KR101272237B1 - Refine furnace for poly silicon - Google Patents

Refine furnace for poly silicon Download PDF

Info

Publication number
KR101272237B1
KR101272237B1 KR1020120152396A KR20120152396A KR101272237B1 KR 101272237 B1 KR101272237 B1 KR 101272237B1 KR 1020120152396 A KR1020120152396 A KR 1020120152396A KR 20120152396 A KR20120152396 A KR 20120152396A KR 101272237 B1 KR101272237 B1 KR 101272237B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
crucible
polysilicon
cooling
ultrasonic
refrigerant
Prior art date
Application number
KR1020120152396A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이승용
김동호
김신
Original Assignee
지앤에스시스템(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지앤에스시스템(주) filed Critical 지앤에스시스템(주)
Priority to KR1020120152396A priority Critical patent/KR101272237B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101272237B1 publication Critical patent/KR101272237B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/037—Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70—Specific application

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE: A refine furnace for polysilicon is provided to prevent damages to an ultrasonic oscillator due to degradation, and to improve the crystallization efficiency and purity of polysilicon. CONSTITUTION: A refine furnace for polysilicon(1) includes a tank(10), a crucible, a heating unit, a cooling unit(40), and an ultrasonic vibrator. The cooling unit includes a plurality of cooling plates which cools the bottom of the crucible. The ultrasonic vibrator vibrates the crucible using a coolant by oscillating ultrasonic waves. The cooling unit generates temperature deviation between cooling plates corresponding to the center part and the edge part of the crucible, and gradually cools the bottom of the crucible. The ultrasonic vibrator includes a first oscillating unit and a second oscillating unit.

Description

폴리실리콘 정제로{Refine furnace for poly Silicon}Refine furnace for poly Silicon

본 발명은 폴리실리콘 정제로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수단이 도가니의 저면을 중앙부로부터 외곽으로 갈수록 낮은 온도로 온도구배지게 냉각하여 폴리실리콘이 결정화과정에서 전체적으로 균일한 온도로 냉각되도록 함으로써 폴리실리콘의 결정화효율 및 순도를 크게 향상시킬 수 있는 폴리실리콘 정제로에 관한 것이다.
The present invention relates to a polysilicon refinery, and more particularly, the cooling means cools the bottom of the crucible to a temperature gradient at a lower temperature from the center to the outside so that the polysilicon is cooled to an overall uniform temperature during the crystallization process. The present invention relates to a polysilicon purification furnace capable of greatly improving the crystallization efficiency and purity of silicon.

일반적으로 폴리실리콘이라 함은 태양 전지에서 광 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 역할을 하는 작은 실리콘 결정체들로 이루어진 물질로서, 태양광 발전 및 반도체(메모리) 소재가 되는 원재료로 사용된다.In general, polysilicon is a material composed of small silicon crystals that convert light energy into electrical energy in a solar cell, and is used as a raw material for solar power generation and semiconductor (memory) materials.

이러한 폴리실리콘을 정제하여 잉곳을 형성하고, 이 잉곳을 얇게 잘라 웨이퍼(Wafer)를 만들며 웨이퍼를 이용하여 반도체 또는 태양광 발전용 모듈(Module)을 제조하게 된다.The polysilicon is purified to form an ingot, the ingot is thinly cut to make a wafer, and a semiconductor or a photovoltaic module is manufactured using the wafer.

여기서 폴리실리콘을 정제하기 위한 종래의 폴리실리콘 정제로는 탱크부와, 탱크부 내부에 설치되고 내부에 정제하고자 하는 폴리실리콘이 수용되는 도가니와, 도가니의 외주면에 설치되는 가열수단과, 도가니의 하부에 설치되는 냉각수단으로 구성되며, 도가니 내부에 폴리실리콘이 수용된 상태에서 가열수단으로 도가니를 가열하여 도가니에 수용된 폴리실리콘이 가열되도록 함으로써 폴리실리콘 내에 포함된 불순물이 휘발되도록 하여 폴리실리콘을 정제한 후 냉각수단에 의해 정제된 폴리실리콘을 결정화한다.Here, the conventional polysilicon refining for refining polysilicon includes a tank portion, a crucible installed inside the tank portion to accommodate the polysilicon to be purified therein, a heating means installed on the outer circumferential surface of the crucible, and a lower portion of the crucible It consists of a cooling means installed in the crucible by heating the crucible with a heating means in a state in which the polysilicon is accommodated in the crucible so that the impurities contained in the polysilicon are volatilized to purify the polysilicon The purified polysilicon is crystallized by cooling means.

이와 같이 정제된 폴리실리콘을 이용하여 태양광 배터리를 제조하고자 하는 경우 최소 99.9999%의 순도가 요구되나, 종래의 폴리실리콘 정제로는 단일의 가열수단이 도가니의 외면에 배치된 상태에서 도가니를 가열함으로써 도가니의 내외측에 위치하는 폴리실리콘의 수용위치에 따라 폴리실리콘의 온도에 편차가 발생되어 온도편차에 따라 폴리실리콘이 불규칙적으로 응고되면서 폴리실리콘에 포함된 불순물이 어느 일방향으로 이동되지 않고 폴리실리콘 내부에서 응고되어 폴리실리콘의 순도가 현저하게 저하될 뿐 아니라 이에 따라 폴리실리콘의 불량률이 상승하여 생산효율 또한 현저하게 저하되는 문제점이 발생되었고, 양산 적용에 있어서 한계점으로 작용하였다.Purity of at least 99.9999% is required when manufacturing a solar battery using the purified polysilicon. However, in conventional polysilicon purification, a crucible is heated by a single heating means disposed on the outer surface of the crucible. As the polysilicon temperature varies depending on the accommodating position of the polysilicon at the inside and outside of the crucible, the polysilicon is solidified irregularly according to the temperature deviation, and the impurities contained in the polysilicon are not moved in any one direction. Solidification of the polysilicon not only significantly lowered the purity of the polysilicon, but also increased the defect rate of the polysilicon caused a problem that the production efficiency is also significantly lowered, which acted as a limit in mass production applications.

또한, 종래의 폴리실리콘 정제로는 도가니를 가열하는 것만으로 폴리실리콘에 포함된 불순물을 정제하였으나, 이와 같은 폴리실리콘의 가열작업만으로는 작업자가 원하는 순도의 폴리실리콘을 얻지 못하는 문제점이 있었다.In addition, in the conventional polysilicon tablets, impurities contained in the polysilicon are purified only by heating the crucible, but there is a problem in that the polysilicon heating operation alone does not obtain a polysilicon having a desired purity.

이에 최근에는 종래 폴리실리콘 정제로의 문제점인 불순물에 따른 폴리실리콘의 순도가 저하되는 것을 방지하여 폴리실리콘의 불량률을 줄이고 생산효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 폴리실리콘 정제로에 대한 요구가 높아지고 있다.
In recent years, the demand for polysilicon refining furnaces that can reduce the defect rate of polysilicon and remarkably improve the production efficiency by preventing a decrease in the purity of polysilicon due to impurities, which is a problem of conventional polysilicon refining, has increased.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같은 목적이 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is as follows.

첫째, 냉각수단이 도가니의 저면을 중앙부로부터 외곽으로 갈수록 낮은 온도로 온도구배지게 냉각하여 폴리실리콘이 결정화과정에서 전체적으로 균일한 온도로 냉각되도록 함으로써 폴리실리콘의 결정화효율 및 순도를 크게 향상시킬 수 있는 폴리실리콘 정제로를 제공함에 있다.First, the cooling means cools the bottom of the crucible to a temperature gradient from the center to the outside so that the polysilicon is cooled to a uniform temperature throughout the crystallization process, thereby greatly improving the crystallization efficiency and purity of the polysilicon. To provide a silicon tablet furnace.

둘째, 초음파 진동자를 냉각수단의 내부에 설치하고, 냉매를 매질로 하여 발진된 초음파가 도가니에 전달되도록 함으로써 폴리실리콘의 분자 유동성이 증대되도록 하고 이에 따라 불순물의 휘발효율이 향상되도록 하여 폴리실리콘의 순도를 크게 높일 수 있을 뿐 아니라 열화에 따른 초음파 진동자의 손상을 미연에 방지할 수 있는 폴리실리콘 정제로를 제공함에 있다.Secondly, the ultrasonic vibrator is installed inside the cooling means, and the ultrasonic wave generated by the refrigerant is transferred to the crucible to increase the molecular fluidity of the polysilicon, thereby improving the volatilization efficiency of the impurities, thereby increasing the purity of the polysilicon. The present invention provides a polysilicon refining furnace that can greatly increase and prevent the damage of the ultrasonic vibrator due to deterioration in advance.

셋째, 가소제 투입수단을 통해 폴리실리콘에 가소제를 투입하여 폴리실리콘의 점성이 낮아지도록 함으로써 폴리실리콘이 초음파 매질로서의 기능이 상승되도록 하고, 이에 따라 초음파 진동에 따른 폴리실리콘의 분자 유동성을 보다 증대되도록 하는 폴리실리콘 정제로를 제공함에 있다.Third, by adding a plasticizer to the polysilicon through the plasticizer input means to lower the viscosity of the polysilicon so that the polysilicon function as an ultrasonic medium, thereby increasing the molecular fluidity of the polysilicon according to the ultrasonic vibration To provide a polysilicon purification furnace.

넷째, 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 제1 발진유닛 또는 제2 발진유닛의 초음파 강도가 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 제1 발진유닛 또는 제2 발진유닛의 초음파 강도보다 높은 강도를 갖도록 함으로써 가열수단이 도가니의 외주면에 배치됨에 따라 도가니의 외곽영역에 위치한 폴리실리콘에 비해 상대적으로 높은 점도를 갖는 도가니의 중앙영역에 위치하는 폴리실리콘의 분자 유동성이 증대되도록 하여 불순물의 휘발효율이 향상시킬 수 있는 폴리실리콘 정제로를 제공함에 있다.
Fourth, the ultrasonic waves of the first oscillation unit or the second oscillation unit installed in the region corresponding to the outer region of the bottom of the crucible is the ultrasonic waves of the first oscillation unit or the second oscillation unit installed in the region corresponding to the outer region of the bottom of the crucible As the heating means is placed on the outer circumferential surface of the crucible, the molecular fluidity of the polysilicon located in the central region of the crucible having a relatively high viscosity is increased as compared to the polysilicon located in the outer region of the crucible. To provide a polysilicon purification furnace that can improve the volatilization efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 폴리실리콘을 정제하는 폴리실리콘 정제로에 있어서, 내부에 수용공간이 형성된 탱크와, 상기 탱크 내에 설치되고, 내부에 정제하고자 하는 폴리실리콘이 수용되는 도가니와, 상기 도가니의 외면 일측에 설치되고, 상기 도가니를 가열하는 가열수단 및 상기 도가니의 하부에 설치되고, 상기 도가니의 저면을 냉각하는 복수개의 냉각플레이트를 포함하는 냉각수단을 포함하되, 상기 냉각수단은 상기 도가니 저면의 중앙부와 대응되는 냉각플레이트와, 상기 도가니 저면의 외곽부와 대응되는 냉각플레이트간 온도편차가 발생되도록 하여 상기 도가니 저면을 중앙부로부터 외곽부로 갈수록 낮은온도로 온도구배지게 냉각하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 정제로를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in a polysilicon purification furnace for purifying polysilicon, a tank having an accommodating space therein, and a polysilicon to be installed in the tank and to be purified therein The crucible is accommodated, and cooling means including a plurality of cooling plates installed on one side of the outer surface of the crucible, heating means for heating the crucible and a lower portion of the crucible, and cooling the bottom surface of the crucible. The cooling means causes a temperature deviation between the cooling plate corresponding to the center of the bottom of the crucible and the cooling plate corresponding to the outer part of the bottom of the crucible so that the temperature of the crucible bottom is gradually lowered from the center to the outside. It provides a polysilicon purification furnace characterized by cooling.

그리고, 상기 냉각수단은 상기 도가니의 하부에 설치되고, 상기 도가니의 저면을 냉각하는 복수개의 냉각플레이트를 포함하는 냉각몸체와, 상기 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 적어도 하나의 냉각플레이트에 접촉되어 외부로부터 공급되는 제1 냉매에 의해 접촉된 상기 냉각플레이트를 냉각하는 제1 냉매공급수단 및 상기 도가니의 저면 중 중앙영역과 대응되는 적어도 하나의 냉각플레이트에 접촉되고, 상기 제1 냉매보다 높은 온도를 갖는 제2 냉매에 의해 접촉된 상기 냉각플레이트를 냉각하는 제2 냉매공급수단을 포함하는 것이 바람직하다.The cooling means is installed under the crucible and is in contact with a cooling body including a plurality of cooling plates for cooling the bottom of the crucible, and at least one cooling plate corresponding to an outer region of the bottom of the crucible. The first refrigerant supply means for cooling the cooling plate contacted by the first refrigerant supplied from the outside and at least one cooling plate corresponding to the central region of the bottom surface of the crucible, the temperature is higher than the first refrigerant It is preferable to include a second refrigerant supply means for cooling the cooling plate in contact with the second refrigerant having.

또한, 일측이 상기 도가니의 내부와 연통되고, 상기 도가니 내부에 가소제를 투입하여 상기 도가니 내부에 수용된 상기 폴리실리콘의 점성이 낮아지도록 하는 가소제 투입수단을 더 포함할 수 있다.In addition, one side may further include a plasticizer input means to communicate with the inside of the crucible, to inject a plasticizer into the crucible to lower the viscosity of the polysilicon contained in the crucible.

아울러, 상기 도가니의 내부와 연통되고, 정제하고자 하는 상기 폴리실리콘 조각을 냉각 등방압성형하여 하나의 덩어리로 성형한 후 상기 도가니에 공급하는 등방압성형부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include an isostatic pressing portion which is in communication with the inside of the crucible, and isoformed to form a single mass by cooling isostatically molding the polysilicon pieces to be purified.

그리고, 상기 냉각수단 일측에 설치되고, 초음파를 발진하여 상기 냉매를 통해 상기 도가니를 진동하는 초음파 진동자를 더 포함하되, 상기 초음파 진동자는 미리 설정된 파형을 갖는 제1 초음파를 발진하여 상기 도가니를 진동하는 제1 발진유닛 및 제1 초음파와 동일한 파형을 갖고, 상기 제 1 초음파의 주기의 배수만큼 위상차를 갖는 제2 초음파를 발진하여 상기 도가니를 진동하는 제2 발진유닛을 포함할 수 있다.And an ultrasonic vibrator installed on one side of the cooling means and oscillating the crucible through the refrigerant by oscillating the ultrasonic wave, wherein the ultrasonic vibrator oscillates the crucible by oscillating the first ultrasonic wave having a predetermined waveform. A second oscillation unit having the same waveform as the first oscillation unit and the first ultrasonic waves and oscillating the crucible by oscillating a second ultrasonic wave having a phase difference by a multiple of the period of the first ultrasonic waves.

또한, 상기 초음파 진동자는 상기 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 상기 제1 발진유닛 또는 상기 제2 발진유닛의 초음파 강도가 상기 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 상기 제1 발진유닛 또는 제2 발진유닛의 초음파 강도보다 높은 강도를 갖는 것이 바람직하다.
The ultrasonic vibrator may include the first oscillation intensity of the first oscillation unit or the second oscillation unit installed in a region corresponding to the outer region of the bottom of the crucible, and the first oscillator may be installed in the region corresponding to the outer region of the bottom of the crucible. It is preferable to have an intensity higher than the ultrasonic intensity of the oscillation unit or the second oscillation unit.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention as described above, the following effects can be obtained.

첫째, 냉각수단이 도가니의 저면을 중앙부로부터 외곽으로 갈수록 낮은 온도로 온도구배지게 냉각하여 폴리실리콘이 결정화과정에서 전체적으로 균일한 온도로 냉각되도록 함으로써 폴리실리콘의 결정화효율 및 순도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.First, the cooling means cools the bottom of the crucible to a temperature gradient from the center to the outside so that the polysilicon is cooled to a uniform temperature throughout the crystallization process, thereby greatly improving the crystallization efficiency and purity of the polysilicon. There is.

둘째, 초음파 진동자를 냉각수단의 내부에 설치하고, 냉매를 매질로 하여 발진된 초음파가 도가니에 전달되도록 함으로써 폴리실리콘의 분자 유동성이 증대되도록 하고 이에 따라 불순물의 휘발효율이 향상되도록 하여 폴리실리콘의 순도를 크게 높일 수 있을 뿐 아니라 열화에 따른 초음파 진동자의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.Secondly, the ultrasonic vibrator is installed inside the cooling means, and the ultrasonic wave generated by the refrigerant is transferred to the crucible to increase the molecular fluidity of the polysilicon, thereby improving the volatilization efficiency of the impurities, thereby increasing the purity of the polysilicon. Not only can greatly increase the effect of preventing the damage of the ultrasonic vibrator due to deterioration in advance.

셋째, 가소제 투입수단을 통해 폴리실리콘에 가소제를 투입하여 폴리실리콘의 점성, 밀도가 증대되도록 함으로써 폴리실리콘이 초음파 매질로서의 기능이 상승되도록 하고, 이에 따라 초음파 진동에 따른 폴리실리콘의 분자 유동성을 보다 증대되도록 하는 효과가 있다.Third, the plasticizer is injected into the polysilicon through the plasticizer input means to increase the viscosity and density of the polysilicon so that the polysilicon functions as an ultrasonic medium, thereby increasing the molecular fluidity of the polysilicon according to the ultrasonic vibration. It is effective to make.

넷째, 초음파 진동자는 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 제1 발진유닛 또는 제2 발진유닛의 초음파 강도가 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 제1 발진유닛 또는 제2 발진유닛의 초음파 강도보다 높은 강도를 갖도록 함으로써 가열수단이 도가니의 외주면에 배치됨에 따라 도가니의 외곽영역에 위치한 폴리실리콘에 비해 상대적으로 높은 점도를 갖는 도가니의 중앙영역에 위치하는 폴리실리콘의 분자 유동성이 증대되도록 하여 불순물의 휘발효율이 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Fourth, the ultrasonic vibrator is the first oscillation unit or the second oscillation unit is installed in the region of the bottom surface of the crucible, the first oscillation unit or the second oscillation unit corresponding to the outer region of the crucible As the heating means is arranged on the outer circumferential surface of the crucible, the molecular fluidity of the polysilicon located in the central region of the crucible having a relatively high viscosity is increased as compared to the polysilicon located in the outer region of the crucible. By doing so, there is an effect that the volatilization efficiency of impurities can be improved.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 사시도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 분해사시도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 단면도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉매공급수단이 상방으로 이동되는 상태를 도시한 도면,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 단면도.1 is a perspective view of a polysilicon tablet according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is an exploded perspective view of a polysilicon tablet according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a cross-sectional view of a polysilicon tablet according to an embodiment of the present invention,
4 is a view showing a state in which the refrigerant supply means is moved upward according to an embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view of a polysilicon tablet according to another embodiment of the present invention.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 사시도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 분해사시도이며, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 단면도이다.1 is a perspective view of a polysilicon tablet according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of a polysilicon tablet according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is according to an embodiment of the present invention Sectional drawing of a polysilicon tablet furnace.

도1 내지 도3에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로(1)는 탱크(10)와, 도가니(20)와, 가열수단(30)과, 초음파 진동자(50) 및 냉각수단(40)을 포함하여 구성된다.1 to 3, the polysilicon refinery 1 according to the embodiment of the present invention includes a tank 10, a crucible 20, a heating means 30, an ultrasonic vibrator 50 and It comprises a cooling means 40.

탱크(10)는 대략 원통형상으로 형성되는 탱크몸체(11)와, 탱크(10)의 상부에 착탈가능하게 결합된 상부캡(12) 및 탱크몸체(11)의 외벽(11a)과 내벽(11b) 사이에 개재되는 절연체(13)를 포함하여 구성되며, 도가니(20)를 가열하는 가열수단(30)의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하여 도가니(20)를 가열하는 가열효율 및 도가니(20)를 냉각하는 냉각효율이 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.The tank 10 includes a tank body 11 formed in a substantially cylindrical shape, an upper cap 12 detachably coupled to an upper portion of the tank 10, and an outer wall 11a and an inner wall 11b of the tank body 11. And an insulator (13) interposed between the) and the heating efficiency and the crucible (20) for heating the crucible (20) by preventing heat from the heating means (30) for heating the crucible (20) to the outside. ) And prevents the cooling efficiency from cooling down.

탱크몸체(11)는 대략 내부에 수용공간(11c)이 형성되고 상부가 개방된 원통형상으로 형성되고, 측벽이 외벽(11a)과, 내벽(11b)으로 이루어진 이중벽으로 형성되며, 외벽(11a)과 내벽(11b) 사이에는 탱크몸체(11)의 외벽(11a)이 후술하는 가열수단(30)에 의해 가열되는 것을 방지하는 PCW(Process cooling water)관이 설치된다.The tank body 11 is formed in a cylindrical shape having an accommodating space 11c formed therein and having an open upper portion, and a side wall formed of a double wall consisting of an outer wall 11a and an inner wall 11b, and an outer wall 11a. Between the inner wall (11b) is provided a PCW (Process cooling water) pipe to prevent the outer wall (11a) of the tank body 11 is heated by the heating means 30 to be described later.

또한, 탱크몸체(11)는 일측에 내부의 공기를 외부로 배출시켜 내부를 진공상태가 되도록 하는 베큠부(14)가 설치된다. In addition, the tank body 11 is provided on one side is a vacuum 14 to discharge the internal air to the outside to make the inside a vacuum state.

이러한 베큠부(14)는 가열수단(30)에 의해 후술하는 도가니(20) 내부에 수용된 폴리실리콘이 가열되면서 휘발되는 불순물이 탱크몸체(11)의 내부공기와 함께 외부로 강제 배출되도록 하는 역할을 하는데, 탱크몸체(11)의 내부공기를 외부로 배출하는 경우 휘발된 불순물이 탱크몸체(11)의 내부공기와 함께 외부로 배출되도록 하는 역할을 한다.The vacuum unit 14 serves to force the impurities volatilized while the polysilicon accommodated in the crucible 20 to be described later by the heating means 30 to be forced out together with the internal air of the tank body 11. However, when discharging the internal air of the tank body 11 to the outside serves to discharge the volatilized impurities to the outside with the internal air of the tank body (11).

상부캡(12)은 탱크(10)의 상부에 설치되고, 탱크(10)의 수용공간(11c)이 외부로 노출되도록 하는 개방위치와, 탱크몸체(11)의 수용공간(11c)을 밀폐하는 밀폐위치 사이를 이동하면서 탱크몸체(11)의 수용공간(11c)을 개폐하는 역할을 한다.The upper cap 12 is installed in the upper portion of the tank 10, the opening position to expose the receiving space (11c) of the tank 10 to the outside, and sealing the receiving space (11c) of the tank body (11) While moving between the closed position serves to open and close the receiving space (11c) of the tank body (11).

그리고 본 발명의 일실시예에서는 실린더(61) 및 구동모터(미도시)를 이용하여 상부캡(12)(20)을 상하이동되도록 함으로써 탱크몸체(11)의 수용공간(11c)을 개폐하도록 구성될 수 있으나, 본 발명의 상부캡(12) 개폐구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상부캡(12)을 탱크(10) 일측에 힌지결합하여 탱크몸체(11)의 수용공간(11c)을 개폐할 수 있음은 물론이다.And in one embodiment of the present invention is configured to open and close the receiving space (11c) of the tank body 11 by using the cylinder 61 and the drive motor (not shown) so that the upper cap (12) 20 is moved. However, the upper cap 12 opening and closing structure of the present invention is not necessarily limited thereto, and the upper cap 12 is hinged to one side of the tank 10 to open and close the receiving space 11c of the tank body 11. Of course it can.

아울러, 상부캡(12)은 일측에 가스주입관(12a)이 관통결합될 수 있는데, 이러한 가스주입관(12a)은 후술하는 도가니(20) 내부에 Hl2(Cl2) 및 수증기와 같은 반응가스를 주입하는 역할을 한다.In addition, the upper cap 12 may be coupled to the gas injection tube 12a on one side, the gas injection tube 12a is a reaction such as Hl 2 (Cl 2) and water vapor in the crucible 20 to be described later It serves to inject gas.

여기서 사용되는 반응가스는 보론(Boron)과 같은 도핑(Doping)용 가스로서, 폴리실리콘 내에 포함된 불순물과 반응하여 제거되도록 하는 역활 및 웨이퍼(Wafer)의 타입을 결정하도록 하는 역할을 한다.The reaction gas used herein is a gas for doping such as boron, and serves to determine the type of wafer and the role of reacting with impurities contained in the polysilicon to remove them.

절연체(13)는 앞서 설명한 바와 같이 탱크몸체(11)의 외벽(11a)과 내벽(12)사이에 개재되어 가열수단(30)으로부터 발생하는 열이 외부로 방출되는 것을 방지하는 역할을 하며, 그 재질의 예로 그라파이트(Graphite) 사용될 수 있다.As described above, the insulator 13 is interposed between the outer wall 11a and the inner wall 12 of the tank body 11 to prevent heat generated from the heating means 30 from being released to the outside. Graphite may be used as an example of the material.

도가니(20)는 크게 상부가 개방된 사각박스 형상의 외통(21)과, 외통(21) 내부에 설치되는 내통(22)으로 형성되고, 내부에 정제하고자 하는 폴리실리콘을 수용하고 폴리실리콘의 정제공간(22a)을 제공하는 역할을 한다.The crucible 20 is formed of an outer cylinder 21 having a large rectangular box shape, and an inner cylinder 22 installed inside the outer cylinder 21, and accommodates polysilicon to be purified therein and purifies the polysilicon. It serves to provide a space 22a.

외통(21)은 그래파이트 재질 즉, 흑연재질로 형성되며, 후술하는 가열수단(30)으로부터 발생되는 열을 내통(22)에 전달하는 역할을 한다.The outer cylinder 21 is formed of a graphite material, that is, graphite material, and serves to transfer the heat generated from the heating means 30 to be described later to the inner cylinder 22.

내통(22)은 석영재질로 형성됨이 바람직하며, 내부에 폴리실리콘 조각을 수용하고 외통(21)으로부터 전달되는 열에 의해 폴리실리콘 조각이 정제되는 정제공간(22a)을 제공하는 역할을 한다.The inner cylinder 22 is preferably formed of a quartz material, and serves to receive the polysilicon fragment therein and to provide a purification space 22a in which the polysilicon fragment is purified by heat transferred from the outer cylinder 21.

여기서, 석영은 다른 광물들과 달리 화학적으로 매우 순수한 것으로, 폴리실리콘의 순도를 향상시키기 위해 상기한 바와 같이 순수한 석영이 사용됨이 바람직하다.Here, quartz is chemically very pure unlike other minerals, and pure quartz is preferably used as described above to improve the purity of polysilicon.

가열수단(30)은 도가니의 외주에 설치되고, 도가니를 가열하여 폴리실리콘 내에 포함된 불순물이 휘발되도록 함으로써 도가니 내부에 수용된 폴리실리콘이 정제되도록 열에너지를 제공하는 역할을 하는데, 이러한 가열수단(30)은 일반적인 히트파이프가 사용될 수 있다.The heating means 30 is installed on the outer circumference of the crucible and serves to provide thermal energy to purify the polysilicon contained in the crucible by heating the crucible to volatilize impurities contained in the polysilicon. The general heat pipe can be used.

냉각수단(40)은 탱크몸체(11)의 내부 중 도가니(20)의 하부에 설치되는 냉각몸체(41)와, 냉각몸체(41)의 일측에 접촉되는 제1 냉매공급수단(42) 및 냉각몸체(41)의 타측에 접촉되는 제2 냉매공급수단(43)을 포함하여 구성되며, 도가니(20)의 하부를 냉각하여 정제된 폴리실리콘을 결정화하는 역할을 한다.The cooling means 40 includes a cooling body 41 installed in the lower part of the crucible 20 among the inside of the tank body 11, a first refrigerant supply means 42 contacting one side of the cooling body 41, and cooling. It comprises a second refrigerant supply means 43 in contact with the other side of the body 41, and serves to crystallize the purified polysilicon by cooling the lower portion of the crucible 20.

냉각몸체(41)는 대략 상면 일측에 설치홈(41aa)이 형성되고 저면 일측으로부터 상방으로 설치홈과 연통되는 통과공(41ab)이 형성된 베이스플레이트(41a)와, 베이스플레이트(41a)의 설치홈(41aa)에 설치되고 복수개의 냉각블럭(41ba)으로 분할형성된 냉각플레이트(41b)를 포함하고, 제1 냉매공급수단(42) 및 제2 냉매공급수단(43)으로부터 공급되는 냉매에 의해 도가니(20)의 하부를 냉각하여 도가니 내부에 수용된 폴리실리콘을 결정화하는 역하을 한다.The cooling body 41 has a base plate 41a having an installation groove 41aa formed on one side of the upper surface and having a through hole 41ab communicating with the installation groove upwardly from one side of the bottom surface, and an installation groove of the base plate 41a. A crucible is formed by the refrigerant supplied from the first refrigerant supply means 42 and the second refrigerant supply means 43, and includes a cooling plate 41b installed at 41aa and divided into a plurality of cooling blocks 41ba. The lower part of 20) is cooled to crystallize the polysilicon contained in the crucible.

제1 냉매공급수단(42)은 대략 상하방향으로 길이를 갖는 원통형상으로 형성되고, 내부에 제1 냉매가 공급되는 제1 냉매공급로(42a)가 형성되며, 냉각몸체(41)의 하부에 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 상방으로 이동되는 경우 도가니(20)의 저면 중 외곽영역과 대응되는 적어도 하나의 냉각블럭(41ba) 저면에 상단부 일측이 접촉되어 제1 냉매에 의해 냉각블럭(41ba)이 냉각되도록 하는 역할을 한다. The first refrigerant supply means 42 is formed in a cylindrical shape having a length in the substantially vertical direction, a first refrigerant supply path 42a is formed therein, the first refrigerant is supplied, the lower portion of the cooling body 41 When installed so as to be movable in the up and down direction and moves upward, one side of the upper end is in contact with the bottom of at least one cooling block 41ba corresponding to the outer region of the bottom of the crucible 20 and the cooling block 41ba by the first refrigerant. It serves to cool.

제2 냉매공급수단(43)은 제1 냉매공급수단(42)과 같이 상하방향으로 길이를 갖는 원통형상으로 형성되고, 내부에 제1 냉매보다 높은 온도를 갖는 제2 냉매가 공급되는 제2 냉매공급로(43a)가 형성되며, 냉각몸체(41)의 하부에 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 상방으로 이동되는 경우 도가니(20)의 저면 중 중앙영역과 대응되는 적어도 하나의 냉각블럭(41ba) 저면에 상단부 일측이 접촉되어 제2 냉매에 의해 냉각블럭(41ba)이 냉각되도록 하는 역할을 한다.The second refrigerant supply means 43 is formed in a cylindrical shape having a length in the vertical direction like the first refrigerant supply means 42, and the second refrigerant supplied with a second refrigerant having a temperature higher than the first refrigerant therein. At least one cooling block 41ba corresponding to the central region of the bottom surface of the crucible 20 when the supply path 43a is formed and is installed to be movable in the vertical direction at the lower portion of the cooling body 41 and moves upwards. One side of the upper end is in contact with the bottom surface to serve to cool the cooling block 41ba by the second refrigerant.

이와 같이 냉각플레이트(41b)를 복수개의 냉각블럭(41ba)로 분할한 상태에서 도가니(20)의 저면 중 외곽영역과 대응되는 냉각블럭(41ba)이 제1 냉매에 의해 냉각되도록 하고, 도가니(20)의 저면 중 중앙영역과 대응되는 냉각블럭(41ba)이 제2 냉매에 의해 냉각되도록 하는 이유는 도가니(20)의 정제공간(22a)에 수용된 폴리실리콘은 가열수단(30)과 멀어질수록 온도가 낮아지는 바 도가니(20)의 외곽영역과, 중앙영역에 위치하는 폴리실리콘의 온도편차가 발생되는 바 폴리실리콘을 냉각하는 과정에서 도가니(20)의 외곽영역에 공급되는 제1 냉매에 비해 높은 온도를 갖는 제2 냉매에 의해 도가니(20)의 중앙영역과 대응되는 냉각블럭(41ba)가 냉각되도록 함으로써 도가니(20)의 외곽영역과, 중앙영역에 위치하는 폴리실리콘이 균일하게 냉각되도록 하여 폴리실리콘의 결정화효율을 향상시키고자 하기 위함이다.As described above, the cooling plate 41b corresponding to the outer region of the bottom of the crucible 20 is cooled by the first refrigerant in the state in which the cooling plate 41b is divided into a plurality of cooling blocks 41ba. The reason for allowing the cooling block 41ba corresponding to the center area of the bottom of the bottom surface to be cooled by the second refrigerant is that the polysilicon contained in the refining space 22a of the crucible 20 increases as the distance from the heating means 30 increases. Is lower than the first coolant supplied to the outer region of the crucible 20 and the outer region of the crucible 20 in the process of cooling the polysilicon bar where the temperature deviation of the polysilicon located in the center region occurs. The cooling block 41ba corresponding to the center region of the crucible 20 is cooled by the second refrigerant having a temperature so that the outer region of the crucible 20 and the polysilicon located in the center region are uniformly cooled. Texture of silicon It is to improve the efficiency and screen characters.

한편, 상기한 도가니(20)와, 가열수단(30) 및 냉각수단(40)은 탱크몸체(10)의 내부에 설치되는 사각박스 형상의 지지부(S) 일측에 결합되어 탱크몸체(10)의 내부에 배치되는 것이 바람직하다.On the other hand, the crucible 20, the heating means 30 and the cooling means 40 is coupled to one side of the support portion (S) of the rectangular box shape installed inside the tank body 10 of the tank body 10 It is preferably arranged inside.

초음파 진동자(50)는 냉매공급수단(42)의 냉매공급로(42a) 상부에 설치되고 미리 설정된 파형을 갖는 제1 초음파를 발진하여 도가니를 진동하는 제1 발진유닛(51) 및 제1 발진유닛(51)이 설치되지 않은 냉매공급수단(42)의 냉매공급로(42a) 상부에 설치되고 제1 초음파와 동일한 파형을 가지며 제1 초음파의 주기의 배수만큼 위상차를 갖는 제2 초음파를 발진하여 도가니를 진동하는 제2 발진유닛(52)을 포함하여 구성되며, 발진된 초음파가 냉각수단(40)을 통해 도가니(20)에 전달되도록 하여 도가니(20)가 초음파 진동되도록 함으로써 도가니(20) 내부에 수용된 폴리실리콘의 분자 유동성이 증대되도록 하고, 이에 따라 불순불의 휘발효율이 증대되도록 하여 불순물의 제거효율이 향상되도록 하는 역할을 한다.The ultrasonic vibrator 50 is installed on the refrigerant supply path 42a of the refrigerant supply means 42 and oscillates the crucible by oscillating the first ultrasonic wave having a predetermined waveform, and the first oscillation unit 51 and the first oscillation unit. The crucible by oscillating a second ultrasonic wave which is installed on the refrigerant supply passage 42a of the refrigerant supply means 42 without the 51 and has the same waveform as the first ultrasonic wave and has a phase difference by a multiple of the period of the first ultrasonic wave. It is configured to include a second oscillation unit 52 to vibrate, so that the oscillated ultrasonic wave is transmitted to the crucible 20 through the cooling means 40 so that the crucible 20 is ultrasonically vibrated inside the crucible 20 Molecular fluidity of the accommodated polysilicon is increased, thereby increasing the volatilization efficiency of impurities, thereby improving the removal efficiency of impurities.

아울러, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 진동자(50)는 제1 발진유닛(51)이 먼저 미리 설정된 파형으로 제1 초음파를 발진하면, 제2 발진유닛(52)에서 제1 초음파와 동일한 펄스로 제2 초음파를 발진하여 동일한 파형을 갖는 이종의 초음파가 보간간섭에 의해 상호 중첩되도록 함으로써 초음파의 강도가 증대되도록 하고, 이에 따라 도가니(20)의 초음파 진동효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 특징이 있다.In addition, as described above, when the first oscillator 50 oscillates the first ultrasonic wave with a predetermined waveform, the ultrasonic oscillator 50 according to the exemplary embodiment of the present invention may have the first and second oscillation units 52. By oscillating the second ultrasonic waves with the same pulse as the ultrasonic waves so that the different types of ultrasonic waves having the same waveform overlap each other by interpolation interference, the intensity of the ultrasonic waves is increased, thereby significantly improving the ultrasonic vibration efficiency of the crucible 20. There are features that can be.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 진동자(50)는 앞서 설명한 바와 같이 냉매공급로(42a)에 설치되어 도가니(20)로부터 전달되는 열에 의한 손상을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the ultrasonic vibrator 50 according to an embodiment of the present invention is preferably installed in the coolant supply path (42a) as described above to be able to prevent the damage caused by heat transmitted from the crucible 20 in advance. .

또한, 초음파 진동자(50)는 도가니(20)의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 제1 발진유닛(51) 또는 제2 발진유닛(52)의 초음파 강도가 도가니(20)의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 제1 발진유닛(51) 또는 제2 발진유닛(52)의 초음파 강도보다 높은 강도를 갖도록 함으로써 가열수단(30)이 도가니(20)의 외주면에 배치됨에 따라 도가니(20)의 외곽영역에 위치한 폴리실리콘에 비해 상대적으로 높은 점도를 갖는 도가니(20)의 중앙영역에 위치하는 폴리실리콘의 분자 유동성이 증대되도록 하여 불순물의 휘발효율이 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the ultrasonic vibrator 50 has the ultrasonic intensity of the first oscillation unit 51 or the second oscillation unit 52 installed in the region corresponding to the outer region of the bottom of the crucible 20 is the outer edge of the crucible 20. Crucible 20 as the heating means 30 is disposed on the outer peripheral surface of the crucible 20 by having a strength higher than the ultrasonic intensity of the first oscillation unit 51 or the second oscillation unit 52 provided in the region corresponding to the region. Compared to the polysilicon located in the outer region of the polysilicon, the molecular fluidity of the polysilicon positioned in the central region of the crucible 20 having a relatively high viscosity is increased, thereby improving the volatilization efficiency of impurities.

상하구동수단(60)은 일단부가 제1 냉매공급수단(42a) 및 제2 냉매공급수단(43a)의 하부에 결합되고, 제1 냉매공급수단(42a) 및 제2 냉매공급수단(43a)에 상하이동력을 제공하는 역할을 하는데, 이러한 상하구동수단(60)은 일반적인 실린더가 사용될 수 있다.
One end of the vertical drive means 60 is coupled to the lower portion of the first refrigerant supply means 42a and the second refrigerant supply means 43a, and is connected to the first refrigerant supply means 42a and the second refrigerant supply means 43a. Shanghai serves to provide power, the vertical drive means 60 may be used a common cylinder.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 냉매공급수단 및 제2 냉매공급수단이 상방으로 이동되는 상태를 도시한 도면이다.4 is a view showing a state in which the first refrigerant supply means and the second refrigerant supply means is moved upward according to an embodiment of the present invention.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 정제로(1)의 동작을 첨부된 도4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 4 attached to the operation of the polysilicon purification furnace 1 according to an embodiment of the present invention having the configuration as described above in detail as follows.

먼저, 도가니(20) 내부에 정제하고자 하는 폴리실리콘 조각을 인입되면, 상부캡(12)으로 탱크몸체(11)의 상부를 폐쇄하여 탱크몸체(11)의 수용공간(11c)이 밀폐되도록 한다. First, when the polysilicon pieces to be purified into the crucible 20 are introduced, the upper cap 12 is closed to close the upper portion of the tank body 11 so that the receiving space 11c of the tank body 11 is sealed.

탱크몸체(11)의 수용공간(11c)이 밀폐되면 베큠부(14)를 구동하여 탱크몸체(11) 내부의 공기를 외부로 배출시켜 진공상태가 되도록 함과 동시에 탱크몸체(11) 내부의 먼지 및 불순물의 일부가 탱크몸체(11)의 내부공기와 함께 외부로 배출되도록 한다.When the receiving space 11c of the tank body 11 is sealed, the vacuum chamber 14 is driven to discharge the air in the tank body 11 to the outside so as to be in a vacuum state, and at the same time, the dust inside the tank body 11. And some of the impurities are discharged to the outside together with the internal air of the tank body 11.

다음, 가열수단(30)에 전압을 공급하여 도가니(20)를 가열하여 도가니(20) 내부에 수용된 폴리실리콘에 포함된 불순물이 휘발되도록 하는데, 이때, 상하구동수단(60)에 의해 제1 냉매공급수단(42a) 및 제2 냉매공급수단(43a)이 상방으로 이동되면서 제1 냉매공급수단(42a) 또는 제2 냉매공급수단(43a)의 상부에 설치된 초음파 진동자(50)가 베이스플레이트(41a)의 통과공(41ab)를 통해 냉각플레이트(41)의 저면에 접촉되고, 초음파 진동자(50)로부터 초음파가 발진되어 냉각플레이트(41)를 통해 도가니(20)에 전달되면서 도가니(20)가 전달된 초음파에 의해 진동되도록 한다.Next, a voltage is supplied to the heating means 30 to heat the crucible 20 so that impurities contained in the polysilicon accommodated in the crucible 20 are volatilized, and at this time, the first refrigerant is driven by the vertical driving means 60. As the supply means 42a and the second refrigerant supply means 43a are moved upward, the ultrasonic vibrator 50 provided on the first refrigerant supply means 42a or the second refrigerant supply means 43a is provided with a base plate 41a. Contact the bottom surface of the cooling plate 41 through the through hole (41ab) of the), the ultrasonic wave is oscillated from the ultrasonic vibrator 50 is transferred to the crucible 20 through the cooling plate 41, the crucible 20 is delivered. To be vibrated by the ultrasonic waves.

이와 같이 도가니(20)가 초음파에 의해 진동되어 도가니(20) 내부에 수용된 폴리실리콘의 분자 유동성이 증대되도록 함으로써 불순물의 휘발효율이 증대되도록 하는데, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 진동자(50)는 제1 발진유닛(51)으로부터 미리 설정된 파형의 제1 초음파가 발진되고, 제2 발진유닛(52)으로부터 제1 초음파와 동일한 파형을 갖되, 제1 초음파의 주기의 배수만큼 위상차를 갖는 제2 초음파가 발진되어 제1 초음파와, 제2 초음파가 중첩된 상태에서 도가니(20)에 전달되도록 함으로써 도가니(20)로 전달되는 초음파의 강도가 증대되도록 하여 폴리실리콘의 분자 유동성에 따른 불순물의 제거효율이 현저하게 향상될 수 있다.As such, the crucible 20 is vibrated by ultrasonic waves so that molecular fluidity of the polysilicon contained in the crucible 20 is increased, thereby increasing the volatilization efficiency of impurities, the ultrasonic vibrator 50 according to an embodiment of the present invention. Is a second ultrasonic wave of a predetermined waveform is oscillated from the first oscillation unit 51, the second ultrasonic wave having the same waveform as the first ultrasonic wave from the second oscillation unit 52, and having a phase difference by a multiple of the period of the first ultrasonic wave. Ultrasonic waves are oscillated so that the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave are transmitted to the crucible 20 so that the intensity of the ultrasonic wave delivered to the crucible 20 is increased to remove impurities due to molecular fluidity of the polysilicon. This can be significantly improved.

한편, 초음파 진동자(50)가 도가니를 초음파 진동하는 과정에서 냉매공급수단(42a)은 냉매공급로(42a)에 초음파 진동자(50)가 도가니로부터 전달되는 열에 의해 손상되지 않을 정도의 냉매만을 순환시킨다.Meanwhile, in the process of ultrasonically vibrating the crucible by the ultrasonic vibrator 50, the refrigerant supply means 42a circulates only the refrigerant that is not damaged by the heat transmitted from the crucible to the refrigerant supply path 42a. .

다음 가열수단(30)에 의해 폴리실리콘 내에 포함된 불순물이 휘발되면서 폴리실리콘이 정제되면, 제1 냉매공급수단(42) 및 제2 냉매공급수단(43)은 각각 제1 냉매공급로(42a) 및 제2 냉매공급로(43a)에 도가니(20)를 냉각할 수 있을 정도의 냉매를 공급하면서 도가니(20)를 냉각한다.Next, when the polysilicon is purified while the impurities contained in the polysilicon are volatilized by the heating means 30, the first refrigerant supply means 42 and the second refrigerant supply means 43 are respectively the first refrigerant supply path 42a. And cooling the crucible 20 while supplying a coolant enough to cool the crucible 20 to the second refrigerant supply path 43a.

폴리실리콘이 결정화되어 완전히 응고되면, 상부캡(12)을 개방하고 도가니(20) 내부에 결정화된 폴리실리콘을 인출하고, 폴리실리콘의 상부에 집중된 불순물을 제거함으로써 폴리실리콘의 정제작업을 완료한다.
When the polysilicon is crystallized and completely solidified, the purification process of the polysilicon is completed by opening the upper cap 12, withdrawing the crystallized polysilicon inside the crucible 20, and removing impurities concentrated on the upper portion of the polysilicon.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리실리콘 정제로의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a polysilicon tablet according to another embodiment of the present invention.

도5의 실시예는 기본적인 구성은 도1 내지 도4의 실시예와 동일하나 폴리실리콘의 가열효율이 향상되도록 함과 아울러 폴리실리콘의 점성이 높아지도록 함으로써 도가니(20)로부터 폴리실리콘에 전달된 초음파가 도가니(20) 내부에 수용된 폴리실리콘 전체에 균일하게 전달되도록 함으로써 불순불의 휘발효율이 보다 향상될 수 있는 구조로 형성된 것이다.5 is basically the same as the embodiment of FIGS. 1 to 4 but the heating efficiency of the polysilicon is improved and the viscosity of the polysilicon is increased so that the ultrasonic waves transmitted from the crucible 20 to the polysilicon. Is to be uniformly delivered to the entire polysilicon accommodated in the crucible 20 is formed in a structure that can further improve the volatilization efficiency of impurities.

도5에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 일측이 상부캡(12) 일측에 설치되고 일단부가 도가니(20)의 수용공간(11c)과 연통되는 가소제 투입수단(70)과, 일측이 상부캡(12) 타측에 설치되고 일단부가 도가니(20)의 정제공간(22a)과 연통되는 등방압성형부(80)를 더 포함하여 구성된다.As shown in Figure 5, the present embodiment is one side is installed on one side of the upper cap 12, the plasticizer injection means 70 and one side is in communication with the receiving space (11c) of the crucible 20, one side is the upper cap (12) It is configured to further include an isostatic pressure forming portion 80, which is installed on the other side and whose one end is in communication with the purification space 22a of the crucible 20.

가소제 투입수단(70)은 앞서 설명한 바와 같이 일측이 도가니(20)의 정제공간(22a)과 연통되고, 도가니(20) 내에 수용된 폴리실리콘에 가소제를 투입하여 폴리실리콘의 점성이 낮아지도록 하는 역할을 하는데, 이와 같이 폴리실리콘에 가소제를 투입하여 폴리실리콘의 점성이 낮아지도록 하는 이유는 가열수단(30)에 의한 폴리실리콘의 분자 유동성 증대효율에는 한계가 있어 가소제를 통해 폴리실리콘의 점성이 낮아지도록 함으로써 도가니(20)로부터 폴리실리콘에 전달된 초음파가 도가니(20) 내부에 수용된 폴리실리콘 전체에 균일하게 전달되도록 하고, 이에 따라 불순불의 휘발효율이 보다 향상될 수 있도록 하기 위함이다.As described above, the plasticizer input means 70 has one side communicating with the refining space 22a of the crucible 20 and injecting the plasticizer into the polysilicon accommodated in the crucible 20 to lower the viscosity of the polysilicon. However, the reason for lowering the viscosity of the polysilicon by adding a plasticizer to the polysilicon as described above is that the efficiency of increasing the molecular fluidity of the polysilicon by the heating means 30 is limited so that the viscosity of the polysilicon is lowered through the plasticizer. Ultrasonic waves transmitted from the crucible 20 to the polysilicon are uniformly transmitted to the entire polysilicon accommodated in the crucible 20, and thus, to improve the volatilization efficiency of impurities.

등방압성형부(80)는 정제하고자 하는 폴리실리콘 조각을 냉간 등방압성형하여 하나의 덩어리로 성형하고, 성형된 폴리실리콘 덩어리를 도가니(20) 내부에 공급될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 이와 같이 정제하고자 하는 폴리실리콘을 등방압성형하는 이유는 폴리실리콘 조각이 인입되는 경우 폴리실리콘 조각과 폴리실리콘 조간 사이에 형성되는 공간에 의해 열전달효율이 저하되는 것을 방지하고자 폴리실리콘 조각을 냉간 등방압성형하여 폴리실리콘의 가열효율이 증대되도록 함으로써 폴리실리콘의 정제시간을 현저하게 단축시키고자 하기 위함이다.The isostatic pressing portion 80 is formed by cold isostatic pressing the polysilicon pieces to be refined into a single mass, and serves to supply the molded polysilicon mass to the crucible 20. The isostatic pressure molding of the polysilicon to be purified is performed by isothermally forming the polysilicon by cold isostatic pressing to prevent the heat transfer efficiency from being lowered by the space formed between the polysilicon fragment and the polysilicon intercalation when the polysilicon fragment is introduced. This is to significantly shorten the purification time of the polysilicon by increasing the heating efficiency of the polysilicon.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리실리콘 정제로(1)는 초기 등방압성형되어 하나의 덩어리로 성형된 폴리실리콘을 도가니(20) 내부에 인입하고, 도가니(20) 내에 수용된 폴리실리콘을 가열하는 과정에서 가소제 투입수단(70)으로부터 도가니(20) 내부에 가소제가 투입되도록 하여 폴리실리콘의 점성이 낮아지도록 함으로써 가열수단(30)에 의해 가열되어 폴리실리콘의 점성이 높아짐에 따라 초음파 전달효율이 낮아지는 것을 방지함과 아울러 불순불의 휘발효율이 보다 향상되도록 한다.Polysilicon purification furnace 1 according to another embodiment of the present invention having such a configuration is initially isostatically pressed into the crucible 20 into the polysilicon molded into one lump, and accommodated in the crucible 20 In the process of heating the polysilicon, the plasticizer is introduced into the crucible 20 from the plasticizer injecting means 70 so that the viscosity of the polysilicon is lowered, thereby being heated by the heating means 30, thereby increasing the viscosity of the polysilicon. The ultrasonic transfer efficiency is prevented from being lowered, and the volatilization efficiency of impurities is further improved.

그 외의 구조는 전술한 기본 실시예와 동일하므로 나머지 설명은 생략하기로 한다.
Since the rest of the structure is the same as the above-described basic embodiment, the rest of the description will be omitted.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover such modifications or changes as fall within the scope of the invention.

1 : 폴리실리콘 정제로 10 : 탱크
11 : 탱크몸체 11a : 외벽
11b : 내벽 11c : 수용공간
12 : 상부캡 12a : 가스주입관
13 : 절연체 14 : 베큠부
20 : 도가니 21 : 외통
22 : 내통 22a : 정제공간
30 : 가열수단 40 : 냉각수단
41 : 냉각몸체 41a : 베이스플레이트
41aa : 설치홈 41ab : 통과공
41b : 냉각플레이트 42 : 제1 냉매공급수단
42a : 제1 냉매공급로 43 : 제2 냉매공급수단
43a : 제2 냉매공급로 50 : 초음파 진동자
60 : 상하구동수단 70 : 가소제 투입수단
80 : 등방압성형부1: polysilicon tablet furnace 10: tank
11 tank body 11a outer wall
11b: inner wall 11c: receiving space
12: upper cap 12a: gas injection pipe
13: insulator 14: bent part
20: crucible 21: external cylinder
22: inner cylinder 22a: purification space
30: heating means 40: cooling means
41: cooling body 41a: base plate
41aa: Installation groove 41ab: Through hole
41b: cooling plate 42: first refrigerant supply means
42a: first refrigerant supply passage 43: second refrigerant supply means
43a: second refrigerant supply passage 50: ultrasonic vibrator
60: up and down driving means 70: plasticizer input means
80: isotropic molding

Claims (6)

폴리실리콘을 정제하는 폴리실리콘 정제로에 있어서,
내부에 수용공간이 형성된 탱크와;
상기 탱크 내에 설치되고, 내부에 정제하고자 하는 폴리실리콘이 수용되는 도가니와;
상기 도가니의 외면 일측에 설치되고, 상기 도가니를 가열하는 가열수단; 및
상기 도가니의 하부에 설치되고, 상기 도가니의 저면을 냉각하는 복수개의 냉각플레이트를 포함하는 냉각수단과;
상기 냉각수단 일측에 설치되고, 초음파를 발진하여 냉매를 통해 상기 도가니를 진동하는 초음파 진동자를 포함하되,
상기 냉각수단은 상기 도가니 저면의 중앙부와 대응되는 냉각플레이트와, 상기 도가니 저면의 외곽부와 대응되는 냉각플레이트간 온도편차가 발생되도록 하여 상기 도가니 저면을 중앙부로부터 외곽부로 갈수록 낮은온도로 온도구배지게 냉각하고,
상기 초음파 진동자는
미리 설정된 파형을 갖는 제1 초음파를 발진하여 상기 도가니를 진동하는 제1 발진유닛; 및
제1 초음파와 동일한 파형을 갖고, 상기 제 1 초음파의 주기의 배수만큼 위상차를 갖는 제2 초음파를 발진하여 상기 도가니를 진동하는 제2 발진유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 정제로.
In the polysilicon refinery which refines polysilicon,
A tank having an accommodation space formed therein;
A crucible installed in the tank and accommodating polysilicon to be purified therein;
Heating means installed at one side of an outer surface of the crucible and heating the crucible; And
Cooling means installed in a lower portion of the crucible and including a plurality of cooling plates for cooling the bottom of the crucible;
Is installed on one side of the cooling means, and includes an ultrasonic vibrator for oscillating the crucible through a refrigerant by oscillating ultrasonic waves,
The cooling means causes a temperature deviation between the cooling plate corresponding to the center portion of the bottom of the crucible and the cooling plate corresponding to the outer portion of the bottom of the crucible, thereby cooling the temperature of the crucible bottom to a lower temperature from the center portion to the outer portion. and,
The ultrasonic transducer
A first oscillation unit oscillating the crucible by oscillating a first ultrasonic wave having a preset waveform; And
And a second oscillation unit oscillating the crucible by oscillating the second ultrasonic waves having the same waveform as the first ultrasonic waves and having a phase difference by a multiple of the period of the first ultrasonic waves.
제1항에 있어서,
상기 냉각수단은
상기 도가니의 하부에 설치되고, 상기 도가니의 저면을 냉각하는 복수개의 냉각플레이트를 포함하는 냉각몸체와;
상기 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 적어도 하나의 냉각플레이트에 접촉되어 외부로부터 공급되는 제1 냉매에 의해 접촉된 상기 냉각플레이트를 냉각하는 제1 냉매공급수단; 및
상기 도가니의 저면 중 중앙영역과 대응되는 적어도 하나의 냉각플레이트에 접촉되고, 상기 제1 냉매보다 높은 온도를 갖는 제2 냉매에 의해 접촉된 상기 냉각플레이트를 냉각하는 제2 냉매공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 정제로.
The method of claim 1,
The cooling means
A cooling body installed below the crucible and including a plurality of cooling plates cooling the bottom of the crucible;
First refrigerant supply means for contacting at least one cooling plate corresponding to an outer region of the bottom of the crucible to cool the cooling plate contacted by a first refrigerant supplied from the outside; And
And a second refrigerant supply means for contacting at least one cooling plate corresponding to a central region of the bottom of the crucible and cooling the cooling plate contacted by a second refrigerant having a higher temperature than the first refrigerant. Characterized by polysilicon tablets.
제1항에 있어서,
일측이 상기 도가니의 내부와 연통되고, 상기 도가니 내부에 가소제를 투입하여 상기 도가니 내부에 수용된 상기 폴리실리콘의 점성이 낮아지도록 하는 가소제 투입수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 정제로.
The method of claim 1,
One side is in communication with the inside of the crucible, polysilicon tablet furnace further comprising a plasticizer input means for lowering the viscosity of the polysilicon accommodated in the crucible by putting a plasticizer inside the crucible.
제1항에 있어서,
상기 도가니의 내부와 연통되고, 정제하고자 하는 상기 폴리실리콘 조각을 냉각 등방압성형하여 하나의 덩어리로 성형한 후 상기 도가니에 공급하는 등방압성형부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 정제로.
The method of claim 1,
The polysilicon tablet furnace further comprising an isostatic pressing unit which is in communication with the inside of the crucible and isothermally molded by molding the polysilicon pieces to be purified to form a single mass and then feeding the crucible into the crucible.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 초음파 진동자는
상기 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 상기 제1 발진유닛 또는 상기 제2 발진유닛의 초음파 강도가 상기 도가니의 저면 중 외곽영역과 대응되는 영역에 설치된 상기 제1 발진유닛 또는 제2 발진유닛의 초음파 강도보다 높은 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 정제로.The method of claim 1,
The ultrasonic transducer
The first oscillation unit or the second oscillation unit in which the ultrasonic intensity of the first oscillation unit or the second oscillation unit installed in the region corresponding to the outer region of the bottom of the crucible is corresponding to the outer region of the bottom of the crucible A polysilicon tablet, characterized in that it has a higher intensity than the ultrasonic intensity of the unit.
KR1020120152396A 2012-12-24 2012-12-24 Refine furnace for poly silicon KR101272237B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120152396A KR101272237B1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Refine furnace for poly silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120152396A KR101272237B1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Refine furnace for poly silicon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101272237B1 true KR101272237B1 (en) 2013-06-17

Family

ID=48866456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120152396A KR101272237B1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Refine furnace for poly silicon

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101272237B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008266033A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Katsuyo Tawara Crystal manufacturing apparatus
KR20100085299A (en) * 2009-01-20 2010-07-29 백병근 Refine furnace for poly silicon

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008266033A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Katsuyo Tawara Crystal manufacturing apparatus
KR20100085299A (en) * 2009-01-20 2010-07-29 백병근 Refine furnace for poly silicon

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101440518B (en) Apparatus for manufacturing poly crystaline silicon ingot for solar battery having door open/close device using hinge
JP4986964B2 (en) Crystal growth furnace with convection cooling structure
CN102131963B (en) Apparatus and method for manufacturing ingot
JP3964070B2 (en) Crystalline silicon production equipment
JP2009180495A (en) Crystal-growing furnace with heating improvement structure
TWI547603B (en) Apparatus and method for producing a multicrystalline material having large grain sizes
CN201908153U (en) Thermal field exhaust device of single crystal furnace
KR101670295B1 (en) Apparatus for fabrication quartz-crucible
KR100852686B1 (en) Apparatus for manufacturing poly crystaline silicon ingot for solar battery
CN100585028C (en) Inverse-conical dropped bottom type crystal growth apparatus
KR101272237B1 (en) Refine furnace for poly silicon
KR101272235B1 (en) Refine furnace for poly silicon
JP2002193610A (en) Apparatus for producing crystal silicon
KR100902859B1 (en) A casting device for silicon manufacture for a solar cell
KR20100085299A (en) Refine furnace for poly silicon
JP5371701B2 (en) Polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus and polycrystalline silicon ingot manufacturing method
JP5132882B2 (en) Polycrystalline silicon casting equipment
CN103189547A (en) Single crystal pulling device and low heat conductive member to be used in single crystal pulling device
KR20140100445A (en) Method for fabrication quartz-crucible
JP2001048696A (en) Crystalline silicon production device
KR101196378B1 (en) Manufacturing equipment for polysilicon ingot comprising multi-crucible
JP2002193609A (en) Apparatus for producing crystal silicon
JP4444483B2 (en) Crystalline silicon production equipment
CN116288661B (en) Thermal field control system for crystal pulling furnace and crystal pulling furnace
CN216404591U (en) Silicon carbide crystal growth crucible device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee