KR102292341B1 - 다결정 실리콘의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

필터의 후에 계속되는 공정에 배치되는 분리 장치, 배관에 있어서의 실리콘 미분(微粉)의 퇴적 및 펌프의 파손을 방지함과 함께, 필터에의 실란류 올리고머의 부착을 억제하는 방법을 실현한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 다결정 실리콘의 제조 방법은, 실리콘 석출 공정과, 분리 공정과, 클로로실란 응축액을 필터에 통과시킴으로써, 실리콘 미분을 제거하는 미분 제거 공정을 포함한다.

Description

다결정 실리콘의 제조 방법
본 발명은 다결정 실리콘의 제조 방법에 관한 것이다.
금후 가일층의 발전 및 수요가 예상되는 반도체 소자 및 태양광 발전용 전지 등의 원료로서, 다결정 실리콘이 호적(好適)하게 사용되고 있다. 이 다결정 실리콘의 제조에 있어서는, 클로로실란류와 수소와의 혼합 가스로부터 다결정 실리콘을 제조하는 반응로(反應爐)와, 반응로에서 발생하는 배기 가스로부터 수소 가스를 추출하여 반응로에 재도입하는 순환식의 정제(精製) 계통을 구비한 다결정 실리콘 제조 장치가 사용된다.
그러나, 다결정 실리콘 제조 장치의 운전을 계속하는 중에, 다결정 실리콘의 제조 과정에서 부생(副生)되는 실리콘 미분(微粉)이 배관에 부착하여, 배관을 폐색시키거나, 더욱이는 펌프 등의 기기를 손상시키거나 한다는 문제가 있었다.
상기 문제에 대하여, 배관 폐색의 원인이 되는 실리콘 미분을 제거하는 공정을 포함하는 다결정 실리콘 제조 방법이 개발되고 있다. 예를 들면, 다결정 실리콘을 제조하는 반응로로부터 발생한 배기 가스를, 필터에 통과시킴으로써 당해 실리콘 미분을 제거하는 것이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1). 이와 같이 하여 배기 가스로부터 실리콘 미분을 제거하면, 필터의 후공정에 있어서, 배관 및 분리 장치 등에 실리콘 미분이 퇴적하는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 폐색에 의한 펌프의 파손도 방지할 수 있다.
상기 다결정 실리콘의 제조에서는, 운전을 장기적으로 계속하고, 필터가 실리콘 미분에 의해 폐색했을 경우에는, 필터의 재생이 필요해진다. 그런데, 이 재생의 작업을 하기 위해, 필터를 외기(外氣)에 개방했을 때에, 필터로부터 발화할 위험성이 있었다. 이는 상기 배기 가스에는, 실리콘 미분 외에, 실란류 올리고머(SixHyClz)가 포함되어 있고, 그 필터 처리에서는, 상기 실리콘 미분뿐만 아니라, 이러한 실란류 올리고머도 필터에 부착하는 것이 원인이다. 즉 실란류 올리고머는, 공기 중에서 발화되는 매우 위험한 성상(性狀)을 나타내고 있다.
게다가, 이와 같이 필터에 실리콘 미분뿐만 아니라, 실란류 올리고머도 동시에 부착해 있으면, 이들은 강고하게 필터에 부착하게 된다. 그 때문에, 상기 실리콘 미분만이 부착했을 경우보다도, 필터의 폐색을 단기간화시키고, 또한 그 제거도 각별히 어렵게 한다. 이 결과, 상기 필터 재생의 작업성을 저하시키고, 나아가서는 상기 발화의 위험성도 보다 높인다.
이 때문에 특허문헌 2에서는, 상기 필터 폐색시에, 이를 외기에 개방해도 발화의 위험성을 저감할 수 있는 다결정 실리콘의 제조 방법으로서, 다음 방법을 제안하고 있다. 즉, 반응 용기 내에서 클로로실란류와 수소를 가열 하에서 반응시켜, 실리콘을 석출시킴과 함께, 수소, 실란류 올리고머 및 실리콘 미분을 포함하는 배기 가스를 배출시키는 공정 1, 상기 공정 1로부터 배출된 배기 가스를 105℃ 이상의 온도로 유지하면서 반송하는 공정 2, 상기 공정 2로부터 반송된 배기 가스를, 105℃ 이상의 온도에서 필터에 공급하며, 또한, 105℃ 이상의 온도에서 필터 장치로부터 배출시키고, 당해 배기 가스로부터 실리콘 미분을 제거하여, 수소 및 실란류 올리고머를 포함하는 혼합 가스를 얻는 공정 3, 상기 공정 3으로부터 얻어진 혼합 가스를 냉각하고, 당해 혼합 가스로부터 수소를 가스로서 분리하는 공정 4 등을 포함하는 다결정 실리콘의 제조 방법이다. 이 방법에 의하면, 필터에 공급되는 배기 가스는, 상기 105℃ 이상의 온도로 유지되어 있기 때문에, 함유되는 상기 실란류 올리고머의 필터에의 부착성은 낮게 억제된다. 이 결과, 폐색시에 필터를 외기에 개방해도, 상기 발화의 걱정을 대폭 저감할 수 있다.
일본국 특개2005-8430호 공보 일본국 특개2009-256143호 공보
그러나, 상술한 방법에서도, 필터에의 실란류 올리고머의 부착을 방지하는 효과는 충분하지 않고, 부착을 더 고도로 방지하는 것이 과제였다. 또한, 이 방법에 있어서, 필터를 통과하는 배기 가스를, 상기 105℃ 이상의 온도로 유지하려면, 반응기로부터의 배관 및 필터에, 온도 유지를 위한 가열부를 마련할 필요가 있다. 이 때문에 장치가 복잡해지며, 또한 이들 가열부를 조작하여, 상기 배기 가스를 105℃ 이상으로 온도 제어하는 것은 번잡한 작업이었다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 배기 가스에 포함되는 실리콘 미분을 필터에 의해 제거하여, 필터의 후에 계속되는 공정에 배치되는 분리 장치, 배관에 있어서의 실리콘 미분의 퇴적 및 펌프의 파손을 방지함에 있어서, 간편한 방법에 의해, 필터에의 실란류 올리고머의 부착을 고도로 억제하는 방법을 실현하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명자가 예의 연구를 행한 결과, 반응로에서 발생하는 배기 가스를, 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액과 가스 성분으로 분리한 후, 당해 클로로실란 응축액을 필터에 통과시킴으로써, 필터의 후에 계속되는 공정의 분리 장치, 배관에 있어서의 실리콘 미분의 퇴적 및 펌프의 파손을 방지함과 함께, 필터에의 실란류 올리고머의 부착을 고도로 억제할 수 있음을 찾아내고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 즉, 본 발명은 이하의 방법을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 다결정 실리콘의 제조 방법은, 클로로실란 화합물과 수소를 반응시킴으로써 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과, 상기 실리콘 석출 공정으로부터 배출되는 배기 가스를, 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액과 가스 성분으로 분리하는 분리 공정과, 상기 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액을 필터에 통과시킴으로써 당해 실리콘 미분을 제거하는 미분 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 클로로실란 응축액을 필터링함으로써, 클로로실란 응축액 중에 함유되는 실리콘 미분이 필터로 여과 분리된다. 이에 따라, 실리콘 미분이 후단까지 배송되는 것을 방지하여, 필터의 후에 계속되는 공정의 분리 장치 및 배관에 있어서의 실리콘 미분의 퇴적 및 펌프의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 실란류 올리고머가 클로로실란 응축액에 용해한다. 이 때문에, 필터에의 실란류 올리고머의 부착을 고도로 억제할 수 있고, 필터 폐색시의 실리콘 미분의 제거성도 우수하다. 이 결과, 필터의 교환 또는 재생을 하기 위한 개방 작업을 보다 안전, 또한 간편하게 실시할 수 있다.
도 1은 다결정 실리콘의 제조에 있어서의 각 공정을 나타내는 개략도.
본 발명의 일 실시형태에 대해서 이하에 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 이하에 설명하는 각 구성에 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위에 나타낸 범위에서 각종 변경이 가능하다. 즉, 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적의(適宜) 조합하여 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 본 명세서 중에 기재된 특허문헌 모두가, 본 명세서 중에 있어서 참고문헌으로서 원용된다. 또한, 본 명세서에 있어서 특기하지 않는 한, 수치 범위를 나타내는 「A∼B」는, 「A 이상(A를 포함하며 또한 A보다 큼) B 이하(B를 포함하며 또한 B보다 작음)」을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 다결정 실리콘의 제조 방법(이하, 「본 제조 방법」이라고 칭함)은, 클로로실란 화합물과 수소를 반응시켜 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과, 상기 실리콘 석출 공정으로부터 배출되는 배기 가스(가스 성분 A)를, 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액(이하, 「클로로실란 응축액 A」라고 칭함)과 가스 성분(이하, 「가스 성분 B」라고 칭함)으로 분리하는 분리 공정과, 상기 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액 A를 필터에 통과시킴으로써 당해 실리콘 미분을 제거하는 미분 제거 공정을 포함한다.
이하에, 본 제조 방법에 포함되는 각 공정에 대해서, 도 1을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1은, 다결정 실리콘의 제조에 있어서의 각 공정을 나타내는 개략도이다.
<1. 실리콘 석출 공정 1>
본 제조 방법은, 클로로실란 화합물과 수소를 반응시킴으로써 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정 1을 갖는다. 실리콘 석출 공정 1에서는, 배기 가스로서 가스 성분 A(10)가 배출된다.
실리콘 석출 공정 1에서 사용되는 반응 장치의 구조 및 반응 조건은 특별히 제한되지 않고, 공지(公知)의 반응 장치 및 반응 조건을 채용할 수 있다. 실리콘 석출 공정 1은, 구체적으로는, 예를 들면 시멘스법(벨자법), 또는 용융 석출법(VLD법, Vapor to Liquid Deposition법) 등에 의해 행하는 것이 가능하다.
시멘스법은, 이하와 같은 방법이다. 우선, 반응기(벨자) 내에, 가열 기재(基材)로서 다결정 실리콘 심선(芯線)을 설치하고, 당해 다결정 실리콘 심선을, 다결정 실리콘 석출 온도 이상의 온도로 통전 가열한다. 다음으로, 가열된 다결정 실리콘 심선에, 클로로실란 화합물 및 수소를 함유하는 원료 가스를 접촉시킨다. 이에 따라, 당해 다결정 실리콘 심선의 표면에 다결정 실리콘을 석출시켜, 그 결과, 성장한 다결정 실리콘 로드를 얻는다.
시멘스법에서는, 통전 가열된 다결정 실리콘 심선의 온도로서는, 다결정 실리콘 석출 온도 이상이면, 특별히 제한되지 않지만, 다결정 실리콘을 효율적으로 석출시키기 위해, 바람직하게는 600℃∼1250℃이며, 보다 바람직하게는 900℃∼1200℃이다.
용융 석출법에는, 이하와 같이, 축차(逐次) 방법 및 연속 방법이 있다. 축차 방법은, 우선, 반응기 내에 설치한 기재를 다결정 실리콘 석출 온도 이상의 고온(예를 들면 600℃ 이상)으로 가열한다. 다음으로, 상기 기재 상에 클로로실란 화합물 및 수소를 함유하는 원료 가스를 유통함으로써 접촉시킨다. 이에 따라, 당해 기재의 표면에 다결정 실리콘을 석출시킨다. 그 후, 상기 기재를 다결정 실리콘의 융점 이상의 고온(예를 들면 1450℃∼1700℃)으로 유지함으로써, 당해 석출한 다결정 실리콘을 용융 낙하시켜 회수한다. 연속 방법은, 우선, 반응기 내에 설치한 기재를 다결정 실리콘의 융점 이상의 고온(예를 들면 1450℃∼1700℃)으로 가열한다. 다음으로, 상기 기재 상에 클로로실란 화합물 및 수소를 함유하는 원료 가스를 유통함으로써 접촉시킨다. 이에 따라, 당해 기재의 표면에 다결정 실리콘을 석출시킴과 함께, 용융 낙하시켜 다결정 실리콘을 얻는다.
실리콘 석출 공정 1은, 다결정 실리콘을 효율적으로 석출시키기 위해, 시멘스법에 의해 행해지는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서 클로로실란 화합물이란, 염소 원소와 규소 원소를 포함하는 화합물을 의미한다. 시멘스법 및 용융 석출법 모두, 원료 가스에 함유되는 클로로실란 화합물로서는, 예를 들면 트리클로로실란 및 디클로로실란 등을 들 수 있다.
실리콘 석출 공정 1에서는, 원료 가스에 함유되는 클로로실란 화합물로서는, 후술하는 증류 공정 7에서 얻어지는 클로로실란 화합물(16)이 사용될 수 있지만, 부족분은, 공지의 방법에 의해 제조된 것이 공급되어 사용될 수 있다(도시 생략). 클로로실란 화합물로서 사용될 수 있는 트리클로로실란으로서는, 일반적으로, 금속 실리콘과 염화수소와의 공지의 반응에 의해 제조할 수 있다. 당해 반응에 의한 생성물을 증류해서 얻어진 트리클로로실란으로부터 붕소 및 인 등의 불순물을 제거하기 위해, 당해 트리클로로실란을, 더 증류하는 것이 바람직하다. 증류함으로써, 고순도의 트리클로로실란을 얻는 것이 가능하다. 실리콘 석출 공정 1에 사용하는 트리클로로실란은, 고순도의 다결정 실리콘을 얻는 관점에서, 순도가 99.9％ 이상인 것이 바람직하다.
실리콘 석출 공정 1에 있어서, 원료 가스로서의 수소의 공급량은, 클로로실란 화합물에 대하여 과잉량인 한은 특별히 제한되지 않지만, 다결정 실리콘을 효율적으로 석출시키기 위해, 클로로실란 화합물의 1몰에 대하여 3몰 이상으로 하는 것이 바람직하다.
실리콘 석출 공정 1에서는, 원료 가스에 함유되는 수소로서는, 수소 가스(19)에 의해, 그 대부분이 보충될 수 있지만, 부족분은, 공지의 제조 방법에 의해 얻어지는 수소(도시 생략)가 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 수소는, 물의 전기 분해에 의해 제조될 수 있다. 구체적으로는, 무기산 금속염 및／또는 금속 수산화물을 전해질로 하는 전해질 수용액(즉, 무기산 금속염 및／또는 금속 수산화물을 용질로서 포함하는 수용액)에 전류를 통과시켜 물을 전기 분해하는 것이 가능하다. 전기 분해에 의해 얻어진 수소로부터 금속 불순물을 제거하기 위해, 당해 수소를 수세하고, 또한 미스트 필터에 통과시키는 것이 바람직하다. 수세 및 미스트 필터에 당해 수소를 통과시킴으로써, 실질적으로 금속 불순물을 포함하지 않는 수소를 얻는 것이 가능하다. 상기 수소는, 또한, 산소 및 수증기와 같은 기체 불순물을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 산소 및 수증기의 제거 방법은, 공업용 수소를 얻을 때에 알려져 있는 공지의 방법을 채용할 수 있다. 실리콘 석출 공정 1에 사용하는 수소는, 고순도의 다결정 실리콘을 얻는 관점에서, 순도가 99.99vol％ 이상인 것이 바람직하다.
이들 고순도의 트리클로로실란 및 수소를 사용함으로써, 순도 11N 이상인 고순도의 다결정 실리콘을 얻는 것이 가능하다.
<2. 분리 공정 2>
본 제조 방법은, 실리콘 석출 공정 1로부터 배출되는 배기 가스(가스 성분 A(10))를, 클로로실란 응축액 A(11)와 가스 성분 B(17)로 분리하는 분리 공정 2를 갖는다.
가스 성분 A(10) 중에는, 클로로실란 화합물, 수소, 염화수소 및 실리콘 미분이 함유되며, 또한, 실란류 올리고머도 함유될 수 있다. 가스 성분 A(10) 중에 포함되는 클로로실란 화합물은, 원료 가스 중에 함유되어 있었던 클로로실란 화합물의 열분해 생성물 및 미반응의 클로로실란 화합물로 이루어지고, 예를 들면 테트라클로로실란, 트리클로로실란, 디클로로실란, 모노클로로실란, 헥사클로로디실란 및 펜타클로로디실란 등 중 1종 이상을 포함한다. 가스 성분 A(10) 중에 포함되는 수소는, 원료 가스 중에 함유되어 있었던 클로로실란 화합물의 열분해에 의해 생기는 수소 및 미반응의 수소를 포함한다. 가스 성분 A(10) 중에 포함되는 염화수소는, 다결정 실리콘의 석출 반응으로부터 부생되는 염화수소이다. 가스 성분 A(10) 중의 염화수소 농도는, 예를 들면 0.1몰％∼6몰％, 특히 0.2몰％∼3몰％이다.
본 명세서에 있어서, 실리콘 미분이란, 입자경 40㎛ 이하, 바람직하게는 3∼30㎛의 실리콘 미립자를 말한다. 실리콘 미분의 평균 입자경은, 통상, 5∼15㎛이다. 이들 실리콘 미분은, 상기 다결정 실리콘의 제조 과정에서 주로 부생한다. 특히, 반응 장치에 공급되는 가스 중의 수소 및 테트라클로로실란의 비율이 변동하고, 그 결과 테트라클로로실란량이 수소량에 대하여 과잉이 됐을 경우에 실리콘 미분의 발생은 현저해진다. 또한, 실리콘 미분은, 실리콘 석출 공정 1에 있어서 얻어진 다결정 실리콘 로드의 일부의 도괴(倒壞) 등에 의해서도 발생하고, 가스 성분 A(10) 중에 포함된다.
가스 성분 A(10) 중에 포함되는 실란류 올리고머로서는, 상기 다결정 실리콘의 제조 과정에서 부생하는 것이며, 구체적으로 Si2HCl5, Si2H2Cl4 및 Si2Cl6 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 비점(沸点)은, 테트라클로로실란보다도 높아, 응축하기 쉽다.
분리 공정 2에 있어서 얻어지는 클로로실란 응축액 A(11)는, 실리콘 미분을 함유할 수 있다. 예를 들면, 클로로실란 응축액 A(11)에 있어서의 실리콘 미분의 함유량은, 0.01질량％∼0.3질량％, 특히는 0.05질량％∼0.2질량％일 수 있다. 클로로실란 응축액 A(11)는, 후술되는 염화수소 제거 공정 6 등의 공정에 공급되어도 되고, 본 제조 방법 이외의 용도로 사용되어도 된다.
또한, 분리 공정 2에 있어서 얻어지는 가스 성분 B(17)는, 수소 가스 및 염화수소를 주성분으로 하여 포함한다. 가스 성분 B(17)는 또한, 클로로실란 응축액 A(11)로서 응축 분리되지 않고 잔존해 있는 클로로실란 화합물을, 수 체적％ 정도의 양으로 함유하고 있으며, 또한 극미량이기는 하지만, 금속 실리콘 유래의 붕소 및 인을 포함할 수 있다.
분리 공정 2에서는, 우선, 가스 성분 A(10)가 냉각되는 것이 바람직하다. 가스 성분 A(10)의 온도는, 실리콘 석출 공정 1로부터 배출된 직후에는 통상, 200∼270℃이다. 이를 이송하는 배관을, 상기 특허문헌 2와 같이 온도 유지를 위한 가열부를 각별히 마련하는 등 하지 않으면, 당해 분리 공정 2에 공급될 때에는 105℃ 미만으로 온도 저하하고 있는 것이 일반적이다. 따라서, 실리콘 석출 공정 1로부터 분리 공정 2를 연결하는 당해 배관의 도중에 필터를 배치함으로써 배기 가스에 포함되는 실리콘 미분의 제거를 시험해 보았을 경우에는, 당해 실리콘 미분과 함께, 상기 저온도 하에서는 부착성상이 높아지는 실란류 올리고머의 부착도 현저하게 생기는 결과를 일으킨다.
분리 공정 2에 있어서, 가스 성분 A(10)의 냉각 온도는, 클로로실란 화합물이 응축하는 온도 이하이면 특별히 제한되지 않고, 사용되는 냉각 장치의 냉각 능력 등을 감안하여 적의 결정하는 것이 가능하다. 냉각 온도가 낮을수록, 클로로실란 화합물의 응축 효과가 높은 경향이 있다. 분리 공정 2에서는, 가스 성분 A(10)의 냉각 온도는, 클로로실란 응축액 A(11)와 가스 성분 B(17)를 보다 효율적 및 효과적으로 분리하는 관점에서, 바람직하게는 -10℃ 이하, 보다 바람직하게는 -30℃ 이하이다. 가스 성분 A(10)의 냉각 온도는 또한, 생산 코스트의 관점에서, -60℃를 상회하는 것이 바람직하다.
분리 공정 2에서 사용되는, 분리 방법으로서는, 클로로실란 응축액 A(11)와 가스 성분 B(17)로 분리할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 응축 제거법을 사용하는 것이 바람직하다. 응축 제거법은, 가스 성분 A(10)를 냉각함으로써 클로로실란 화합물을 응축시킴으로써, 클로로실란 응축액 A(11)와 가스 성분 B(17)를 분리하는 방법이다.
분리 공정 2에 있어서 가스 성분 A(10)를 냉각할 경우에 사용되는 냉각 방법으로서는, 가스 성분 A(10)를 상술한 냉각 온도로 냉각하는 것이 가능한 한 특별히 제한되지 않고, 공지의 냉각 방법이 사용되는 것이 가능하다. 이러한 냉각 방법으로서 구체적으로는, 냉각된 열교환기에 가스 성분 A(10)를 통과시킴으로써 냉각시키는 냉각 방법, 또는, 응축되며, 또한, 냉각된 응축물에 의해 가스 성분 A(10)를 냉각하는 냉각 방법 등을 들 수 있다. 이들 방법을 각각 단독으로, 또는 병용하여 채용하는 것도 가능하다.
분리 공정 2는, 다음에, 예를 들면 내압 용기 내에서, 고압력 하에서 행해지는 것이 바람직하다. 분리 공정 2에 있어서의 압력으로서는, 클로로실란 화합물이 충분히 제거 가능하면 특별히 제한되지 않고, 사용되는 응축 제거 장치의 능력 등을 감안하여 적의 결정하는 것이 가능하다. 당해 압력으로서는, 클로로실란 응축액 A(11)와 가스 성분 B(17)와의 분리 효과를 높게 하기 위해, 400㎪G 이상인 것이 바람직하고, 500㎪G 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 제조 방법에서는, 분리 공정 2에 공급하는 가스 성분 A(10)의 압력을 상승시키는 것을 목적으로, 분리 공정 2에 앞서, 가압기가 설치되는 것도 가능하다. 본 제조 방법은 또한, 당해 가압기의 보호를 위해, 가압기보다 상류측에서, 예비적인 클로로실란 응축이 행해지는 것이 바람직하다. 이들의 점은, 공업적인 프로세스 설계의 상법(常法)으로서 채용하는 것이 가능하다.
<3. 미분 제거 공정 5>
본 제조 방법은, 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액 A(11)를 필터에 통과시킴으로써 당해 실리콘 미분을 제거하는 미분 제거 공정 5를 갖는다. 클로로실란 응축액 A(11)를 필터링함으로써, 클로로실란 응축액 A(11) 중에 함유되는 실리콘 미분이 필터로 여과 분리된다. 그 결과, 실리콘 미분이 후단까지 배송되는 것을 방지하며, 또한, 필터의 후에 계속되는 공정의 분리 장치 및 배관에의 퇴적 및 펌프의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 미분 제거 공정 5는, 분리 공정 2의 후에 행해진다. 분리 공정 2의 후, 실란류 올리고머는 클로로실란 응축액에 용해하고 있다. 이 때문에, 필터에의 실란류 올리고머의 부착을 억제할 수 있다. 실란류 올리고머는 공기 중에서 발화하기 때문에 매우 위험한 화합물이며, 또한, 필터에 부착하면 고착하여 간단하게는 제거할 수 없게 된다. 본 발명에 의하면, 이와 같이 필터에의 부착을 고도로 억제할 수 있기 때문에, 필터의 개방 세정을 보다 안전, 또한 간편하게 실시할 수 있다. 이에 대하여, 필터를 분리 공정 2의 전에 배치했을 경우, 상술한 배기 가스에 포함되는 실란류 올리고머가 고형물로서 필터에 부착할 우려가 있다. 이들을 본 발명자들은 독자적으로 찾아냈다.
클로로실란 응축액 A(11) 중에는, 클로로실란 화합물, 실란류 올리고머 및 실리콘 미분이 함유될 수 있다. 클로로실란 응축액 A(11) 중에 포함되는 클로로실란 화합물은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 트리클로로실란, 디클로로실란 및 테트라클로로실란 등을 들 수 있다.
클로로실란 응축액 A(11) 중에 포함되는 실란류 올리고머 및 실리콘 미분은, 실리콘 석출 공정 1 중에서 설명한 것과 마찬가지의 물질이다.
필터의 종류로서는, 실리콘 미분을 포집 가능한 것이면 특별히 한정되지 않고, 엘리먼트 또는 사이클론 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 필터의 공경(孔徑)은, 클로로실란 응축액 A(11) 중에 포함되는 실리콘 미분의 입경 및 제거율을 고려하여, 1㎛∼5㎛인 것이 바람직하고, 특히는 2㎛∼4㎛인 것이 바람직하다. 또한, 당해 필터의 재질은, 내열성 및 내부식성의 관점에서, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴 수지, 그리고 불소 수지 등의 수지 재료, 또는 스테인리스 등의 금속 재료인 것이 바람직하고, 폴리프로필렌인 것이 보다 바람직하다.
본 제조 방법에 있어서는, 장기적인 사용에 의해 필터의 성능이 저하했을 경우, 제조를 멈추지 않고 교체를 행하기 때문에, 복수의 필터(도시 생략)를 병렬로 배치해 두는 것이 바람직하다. 이들 필터 장치를 교체함으로써, 이러한 필터의 교체를 할 수 있다.
또한, 상기 미분 제거 공정 5의 전에, 클로로실란 응축액 A(11)를 슬러리 펌프(4)에 의해 상기 필터로 배송하는 공정을 마련하는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 고체와 액체가 혼합해 있는 클로로실란 응축액 A(11)가 유입해도, 슬러리 펌프(4)가 고장나지 않고, 필터에 클로로실란 응축액을 배송할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 클로로실란 응축액 A(11)에 있어서의 실리콘 미분의 함유량은, 0.01질량％∼0.3질량％, 특히는 0.05질량％∼0.2질량％일 수 있다. 이 실리콘 미분의 농도는, 슬러리 펌프에 통상 적용되는 슬러리의 고형분 농도(1∼5질량％ 정도)보다도 낮지만, 통상의 펌프를 이용하여 클로로실란 응축액 A(11)의 배송을 행했을 경우에는, 실리콘 미분에 의해 펌프 부재가 마모하여 조기(早期)에 파손하기 쉽다. 이 때문에 상기 고형분 농도로서는, 통상의 슬러리 펌프에 적용하는 농도보다도 낮음에도 불구하고, 당해 슬러리 펌프를 적용함으로써, 상기의 문제를 염려할 필요가 없어져 바람직하다.
슬러리 펌프(4)로서는, 고체와 액체와의 혼합물, 또는 점성(粘性)이 있는 액체를 이송하기 위한 펌프이면 특별히 한정되지 않고, 공지의 것을 이용해도 된다. 슬러리 펌프(4)로서는, 예를 들면, 캔드 펌프 및 원심(遠心) 펌프 등을 들 수 있다.
상기 미분 제거 공정 5에 운반되는 상기 클로로실란 응축액 A(11)(즉 슬러리 펌프로부터 배출된 클로로실란 응축액 A(13))의 일부를 상기 분리 공정 2로 순환시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 필터가 막혔을 경우에도 펌프를 지장 없이 동작시킬 수 있게 되어 바람직하다. 또한, 후술하는 필터를 통과한 후의 클로로실란 응축액을 순환시켜도 되지만, 필터를 통과하기 전의 클로로실란 응축액을 순환시키는 쪽이, 상기 필터가 막혔을 경우에 있어서의 효과를 보다 발휘시킬 수 있어 바람직하다.
또한, 클로로실란 응축액의 일부를 분리 공정 2로 순환시킴으로써, 분리 공정 2에 사용되는 장치의 세정을 행할 수 있다. 예를 들면, 클로로실란 응축액의 일부를 샤워상으로 분무함으로써, 분리 공정 2에 사용되는 장치에 부착한 고형물을 씻어낼 수 있다.
또한, 클로로실란 응축액 A(11)를 스트레이너(3)에 통과시킨 후에, 슬러리 펌프(4)로 배송하는 것이 보다 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 상기 클로로실란 응축액 A(11)에 포함되는 조대(粗大)한 실리콘 입자 및 실리콘 이외의 조대 이물을 미리 제거한 다음에, 클로로실란 응축액 A(11)를 슬러리 펌프(4)로 배송할 수 있다. 그 때문에, 슬러리 펌프(4)의 파손을 방지할 수 있다.
스트레이너(3)는, 실리콘 미분보다 큰 이물을 제거하기 위한 여과기이다. 스트레이너(3)는, 상기 미분 제거 공정에 사용되는 필터보다도 성긴 것이면 특별히 제한되지 않고, 사용하는 펌프에 허용할 수 있는 이물의 크기에 따라 선정하면 된다. 예를 들면, 스트레이너(3)의 공경은, 0.1㎜∼0.25㎜인 것이 바람직하고, 0.1㎜∼0.2㎜인 것이 보다 바람직하다.
또한, 도 1에서는, 스트레이너(3)를 통과한 후의 클로로실란 응축액 A(11)를 클로로실란 응축액 A(12)라고 표시하고, 슬러리 펌프(4)를 통과한 후의 클로로실란 응축액 A(11)를 클로로실란 응축액 A(13)라고 표시하고, 미분 제거 공정 5에 의해 얻어진 클로로실란 응축액을 클로로실란 응축액 B(14)라고 표시하고 있다.
<4. 염화수소 제거 공정 6>
본 제조 방법은, 가스 성분 B(17)를 클로로실란액과 접촉시킴으로써 염화수소를 제거하여, 가스 성분 C(18)를 얻는 염화수소 제거 공정 6을 갖고 있어도 된다.
염화수소 제거 공정 6에서 사용하는 클로로실란액은, 클로로실란 화합물을 포함하는 액체이다. 당해 클로로실란 화합물로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 트리클로로실란, 디클로로실란 및 테트라클로로실란 등을 들 수 있다.
염화수소 제거 공정 6에서 사용하는 클로로실란액은 또한, 분리 공정 2에서 얻어지는 클로로실란 응축액 A(11)의 일부를 포함하고 있어도 된다. 또한, 염화수소 제거 공정 6에서 사용하는 클로로실란액은, 미분 제거 공정 5에서 얻어지는 클로로실란 응축액 B(14)를 포함하고 있어도 된다.
염화수소 제거 공정 6에서는, 가스 성분 B(17)에 포함되는 염화수소를, 접촉시키는 클로로실란액에 흡수시킴으로써, 가스 성분 B(17)에 포함되는 염화수소가 제거된다.
염화수소 제거 공정 6에서는, 가스 성분 B(17)로부터 효율적으로 염화수소를 제거하기 위해, 냉각된 클로로실란액을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 클로로실란액의 온도는, 가스 성분 B(17)로부터 효율적으로 염화수소를 제거하기 위해, -40℃ 이하인 것이 바람직하고, -50℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
염화수소 제거 공정 6에서는, 가스 성분 B(17)와 접촉시키는 클로로실란액에 포함되는 클로로실란 화합물의 양으로서는, 효율적으로 염화수소를 제거하기 위해, 클로로실란 화합물에 포함되는 실란의 합계량이, 가스 성분 B(17) 중에 함유되는 염화수소의 1몰에 대하여, 130몰 이상이 되는 양으로 하는 것이 바람직하고, 140몰 이상이 되는 양으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 당해 클로로실란 화합물의 합계량으로서는, 러닝 코스트 저감의 관점에서, 클로로실란 화합물에 포함되는 실란의 합계량을 가스 성분 B(17) 중에 함유되는 염화수소의 1몰에 대하여, 150몰 이하로 하는 것이 바람직하다.
염화수소 제거 공정 6에 있어서, 가스 성분 B(17)와 클로로실란액을 접촉시키는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 버블링 방식, 충전탑 방식, 또는 샤워 방식 등의 공지의 방법을 채용할 수 있다. 또한, 염화수소 제거 공정 6은, 기액(氣液) 접촉탑 등의 공지의 설비로 행해질 수 있다.
가스 성분 B(17)와 클로로실란액을 접촉시킨 후의 가스 성분을, 가스 성분 C(18)로 한다. 염화수소 제거 공정 6에서 얻어지는 가스 성분 C(18)는, 수소 가스를 주성분으로 하여 포함한다. 가스 성분 C(18)는 또한, 클로로실란 화합물을 수 체적％ 정도의 양으로 함유함과 함께, 제거되지 않고 잔존해 있는 염화수소를 포함한다. 가스 성분 C(18)에 포함되는 염화수소의 농도는, 1ppm 이하인 것이 바람직하고, 0.1ppm 이하인 것이 보다 바람직하다.
<5. 증류 공정 7>
본 제조 방법은, 미분 제거 공정 5를 거친 클로로실란 응축액 B(14)를 증류해서 얻어진 클로로실란 화합물(16)을 실리콘 석출 공정 1로 순환시키는 증류 공정 7을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 증류 후에 얻어진 클로로실란 화합물(16)을 실리콘 석출 공정 1의 원료로서 재이용할 수 있다. 증류 공정에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 염화수소 제거 공정 6을 거친 클로로실란 응축액 C(15)를 증류해도 된다.
또한, 증류 후의 클로로실란 화합물(16)을 실리콘 석출 공정 1에 공급하기 전에, 필요하면 정제 공정을 구비해도 된다.
<6. 수소 정제 공정 8>
본 제조 방법은, 가스 성분 C(18)를 활성탄과 접촉시켜 클로로실란 화합물을 제거함으로써, 수소 가스(19)를 얻는 수소 정제 공정 8을 갖고 있어도 된다.
수소 정제 공정 8은, 예를 들면 활성탄의 층 또는 활성탄을 충전한 흡착탑에 가스 성분 C(18)를 공급함으로써 행해진다. 당해 흡착탑 내에서, 가스 성분 C(18)를 활성탄과 접촉시킴으로써, 가스 성분 C(18) 중의 클로로실란 화합물이, 활성탄에 의해 흡착 제거되고, 그 결과, 수소 가스(19)를 얻는 것이 가능하다.
수소 정제 공정 8에서 사용되는 활성탄으로서는, 가스 성분 C(18)로부터 클로로실란 화합물을 제거하는 것이 가능한 활성탄이면 특별히 제한 없이, 공지의 활성탄을 사용할 수 있다.
활성탄은, 일반적으로 공기 중의 수분을 흡착하기 쉽다. 수분을 흡착한 활성탄을 수소 정제 공정 8에 제공하면, 당해 수분이 가스 성분 C(18) 중의 클로로실란 화합물과 반응하여 활성탄 상에 규소산화물을 생성할 경우가 있다. 활성탄 상에 규소산화물이 생성하면, 배관의 폐색, 또는 콘터미네이션 등의 부적당이 생기기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 수소 정제 공정 8에서 사용되는 활성탄은, 흡착한 수분을 제거한 후에 수소 정제 공정 8에 제공하는 것이 바람직하다. 수분의 제거 방법으로서는, 감압 처리 및 가열 처리 중 적어도 한쪽을 들 수 있다.
상기 감압 처리는, 활성탄 중의 수분을 충분히 제거하기 위해, 절대압으로서, 바람직하게는 1×104㎩ 이하, 보다 바람직하게는 1×103㎩ 이하의 감압도로, 일정 시간 유지함으로써 행할 수 있다.
상기 가열 처리는, 활성탄 중의 수분을 충분히 제거하기 위해, 바람직하게는 80℃∼130℃에 있어서, 일정 시간 유지함으로써 행할 수 있다. 이 가열 처리는, 활성탄 중의 수분을 충분히 제거하기 위해, 불활성 가스의 유통 하 또는 감압 하에서 행하는 것이 바람직하다. 사용되는 불활성 가스로서는, 예를 들면 질소, 헬륨 및 아르곤 등을 들 수 있다. 감압 하에서 행할 경우의 바람직한 감압도로서는, 상기 감압 처리에 있어서의 감압도와 같다.
감압 처리 및 가열 처리 모두, 활성탄 중의 수분이 충분히 제거될 때까지 행하는 것이 바람직하다. 수분이 충분히 제거되었는지의 여부는, 분위기의 노점(露点) 측정에 의해 확인하는 것이 가능하다. 수분의 제거는, 활성탄 중의 수분을 충분히 제거하기 위해, 분위기의 노점이 -30℃ 이하가 될 때까지 행하는 것이 바람직하고, -40℃ 이하가 될 때까지 행하는 것이 보다 바람직하다.
수소 정제 공정 8에서는, 가스 성분 C(18)를 활성탄과 접촉시켜 클로로실란 화합물을 흡착 제거할 때의, 흡착 온도 및 흡착 압력으로서는, 클로로실란 화합물을 충분히 흡착 제거할 수 있는 온도 및 압력이면 특별히 제한되지 않는다. 당해 흡착 온도로서는, 바람직하게는 -30℃∼50℃이며, 보다 바람직하게는 -10℃∼40℃이다. 당해 흡착 압력으로서는, 1300㎪G 이상인 것이 바람직하고, 1500㎪G 이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 흡착 온도 및 흡착 압력이 상기 범위 내이면, 가스 성분 C(18)로부터 클로로실란 화합물을 충분히 흡착 제거하는 것이 가능하다.
수소 정제 공정 8에서는, 가스 성분 C(18)를, 활성탄의 층 또는 활성탄을 충전한 흡착탑 내를 통과시킬 때의 속도(즉, 통과 속도)는, 가스 성분 C(18) 중의 클로로실란 화합물을 충분히 흡착 제거할 수 있는 속도이면 특별히 제한되지 않고, 클로로실란 화합물의 흡착 제거를 행하는 흡착탑의 능력을 감안하여 적의 결정하면 된다. 수소 정제 공정 8에 있어서의 가스 성분 C(18)의 상기 통과 속도는, 공간 속도(SV)로서는, 50Hr-1∼500Hr-1인 것이 바람직하고, 50Hr-1∼150Hr-1인 것이 보다 바람직하다.
가스 성분 C(18)는, 미량의 염화수소를 포함할 경우가 있지만, 그 미량의 염화수소는, 수소 정제 공정 8에 있어서, 클로로실란 화합물과 함께, 활성탄에 흡착된다.
수소 정제 공정 8에서 얻어지는 수소 가스(19)는, 순도 99.99체적％ 이상의 수소 가스인 것이 바람직하다. 또한, 수소 정제 공정 8에서 얻어지는 수소 가스(19)에 포함되는 클로로실란 화합물의 함유량은, 실란의 합계량을 3ppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 1ppm 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 수소 정제 공정 8에서 얻어지는 수소 가스(19)는, 고순도의 수소 가스가 된다.
수소 정제 공정 8에서 얻어지는 수소 가스(19)는, 고순도의 수소 가스이기 때문에, 실리콘 석출 공정 1의 원료로서, 그대로 순환 이용하는 것이 가능하다. 수소 가스(19)는 또한, 테트라클로로실란으로부터 트리클로로실란에의 환원 반응에 있어서 사용하는 수소로서도, 또는 테트라클로로실란을 원료로 하는 실리카의 제조에 있어서의 수소원으로서도, 사용하는 것이 가능하다(도시 생략).
본 제조 방법은, 수소 정제 공정 8에서 얻어지는 수소 가스(19)를 실리콘 석출 공정 1로 순환시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 수소 가스를 재이용하기 때문에, 환경 부하가 적고, 생산 코스트가 낮은, 다결정 실리콘의 제조 방법을 제공할 수 있다.
<정리>
본 발명의 일 실시형태는, 이하와 같은 구성이어도 된다.
〔1〕 클로로실란 화합물과 수소를 반응시킴으로써 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과, 상기 실리콘 석출 공정으로부터 배출되는 배기 가스를, 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액과 가스 성분으로 분리하는 분리 공정과, 상기 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액을 필터에 통과시킴으로써 당해 실리콘 미분을 제거하는 미분 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
〔2〕 상기 클로로실란 응축액을 슬러리 펌프에 의해 상기 필터로 배송하는 것을 특징으로 하는, 〔1〕에 기재된 다결정 실리콘의 제조 방법.
〔3〕 상기 슬러리 펌프로부터 배출된 클로로실란 응축액의 일부를 상기 분리 공정으로 순환시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 〔2〕에 기재된 다결정 실리콘의 제조 방법.
〔4〕 상기 클로로실란 응축액을 스트레이너에 통과시킨 후에, 상기 슬러리 펌프로 배송하는 것을 특징으로 하는, 〔2〕 또는 〔3〕에 기재된 다결정 실리콘의 제조 방법.
〔5〕 상기 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액에 있어서, 실리콘 미분의 함유량이 0.01질량％∼0.3질량％인 것을 특징으로 하는, 〔1〕 내지 〔4〕 중 어느 하나에 기재된 다결정 실리콘의 제조 방법.
〔6〕 상기 필터의 공경은, 1㎛∼5㎛인 것을 특징으로 하는, 〔1〕 내지 〔5〕 중 어느 하나에 기재된 다결정 실리콘의 제조 방법.
〔7〕 상기 미분 제거 공정을 거친 클로로실란 응축액을 증류하여 얻어진 클로로실란 화합물을 실리콘 석출 공정으로 순환시키는 것을 특징으로 하는, 〔1〕 내지 〔6〕 중 어느 하나에 기재된 다결정 실리콘의 제조 방법.
[실시예]
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1)
도 1에 나타낸 각 공정에 따라서 다결정 실리콘을 제조했다. 실리콘 석출 공정 1에서는, 시멘스법에 의해 다결정 실리콘의 석출을 행했다. 내용적 10㎥의 벨자(반응기) 내에는, 역(逆)U자형의 다결정 실리콘 심선 50세트를 저반(底盤)에 마련된 전극에 설치했다. 상기 벨자 내의 온도는, 다결정 실리콘 심선의 온도가 약 1000℃로 유지되도록, 다결정 실리콘 심선에의 통전량에 의해 조정되었다. 상기 조건 하에서, 벨자 내에, 원료 가스로서, 수소 가스 A(19) 및 가스상으로 한 클로로실란 화합물(16)을, 수소비 7이 되도록 공급함으로써, 다결정 실리콘의 석출을 행했다. 여기에서, 클로로실란 화합물(16)의 대부분은, 트리클로로실란이었다.
실리콘 석출 공정 1에서는, 상기 벨자로부터, 가스 성분 A(10)가 24000N㎥／시간의 양으로 얻어졌다. 이 가스 성분 A(10)의 벨자로부터 배출시의 온도는 230℃였다.
상기 가스 성분 A(10)는, 온도 100℃로 온도 저하한 상태에서 분리 공정 2로 보내졌다. 그 다음에, 가스 성분 A(10)를, 칠러(냉각기)에 의해 -15℃로 냉각하여, 표 1에 나타내는 조성의 가스 성분 B(17)와 클로로실란 응축액 A(11)를 얻었다. 또한, 가스 성분 B(17) 및 클로로실란 응축액 A(11)에 있어서의 실리콘 미분 이외의 조성은, 가스 크로마토그래피에 의해 분석하여 얻은 값이다. 또한, 레이저 회절에 의해, 입자경 40㎛ 이하의 실리콘 미립자의 존재 상태를 확인한 바, 3∼30㎛의 범위에 있는 것이 표 1에 나타낸 양과 같이 존재하고 있었다(평균 입자경 10㎛).
[표 1]
Figure 112019069451649-pct00001
또한, 표 1에 있어서, TCS는 트리클로로실란, STC는 테트라클로로실란(사염화규소), DCS는 디클로로실란을 나타낸다.
미분 제거 공정 5에 있어서, 분리 공정 2에서 얻어진 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액 A(13)를 통과시키는 필터는, 공경 3㎛의 폴리프로필렌제재(후지필터고교 가부시키가이샤제)였다. 당해 필터에 공급되는, 클로로실란 응축액 A(13)의 액온은 -15℃였다. 또한, 상기 필터에 클로로실란 응축액 A(11)를 공급하는 슬러리 펌프로서는, 캔드 펌프를 사용했다.
다결정 실리콘의 제조는, 필터 차압(差壓)이 초기의 약 50㎪에서 약 200㎪로 상승할 때까지의 100시간에 있어서, 미분 제거 공정 5의 후단에 위치하는 배관 및 설비(염화수소 제거 공정 6 등)에 대하여, 실리콘 미분의 퇴적 및 슬러리 펌프(4)의 파손은 없이 안정적으로 운전할 수 있었다. 100시간 운전 후, 실리콘 미분에 의해 필터가 폐색했기 때문에, 필터 개방 작업을 실시했다. 필터에는, 실란류 올리고머의 부착은 확인되지 않고, 털어내기와 간단한 세정에 의해 안전하게 필터의 재생 작업을 행할 수 있었다.
(비교예 1)
실시예 1에 있어서, 미분 제거 공정 5를, 클로로실란 응축액 A(13)의 유로(流路)가 아니라, 실리콘 석출 공정 1에서 배출된 가스 성분 A(10)의 유로의 도중에 마련하는 것 이외에, 당해 실시예 1과 마찬가지로 조작했다. 또한, 이 다결정 실리콘의 제조에 있어서, 필터에 공급되는 가스 성분 A(10)의 온도는 100℃였다.
상기 다결정 실리콘의 제조는, 필터 차압이 초기의 약 5㎪에서 약 15㎪로 상승할 때까지, 불과 2시간이며, 그 후에도 급격한 필터 차압 상승이 생겼다. 또한, 필터의 재생시, 필터의 개방 작업은, 필터에의 실란류 올리고머의 부착에 의한 발화의 위험성으로부터, 정교한 세정 작업을 신중히 반복할 필요가 있었다.
본 발명은 다결정 실리콘의 제조 방법에 호적하게 이용할 수 있다.
1: 실리콘 석출 공정 2: 분리 공정
3: 스트레이너 4: 슬러리 펌프
5: 미분 제거 공정 6: 염화수소 제거 공정
7: 증류 공정 8: 수소 정제 공정
10: 가스 성분 A 11, 12, 13: 클로로실란 응축액 A
14: 클로로실란 응축액 B 15: 클로로실란 응축액 C
16: 클로로실란 화합물 17: 가스 성분 B
18: 가스 성분 C 19: 수소 가스

Claims (7)

  1. 클로로실란 화합물과 수소를 반응시킴으로써 다결정 실리콘을 석출시키는 실리콘 석출 공정과,
    상기 실리콘 석출 공정으로부터 배출되는 배기 가스를, 실리콘 미분(微粉)을 함유하는 클로로실란 응축액과 가스 성분으로 분리하는 분리 공정과,
    상기 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액을 필터에 통과시킴으로써 당해 실리콘 미분을 제거하는 미분 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클로로실란 응축액을 슬러리 펌프에 의해 상기 필터로 배송하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬러리 펌프로부터 배출된 클로로실란 응축액의 일부를 상기 분리 공정으로 순환시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 클로로실란 응축액을 스트레이너에 통과시킨 후에, 상기 슬러리 펌프로 배송하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실리콘 미분을 함유하는 클로로실란 응축액에 있어서, 실리콘 미분의 함유량이 0.01질량％∼0.3질량％인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필터의 공경(孔徑)은, 1㎛∼5㎛인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미분 제거 공정을 거친 클로로실란 응축액을 증류하여 얻어진 클로로실란 화합물을 실리콘 석출 공정으로 순환시키는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 제조 방법.
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