KR102105989B1 - 과립상 재료 내의 먼지를 저감시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

과립상 재료 내의 먼지를 저감시키기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

과립상 폴리실리콘으로부터 먼지를 제거하는 방법은, 과립상 폴리실리콘의 스트림을 도입하는 단계, 스트림을 원형 패턴을 갖는 방사상 외향류로 재지향시킴으로써 과립상 폴리실리콘의 종방향 스트림을 분산시키는 단계, 및 과립상 폴리실리콘으로부터 먼지를 분리하기 위해 방사상 외향류에 접촉하도록 과립상 폴리실리콘의 종방향 스트림의 방향의 반대 방향으로 기체의 대향류를 도입하는 단계를 포함한다.

Description

과립상 재료 내의 먼지를 저감시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING DUST IN GRANULAR MATERIAL}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 3월 13일에 출원된 미국 특허 출원 제13/798,706호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
분야
본 기술분야는 과립상 재료(granular material) 내의 먼지에 관한 것이고, 보다 구체적으로, 반도체 및 솔라 웨이퍼를 제조하기 위해 사용되는 과립상 폴리실리콘 내의 먼지를 저감시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
화학 기상 증착 성장된 유동층 과립상 폴리실리콘(chemical vapor deposition grown fluidized bed granular polysilicon)과 같은 과립상 폴리실리콘은 전형적으로 선적 컨테이너 내의 결정 성장 설비로 전달된다. 통상적인 컨테이너는 300 kg의 과립상 폴리실리콘을 갖는다. 과립상 폴리실리콘은 전형적으로 400 내지 1400 마이크로미터의 크기를 가지며, 10 마이크로미터 미만 크기의 임의의 입자들은 먼지로 간주된다. 실제적으로, 모든 컨테이너들은 그 내부에 약간의 먼지를 포함한다.
과립상 폴리실리콘이 컨테이너로부터 결정 성장장치(crystal grower)의 공급기 시스템(feeder system)으로 이송될 때, 먼지도 또한 공급기 시스템으로 이송된다. 공급기 시스템으로부터, 결정 성장장치 핫 존의 표면 상에, 특히 개량된 "폐쇄형" 결정 성장장치에서의 더 차가운 표면 상에 먼지가 쌓이고 모일 수 있다. 그 후에, 먼지는 결정/용융물 계면 근처에서 결정 또는 실리콘 용융물과 접촉할 수도 있다. 이러한 접촉은 고품질 반도체 결정에 있어서의 "제로 전위의 손실(Loss of Zero Dislocation, LZD)"과 같이 바람직하지 못한 결함의 위험성을 상당히 증가시킨다. 이러한 결정 및 결정을 성장시키기 위해 사용되는 개량된 성장장치는 "먼지 민감성"으로 알려져 있다.
비교적 작은 무리의 종래의 과립상 폴리실리콘이 허용 가능한 소량의 먼지를 포함하였지만, 현대의 연속 제조 방법을 사용하고 그리고 대량으로 이러한 적은 먼지의 폴리실리콘을 획득하기 위한 신뢰할 수 있는 시스템이 없었다. 따라서, 과립상 폴리실리콘 내의 먼지를 저감시키는 개선된 방법 및 장치가 필요하다.
이러한 배경기술 섹션은 이하에서 설명되고 그리고/또는 청구되는 본 개시내용의 다양한 양태들에 관련될 수도 있는 기술의 다양한 양태들을 독자에게 소개하기 위해 의도된 것이다. 이러한 서술은 본 개시내용의 다양한 양태들의 더 나은 이해를 촉진시키기 위해 독자에게 배경 정보를 제공하는 것을 돕는다고 여겨진다. 따라서, 이런 언급이 이러한 견지에서 판독되어야 하고 종래기술로 인정하는 것이 아님을 이해해야 한다.
제1 양태는 과립상 폴리실리콘으로부터 먼지를 제거하는 방법이다. 이 방법은 분산기(disperser)에 대향하여 위치된 입구로부터 캐니스터(canister) 내로 과립상 폴리실리콘의 스트림을 도입하는 단계, 스트림을 분산기에 의해 방사상 외향류(radially outward flow)로 재지향(redirecting)시킴으로써 과립상 폴리실리콘의 스트림을 분산시키는 단계, 및 과립상 폴리실리콘으로부터 먼지를 분리하기 위해 방사상 외향류에 접촉하도록 과립상 폴리실리콘의 스트림의 방향의 반대 방향으로 기체의 대향류(counter flow)를 도입하는 단계를 포함한다.
다른 양태는 과립상 폴리실리콘으로부터 먼지를 제거하기 위한 시스템이다. 이 시스템은 캐니스터, 입구, 및 분산기를 포함한다. 캐니스터는 캐니스터의 내부 및 내부 단면적을 규정하는 벽을 갖는다. 캐니스터 내로 과립상 폴리실리콘을 도입하기 위해 입구가 캐니스터와 연결된다. 입구는 캐니스터의 내부 단면적보다 실질적으로 더 작은 입구 단면적을 갖는다. 분산기는 입구에 대향하는 위치에 캐니스터 내부에 위치하여, 입구를 통해 도입되는 과립상 폴리실리콘을 캐니스터의 벽을 향해 방사상 외향으로 분산시킨다.
전술된 양태들에 관련하여 언급된 특징들의 다양한 개량들이 존재한다. 다른 특징들이 또한 전술한 양태들에 통합될 수도 있다. 이들 개량들 및 추가적인 특징들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수도 있다. 예를 들면, 예시된 실시형태들 중 임의의 것에 관련하여 이하에 서술되는 다양한 특징들은 단독으로 또는 임의의 조합으로 전술한 양태들 중 임의의 것에 통합될 수도 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 먼지 제거 시스템(de-dusting system)의 측면도이고;
도 2는 도 1에 따른 먼지 제거 시스템의 측단면도이고;
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 먼지 제거 시스템의 노즐 세트의 정면도이고;
도 4는 도 1 및 도 2에 따른 먼지 제거 시스템의 분산기의 정면도이고;
도 5는 먼지 제거 후에 측정된 먼지 레벨들을 나타내는 그래프이고; 그리고
도 6은 먼지 제거기의 효율을 나타내는 그래프이다.
대응하는 도면 부호들은 도면들의 여러 도면들 전체에 걸쳐서 대응하는 부품들을 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 과립상 폴리실리콘으로부터 먼지의 제거 시에 사용하기 위한 먼지 제거 시스템은 일반적으로 100으로 나타나 있다. 시스템은 일반적으로 과립상 폴리실리콘(GP; granular polysilicon)을 수용하기 위한 소스 용기(S), 폴리실리콘(PS)으로부터 먼지(D)를 흡인(pulling)하기 위한 진공 소스(V), 및 폴리실리콘의 제거 및 수송을 위한 수집 용기(C)를 포함한다. 소스 용기는 과립상 폴리실리콘(넓은 의미로, 과립상 재료)의 벌크 공급원(bulk supply)을 포함한다. 진공 소스는 진공 흡입을 위한 펌프(도시 생략)를 포함한다. 진공 소스는 또한 먼지가 펌프에 들어가거나 또는 시스템 주변의 대기에 들어가는 것을 억제하기 위한 필터(도시 생략)를 포함할 수도 있다.
먼지 제거 시스템(100)은 용기(110), 카울(cowl)(150), 분산기(170), 및 노즐 어레이(180)를 포함한다. 용기(110)는 적어도 하나의 벽(114), 기저부(116) 및 덮개(118)를 갖는 캐니스터(112)를 갖는다. 벽(114), 기저부(116) 및 덮개(118)는 함께 내부 챔버(120)를 규정한다.
기저부(116)는 최저 지점에 수집 포트(122)를 갖는 오목한 형상이다. 오목한 기저부(116)는 먼지 제거된 과립상 폴리실리콘 또는 폴리실리콘(PS)이 기저부 상에 내려앉을 수 있게 하고, 먼지 제거 시스템(100)으로부터 수집 포트(122)를 통하여 수집되고 제거될 수 있게 한다. 수집 포트(122)는 수집 용기(C)와 연결된다.
카울(150)은 용기(110) 위에 위치되고, 덮개(118)를 통하여 하방으로 연장된다. 카울(150)은 과립상 폴리실리콘(GP)을 캐니스터(112)의 내부 챔버(120)로 전달하기 위한 입구 튜브(152) 및 내부 챔버 내로부터의 먼지(D)의 제거를 위한 진공 소스(V)와 연결된 먼지 출구(160)를 포함한다.
입구 튜브(152)는 먼지 출구(160) 및 덮개(118) 둘 모두를 통하여 하방으로 연장되고, 내부 챔버(120) 내에 위치된 후드(hood, 154)에서 끝난다. 후드(154)는 입구 튜브(152)와 연결된 제1 또는 입구 개방부(156) 및 내부 챔버(120) 내로 개방되는 캐니스터 개방부(158)를 갖는다. 입구 튜브(152)로부터의 과립상 폴리실리콘(GP)이 내부 챔버(120)로부터 먼지 출구(160)를 통하여 제거되는 것을 방지하기 위해 캐니스터 개방부(158)는 입구 개방부(156)보다 실질적으로 더 크다.
먼지 출구(160)는 덮개(118)와 결합되고, 입구 튜브가 적어도 부분적으로 먼지 출구(160) 내에 끼워 넣어지도록 입구 튜브(152) 주위에서 상방으로 연장된다. 먼지 출구(160)는 입구 튜브(152)의 원주 주위에 내부 챔버(120)로부터 먼지를 흡인하기 위해 진공 소스(V)와 연결된다.
먼지 출구(160)는 덮개(118)의 상부 섹션에 접합된 캐니스터 단부(162)를 갖고, 진공 소스(V)와 연결되는 진공 단부(164)로 상방 각도로 연장된다. 먼지 출구(160)는, 출구가 캐니스터 개방부로부터 이격되고 후드가 먼지 출구와 과립상 폴리실리콘(GP)의 스트림 사이에 개재되도록 후드(154)에 인접하며 캐니스터 개방부(158) 위에 배치된다. 이러한 방식으로, 들어가는 과립상 폴리실리콘(GP)의 스트림은 진공으로부터 차폐됨으로써 과립상 폴리실리콘의 스트림이 먼지 출구(160) 내로 흡인되는 것을 억제한다.
진공 소스(V)는 기체 매개성 먼지(gas borne dust)만이 진공에 의해 흡인되도록 들어가는 과립상 폴리실리콘(GP)의 방향의 반대 방향인 기체의 대향류를 생성한다. 후드의 주요 기능은 과립상 폴리실리콘(GP)을 진공으로부터 차폐하는 것이다. 일부 실시형태에서, 후드는 도 2에 도시된 돔 형상의 후드를 갖지 않고 입구 튜브의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 튜브일 수도 있다.
캐니스터(112)의 적어도 하나의 벽(114)과 후드(154)의 캐니스터 개방부(158) 사이의 단면적은 후드의 캐니스터 개방부의 단면적보다 실질적으로 더 큰 배출 면적(exit area)을 규정한다. 먼지 출구(160)는 배출 면적보다 실질적으로 더 작은 배관 단면적(cross-sectional duct area)을 갖는다. 더 큰 배출 면적은, 먼지(D)의 제거를 돕기 위해 유동이 먼지 출구(160)에 들어갈 때 제약됨에 따라 증가하는 캐니스터(112) 내의 감소된 유량을 제공한다.
일 실시형태에서, 정확한 진공 압력은 먼지 출구의 크기와 같은 요인에 따라 변화할 것이다. 적절한 진공 압력을 발견하는 적합한 방법은, 과립상 폴리실리콘이 캐니스터를 통과하여 유동할 수 없게 하는 진공 압력에서 공정을 시작한 후에, 폴리실리콘 내의 먼지의 현저한 저감 및 효율적인 처리 둘 모두를 허용하는 만족스러운 속도로 폴리실리콘이 캐니스터를 통과하여 유동할 때까지 진공 압력을 감소시키는 것이다. 다른 실시형태에서, 진공 압력은 운영자가 내부 챔버(120)를 시각적으로 모니터링하면서 스로틀 밸브 또는 공기 조절기에 의해 조정된다. 진공 압력은 상이한 시스템들에 따라 다를 수도 있다. 일부 실시형태에서, 진공 압력은 대략 2.25 kPa 내지 대략 4.0 kPa이지만, 다른 진공 압력들이 사용될 수도 있다.
분산기(170)는 입구 튜브(152)의 중심 바로 아래에 이격된 관계로 위치되어, 입구 튜브(152)를 통해 도입되는 과립상 폴리실리콘(GP)을 캐니스터(112)의 벽(114)을 향해 방사상으로 외향으로 분산시킨다. 분산기(170)의 형상 및 위치는, 입구 튜브(152)를 통하여 내부 챔버(120)에 들어가는 과립상 폴리실리콘(GP)의 유동을 여러 방향로 재지향시켜, 이에 따라 폴리실리콘(PS) 내에 혼입되거나 또는 과립들에 부착된 먼지(D)를 폴리실리콘(PS)으로부터 분리하고 기체 매개성(gas borne)이 되게 하는 것을 촉진시킨다. 기체 매개성 먼지(D)는 진공 소스(V)에 의해 내부 챔버(120)에서 상방으로 흡인된다. 일부 실시형태에서, 1개 초과의 분산기가 사용될 수도 있다.
분산기(170)는 입구 튜브(152)로부터의 과립상 폴리실리콘의 유동을 방사상 외향으로 그리고 캐니스터(112)의 벽(114)을 향해 분산시키기 위해 원뿔 형상이다. 재지향된 유동이 방사상 외향으로 연장되기 때문에 과립상 실리콘의 재지향된 유동은 원형 패턴을 생성한다. 일부 실시형태에서, 분산기는 들어가는 과립상 폴리실리콘을 여러 방향으로 재지향시킬 수 있는 다른 형상들을 가질 수도 있다. 이들 실시형태에서, 재지향된 유동은 원형이 아닌 패턴들을 형성할 수도 있다.
도 3을 추가로 참조하면, 노즐 어레이(180)는 제1 기체 입구(182) 및 들어가는 과립상 폴리실리콘(GP)의 방향에 대향하는 기체의 대향류를 제공하기 위한 5개의 원뿔 기체 노즐들(184)을 포함한다. 제1 기체 입구(182)는 제1 기체 소스(186)와 연결된다. 제1 기체는 적합하게 질소 또는 다른 불활성 기체이다. 기체의 대향류의 속도는 과립상 폴리실리콘(GP)으로부터 먼지(D)를 분리할 정도로 충분히 크지만, 폴리실리콘(PS)이 기저부(116)에 내려앉는 것을 방지할 정도로 충분히 크지는 않다. 제1 기체 입구(182)는 분산기(170)에 인접하여 위치되고, 입구 튜브(152)를 향해 지향된다. 일부 실시형태에서, 더 많거나 또는 더 적은 기체 노즐들이 사용될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 기체 노즐들은 분산기의 형상을 보완하는 다양한 패턴들 중 임의의 것으로 배열될 수도 있다.
도 4를 추가로 참조하면, 노즐 어레이(180)는 제2 기체 입구(192), 및 제1 기체 입구(182)로부터의 기체의 대향류에 수직인 방향으로 기체 커튼(gas curtain)/교차류(crossflow)를 제공하기 위해 분산기(170)의 아랫면 둘레에 간격을 둔 다수의 기체 포트들(194)을 포함한다. 제2 기체 입구(192)는 질소 또는 다른 불활성 기체의 제2 기체 소스(196)와 연결된다. 기체의 교차류는 캐니스터(112)에서의 난류(turbulence)를 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 제1 기체 소스 및 제2 기체 소스는 동일한 소스이다.
제2 기체 입구(192)는 캐니스터 내부의 위치로부터 캐니스터(112)의 적어도 하나의 벽(114)을 향해 지향될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 제2 기체 입구(192)는 재지향된 유동의 방향의 반대 방향인 교차류를 생성하기 위해 분산기(170)를 향해 지향될 수도 있다.
방법
소스 용기(S) 내의 과립상 폴리실리콘(GP)으로부터 먼지를 제거하는 방법에서, 과립상 폴리실리콘은 소스 용기로부터 입구 튜브(152)를 통하여, 입구 튜브에 대향하는 위치에 위치된 분산기(170)를 갖는 캐니스터(112) 내로 이송된다. 과립상 폴리실리콘(GP)은 종방향을 갖는 유동 스트림으로서 캐니스터(112)의 내부 챔버(120) 내로 도입된다. 과립상 폴리실리콘(GP)은 분산기(170)에 의해 내부 챔버(120)의 사방으로 분산된다.
분산기(170)는 종방향 스트림을 캐니스터(112)의 벽(114)을 향해 지향되는 방사상 외향류로 재지향시킨다. 방사상 외향류는 원형 패턴을 갖는다.
분산기(170) 아래에 위치된 노즐 어레이(180)의 제1 기체 입구(182)로부터 내부 챔버(112) 내로 기체의 대향류가 도입된다. 기체의 대향류는 캐니스터(112)에 들어가는 과립상 폴리실리콘(GP)의 종방향 스트림의 방향의 반대 방향으로 존재한다.
기체의 대향류를 돕기 위해 진공 소스(V)가 먼지 출구(160)와 연결된다. 일부 실시형태에서, 기체의 대향류는 진공 소스 또는 노즐 어레이에 의해 형성된다. 먼지 출구(160)는 입구 튜브(152) 위에 간격을 두고 있다. 과립상 폴리실리콘이 내부 챔버(120) 내로 도입될 때 입구 튜브(152)로부터의 과립상 폴리실리콘(GP)의 역류(reverse flow)가 먼지 출구(160)를 통과하여 제거되는 것을 방지하기 위해 입구 튜브(152)는 후드(154)에서 끝난다.
기체가 과립상 폴리실리콘(GP)의 방사상 외향류를 통하여 유동할 때 기체의 대향류는 폴리실리콘(PS)으로부터 먼지(D)를 분리한다. 진공 소스(V)는 분리된 먼지를 먼지 출구(160)를 통하여 흡인함으로써 내부 챔버(120)로부터의 먼지(D)의 제거를 돕기 위해 진공을 생성한다.
내부 챔버(120) 내의 난류는 분산기(170) 아래에 위치된 제2 기체 입구(192)로부터 그리고 분산기(170) 둘레의 방사상 외향으로 지향된 기체의 교차류의 도입에 의해 증가된다. 기체의 교차류는 분산기(170) 아래에, 캐니스터(112)의 기저부(116)에 위치된 수집 포트(122)를 통하여 먼지(D)가 내부 챔버(120)를 나오는 것을 방지하기 위해 커튼을 생성한다.
기체의 대향류는 먼지 제거된 폴리실리콘(PS)이 통과하는 것을 허용하면서 과립상 폴리실리콘(GP)으로부터 먼지(D)를 분리하기 위해 선택되는 유량을 갖는다. 폴리실리콘(PS)이 기체의 대향류를 통과한 후에, 폴리실리콘은 캐니스터(112)의 기저부(116)에 내려앉는다. 기저부(116)는 오목한 형상을 갖고, 수집 포트(122)와 연결된다. 그 후에, 폴리실리콘(PS)은 기저부(116)를 따라 이동하여, 수집 포트(122)를 통하여 캐니스터(112)로부터 제거된다. 폴리실리콘(PS)이 제거될 때, 제거되는 폴리실리콘 입자의 크기가 측정되고, 캐니스터(112)를 통과하는 폴리실리콘의 크기를 조절하기 위해 기체의 대향류가 조정된다. 이어서, 먼지 제거된 후에 폴리실리콘(PS)은 수집 용기(C)에서 패키징된다.
시스템에 의해 취급되는 과립상 폴리실리콘의 오염을 회피하기 위해, 과립상 폴리실리콘과 고속으로 접촉하는 모든 시스템 구성요소들은 시스템의 비-오염 성능(non-contaminating performance)을 유지하기 위해 선택된 재료들로 제조, 형성 또는 코팅된다. 이러한 재료들에는 석영 코팅, 실리콘 코팅, 고체 실리콘 및 고체 실리콘 카바이드가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 전형적으로, 코팅은 스테인리스 강 기재에 적용된다. 비-오염 성능에 적합한 다른 재료들이 또한 본 발명의 범위 내에 있다고 고려된다.
장치의 저속 부분들에 대해, (미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 E.I. du Pont de Nemours and Company로부터 입수 가능한) TEFLON® 또는 TEFZEL® 코팅이 허용가능한 비-오염 성능을 제공한다. 캐니스터(112)의 벽(114)은 TEFZEL®로 코팅될 수도 있다. 상기 실시형태의 사용은 먼지 제거에 소모되는 시간을 상당히 감소시킬 수 있으며, 예를 들어, 과립상 폴리실리콘을 먼지 제거하는데 필요한 시간을 적어도 25%, 적어도 50% 또는 심지어 75% 만큼 감소시킨다. 추가적으로, 본 명세서에 설명된 시스템의 사용은 고도의 먼지 제거 효율을 제공한다. 이러한 먼지 입자들의 저감 및 개선된 효율은 결정 형성 시스템의 전체적인 생산량을 증가시킬 뿐만 아니라, 전체적인 운영 비용을 절감시킨다.
과립상 폴리실리콘의 유동 내의 먼지의 상대량을 측정하는 방법에서, 혼합 컨테이너 내에서 50 ml의 물을 쉐이킹(shaking)한 후에 물을 샘플 튜브 내로 이송하여 탁도(turbidity)를 측정함으로써 혼합 컨테이너의 청결이 검증된다. 탁도는 광이 샘플에 의해 얼마나 많이 산란되는지의 측정치이다. 그 결과, 샘플 튜브는 청결하게 유지되고 스크래치를 포함하지 않는다. 샘플 튜브는 전자부품의 손상을 회피하기 위해 웰(well) 내에 샘플을 배치하기 이전에 건조된다. 샘플이 샘플 튜브 내에 배치된 후에, 룸(room)으로부터의 광이 이 기구와 간섭하는 것을 막기 위해 샘플 튜브 위에 웰 캡(well cap)을 둔다.
탁도 값이 2 NTU보다 크면, 교정(calibration)이 표준에 의해 검증되고 그리고/또는 혼합 컨테이너를 다시 세정한다. 일단 탁도 값이 2 NTU 미만이라고 검증되면, 2.0 그램의 과립상 폴리실리콘 샘플 및 50 밀리리터의 정수(clean water)를 혼합 컨테이너에 첨가한다. 샘플을 10초간 격렬하게 쉐이킹한다. 샘플 용액의 시각적 외관을 확인한다. 샘플 용액이 10-mg 먼지 표준보다 더 어두우면, 샘플은 너무 농축된 것으로, 적절히 판독되지 못할 것이고, 이 경우에 더 낮은 중량의 폴리실리콘을 갖는 샘플 용액이 준비된다.
물의 일부를 청결 측정 튜브에 쏟아 붓는다. 건조 측정 튜브를 샘플 웰 내에 배치하고, 10초 후에 탁도를 기록한다. NTU는 샘플 내의 먼지의 레벨을 결정하기 위한 먼지 교정 곡선을 교정하기 위해 사용된다. NTU가 40 미만이거나 또는 250 초과이면, 교정 곡선의 선형 부분에 있도록 상이한 샘플 중량이 선택된다. 먼지 제거 효율은 먼지 제거 공정 전의 샘플에 대한 먼지 레벨을 측정하고 나서 먼지 제거 공정 후의 샘플에 대한 먼지 레벨을 측정함으로써 결정될 수 있다.
종래기술은 먼지가 고품질 반도체 결정의 수율에 영향을 미치는 정도 및 먼지가 개량된 결정 성장장치에 영향을 미치는 정도를 인식하지 못했다. 과립상 폴리실리콘이 컨테이너로부터 결정 성장장치의 공급기 시스템으로 이송될 때, 먼지도 또한 공급기 시스템으로 이송된다. 공급기 시스템으로부터, 결정 성장장치 핫 존의 표면 상에, 특히 개량된 "폐쇄형" 결정 성장장치에서의 더 차가운 표면 상에 먼지가 쌓이고 모일 수 있다. 그 후에, 먼지는 결정/용융물 계면 근처에서 결정 또는 실리콘 용융물과 접촉할 수도 있다. 이러한 접촉은 고품질 반도체 결정에 있어서의 "제로 전위의 손실(LZD)"과 같이 바람직하지 못한 결함의 위험성을 상당히 증가시킨다. 이러한 결정 및 결정을 성장시키기 위해 사용되는 개량된 성장장치는 "먼지 민감성"으로 알려져 있다.
결정 인상 설비(crystal pulling facility)로 전달되는 실질적으로 모든 소스 용기가 먼지 규격 미만으로 있는 것을 보장하기 위해 먼지 제거 방법이 제조 동안 수행될 수 있다. 먼지 제거 방법은, 전형적으로 과립상 폴리실리콘 제조에서 사용되는 "기체 분류"보다 더 효과적이라고 판명되었다. 본 출원인들은 기체 분류가 충분한 양의 먼지를 걸러 내지 못한다는 것을 발견하였다.
예
예에서, 과립상 폴리실리콘을, 구(old) 먼지 제거기 시스템 및 상기 실시형태의 먼지 제거 시스템 둘 모두를 사용하여 수회 먼지 제거하였다. 상기 실시형태의 먼지 제거 시스템의 하나의 먼지 제거 사이클 후의 폴리실리콘의 먼지 레벨은, 구 먼지 제거 시스템을 3 사이클 통과한 후의 먼지 제거된 폴리실리콘과 유사하다. 이 결과는 도 5에 도시된 먼지 레벨들에 의해 판명된다. 도 6은 먼지 제거 효율이 구 먼지 제거 시스템에서보다 상기 실시형태의 먼지 제거 시스템에서 상당히 더 높은 것을 도시한다.
본 개시내용 또는 그 실시형태들의 요소들을 소개할 때, 관사들("a", "an", "the" 및 "said")은 요소들 중 하나 이상이 존재하는 것을 의미하기 위한 것이다. 용어 포함하는("comprising" 및 "including") 및 갖는("having")은 포괄적인 의미로서, 열거된 요소들 이외에 추가적인 요소들이 존재할 수도 있음을 의미한다. 특정한 배향을 나타내는 용어들(예컨대, "최상단", "저부", "측면" 등)의 사용은 설명의 편의를 위한 것이고, 기재된 항목의 임의의 특정한 배향을 요구하지 않는다.
본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 상기 구성 및 방법에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 상기 설명에 포함되고 첨부 도면들에 도시된 모든 사항들은 제한적인 관점이 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 과립상 폴리실리콘(granular polysilicon)으로부터 먼지를 제거하는 방법으로서,
    분산기(disperser)에 대향하여 위치된 입구로부터 캐니스터(canister) 내로 과립상 폴리실리콘의 스트림을 도입하는 단계;
    상기 스트림을 상기 분산기에 의해 방사상 외향류(radially outward flow)로 재지향(redirecting)시킴으로써 상기 과립상 폴리실리콘의 스트림을 분산시키는 단계;
    상기 과립상 폴리실리콘으로부터 먼지를 분리하기 위해 상기 방사상 외향류에 접촉하도록 상기 과립상 폴리실리콘의 스트림의 방향의 반대 방향으로 제1 기체 입구로부터 기체의 대향류(counter flow)를 도입하는 단계 - 상기 입구로부터의 상기 과립상 폴리실리콘의 스트림이 먼지 출구를 향하는 역류(reversed flow)를 방지하기 위해 상기 입구는 상기 캐니스터 내부에 위치된 돔형 후드(domed hood)와 연결됨 -; 및
    상기 돔형 후드 및 상기 입구 아래에서부터 상기 캐니스터의 중심축으로부터 방사상 외향으로 상기 방사상 외향류의 난류(turbulence)를 증가시키기 위해 상기 기체의 대향류에 수직인 방향으로 제2 기체 입구 및 복수의 기체 포트로부터 기체 커튼(gas curtain)을 도입하는 단계 - 상기 제2 기체 입구 및 상기 복수의 기체 포트는 상기 분산기의 아래에 대하여 서로 간격을 두고 있음 -
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 과립상 폴리실리콘으로부터 먼지를 흡인(pull)하기 위해 상기 입구 위에 위치된 먼지 출구를 통하여 진공 흡인하는(pulling a vacuum) 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 먼지를 제거한 후에 상기 과립상 폴리실리콘을 패키징하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 돔형 후드는 상기 캐니스터 내부에 인접한 제2 개방부의 제2 단면적보다 실질적으로 더 작은, 상기 입구에 인접한 제1 단면적을 갖는 제1 개방부를 갖는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 캐니스터는 상기 제2 단면적보다 실질적으로 더 큰 내부 단면적을 갖는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 분산기는 상기 과립상 폴리실리콘의 스트림을 방사상 외향으로 원형 패턴으로 재지향시키기 위해 원뿔 형상인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기체의 대향류는 상기 분산기 아래의 위치로부터 도입되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 캐니스터를 통과하는 과립상 폴리실리콘의 크기를 조절하기 위해 상기 기체의 대향류를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 수집 포트를 통해 먼지를 제거한 후에 상기 캐니스터로부터 상기 과립상 폴리실리콘을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
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