KR101686645B1 - 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 및 그 척 - Google Patents

폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 및 그 척 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 실리콘 로드와 척을 점접촉으로 결합하여 지지함으로써, 스파크 발생을 줄이는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기는, 실리콘이 석출되는 석출부와 상기 석출부에서 이어지는 테이퍼부를 포함하는 실리콘 로드, 및 상기 테이퍼부를 수용하는 제1 수용부와 전극을 수용하는 제2 수용부를 포함하는 척을 포함하며, 상기 제1 수용부는, 상기 테이퍼부를 점접촉으로 지지하는 점접촉부를 포함한다.

Description

폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 및 그 척 {CHEMICAL VAPOR DEPOSITION REACTOR FOR PRODUCING POLYSILICON AND CHUCK OF THE SAME}
본 발명은 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 및 그 척에 관한 것이다.
반도체 또는 태양전지의 제조에 폴리실리콘이 원료로 사용된다. 따라서 반도체 또는 태양전지의 원료로 적합한 고순도의 폴리실리콘에 대한 수요가 증가하고 있다.
규사나 규석(SiO2)을 전기로에서 용융시키고 탄소를 이용하여 환원시킴으로써 금속 실리콘이 생산된다. 이때 생산되는 금속 실리콘은 Fe, Al, Ca, Cr, Mn, B, Cu 등 여러 불순물을 포함하여 98% 정도의 순도를 가진다. 이 금속 실리콘은 분순물로 인하여 반도체 또는 태양전지의 원료로 사용되기에 적합하지 않다.
따라서 금속 실리콘을 염화수소 등의 반응가스와 반응시켜 트리클로로실란 등으로 기체화하고, 증류과정을 통해 트리클로로실란을 정제시킴으로써 불순물을 제거할 수 있다. 그 후, 화학 기상 증착 반응기를 이용하여 불순물이 제거된 트리클로로실란으로부터 실리콘을 석출하는 과정을 거치게 된다.
예를 들면, 화학 기상 증착 반응기는 실리콘 로드를 고정시키는 척(chuck), 트리클로로실란의 반응가스를 주입하는 반응가스 주입구를 포함한다. 척은 실리콘 로드를 고정시키며 전기를 통전시켜 실리콘 로드를 저항체로 하여 전기 가열한다. 즉 트리클로로실란 반응가스를 열분해하여 실리콘을 석출시키기 위해서는 고온의 환경이 필요하므로 전기 가열을 통해 실리콘 로드를 고온으로 유지시킨다.
실리콘 로드가 충분히 가열된 후, 트리클로로실란 가스가 가스 주입구를 통해 주입되면, 트리클로로실란 가스가 열분해되어 실리콘 로드에 실리콘으로 석출된다. 이에 따라 석출된 실리콘에 의하여 실리콘 로드의 직경이 점점 두꺼워진다.
한편, 실리콘 로드와 척은 면접촉 또는 선접촉 상태로 서로 결합된다. 따라서 면접촉 또는 선접촉의 경우 가공 공차로 인하여, 접촉 간격이 일정하지 않을 수 있다. 그리고 실리콘 로드의 통전을 위하여 전력시스템에서 고전압으로 인가할 때, 실리콘 로드와 척의 접촉 간격에서 스파크가 다량 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 실리콘 로드와 척을 점접촉으로 결합하여 지지함으로써, 스파크 발생을 줄이는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 실리콘 로드와 척의 불균일한 접촉점에 과전류가 발생하여 온도가 상승하고 이로 인하여 발생되는 멜팅을 방지함으로써, 화학 기상 증착 반응 공정 중에 실리콘 로드의 쓰러짐을 방지하는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기에 적용되는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 척을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기는, 실리콘이 석출되는 석출부와 상기 석출부에서 이어지는 테이퍼부를 포함하는 실리콘 로드, 및 상기 테이퍼부를 수용하는 제1 수용부와 전극을 수용하는 제2 수용부를 포함하는 척을 포함하며, 상기 제1 수용부는, 상기 테이퍼부를 점접촉으로 지지하는 점접촉부를 포함한다.
상기 제1 수용부는, 최상단에 형성되는 상단부, 및 상기 상단부의 하측에 상기 상단부보다 좁게 형성되는 하단부를 포함할 수 있다.
상기 점접촉부는, 상기 상단부와 상기 하단부 중 적어도 일측에 형성될 수 있다.
상기 점접촉부는, 상기 상단부에 형성되어 상기 테이퍼부의 대응 측에 접촉되는 상단 점접촉부, 및 상기 하단부에 형성되어 상기 테이퍼부의 대응 측에 접촉되는 하단 점접촉부를 포함할 수 있다.
상기 제1 수용부는 상기 테이퍼부와 점접촉되는 상기 점접촉부 사이에 반응가스 통로를 형성할 수 있다.
상기 반응가스 통로는, 상기 상단 점접촉부들 사이에 형성되는 상단 반응가스 통로, 및 상기 하단 점접촉부들 사이에 형성되는 하단 반응가스 통로를 포함할 수 있다.
상기 상단부는 다각형으로 형성되고, 상기 하단부는 상기 상단부보다 좁은 다각형으로 형성되며, 상기 테이퍼부는 원형 단면을 가지는 원형 테이퍼로 형성될 수 있다.
상기 상단부는 삼각형, 사각형 및 오각형으로 형성되고, 상기 하단부는 상기 상단부에 각각 대응하여 상기 상단부보다 좁은 삼각형, 사각형 및 오각형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 척은, 실리콘 로드를 수용하는 제1 수용부와 전극을 수용하는 제2 수용부를 포함하며, 상기 제1 수용부는, 상기 실리콘 로드와 점접촉되는 점접촉부를 포함한다.
상기 제1 수용부는, 최상단에 형성되는 상단부, 및 상기 상단부의 하측에 상기 상단부보다 좁게 형성되는 하단부를 포함할 수 있다.
상기 점접촉부는, 상기 상단부와 상기 하단부 중 적어도 일측에 형성될 수 있다.
상기 점접촉부는, 상기 상단부에 형성되어 상기 실리콘 로드의 대응 측에 접촉되는 상단 점접촉부, 및 상기 하단부에 형성되어 상기 실리콘 로드의 대응 측에 접촉되는 하단 점접촉부를 포함할 수 있다.
상기 상단부는 다각형으로 형성되고, 상기 하단부는 상기 상단부보다 좁은 다각형으로 형성될 수 있다.
상기 상단부는 삼각형, 사각형 및 오각형으로 형성되고, 상기 하단부는 상기 상단부에 각각 대응하여 상기 상단부보다 좁은 삼각형, 사각형 및 오각형으로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 척의 제1 수용부에 점접촉부를 구비하여 실리콘 로드를 점접촉으로 결합하여 지지함으로써, 실리콘 로드와 제1 수용부 사이에서의 스파크 발생을 줄이는 효과가 있다. 또한, 실리콘 로드와 척의 불균일한 접촉점에 과전류로 인한 멜팅이 방지되므로 화학 기상 증착 반응 공정 중에 실리콘 로드의 쓰러짐을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 결합 단면도이다.
도 4는 도 3의 상태에 실리콘이 증착된 상태의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기의 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기(100)의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 결합 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시예의 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기(100)(이하, "반응기"라 한다)는 실리콘 로드(10)와 척(20)을 포함한다. 편의상, 척(20)과 실리콘 로드(10)를 수용하여 반응가스를 공급하는 반응 챔버(미도시)를 생략한다.
실리콘 로드(10)는 화학 기상 증착 공정 중에, 실란화합물 및 수소를 포함하는 반응가스로부터 열분해된 실리콘이 석출되는 석출부(11), 및 석출부(11)에서 이어져 형성되어 척(20)에 결합되는 테이퍼부(12)를 포함한다.
석출부(11)의 외측에서 석출되는 실리콘의 직경이 점점 커진다. 테이퍼부(12)는 실리콘 로드(10)를 척(20)에 삽입하여 설치함으로써 열분해된 실리콘이 석출되는 석출부(11)를 안정적으로 지지한다.
척(20)은 실리콘 로드(10)의 테이퍼부(12)를 수용하는 제1 수용부(21)와 전극(미도시)을 수용하는 제2 수용부(22)를 포함한다. 제1 수용부(21)는 상방으로 개구를 형성하여 상방에서 삽입되는 실리콘 로드(10)의 테이퍼부(12)를 수용한다. 제2 수용부(22)는 하방으로 개구되어 화학 기상 증착 공정 중에 척(20)에 전기를 인가하도록 삽입되는 전극을 수용한다.
편의상, 제1 실시예에서 척(20)은 하나의 부재로 형성된 구조로 도시하고 있으나, 2개 또는 3개로 분리되어 실리콘 로드의 테이퍼부를 고정할 수도 있다(미도시).
실리콘 로드(10)의 가열을 위하여 전극을 통하여 척(20)에 인가되는 전기는 제2 수용부(22)를 통하여 제1 수용부(21)로 통전된다. 이와 같이, 전극을 통하여 척(20)에 전기를 공급하면, 제1 수용부(21)를 통하여 실리콘 로드(10)의 테이퍼부(12)로 전기가 공급된다.
이때, 실리콘 로드(10)가 저항체로 작용하면서 전기 가열 작용한다. 전기 가열 작용을 통하여 실리콘 로드(10)가 고온으로 유지되면서, 석출부(11)에 실리콘이 석출될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 수용부(21)는 삽입되는 테이퍼부(12)를 점접촉으로 결합 지지하는 점접촉부(23)를 포함한다. 제1 수용부(21)는 척(20)의 최상단에 형성되는 상단부(24)와, 상단부(24)의 하측에 상단부(24)보다 좁게 형성되는 하단부(25)를 포함한다.
점접촉부(23)는 상단부(24)와 하단부(25) 중 적어도 일측에 형성될 수 있다. 제1 실시예는 상단부(24)와 하단부(25)에 점접촉부(23)를 형성한 척(20)을 예시한다.
즉 점접촉부(23)는 상단부(24)에 형성되는 상단 점접촉부(231)와 하단부(25)에 형성되는 하단 점접촉부(232)를 포함한다. 상단 점접촉부(231)는 테이퍼부(12)의 대응하는 상측을 점접촉으로 지지하고, 하단 점접촉부(232)는 테이퍼부(12)의 대응하는 하측을 점접촉으로 지지한다.
상단 점접촉부(231)는 상단부(24)에서 테이퍼부(12)를 점접촉으로 결합하여 지지하고, 하단 점접촉부(232)는 하단부(25)에서 테이퍼부(12)를 점접촉으로 결합하여 지지한다. 즉 테이퍼부(12)는 상, 하단 점접촉부(231, 232)에서 점접촉되고, 점접촉되는 이외의 부분에서는 접촉되지 않고 이격된 상태를 유지한다.
따라서 테이퍼부(12)와 제1 수용부(21)는 서로의 사이에서 스파크의 발생을 방지하고, 이로써, 점접촉부(23)에서 멜팅이 방지된다. 즉 제1 수용부(21)에서 테이퍼(12) 및 실리콘 로드(10)의 쓰러짐이 방지될 수 있다.
또한, 제1 수용부(21)에 테이퍼부(12)를 수용한 상태에서, 제1 수용부(21)는 점접촉부들(23) 사이에 반응가스 통로(26)를 형성한다. 반응가스 통로(26)는 제1 수용부(21)의 내부와 외부 사이에서 반응가스를 유통시킨다.
예를 들면, 반응가스 통로(26)는 상단 점접촉부들(231) 사이에 형성되는 상단 반응가스 통로(261)와, 하단 점접촉부들(232) 사이에 형성되는 하단 반응가스 통로(262)를 포함한다.
상단 반응가스 통로(261)는 외부와 상단부(24)에서 반응가스를 유통시키고, 하단 반응가스 통로(262)은 상단부(24)와 하단부(25)에서 반응가스를 유통시킬 수 있다.
이와 같이, 제1 수용부(21)가 테이퍼부(12)를 점접촉으로 지지하고, 반응가스 통로(26)를 형성하기 위하여, 제1 수용부(21)는 다각형으로 형성되고 테이퍼부(12)는 원형 단면을 가지는 원형 테이퍼로 형성된다.
예를 들면, 상단부(24)는 다각형으로 형성되고, 하단부(25)는 상단부(24)보다 좁은 다각형으로 형성된다. 따라서 원형 테이퍼로 형성되는 테이퍼부(12)는 상단부(24) 및 상단부(24)에 삽입되어 점접촉으로 지지되고, 상단 반응가스 통로(261)와 하단 반응가스 통로(262)를 형성하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 실시예에서 상단부(24)는 삼각형으로 형성되고, 하단부(25)는 상단부(24)보다 좁은 삼각형으로 형성된다. 따라서 테이퍼부(12)는 상단부(24)에서 3점으로 접촉 지지되어 원주 방향을 따라 상단 반응가스 통로(261)를 3개 형성하고, 하단부(25)에서 3점으로 접촉 지지되어 원주 방향을 따라 하단 반응가스 통로(262)를 3개 형성한다. 실제에 있어서, 상단부(24) 및 하단부(25)의 각 꼭지점은 라운드로 형성될 수 있다.
도 4는 도 3의 상태에 실리콘이 증착된 상태의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 증착 공정시, 반응가스는 상단 반응가스 통로(261) 및 하단 반응가스 통로(262)를 통하여 제1 수용부(21)의 상단부(24)와 하단부(25)로 유통될 수 있다.
따라서 하단부(25)로 유입된 반응가스는 하단부(25)의 하단 점접촉부(232)에서 실리콘(32)으로 석출된다. 석출된 실리콘(32)은 하단 점접촉부(232)의 상, 하측과 이에 대응하는 테이퍼부(12)를 서로 부착하여 척(20)의 제1 수용부(21) 상에 실리콘 로드(10)를 고정시킨다.
또한 상단부(24)로 유입된 반응가스는 상단부(24)의 상단 점접촉부(231)에서 실리콘(31)으로 석출된다. 석출된 실리콘(31)은 상단 점접착부(231)의 상, 하측과 이에 대응하는 테이퍼부(12)를 서로 부착하여 척(20)의 제1 수용부(21) 상에 실리콘 로드(10)를 고정시킨다.
즉 실리콘 로드(10)는 척(20)의 제1 수용부(21)에서 높이 방향으로 상, 하단 점접착부(231, 232)에 각각 점접촉으로 삽입 지지되고, 석출된 실리콘(31, 32)에 의하여 상, 하단 점접착부(231, 232) 각각의 상하측에 견고히 고정될 수 있다.
따라서 척(20)의 제1 수용부(21)에 설치되는 실리콘 로드(10)에 실리콘이 석출되어 직경이 점점 증대되는 경우에도, 실리콘 로드(10)가 쓰러지지 않고 제1 수용부(21)에 설치된 상태를 유지할 수 있다.
이하에서 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 제1 실시예 및 기설명된 실시예와 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기(200)의 평면도이다. 도 5를 참조하면, 제1 수용부(210)의 상단부(224)는 사각형으로 형성될 수 있다. 하단부(225)는 상단부(224)에 대응하여 상단부(224)보다 좁은 사각형으로 형성될 수 있다. 실제에 있어서, 상단부(224) 및 하단부(225)의 각 꼭지점은 라운드로 형성될 수 있다.
제2 실시예의 반응기(200)에서, 상, 하단부(224, 225)는 상, 하단 점접촉부(241, 242)를 각각 4개로 형성한다. 제2 실시예의 반응기(200)에서, 상, 하단 반응가스 통로(361, 362)는 4개로 형성되어, 석출되는 실리콘으로 테이퍼부(12)를 4곳에서 고정할 수 있게 한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기(300)의 평면도이다. 도 6을 참조하면, 제1 수용부(310)의 상단부(324)는 오각형으로 형성될 수 있다. 하단부(325)는 상단부(324)에 대응하여 상단부(324)보다 좁은 오각형으로 형성될 수 있다. 실제에 있어서, 상단부(324) 및 하단부(325)의 각 꼭지점은 라운드로 형성될 수 있다.
제3 실시예의 반응기(300)에서, 상, 하단부(324, 325)는 상, 하단 점접촉부(341, 342)를 각각 5개로 형성한다. 제3 실시예의 반응기(300)에서, 상, 하단 반응가스 통로(461, 462)는 5개로 형성되어, 석출되는 실리콘에 의하여 테이퍼부(12)를 5곳에서 고정할 수 있게 한다.
제1 내지 제3 실시예에서 상단부(24, 224, 324)와 하단부(25, 225, 325)는 동일한 다각형인 삼각형, 사각형 및 오각형으로 형성되어 상단 반응가스 통로(261, 361, 461)와 하단 반응가스 통로(262, 362, 462)를 상하 방향으로 바로 연결되게 형성하고 있다.
도시하지는 않았지만, 상단부는 그 외의 다각형으로 형성될 수 있고, 하단부는 상단부에 대응하여 상단부보다 좁은 그 외의 다각형으로 형성될 수 있다. 또한, 상단부와 하단부는 서로 다른 다각형으로 형성되어 상단 반응가스 통로와 하단 반응가스 통로를 상하 방향에서 서로 어긋나게 연결할 수도 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 실리콘 로드 11: 석출부
12: 테이퍼부 20: 척
21: 제1 수용부 22: 제2 수용부
23: 점접촉부 24, 224, 324: 상단부
25, 225, 325: 하단부 26: 반응가스 통로
100, 200, 300: 화학 기상 증착 반응기
231, 241, 341: 상단 점접촉부 232, 242, 342: 하단 점접촉부
261, 361, 461: 상단 반응가스 통로 262, 362, 462: 하단 반응가스 통로

Claims (14)

  1. 실리콘이 석출되는 석출부와 상기 석출부에서 이어지는 테이퍼부를 포함하는 실리콘 로드; 및
    상방에서 삽입되는 상기 테이퍼부의 하단을 수용하도록 상방으로 개구를 형성하는 상측의 제1 수용부와 전극의 상단을 수용하도록 하방으로 개구를 형성하는 하측의 제2 수용부를 포함하는 척
    을 포함하며,
    상기 제1 수용부는,
    상기 테이퍼부를 점접촉으로 결합 지지하는 점접촉부를 포함하고,
    상기 제1 수용부는,
    최상단에 형성되는 상단부, 및
    상기 상단부의 하측에 상기 상단부보다 좁게 형성되는 하단부를 포함하며,
    상기 점접촉부는,
    상기 상단부에 형성되어 상기 테이퍼부의 대응 측에 접촉되는 상단 점접촉부, 및
    상기 하단부에 형성되어 상기 테이퍼부의 대응 측에 접촉되는 하단 점접촉부를 포함하는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수용부는
    상기 테이퍼부와 점접촉되는 상기 점접촉부 사이에 반응가스 통로를 형성하는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반응가스 통로는,
    상기 상단 점접촉부들 사이에 형성되는 상단 반응가스 통로, 및
    상기 하단 점접촉부들 사이에 형성되는 하단 반응가스 통로를 포함하는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상단부는 다각형으로 형성되고,
    상기 하단부는 상기 상단부의 다각형에 대응하고 대응하는 변이 보다 짧은 다각형으로 형성되며,
    상기 테이퍼부는 원형 단면을 가지는 원형 테이퍼로 형성되는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상단부는 삼각형, 사각형 또는 오각형으로 형성되고,
    상기 하단부는 상기 상단부의 다각형에 각각 대응하고 대응하는 변이 보다 짧은 삼각형, 사각형 또는 오각형으로 형성되는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기.
  9. 상방에서 삽입되는 실리콘 로드의 테이퍼부 하단을 수용하도록 상방으로 개구를 형성하는 상측의 제1 수용부와 전극의 상단을 수용하도록 하방으로 개구를 형성하는 하측의 제2 수용부를 포함하며,
    상기 제1 수용부는,
    상기 실리콘 로드의 테이퍼부를 점접촉으로 결합 지지하는 점접촉부를 포함하고,
    상기 제1 수용부는,
    최상단에 형성되는 상단부, 및
    상기 상단부의 하측에 상기 상단부보다 좁게 형성되는 하단부를 포함하며,
    상기 점접촉부는,
    상기 상단부에 형성되어 상기 실리콘 로드의 대응 측에 접촉되는 상단 점접촉부, 및
    상기 하단부에 형성되어 상기 실리콘 로드의 대응 측에 접촉되는 하단 점접촉부를 포함하는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 척.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 상단부는 다각형으로 형성되고,
    상기 하단부는 상기 상단부의 다각형에 대응하고 대응하는 변이 보다 짧은 다각형으로 형성되는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 척.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상단부는 삼각형, 사각형 또는 오각형으로 형성되고,
    상기 하단부는 상기 상단부의 다각형에 각각 대응하고 대응하는 변이 보다 짧은 삼각형, 사각형 또는 오각형으로 형성되는 폴리실리콘 제조용 화학 기상 증착 반응기 척.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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