KR101142442B1 - Polysilicon CVD reactor and Method for metallizing polysilicon using the CVD reactor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리실리콘 증착반응기 및 이를 이용한 증착방법에 관한 것이다. 상기 증착반응기는, 다수의 가스배출구멍이 형성되어 있는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트 상부에 설치되는 인클로저와, 상기 인클로저 내부에 위치하는 다수의 실리콘로드를 갖는 로드부와, 상기 베이스플레이트 상부로 가스를 분출하되, 분출가스가 인클로저의 내벽면을 타고 상승할 수 있도록 상기 로드부와 인클로저의 내벽면 사이에 위치하고, 상기 가스배출구멍은; 상기 로드부를 구성하는 실리콘로드의 사이 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 반응기 내부로 주입되는 원료가스가 인클로저의 내벽면을 타고 상승한 후 하강하면서 실리콘로드에 접하여 가열되는 구조를 가지므로, 인클로저를 통한 과도한 열손실이 없음은 물론 실리콘입자가 인클로저의 내벽면을 오염시키지 않아 인클로저 내벽면의 경면효과가 최상으로 유지되므로 효율이 높고 전기사용량을 현저히 줄일 수 있으며 유지관리도 편리하다.The present invention relates to a polysilicon deposition reactor and a deposition method using the same. The deposition reactor includes a base plate in which a plurality of gas discharge holes are formed, an enclosure installed on the base plate, a rod part having a plurality of silicon rods located inside the enclosure, and a gas above the base plate. Blow out, but is located between the rod portion and the inner wall surface of the enclosure so that the blowing gas rises on the inner wall surface of the enclosure, the gas outlet hole; It is characterized by being located between the silicon rods constituting the rod portion.
The present invention made as described above has a structure in which the raw material gas injected into the reactor is heated in contact with the silicon rod while descending after rising through the inner wall of the enclosure, so that there is no excessive heat loss through the enclosure, as well as silicon particles. It does not contaminate the inner wall of the enclosure, so the mirror surface effect of the inner wall of the enclosure is maintained to be the best, so the efficiency is high, the electricity consumption is significantly reduced, and the maintenance is convenient.
Description
본 발명은 폴리실리콘 증착반응기에 관한 것으로서 보다 상세하게는 베이스플레이트의 구조가 개선된 폴리실리콘 증착반응기 및 이를 이용한 증착방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polysilicon deposition reactor, and more particularly, to a polysilicon deposition reactor having an improved structure of a base plate and a deposition method using the same.
태양전지의 기초 재료로 사용되는 폴리실리콘(polysilicon)은 여러 가지 방식으로 생산될 수 있으며, 일 예로 소위 지멘스 반응기라고 하는 증착반응기에서 증착과정을 통해 얻을 수 도 있다. 상기 증착과정에는, 가스상태의 삼염화실란을 수소가스의 분위기속에서 환원시켜, 대략 1000℃ 정도의 온도로 가열된 실리콘로드 표면에 증착시키는 프로세스를 포함한다. Polysilicon (polysilicon) used as the base material of the solar cell can be produced in various ways, for example, can be obtained through the deposition process in a deposition reactor called a Siemens reactor. The deposition process includes a process of reducing gaseous trichlorosilane in an atmosphere of hydrogen gas and depositing the surface on a silicon rod heated to a temperature of about 1000 ° C.
도 1에 종래의 일반적인 폴리실리콘 증착반응기의 구조를 개략적으로 나타내었다.Figure 1 schematically shows the structure of a conventional general polysilicon deposition reactor.
도시한 바와같이, 종래의 폴리실리콘 증착반응기(11)는, 바깥쪽 테두리부에 다수의 가스배출구멍(21a)이 형성되어 있는 베이스플레이트(21)와, 상기 베이스플레이트(21)의 상면에 그 하단부가 결합하여 밀폐공간(19)을 제공하는 종(鍾)(bell) 형태의 인클로저(13)와, 상기 베이스플레이트(21)에 지지되며 외부의 전원(27)으로부터 전력을 공급받아 가열되는 실리콘로드(15)와, 상기 인클로저(13)를 감싸며 인클로저(13)를 냉각하는 냉각유니트(25)를 포함한다.As shown in the drawing, the conventional
또한 상기 베이스플레이트(21)의 중앙부분에는 가스상태의 삼염화실란(TCS)과 수소(H2)가스를 밀폐공간(19) 내부로 상향 분출하는 다수의 가스주입노즐(23)이 배치된다.In addition, a plurality of
상기 삼염화실란가스와 수소가스는 밀폐공간(19) 내부에 주입된 후 상승하면서, 달구어진 상태의 실리콘로드(15)와 접하여 환원반응을 일으키고, 실리콘로드(15)에 폴리실리콘을 증착시킨 후 반응후가스로 남는다. 상기 환원반응을 통해 새로이 생성되는 폴리실리콘은 실리콘로드에 계속 증착되어 실리콘로드(15)는 점차 두꺼워진다.The trichlorosilane gas and hydrogen gas are injected into the sealed
상기 반응후가스는 가스배출구멍(21a)을 통해 인클로저(13) 밖으로 배출되는 배출가스로서, 그 온도가 대략 600℃ 내지 700℃에 달하는 고온이다.The reaction gas is a discharge gas discharged out of the
그런데 상기한 종래의 증착반응기(11)는, 가스(TCS, 수소, 배출가스)의 흐름이, 도 1에 화살표로 나타낸 바와같이, 베이스플레이트(21)의 중앙부에서 상승한 후 인클로저(13)의 내벽면을 타고 하강하는 구조를 가지므로, 상기와 같이 매우 뜨거운 상태의 배출가스가 인클로저(13)의 내벽면에 접하여 인클로저를 달군다는 문제를 갖는다.However, in the
이러한 문제는 인클로저(13)를 적극적으로 또한 지속적으로 냉각하기 위한 고효율의 냉각유니트(25)를 필요로 한다. 그런데 상기 냉각유니트(25)를 통해 인클로저(13)를 냉각시키는 것은 결과적으로 실리콘로드(15)의 온도를 하강시키는 원인으로 작용한다. 즉 인클로저(13)의 온도가 하강하면 상기 실리콘로드(15)와 인클로저(13)와의 온도차이가 커지고 이에 따라 실리콘로드(15)의 열이 인클로저(13)로 이동하게 되어 실리콘로드(15)의 온도가 낮아지는 것이다.This problem requires a highly
상기한 바와같이 실리콘로드(15)의 온도는 대략 1000℃정도로 유지되어야 하는데, 상기한 이유로 실리콘로드(15)의 온도가 낮아지면 실리콘로드(15)에 가하던 전력량을 증대시켜, 실리콘로드(15)에 보다 더 큰 전력을 인가하여 떨어진 온도를 다시 올려야 한다. 상기 인클로저를 냉각함에 따라 더 많은 전력이 소모되는 것이다.As described above, the temperature of the
이러한 전력소모는 생산비용과 직결되며 실제 폴리실리콘 생산비용에서 20% 이상의 비중을 차지한다.This power consumption is directly related to the production cost and accounts for over 20% of the actual polysilicon production cost.
또한, 상기한 종래의 폴리실리콘 증착반응기(11)는, 가스의 흐름상, 가열된 반응 후 가스가 인클로저(13)의 내벽면을 타고 하부로 흐르는 구조를 가지므로, 밀폐공간(19) 내부의 실리콘입자들의 일부가 인클로저(13)의 내벽면에 붙어 실리콘박막층(29)을 이루는 현상을 야기한다.In addition, the conventional
상기 인클로저의 내벽면은 경면(鏡面)으로서 상기한 바와같이 실리콘입자가 적층될 경우, 반사효율이 현저히 낮아짐은 물론 열이 실리콘박막층(29)으로 흡수되어 인클로저(13)를 더욱 가열한다. 상기 실리콘박막층(29)에 의한 온도의 추가적 상승은 냉각유니트(25)를 통해 제어되는데, 상기한 바와같이 냉각유니트(25)를 이용해 인클로저(13)를 냉각시키는 것은 또 다른 전력소모의 원인이 된다. 더욱이 냉각유니트(25) 자체도 전력을 필요로 하므로 냉각유니트(25)의 전력소모도 그만큼 더 증가한다.As the inner wall surface of the enclosure is a mirror surface, when the silicon particles are stacked as described above, the reflection efficiency is significantly lowered and heat is absorbed by the silicon
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 반응기 내부로 주입되는 원료가스가, 인클로저의 내벽면을 타고 상승한 후 하강하면서 실리콘로드에 접하여 가열되는 구조를 가지므로, 인클로저의 냉각에 기인하는 과도한 열손실이 없음은 물론 실리콘입자가 인클로저의 내벽면을 거의 오염시키지 않아 인클로저 내벽면의 경면효과가 최상으로 유지되므로 효율이 높고 전기사용량을 현저히 줄일 수 있으며 유지관리도 편리한 폴리실리콘 증착반응기 및 이를 이용한 증착방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, since the raw gas injected into the reactor has a structure that is heated in contact with the silicon rod while descending after rising through the inner wall surface of the enclosure, excessive heat due to cooling of the enclosure In addition, there is no loss and the silicon particles hardly contaminate the inner wall of the enclosure, so the mirror surface effect of the inner wall of the enclosure is maintained to be the best. The purpose is to provide a method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리실리콘 증착반응기는, 다수의 가스배출구멍이 관통 형성되어 있는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트 상부에 위치하며 밀폐공간을 제공하는 종(鍾)(bell) 형태의 인클로저와, 상기 베이스플레이트에 지지되며 상기 밀폐공간에 수직으로 위치하고 외부로부터 공급된 전력에 의해 가열되는 다수의 실리콘로드를 갖는 로드부와, 상기 베이스플레이트에 장착되며 인클로저가 제공하는 밀폐공간으로 가스를 상향 분출하는 가스주입노즐을 포함하는 폴리실리콘 증착반응기에 있어서, 상기 가스주입노즐은; 분출가스가 인클로저의 내벽면을 타고 상승할 수 있도록 상기 로드부와 인클로저의 내벽면 사이에 위치하고, 상기 가스배출구멍은; 상기 로드부를 구성하는 실리콘로드의 사이 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.Polysilicon deposition reactor of the present invention for achieving the above object, the base plate is formed through a plurality of gas discharge holes, and the bell (bell) form located on the base plate to provide a closed space A rod portion having a plurality of silicon rods supported on the base plate and vertically positioned in the sealed space and heated by electric power supplied from the outside; and a sealed space provided on the base plate and provided by the enclosure. A polysilicon deposition reactor comprising a gas injection nozzle ejecting upwardly, wherein the gas injection nozzle comprises: a gas injection nozzle; Located between the rod portion and the inner wall surface of the enclosure so that the blowing gas rises on the inner wall surface of the enclosure, the gas outlet hole; It is characterized by being located between the silicon rods constituting the rod portion.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리실리콘 증착반응기를 이용한 증착방법은, 중앙부에 가스배출구멍이 형성되어 있는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트 상부에 위치하며 밀폐공간을 제공하는 종(鍾)(bell) 형태의 인클로저와, 상기 인클로저에 수용되고 외부로부터 공급된 전력에 의해 가열되며 다수의 실리콘로드로 구성된 로드부가 포함된 폴리실리콘 증착반응기 내에 TCS와 수소가스를 공급하되, 공급가스를 상기 로드부와 인클로저 내벽면의 사이공간으로 상향 분사하여 공급가스가 상기 사이공간을 상향 이동하면서 실리콘로드에 접하여 반응하게 유도 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the deposition method using the polysilicon deposition reactor of the present invention for achieving the above object, a base plate having a gas discharge hole is formed in the center, and a species (위치) located on the base plate to provide a closed space ( The TCS and the hydrogen gas are supplied into a polysilicon deposition reactor including a bell) type enclosure, and a rod part composed of a plurality of silicon rods heated by an electric power supplied from the outside and supplied to the enclosure. And upwardly spraying into the space between the inner wall of the enclosure and the feed gas in contact with the silicon rod while moving upward between the spaces.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 반응기 내부로 주입되는 원료가스가 인클로저의 내벽면을 타고 상승한 후 하강하면서 실리콘로드에 접하여 가열되는 구조를 가지므로, 인클로저의 냉각에 기인하는 과도한 열손실이 없음은 물론 실리콘입자가 인클로저의 내벽면을 거의 오염시키지 않아 인클로저 내벽면의 경면효과가 최상으로 유지되므로 효율이 높고 전기사용량을 현저히 줄일 수 있으며 유지관리도 편리하다.The present invention made as described above has a structure in which the raw material gas injected into the reactor is heated in contact with the silicon rod while descending after climbing up the inner wall of the enclosure, so that there is no excessive heat loss due to cooling of the enclosure. Since the silicon particles hardly contaminate the inner wall of the enclosure, the mirror surface effect of the inner wall of the enclosure is maintained at the highest level, resulting in high efficiency, significantly reduced electricity consumption, and easy maintenance.
도 1은 종래 폴리실리콘 증착반응기의 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘 증착반응기를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a view showing the structure of a conventional polysilicon deposition reactor.
Figure 2 is a schematic diagram showing a polysilicon deposition reactor according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은, 베이스플레이트(43)에서의 가스배출구멍(21a)과 가스주입노즐(23)의 위치를 바꾸기만 하여도, 인클로저의 내벽면에 실리콘박막층이 적층되는 것을 거의 방지함은 물론 인클로저의 냉각에 기인한 열손실을 최소화할 수 있게되어 그만큼 효율이 높고 에너지의 소비량을 현저히 줄일 수 있다는 사실에 착안한 것이다.According to the present invention, even if the positions of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘 증착반응기를 개략적으로 도시한 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a polysilicon deposition reactor according to an embodiment of the present invention.
상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.The same reference numerals as the above reference numerals denote the same members having the same function.
기본적으로 본 실시예에 따른 폴리실리콘 증착반응기(41)는, 가스를 상향 분사하는 가스주입노즐(23)이 베이스플레이트(43)의 외곽부에 인클로저(13)의 내벽면에 최대한 근접하도록 배치되며, 가스배출구멍(21a)은 베이스플레이트(43)의 중앙부 즉, 실리콘로드(15)의 사이 사이에 위치한다. 실리콘로드(15)의 사이 사이라는 것은 로드부(30)의 내부 영역을 의미한다.Basically, the
도 2에 도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 폴리실리콘 증착반응기(41)는, 일정두께의 디스크 형태를 취하고 중앙부위에 다수의 가스배출구멍(21a)이 형성되어 있는 베이스플레이트(43)와, 상기 베이스플레이트(43)의 상부에 위치하며 밀폐공간(19)을 제공하는 인클로저(13)와, 상기 베이스플레이트(43)에 그 하단부가 지지되며 밀폐공간(19)에 수직으로 세워지는 다수의 실리콘로드(15)를 포함하는 로드부(30)와, 상기 로드부(30)와 인클로저(13)의 내벽면 사이에 배치되는 다수의 가스주입노즐(23)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the
상기 다수의 가스주입노즐(23)은 외부로부터 공급된 TCS와 수소가스를 상기 밀폐공간(19)으로 상향 분사하는 것으로서, 분사효율을 유지할 수 있는 한도 내에서 인클로저(13)의 내벽면에 최대한 근접한다. 가스주입노즐(23)들이 인클로저(13)의 내벽면에 최대한 근접하므로, 도 2에 화살표로 표시된 바와같이, 상향 분출되는 대부분의 가스가 인클로저(13)의 내벽면을 타고 올라가 천장에서 만난 후 하부로 떨어진다.The plurality of
도 2에는 상기 실리콘로드(15)를 하나만 도시하였지만, 상기 실리콘로드는 다수개가 설치되어 하나의 로드부(30)를 구성한다. 상기 로드부(30)는 다수의 실리콘로드(15)를 포괄하는 개념이다.Although only one
상기 가스배출구멍(21a)은 베이스플레이트(43)의 중심을 기준으로 대칭을 이루되 중앙부에 집중되며 각 실리콘로드(15) 사이에 위치한다. 이와같이 가스배출구멍(21a)을 베이스플레이트(43)의 중앙부에 집중시킴으로써, 실리콘로드(15)에 의해 가열된 고온의 가스가, 옆으로 퍼져 인클로저(13)측으로 이동하지 않고, 거의 수직으로 하강하여 가스배출구멍(21a)을 통해 빠져나간다. 경우에 따라 상기 가스배출구멍(21a)을 비대칭으로 분포시킬 수 도 있음은 물론이다.The
아울러 가스가 상기한 스트림라인을 가지므로, 가스에 포함되어 있는 실리콘입자가 대부분 밀폐공간(19) 외부로 빠져나가며 인클로저(13)의 내벽면에 들러붙지 않아 인클로저의 경면효과를 저하시키지 않는다. 이와같이 인클로저(13)의 내벽면이 청결한 상태를 유지하므로, 인클로저로 흡수되어 처리되는 열량이 그만큼 작고 화살표 R방향의 반사율이 높아 열효율이 좋은 것이다.In addition, since the gas has the above-described stream line, most of the silicon particles contained in the gas escape to the outside of the sealed
상기 구성을 갖는 폴리실리콘 증착반응기를 이용한 증착방법은, 상기 가스주입노즐(23)을 통해 TCS 와 수소가스를 인클로저(13) 내부로 상향 분사하되, 공급가스가 인클로저의 내벽면(13)을 타고 상부로 이동하며 실리콘로드와 반응하도록 유도하는 과정과, 실리콘로드와의 반응을 마친 가스를 상기 가스배출구멍(21a)을 통해 외부로 배출하는 과정을 포함한다. In the deposition method using the polysilicon deposition reactor having the above configuration, the TCS and hydrogen gas are injected upwardly into the
<실험예 1 - 종래 폴리실리콘 증착반응기>Experimental Example 1-Conventional Polysilicon Deposition Reactor
베이스플레이트에 36개의 실리콘로드(36개의 실리콘로드를 묶어서 실리콘로드부라 칭함)를 설치하고, 상기 실리콘로드의 사이 사이에 12개의 가스주입노즐을 분포시켰다. 또한 상기 실리콘로드부와 인클로저의 내벽면 사이에 12개의 가스배출구멍을 형성하였다. Thirty-six silicon rods (36 silicon rods are collectively referred to as silicon rod portions) were installed on the base plate, and twelve gas injection nozzles were distributed between the silicon rods. In addition, 12 gas discharge holes were formed between the silicon rod part and the inner wall surface of the enclosure.
이 상태로, 실리콘로드의 온도를 1000℃로 유지하면서 삼염화실란가스와 수소가스를 가스주입노즐을 통해 상향 분사시키며 증착을 유도하였고, 반응후 가스는 상기 가스배출구멍을 통해 배출되도록 하였다. 그 동안 실리콘로드의 직경에 따른 전력소모량을 측정하였으며, 상기 실험을 통하여 얻은 데이터를 아래와 같이 그래프화 하였다.In this state, while maintaining the temperature of the silicon rod at 1000 ℃, the trichlorosilane gas and hydrogen gas was injected upward through the gas injection nozzle to induce deposition, and after the reaction gas was discharged through the gas discharge hole. In the meantime, the power consumption was measured according to the diameter of the silicon rod, and the data obtained through the above experiment was graphed as follows.
반응의 완료 후 인클로저의 내벽면을 확인한 결과, 내벽면에 실리콘입자가 검게 증착되었으며, 특히 흡수계수(ε)는 0.42로 높아져 있음을 확인하였다. (반응전의 흡수계수(ε)는 0.1이하) 이는 실리콘로드에서 방사된 에너지의 많은 양이 인클로저의 내벽면에서 반사되지 못하고 흡수됨을 의미한다. As a result of checking the inner wall surface of the enclosure after completion of the reaction, it was confirmed that silicon particles were deposited black on the inner wall surface, in particular, the absorption coefficient (ε) was increased to 0.42. (The absorption coefficient (ε) before the reaction is 0.1 or less.) This means that a large amount of energy radiated from the silicon rod is absorbed from the inner wall of the enclosure without being reflected.
한편, 종래 폴리실리콘 증착반응기에 대한 본 발명에 따른 폴리실리콘 증착반응기의 고효율성과 저전력소모성을 증명하기 위하여 아래 조건의 시뮬레이션을 수행하였다.On the other hand, in order to prove the high efficiency and low power consumption of the polysilicon deposition reactor according to the present invention for the conventional polysilicon deposition reactor, the following conditions were simulated.
종래 폴리실리콘 증착반응기의 시뮬레이션 조건으로서, 상기 베이스플레이트에, 1000℃로 유지되는 직경 120mm의 실리콘로드 36개로 구성되는 로드부를 위치시키고, 상기 실리콘로드의 사이 사이에 12개의 가스주입노즐을, 실리콘로드부와 인클로저 내벽면 사이에 12개의 가스배출구멍을 분포시켰다. 또한 인클로저의 흡수계수(ε)는 0.4로 정하였다. 이 상태로 전력소모량을 산출한 결과 아래 표와 같은 결과를 얻었다.As a simulation condition of a conventional polysilicon deposition reactor, a rod part consisting of 36 silicon rods having a diameter of 120 mm maintained at 1000 ° C. is placed on the base plate, and 12 gas injection nozzles are placed between the silicon rods. Twelve gas vent holes were distributed between the chamber and the inner wall of the enclosure. In addition, the absorption coefficient (ε) of the enclosure was set at 0.4. In this state, the power consumption was calculated. The results are as shown in the table below.
이어서, 본 발명에 따른 폴리실리콘 증착반응기의 시뮬레이션을 행하였다. 시뮬레이션조건으로서, 베이스플레이트에 1000℃로 유지되는 직경 120mm의 실리콘로드 36개로 구성된 로드부를 위치시킨 후에, 상기 실리콘로드의 사이 사이에 12개의 가스배출구멍을 분포시키고, 상기 실리콘로드부와 인클로저의 내벽면 사이에 12개의 가스주입노즐을 분포시켰다. 또한 인클로저의 흡수계수(ε)는 0.15를 사용하여 전력소모량을 산출하였고 아래 표에 나타낸 결과를 얻었다.Next, the polysilicon deposition reactor according to the present invention was simulated. As a simulation condition, after placing the rod part which consists of 36 silicon rods of 120 mm diameter maintained at 1000 degreeC on a baseplate, 12 gas discharge holes are distributed between the said silicon rods, and the inside of the said silicon rod part and an enclosure is carried out. Twelve gas injection nozzles were distributed between the walls. In addition, the absorption coefficient (ε) of the enclosure was calculated using the power consumption of 0.15, and the results are shown in the table below.
종래의
폴리실리콘 증착장치
Conventional
Polysilicon Deposition Equipment
본 발명에 따른
폴리실리콘 증착장치
According to the invention
Polysilicon Deposition Equipment
전력소모량(kW)
Power consumption (kW)
1710
1710
1360
1360
위의 표에서 알 수 있는 바와같이, 가스배출구멍(21a)과 가스주입노즐(23)의 위치를 변경함에 따라, 폴리실리콘 증착을 위한 소모전력이 현저히 떨어짐을 알 수 있다.As can be seen in the above table, as the positions of the
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
11,41:폴리실리콘 증착반응기 13:인클로저(encloser)
15:실리콘로드 19:밀폐공간
21,43:베이스플레이트 21a:가스배출구멍
23:가스주입노즐 25:냉각유니트
27:전원 29:실리콘박막층
30:로드부11,41 Polysilicon Deposition Reactor 13: Encloser
15: Silicon Road 19: Enclosed Space
21, 43:
23: Gas injection nozzle 25: Cooling unit
27: power source 29: silicon thin film layer
30: rod part
Claims (2)
상기 가스주입노즐은,
상기 로드부와 인클로저의 내벽면 사이에 위치하고,
상기 가스배출구멍은,
상기 로드부를 구성하는 실리콘로드의 사이 사이에 위치함으로써,
상기 가스주입노즐로부터 분사된 분출가스는 인클로저의 내벽면을 타고 상승하면서 실리콘로드와 반응하고, 인클로저의 상단부로부터 하강하여 상기 가스배출구멍을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 증착반응기.A base plate having a plurality of gas discharge holes therethrough, a bell shaped enclosure positioned above the base plate to provide a sealed space, and supported by the base plate and perpendicular to the sealed space In the polysilicon deposition reactor comprising a rod portion having a plurality of silicon rods which are located and heated by the electric power supplied from the outside, and a gas injection nozzle mounted on the base plate to eject the gas upward into the sealed space provided by the enclosure ,
The gas injection nozzle,
Located between the rod portion and the inner wall surface of the enclosure,
The gas discharge hole,
By being located between the silicon rods constituting the rod portion,
And the ejected gas injected from the gas injection nozzle reacts with the silicon rod while riding up the inner wall of the enclosure, and descends from the upper end of the enclosure to be discharged through the gas discharge hole.
상기 공급가스를 상기 인클로져의 중앙 상부에서 하강하면서 상기 가스배출구멍을 통해 배출하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 증착방법.A base plate having a gas discharge hole formed in the center thereof, a bell shaped enclosure positioned above the base plate to provide a sealed space, and heated by electric power received from the enclosure and supplied from the outside; And supplying TCS and hydrogen gas into a polysilicon deposition reactor including a rod part composed of a plurality of silicon rods, injecting the feed gas upward into the space between the rod part and the inner wall of the enclosure and supplying the gas upwardly. In contact with the silicon rod while
And inducing the supply gas to discharge through the gas discharge hole while descending from the center upper portion of the enclosure.
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| KR20110110577A KR20110110577A (en) | 2011-10-07 |
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| KR (1) | KR101142442B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014042410A1 (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-20 | 주식회사 아이제이피에스 | Jacket and reactor using same |
| KR20240077926A (en) | 2022-11-25 | 2024-06-03 | (주) 딥스마텍 | Chemical vapor 3D space deposition chamber using an initiation reaction and a chemical vapor deposition apparatus comprising the same |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100892123B1 (en) * | 2008-12-31 | 2009-04-09 | (주)세미머티리얼즈 | Poly silicon deposition device |
-
2010
- 2010-04-01 KR KR1020100029974A patent/KR101142442B1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014042410A1 (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-20 | 주식회사 아이제이피에스 | Jacket and reactor using same |
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