥수수심은 크기가 200 내지 250mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중 100mm 미만의 것이 일부 포함될 수도 있는 데, 다만 전체 옥수수심 함량의 20%를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.Corn cores are preferably used having a size of 200 to 250mm. Some of the less than 100mm may be included, but it is preferable not to exceed 20% of the total corn core content.

하기 표 5는 옥수수심의 투입 크기 별로 생성되는 폴리 실리콘의 상태를 파악한 것이다. 표 5에서 볼 수 있듯이, 옥수수심의 투입 크기는 위 조건을 만족하는 것이 바람직하다.Table 5 shows the state of the polysilicon produced by the input size of the corn core. As can be seen in Table 5, the input size of the corn core preferably satisfies the above conditions.

코크스
투입크기
cokes
Input size
0-100mm0-100mm 100-200mm100-200mm 200-250mm200-250mm 200-250mm200-250mm 200-250mm200-250mm
투입조건Input condition 100mm이하가
40%미만
Less than 100mm
Less than 40%
100mm이하가
20%미만
Less than 100mm
Less than 20%
100mm이하가
20%미만
Less than 100mm
Less than 20%
50mm이하가
20%미만
Less than 50mm
Less than 20%
100mm이하가
40%미만
Less than 100mm
Less than 40%
실험결과Experiment result 불량Bad 양호Good 가장양호The best 불량Bad 불량Bad

상기와 같은 함량 조정에 의해 용융된 제1실리콘(21)에 실리콘 카바이드가 생성되는 것을 최대한 억제할 수 있었고 제조된 폴리 실리콘의 순도도 향상될 수 있었다.By adjusting the content as described above it was possible to suppress the production of silicon carbide in the molten first silicon 21 to the maximum and the purity of the produced polysilicon could be improved.

이러한 성분들을 용광로(11)에 장전한 후 2000℃ 이상으로 용융하여 용융 상태의 제1실리콘(21)을 얻는다. 이 때, 산소를 상기 용광로(11)에 미량 취입할 수 있다.These components are loaded into the furnace 11 and then melted at 2000 ° C. or higher to obtain the first silicon 21 in a molten state. At this time, a small amount of oxygen can be blown into the furnace 11.

이러한 제1실리콘(21)은 도 2에서 볼 수 있듯이 제1도가니(12)에 주탕한 다음 이 제1도가니(12)의 제1실리콘(21)을 도 3에서 볼 수 있듯이 제2도가니(13)로 주입한다.This first silicon 21 is poured into the first crucible 12 as shown in FIG. 2, and then the first crucible 12 of the first crucible 12 can be seen in FIG. 3. Inject).

제1도가니(12)는 용융상태의 제1실리콘(21)을 제2도가니(13)에 일정량씩 주입하기 위한 이동식 도가니가 사용될 수 있는 데, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 제1도가니(12)에는 제1실리콘(21)의 온도를 유지할 수 있도록 별도의 히터 설비가 더 설치될 수 있다. 물론, 상기 제1도가니(12)를 별도로 사용하지 않고 상기 용광로(11)로부터 제2도가니(13)로 제1실리콘(21)을 직접 주입할 수도 있다.The first crucible 12 may be a movable crucible for injecting the molten first silicon 21 into the second crucible 13 by a predetermined amount, although not shown in the drawing, the first crucible 12 may be used. A separate heater facility may be further installed to maintain the temperature of the first silicon 21. Of course, the first silicon 21 may be directly injected from the furnace 11 into the second crucible 13 without using the first crucible 12 separately.

다음으로, 상기 제1도가니(12)로부터 제1실리콘(21)을 제2도가니(13)로 주입한다. 이 때 제1도가니(12)로부터 토출된 제1실리콘(21)은 상부에서 하부로 떨어지는 흐름을 갖는 제2실리콘(22)이 된다(S2). Next, the first silicon 21 is injected into the second crucible 13 from the first crucible 12. At this time, the first silicon 21 discharged from the first crucible 12 becomes a second silicon 22 having a flow falling from the top to the bottom (S2).

이 제2실리콘(22)의 흐름은 그대로 제2도가니(13)의 내부 공간(14)으로 유입되는 데, 이 공간(14)에는 복수의 분사 노즐(15)에 의해 물이 분사되고 있는 상태이다.The flow of the second silicon 22 flows into the internal space 14 of the second crucible 13 as it is, and water is injected into the space 14 by a plurality of injection nozzles 15. .

즉, 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 제2도가니(13)는 그 내벽을 따라 상부에서 하부로 걸쳐 복수의 분사 노즐(15)이 장착되어 있다. 이 분사 노즐(15)은 제2실리콘(22)의 흐름이 제2도가니(13)로 유입되기 전부터 제2도가니(13) 내부 공간(14)에 고압의 물을 분사한다(S3).That is, as shown in Figure 4, the second crucible 13 is equipped with a plurality of injection nozzles 15 from the top to the bottom along the inner wall. The injection nozzle 15 injects high pressure water into the inner space 14 of the second crucible 13 before the flow of the second silicon 22 flows into the second crucible 13 (S3).

이렇게 고압의 물이 분사되고 있는 제2도가니(13)의 공간(14)으로 제2실리콘(22)의 흐름이 유입된다. 이 때, 제2도가니(13)의 공간(14)으로 유입되는 제2실리콘(22)의 흐름량을 조절하여 상기 분사 노즐(15)로부터 분사된 물이 상기 제2실리콘(22) 흐름의 표면 및 심부에 걸쳐 모두 닿도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 제2실리콘(22)의 흐름은 분산된 흐름을 갖는 제3실리콘(23)이 되도록 한다(S4). 즉, 상기 제2실리콘(22)의 흐름은 상기 분사 노즐(15)로부터 분사된 물의 압력에 의해 분무 형태의 흐름을 갖는 제3실리콘(23)이 되는 것이다.The flow of the second silicon 22 flows into the space 14 of the second crucible 13 into which the high pressure water is injected. At this time, the flow rate of the second silicon 22 flowing into the space 14 of the second crucible 13 is adjusted so that the water sprayed from the injection nozzle 15 flows on the surface of the second silicon 22 flow and It is desirable to reach all over the core. Accordingly, the flow of the second silicon 22 is to be the third silicon 23 having the dispersed flow (S4). In other words, the flow of the second silicon 22 becomes the third silicon 23 having the spray-type flow by the pressure of the water injected from the injection nozzle 15.

이렇게 고압의 물이 분사되고 있는 공간을 제2실리콘(22)의 흐름이 지나도록 함에 따라 제2실리콘(22) 내의 붕소(B)가 제거된다. 따라서 생성된 제3실리콘(23)에는 붕소의 양이 최대한 줄어들어 후에 형성되는 금속 실리콘의 순도를 더욱 높일 수 있게 된다.As the flow of the second silicon 22 passes through the space where the high pressure water is injected, boron B in the second silicon 22 is removed. Therefore, the amount of boron is reduced as much as possible in the generated third silicon 23 to further increase the purity of the metal silicon formed later.

한편 상기 고압의 물의 분사와 동시에 일부 분사 노즐(15)로는 산소 및/또는 아르곤 가스를 분사토록 할 수도 있고, 이에 더하여 공기를 혼합하여 분사토록 할 수도 있다. 이 경우 철과 알루미늄 등의 불순물의 제거가 가능해진다.Meanwhile, at the same time as the high pressure water is sprayed, some spray nozzles 15 may spray oxygen and / or argon gas, and in addition, the air may be mixed and sprayed. In this case, impurities such as iron and aluminum can be removed.

상기 제2도가니(12)는 배출공(16)을 구비하며, 형성된 제3실리콘(23)이 저장되지 않고 그대로 배출될 수 있도록 한다(S5). The second crucible 12 is provided with a discharge hole 16, so that the formed third silicon 23 can be discharged as it is (S5).

배출된 제3실리콘(23)은 이동대(17)를 따라 흐르면서 서서히 응고되어 제4실리콘(24)이 된다(S6). 이동대(17)에는 경우에 따라 냉각수가 뿌려져 제4실리콘(24)의 응고를 촉진시킬 수 있다.The discharged third silicon 23 solidifies gradually while flowing along the moving table 17 to become the fourth silicon 24 (S6). Cooling water may be sprayed on the movable table 17 to promote solidification of the fourth silicon 24.

도면으로 도시하지 않았지만 이 제4실리콘(24)을 파쇄한 후 파쇄된 분말을 녹인 다음 응고하여 폴리 실리콘을 제조한다.Although not shown in the figure, the fourth silicon 24 is crushed, and then the crushed powder is melted and solidified to produce polysilicon.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 금속 실리콘의 제조방법을 순차적으로 나타내는 순서도이다.1 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing metal silicon according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 금속 실리콘의 제조장치의 일부인 용광로 및 제1도가니를 도시한 개략도이다.2 is a schematic view showing a furnace and a first crucible which are part of the apparatus for producing metal silicon according to one embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 금속 실리콘의 제조장치의 일부인 제1도가니, 제2도가니 및 이동대를 도시한 개략도이다.3 is a schematic view showing a first crucible, a second crucible, and a moving table that are part of the apparatus for manufacturing metal silicon according to one embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 제2도가니를 보다 상세히 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic view for explaining the second crucible of FIG. 3 in more detail.

Claims (3)

용융 상태의 제1실리콘을 제조하는 단계;Preparing a first silicon in a molten state; 상기 제1실리콘을 도가니로 주입해 상부에서 하부로 떨어지는 흐름을 갖는 제2실리콘으로 제조하는 단계;Injecting the first silicon into a crucible to produce a second silicon having a flow falling from top to bottom; 상기 도가니의 내부 공간에 물이 분사되도록 하는 단계;Allowing water to be injected into the inner space of the crucible; 상기 제2실리콘의 흐름이 상기 물이 분사되고 있는 공간을 통과하도록 하되, 상기 분사되는 물이 상기 제2실리콘의 흐름의 표면 및 심부에 모두 닿도록 함으로써, 상기 제2실리콘의 흐름이 분산된 흐름을 갖는 제3실리콘이 되도록 하는 단계; 및The flow of the second silicon flows through the space in which the water is being sprayed, and the sprayed water reaches both the surface and the core of the flow of the second silicon, whereby the flow of the second silicon is dispersed. To be a third silicon having; And 상기 제3실리콘을 상기 도가니로부터 배출한 후 고화시켜 제4실리콘이 되도록 하는 단계;를 포함하는 폴리 실리콘의 제조방법.And discharging the third silicon from the crucible and solidifying the third silicon to become fourth silicon. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1실리콘을 제조하는 단계는,The step of manufacturing the first silicon, 실리콘 옥사이드, 목탄, 석유코크스 및 석탄으로 이루어진 제1성분군과 나무 또는 옥수수심으로 이루어진 제2성분군을 용광로에 충전하는 단계; 및Filling the furnace with a first component group consisting of silicon oxide, charcoal, petroleum coke and coal and a second group consisting of wood or corn core; And 상기 용광로에 충전된 충전물을 가열하여 용융상태로 형성하는 단계;를 포함하는 폴리 실리콘의 제조방법.And heating the filling filled in the furnace to form a molten state. 용융 상태의 제1실리콘을 제조하는 용광로;A furnace for producing a first silicon in a molten state; 내부가 상부에서 하부에 걸쳐 공간을 형성하도록 구비되고 상기 용광로로부터 상기 공간을 향해 주입되는 제1실리콘이 상부에서 하부로 떨어지는 흐름을 갖는 제2실리콘으로 형성되도록 하고, 배출공을 구비한 도가니; 및A crucible provided with a discharge hole so that the inside is formed to form a space from the top to the bottom and the first silicon injected from the furnace toward the space is formed from a second silicon having a flow falling from the top to the bottom; And 상기 공간을 향하여 물을 분사하도록 상기 도가니에 설치된 것으로, 상기 제2실리콘의 흐름이 상기 물이 분사되고 있는 공간을 통과하도록 하되, 상기 분사되는 물이 상기 제2실리콘의 흐름의 표면 및 심부에 모두 닿도록 함으로써, 상기 제2실리콘의 흐름이 분산된 흐름을 갖는 제3실리콘이 되도록 하는 복수의 분사 노즐;을 포함하는 폴리 실리콘의 제조장치.It is installed in the crucible to spray water toward the space, the flow of the second silicon to pass through the space in which the water is injected, the sprayed water to both the surface and the core of the flow of the second silicon And a plurality of injection nozzles which make the flow of the second silicon to be the third silicon having the dispersed flow.
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