KR101698895B1 - 고순도 실리콘의 제조를 위한 공정과 장치 - Google Patents

Abstract

실리콘 화합물이 열분해하는 온도에 있는 반송 기체를 상기 실리콘 화합물과 혼합함으로써 상기 실리콘 화합물의 열분해에 의하여 고순도 실리콘을 제조하는 공정을 기술한다. 이 공정을 수행할 수 있는 반응기와 시스템도 기술한다.

Description

고순도 실리콘의 제조를 위한 공정과 장치{Method and device for the production of high-purity silicon}

본 발명은 실리콘 화합물의 열분해를 통하여 고순도 실리콘을 제조하는 공정과 이러한 공정을 수행할 수 있는 장치 및 플랜트에 관한 것이다.

고순도 실리콘은 일반적으로 금속급 실리콘(metallurgical silicon)에서부터 진행하는 다단계 공정으로 제조할 수 있다. 이러한 용도의 수많은 공지 공정에서는 금속급 실리콘을 먼저 실리콘과 수소로 열분해될 수 있는 실리콘-수소 화합물로 변환한다. 이에 해당하는 반응 계열은 예를 들어 DE　33　11　650에서 기술한다.

실리콘 화합물은 전형적인 경우에 유동상(fluidized bed) 속에서 고온으로 가열된 입자들 위에서 열분해되거나 분해 또는 열분해 반응기 속에서 고온으로 가열된 필라멘트 위에서 열분해된다. 후자의 공정은 예를 들어 EP 0181803에서 기술한다. 적절한 유동상 반응기에 관한 상세한 기재는 예를 들어 EP 1 397 620, EP 1 337 463 또는 EP 1 343 722에서 찾을 수 있다.

유동상과 고온으로 가열된 필라멘트 위에서의 실리콘 화합물 열분해법은 모두 결정적인 단점이 있는데, 즉 규칙적인 간격으로 퇴적한 실리콘을 "회수(harvest)"할 필요가 있다는 점이다. 실리콘이 퇴적한 필라멘트나 입자를 들어내어 이들을 대체할 수 있도록 열분해가 일어나는 반응기를 회수를 위하여 정지하여야만 한다. 여기에는 대단한 불편함과 비용이 따른다. 첫째로 필요한 대체 필라멘트나 대체 입자들을 우선 복잡한 공정을 통하여 제조하여야 한다. 둘째로 이러한 열분해 반응기를 규칙적으로 멈추고 다시 가동하는데에는 상당한 시간과 에너지 손실이 따른다. 나아가 이러한 반응기를 다시 시작할 때는 철저하게 배기(purge)하여야만 한다.

본 명세서에서 기술하는 발명은 전술한 문제점이 없는 초고순도 실리콘의 제조를 위한 기술적 수단을 제공하는 과제에 기초한다. 특히 이 수단을 사용하면 전술한 규칙적인 가동 중단 없이 열분해 반응기를 상당히 실질적으로 연속 가동할 수 있어야 한다.

상기 기술적 과제는 청구항 1의 구성을 가지는 공정, 청구항 15의 구성을 가지는 반응기 및 청구항 19의 구성을 가지는 플랜트를 통하여 해결할 수 있다. 본 발명의 공정의 바람직한 실시 형태는 종속항인 제2항 내지 제14항에서 정의한다. 본 발명 반응기 및 플랜트의 바람직한 실시 형태는 종속항인 제16항 내지 제18항, 제20항과 제21항에서 볼 수 있다. 모든 청구항의 문면은 인용에 의하여 본 상세한 설명에 포함된다.

고순도 실리콘을 제조하기 위한 본 발명의 공정에서는 앞서 인용한 선행 기술 공정과 마찬가지로, 바람직하게는 기체인 실리콘 화합물의 열분해를 수행한다.

하지만 공지 공정과 견주어 본 발명의 공정은 상기 실리콘 화합물을 이 화합물의 열분해 온도보다 높은 온도의 반송 기체(carrier gas)와 혼합함으로써 상기 실리콘 화합물을 열분해한다는 점에서 특기할 만하다. 따라서 선행 기술에서 알려진 공정과 대조적으로 본 발명에 따른 실리콘 화합물의 열분해는 가열된 고체 물질 위, 예를 들어 적열(赤熱) 필라멘트 위에서 이루어지지 않는다. 대신 열분해는 특히 기체 상에서 이루어진다.

본 발명 공정의 한 바람직한 특징은 상기 반송 기체를 통하여 이 실리콘 화합물의 열분해에 필요한 에너지의 적어도 일부분을 공급하고, 바람직한 실시 형태에서는 그 전부를 공급한다는 점이다.

본 발명 공정의 특히 바람직한 실시 형태에서는 열분해로 얻는 실리콘이 액체 형태가 되는 조건 하에서 상기 실리콘 화합물을 열분해한다.

이는 예를 들어 상기 실리콘 화합물을 실리콘의 녹는점보다 높은 온도(특히 1410℃ 이상의 온도), 더 바람직하게는 실리콘의 녹는점과 실리콘의 끓는점 사이의 온도에서 열분해함으로써 이루어질 수 있다.

이러한 고온에서는 열분해로 얻게 되는 실리콘이 일반적으로 고체 형태로 나오지 않는다. 대신 실리콘을 액체 형태로 바로 얻을 수 있다. 이렇게 생성된 고순도 실리콘의 용융물(melt)을 어려움 없이 연속적으로 덜어낼 수 있는데, 이 덕택에 앞서 언급한 대로 고체 형태로 침전된 실리콘을 "회수"하기 위하여 반응기를 정규적으로 가동 중단하고 재시작하는 것을 피할 수 있다.

원칙적으로 공지 기술에서 알려진 공정에서는 필요한 에너지 소모량을 최소화하기 위하여 실리콘 화합물의 열분해를 필라멘트나 유동상 입자 위에서 최저 온도로 달성하려는 노력을 언제나 하여 왔다. 본 발명 공정에 따른 높은 온도에서는 이와 대조적으로 처음에는 더 많은 에너지 소모가 필요하다. 그러나 이 같은 추가적인 에너지 소모는 본 발명이 연속 가동할 수 있는 공정이라는 점에서 적어도 부분적으로는 상쇄할 수 있다. 필라멘트나 유동상 입자들을 교체하기 위하여 열분해 반응기를 정규적으로 중단시키고 다시 가열할 필요가 없어지는 것이다. 침전 제거를 위하여 특수한 필라멘트와 입자를 제공할 필요가 없다는 이점과 더불어 본 발명에 따른 공정에는 공지 기술에 견주어 현저한 장점이 있다.

열분해로 얻는 실리콘을 액체 형태로 얻게 되는 조건 하에서 상기 실리콘 화합물을 열분해한다는 상기 특징은 원칙적으로 독립적인 방법으로도 달성할 수 있다는 것, 즉 분해할 상기 실리콘 화합물을 가열된 반송 기체와 혼합하지 않고서도 달성할 수 있다는 점을 여기서 분명히 하고자 한다. 예를 들면 상응하는 고온으로 가열된 고체 표면에서 실리콘 화합물이 분해하는 경우에 또는 전자기 복사, 특히 열 복사의 결과물로서도 고순도 실리콘을 액체 형태로 얻을 수 있다. 실리콘의 녹는점을 넘는 온도가 바람직하다는 전술한 분해 온도를 가열된 반송 기체만을 이용하여야만 이룰 수 있는 것은 아니다.

더 구체적으로 이 실리콘 화합물을 앞서 언급한 반송 기체와 혼합하지 않은 채, 상기 실리콘 화합물의 분해점을 넘는 온도, 바람직하게는 실리콘의 녹는점을 넘는 온도, 특히 실리콘의 녹는점과 실리콘의 끓는점 사이의 온도로 가열한 중공형(中空形) 물체(예를 들면 튜브) 속으로 실리콘 화합물을 통과시킬 수도 있다. 이 중공형 물체와의 접촉 및/또는 이 중공형 물체의 가열된 벽에서 발하여 나오는 열 복사의 결과로서 실리콘 화합물이 분해될 수 있다. 이렇게 형성된 실리콘을 이어서 응축하는데, 바람직하게는 후술하는 반응기 속에서 응축한다.

본 발명은 따라서 바람직하게는 기상의 실리콘 화합물을 열분해하여 고순도 실리콘을 제조하는 공정을 또한 제공하는데, 여기서는 (분해를 달성하는 방법이 무엇이든 간에) 분해로 나오는 실리콘을 액체 형태로 얻을 수 있는 방식으로 실리콘 화합물의 열분해가 이루어진다는 점이 특징이다.

가열된 반송 기체를 사용할 경우는 실리콘 화합물과 혼합하기 전에 상기 반송 기체를 실리콘의 녹는점보다 높은 온도(특히 1410℃ 이상의 온도), 더 바람직하게는 실리콘의 녹는점과 실리콘의 끓는점 사이의 온도로 가열함으로써 특히 유리하게 전술한 열분해를 할 수 있다.

실리콘 화합물을 가하기 전에 이 반송 기체를 1410℃ 내지 5000℃의 온도, 바람직하게는 1650℃ 내지 5000℃, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 4000℃의 온도, 특히 2000℃ 내지 3000℃로 가열하는 것이 바람직하다.

사용되는 실리콘 화합물은 실리콘-수소 화합물인 것이 바람직하며, 모노실란(SiH₄)인 것이 더욱 바람직하다. 그러나 예를 들어 염소화실란의 열분해를 수행할 수도 있는데, 일례로 본 발명에 따른 공정에 따라 특히 트리클로로실란(SiHCl₃)의 열분해를 할 수도 있다. 실온 액체형 실란을 사용하는 것도 원칙적으로 고려할 수 있다. 실온 액체형 실란은 반송 기체와 혼합하기 전에 증발시켜야 할 수도 있다.

본 출원의 맥락에서 고순도 실리콘이란 예를 들어 특히 반도체 산업에서 바로 후속 가공될 수 있는 실리콘을 말하는데, 예를 들어 태양 전지나 마이크로칩 제조를 위한 실리콘이다.

상기 반송 기체는 예를 들어 수소인 것이 바람직하다. 이는 물론 실리콘 화합물이 실리콘-수소 화합물인 경우 특히 그러하다. 또 다른 바람직한 실시 형태에서는 이 반송 기체가 수소와 희가스(noble gas), 특히 아르곤의 혼합 반송 기체일 수 있다. 이 희가스는 이 혼합 반송 기체 속에 1% 내지 50%의 비율로 존재하는 것이 바람직하다.

상기 반송 기체에 특히 플라스마 발생기를 써서 적절한 양의 에너지를 주입할 수 있다. 이 때 해당 실리콘 화합물은 상기 반송 기체와 함께 플라스마와 혼합되는 것이 바람직하고, 수소 플라스마와 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.

잘 알려져 있다시피 플라스마는 부분적으로 이온화된 기체로서 이온이나 전자 등의 자유 전하 운반체를 상당한 비율로 함유하는 물질이다. 플라스마는 언제나 외부에서 에너지를 공급하여 얻게 되며 이 공급은 특히 열 여기, 방사성 여기 또는 정전기장이나 전자기장을 이용한 여기에 의하여 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 특히 후자의 여기 방법이 바람직하다. 이에 해당하는 플라스마 발생기는 시중에서 입수할 수 있으며 본 출원의 맥락에서는 더 이상 설명하지 않아도 될 것이다.

일반적으로 반송 기체와 실리콘 화합물의 혼합물 온도는 실리콘의 끓는점(3280℃)을 넘지 않는다. 이에 해당하는 1410℃와 3280℃ 사이의 구간이 바람직하다. 이 구간 안에서는 특히 1410℃와 2000℃ 사이의 구간이 바람직하다. 상기 분해할 실리콘 화합물을 가열된 상기 반송 기체와 혼합할 때 그 혼합물이 1600℃ 내지 1800℃의 온도를 가지도록 혼합하는 것이 특히 바람직하다. 이를 적용할 때 결정적인 것은 특히 상기 반송 기체의 온도이고, 이에 덧붙여 상기 반송 기체와 실리콘 화합물의 혼합 비율이 있다.

반송 기체 온도의 바람직한 범위는 이미 규정한 바 있다. 이 혼합물 내 상기 실리콘 화합물의 비율은 바람직하게는 5 중량% 내지 99 중량%, 특히 5 중량% 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 5 중량% 내지 20 중량%이다.

상기 실리콘 화합물과 반송 기체의 혼합물은 바람직하게는 반응기를 통과하게 되는데, 특히 혼합 후 즉시 통과하게 된다. 이 경우에 상기 실리콘 화합물의 열분해가 반응기 속에 들어오고 나서야만 일어나는 것은 아니다. 오히려 일반적으로 열분해는 이미 일어나고 있는 상태이다. 가열된 반송 기체를 사용하면 이러한 열분해는 이르게는 일반적으로 예를 들어 상기 혼합 조작 도중에 시작한다. 반응기 속에서는 열분해가 종료될 수 있고, 특히 이 혼합물이 그 안에서 적어도 부분적으로 분리될 수 있다. 분해가 개시된 후에는 이 혼합물에 상기 실리콘 화합물과 반송 기체만이 포함되는 것은 물론 아니며, 실리콘 증기와 가능하게는 기체상의 분해 생성물도 포함될 수 있다. 실리콘 증기는 반응기 벽에 응축할 수 있다. 응축한 실리콘 증기는 다시 이 반응기 바닥에 모이게 된다. 반응기 바닥에 모이는 이 액체 실리콘을 반응기로부터 뱃치 공정 또는 연속 공정 또는 적어도 준연속 공정으로 방출하는 것이 바람직하다. 이어서 이 액체 실리콘은 분획들로 나뉘고 후속 처리, 예를 들어 주조에 적합한 형태로 전환된다.

상기 혼합물은 비교적 높은 유동 속도로 상기 반응기에 도입하는 것이 바람직한데, 이는 반응기 속에서 양호한 난류를 달성하기 위함이다. 난류에 관한 내용은 이하 더 상세하게 논한다. 200 m/s 내지 800 m/s의 속도, 특히 200 m/s 내지 400 m/s의 속도 범위의 유동 속도가 각별히 바람직하다. 엄격하게 말해서, 이러한 속도에서는 "도입"이라는 용어가 더 이상 적절하지 못한데 이러한 속도에서는 고압하에서의 "분사(injection)"라고 언급하는 것이 더 낫다. 상기 혼합물을 상기 반응기 속으로 연속 도입하거나 적어도 준연속적으로 도입하는 것이 바람직하다.

대안적인 방법으로는 상기 혼합물을 반응기 속에서 형성할 수 있다. 이 경우에는 실리콘 화합물과 가열된 반송 기체를 따로 반응기에 도입하고 도입한 그 순간 또는 반응기 내부로 도입한 후에 혼합하여 분해가 반응기 속에서 시작하도록 한다.

각각의 경우에 열분해로 얻은 실리콘 증기가 반응기 속에서 응축하고 이를 액체 형태로 반응기에서 배출하는 것이 바람직하다. 본 발명은 따라서 실리콘 화합물의 열분해로 고순도 실리콘을 제조하는 공정으로서, 분해를 위하여 상기 실리콘 화합물의 열분해가 일어나는 온도에 있는 반송 기체와 상기 실리콘 화합물을 혼합하고 이렇게 함으로써 얻게 되는 실리콘을 반응기 속에서 응축시키고 이 반응기로부터 액체 형태로 배출하는 것이 특징인 공정을 또한 제공한다.

상기 반응기에서 압력은 표준 압력보다 약간 더 높은데, 특히 1013.25 mbar와 2000 mbar 사이이다.

상기 반응기는 바람직하게는 폐쇄 반응기이고 그에 따라 기상 분해 생성물 출구, 액체 리콘을 위한 출구나 후술하는 반송 기체와 실리콘 화합물을 위한 도입 통로를 통해서만 물질 전달이 일어날 수 있다.

사용된 실리콘 화합물이 실리콘-수소 화합물이면 상기 실리콘 화합물의 분해를 통하여 이미 언급한 실리콘에 더하여 수소 기체도 얻을 수 있다는 점은 당연하다. 본 발명에 따른 공정의 한 바람직한 실시 형태에서는 이렇게 얻은 수소를 폐기하지 않고 대신에 반송 기체로 재사용한다. 이러한 분해로 얻은 만큼의 수소를 플라스마 발생기로 되돌려 고온 플라스마로 전환한 다음 실리콘 화합물과 다시 혼합할 수 있다.

실리콘 화합물의 분해를 대안적인 방식, 즉 가열된 반송 기체 없는 분해, 예를 들어 실리콘 화합물을 그에 상응하게 가열된 중공형 물체(앞의 내용 참조)에 통과시키는 방식으로 할 수 있지만 위와 같은 반응기가 전형적으로 쓰인다. 특히 이 반응기는 이어서 상기 실리콘을 응축하고 생성된 수소를 제거하는데 이바지하며, 이 수소는 나아가 상기 실리콘 화합물을 제조하기 위한 상류 공정(upstream process)에서 이용할 수 있다.

본 발명의 반응기는, 본 발명의 공정과 마찬가지로, 고순도 실리콘의 제조에 기여하며 이를 수행하는데 특히 적합하다. 본 발명의 반응기는 전술한 실리콘 화합물과 전술한 온도로 가열된 반송 기체의 혼합물을 도입할 수 있는 내열성의 내부를 갖추고 있다. 이 목적을 위해서는 상기 반응기의 내부를 적절한 열안정성 물질로 덮어야 한다. 이러한 적절한 도포 물질의 예에는 흑연계 물질이 있다. 더욱이 이렇게 하여 얻은 실리콘이 상기 반응기 속에서 고체화하지 않는 것이 중요하다. 작동 중인 반응기의 내벽의 온도는 실리콘 퇴적물이 형성될 수 없도록 실리콘의 녹는점을 넘는 것이 바람직하다. 상기 반응기는 이에 맞추어 과도한 열 손실을 막기 위하여 적절하게 단열되어야 한다. 선택적으로 이 반응기에 그 구성 요소인 벽 및/또는 반응기 내부를 실리콘의 녹는점 위로 가열할 수 있는 한 가지 이상의 가열 장치를 설치할 수도 있다. 그러나 반송 기체를 사용하면 이 반응기를 오로지 상기 반송 기체만을 이용하여 가열하는 것이 바람직한데, 이는 앞서 밝힌 바와 같다.

상기 고온 안정성 내부 외에 본 발명의 반응기는 특히 또한 (바람직한 실시 형태에서는 특히 순수한 수소인) 기상 분해 생성물을 위한 출구와 이미 기술한 액체 실리콘을 위한 출구도 갖추고 있다. 이 두 가지는 따로 설명한다.

바람직한 실시 형태에서는 상기 반응기 내부의 적어도 한 구역(section)이 실질적으로 원통 형상이다. 상기 실리콘 화합물과 반송 기체의 혼합물은 이 내부로 연결되는 통로를 따라 도입할 수 있다. 이 통로의 연결선은 특히 반응기 내부의 위쪽 영역, 더 바람직하게는 상기 실질적으로 원통형인 구역의 위쪽 끝에 배치되며 한편 액체 실리콘을 위한 출구는 상기 반응기 내부의 바닥 영역이 바람직하다. 상기 반응기 내부의 바닥은 액체 실리콘의 제거를 원활히 하기 위하여 출구가 가장 낮은 지점에 자리 잡는 원뿔 형태일 수 있다.

위와 같은 통로를 통하여 전술한 대안적인 방법(예를 들어 중공형 물체의 가열된 벽과의 접촉 및/또는 이 중공형 물체의 가열된 벽에서 발하여 나오는 열 복사의 결과물로서)에 따라 가열한 실리콘 화합물을 반응기에 도입할 수 있다. 이 통로 자체가 상기 중공형 물체를 형성할 수도 있다.

특히 바람직한 실시 형태에서는 이 통로가 상기 반응기 내부에 접선 방향으로 개방되고, 특히 상기 실질적으로 원통 형상인 구역의 위쪽 끝에 개방된다. 상기 실리콘 화합물과 반송 기체의 혼합물을 (앞서 규정한) 고유동 속도로 상기 내부에 접선 방향으로 개방된 위와 같은 통로를 통하여 도입하면 이 혼합물은 상기 통로가 접선식 개방되어 있기 때문에 현저하게 회전한다. 이러한 회전은 상기 반응기 속에서 난류성의 회전 운동을 일으키며, 이는 플라스마, 실리콘 화합물과 형성된 실리콘 증기의 효율적인 혼합을 가져 온다.

상기 반응기 속에서 상기 형성된 실리콘 증기가 액체 상태로 전이하는 문제는 특히 중요한 역할을 맡는다. 이 실리콘 증기를 신속하게 응축하는 것은 특히 전술한 난류 형성에 의하여 촉진할 수 있지만 실리콘이 주로 응축하는 반응기 내벽의 온도도 물론 중요한 추가 고려 요소이다. 이 반응기 벽의 온도는 비교적 낮은 수준(바람직하게는 1420℃와 1800℃ 사이의 구간, 특히 1500℃와 1600℃ 사이의 구간)으로 유지하는 것이 바람직하다. 이렇게 하기 위해서 상기 반응기는 예를 들어 그 내벽의 온도를 제어할 수 있는 수단으로서의 냉매, 예를 들어 워터재킷을 갖추고 있을 수 있다.

바람직한 실시 형태에서는 기상 분해 생성물을 위한 출구가 한 쪽 면이 열린 튜브 형태의 필터를 갖추고 있다. 이 필터는 반응기 내부에 특히 수직하게 배열되어 있는데, 이 튜브의 열린 면은 상기 반응기 바닥 부분에 있는 것이 바람직하다. 형성된 수소는 거기를 통하여 이 튜브에 들어와 제거될 수 있다. 혼입된(entrained) 어떠한 실리콘 증기라도 이 튜브 내부에 퇴적하여 반응기 바닥 쪽으로 이동할 수 있다(대향류 원리(countercurrent principle)). 이리 하여 이 튜브에서는 상기 수소로부터 혼입된 실리콘 증기의 추가적인 제거가 발생한다. 이 튜브는 1600℃와 1800℃ 사이의 온도로 유지하는 것이 바람직하다.

고순도 실리콘을 제조하기 위한 본 발명의 플랜트는 고순도 실리콘을 제조하기 위한 전술한 반응기를 주로 포함한다. 이밖에 이 플랜트는 또한 반송 기체를 전술한 온도로 가열할 수 있는 가열 장치를 특히 더 포함한다. 이 가열 장치는 전술하였듯이 플라스마 발생기인 것이 더 바람직하다.

본 발명의 추가적 구성 요소들은 종속 청구항들과 더불어 초고순도 실리콘을 제조하기 위한 본 발명 플랜트의 후술하는 바람직한 실시 형태에 관한 기재 내용으로부터 자명하게 알 수 있다. 이러한 맥락에서 개별 구성 요소는 각각의 경우에 단독으로 또는 서로 조합하여 본 발명의 한 실시 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 기술한 바람직한 실시 형태는 다만 예시와 본 발명의 보다 나은 이해를 제공하기 위한 것일 뿐이며 어떤 경우에든 제한적으로 해석하여서는 아니 된다.

도 1은 초고순도 실리콘을 제조하기 위한 본 발명 플랜트의 한 바람직한 실시 형태의 모식도를 나타낸다.

이러한 플랜트(100)는 크게 반응기(101)와 그 가열 수단(102)으로 나눌 수 있다. 후자는 특히 플라스마 발생기이다. 이 플라스마 발생기에서는 수소를 2000℃ 내지 3000℃의 온도로 가열한다. 이어서 분해할 모노실란을 이 형성된 플라스마에 가한다, 이렇게 형성한 혼합물을 상기 반응기 내부(103)에 접선 방향으로 개방된 통로를 따라 높은 유동 속도로 분사하는데, 이 반응기 내부(103)는 상기 반응기(101)의 넓은 면적에 걸쳐서 원통형 구조를 하고 있다. 이 내부 안에서는 튜브형 필터(104)가 수직으로 중심부에 배열되어 있다. 상기 분사한 혼합물은 반응기(101)의 내벽을 타고 이 필터 둘레를 따라 흐를 수 있는데, 여기서 액체 실리콘이 퇴적한다. 반송 기체와 형성된 수소 기체는 이어서 필터(104)에 진입하는데, 여기서는 액체 실리콘이 더욱 더 퇴적하게 된다. 이 퇴적물은 상기 반응기 내부(103)의 낮은 영역에 모일 수 있다. 이 혼합물 또는 상기 반송 기체와 수소 기체의 흐름 방향은 모식도에서 화살표로 나타내었다.

상기 바닥 부분에서 반응기(101)의 내부는 원뿔 형상이다. 그 가장 낮은 지점에 형성된 액체 실리콘을 위한 출구(105)가 있다.

Claims (21)

1. 실리콘 화합물의 열분해에 의해 고순도 실리콘을 제조하는 방법으로서,
   상기 실리콘 화합물의 열분해가 일어나는 온도에 있는 반송 기체(carrier gas)와 상기 실리콘 화합물을 혼합함으로써 상기 실리콘 화합물을 열분해하고,
   상기 실리콘 화합물이 모노실란(SiH₄)이고,
   상기 반송기체가 수소, 또는 수소와 희가스(noble gas)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 반송 기체를 통하여 상기 실리콘 화합물의 열분해에 필요한 에너지의 적어도 일부가 제공되는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고순도 실리콘을 액체 형태로 얻게 되는 조건 하에서 상기 실리콘 화합물을 분해하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리콘의 녹는점을 초과하는 온도에서 상기 실리콘 화합물을 분해하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실리콘 화합물과 혼합하기 전에 상기 반송 기체를 실리콘의 녹는점을 초과하는 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실리콘 화합물과 혼합하기 전에 상기 반송 기체를 1410℃ 내지 4000℃의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실리콘 화합물과 혼합하기 전에 상기 반송 기체를 플라스마 발생기 속에서 가열하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실리콘 화합물과 상기 반송 기체의 혼합물의 온도를 1600℃ 내지 1800℃의 온도로 조절하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합물 내 상기 실리콘 화합물의 비율은 5 중량% 내지 99 중량%인 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실리콘 화합물과 상기 반송 기체의 혼합물을 반응기 속으로 도입하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 혼합물을 상기 반응기 속으로 200 m/s 내지 400 m/s의 유동 속도로 도입하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모노실란(SiH₄)의 열분해로 생성된 수소를 반송 기체로 사용하는 것을 특징으로 하는 고순도 실리콘의 제조 방법.
15. 삭제
16. 삭제
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19. 삭제
20. 삭제
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