KR20090101098A - 다결정 실리콘 반응로 - Google Patents
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Abstract
과제
실리콘 심봉을 유지하는 전극의 표면에 석출되는 다결정 실리콘이 박리되어 떨어지는 것을 방지할 수 있는 다결정 실리콘 반응로를 제공한다.
해결 수단
노 내에 형성한 실리콘 심봉 (4) 을 통전 가열하고, 노 내에 공급한 원료 가스를 반응시켜 상기 실리콘 심봉 (4) 표면에 다결정 실리콘을 석출시키는 다결정 실리콘 반응로에 있어서, 노의 바닥판부 (노 바닥) (2) 에, 그 바닥판부 (2) 에 대해 전기 절연 상태로 형성한 전극 홀더 (10) 와, 그 전극 홀더 (10) 에 연결되고, 실리콘 심봉 (4) 을 상방을 향하여 유지하는 심봉 유지 전극 (15) 을 구비하고, 심봉 유지 전극 (15) 의 외주면에 노 내 분위기에 노출되는 요철부 (수나사부) (15B) 를 형성한다.
Description
본 발명은, 지멘스법에 의해 다결정 실리콘을 제조할 때에 사용되는 다결정 실리콘 반응로에 관한 것이다.
반도체 재료가 되는 고순도의 다결정 실리콘의 제조 방법으로서, 지멘스법이 알려져 있다. 지멘스법은, 클로로실란과 수소의 혼합 가스로 이루어지는 원료 가스를 가열한 실리콘 심봉 (시드) 에 접촉시키고, 그 표면에 원료 가스의 반응에 의해 다결정 실리콘을 석출시키는 제조 방법이다. 이 제조 방법을 실시하는 장치로서, 밀폐된 반응로에 다수의 실리콘 심봉을 수직 형성한 다결정 실리콘 반응로가 사용되고 있다. 일반적으로 이 실리콘 심봉은, 상단에서 연결 부재에 의해 연결된 П 자 형상으로 형성되어 있고, 그 양 하단부가 반응로의 노 바닥에 설치된 전극에 고정되어 있다.
그리고, 이 양단에 위치하는 전극으로부터 실리콘 심봉 전체에 통전시키고, 그 주울열 (joule's heat) 에 의해 실리콘 심봉 전체를 원료 가스의 열 분해 온도인, 예를 들어 1050℃ 내지 1100℃ 정도로 가열한다. 노 내에 공급된 원료 가스는, 이와 같이 가열된 실리콘 심봉의 표면에 접촉하여 열 분해 또는 수소 환원되 어, 실리콘 심봉의 표면에 다결정 실리콘이 석출된다. 이 반응이 연속하여 진행됨으로써 막대 형상 다결정 실리콘으로 성장된다 (예를 들어 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허공보 제2867306호
그런데, 노 내에서 트리클로로실란 등의 클로로실란류의 원료 가스가 반응하여 실리콘 심봉 표면에 다결정 실리콘이 석출되는 과정에 있어서는, 반응을 계속함으로써 전극에 석출된 다결정 실리콘의 중량은 수십 ㎏ 에 이른다. 이 때문에, 자중에 의해 전극으로부터 박리되어 떨어지는 경우도 있어, 반응로의 노 바닥을 손상시키는 것 외에, 박리되어 떨어진 다결정 실리콘이 전극과 노 바닥 사이를 단락시키거나 함으로써 반응의 계속에 장해를 미치는 경우가 있었다.
본 발명은 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 실리콘 심봉을 유지하는 전극의 표면에 석출된 다결정 실리콘이 로드의 자중을 지탱함과 함께, 실리콘 심봉으로부터 박리되어 떨어지는 것을 방지할 수 있는 다결정 실리콘 반응로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 이 발명은 이하의 수단을 제안하고 있다.
즉, 본 발명에 관련된 다결정 실리콘 반응로는, 노 내에 형성한 실리콘 심봉을 통전 가열하고, 노 내에 공급한 원료 가스를 반응시켜 상기 실리콘 심봉 표면에 다결정 실리콘을 석출시키는 다결정 실리콘 반응로로서, 노의 바닥판부에, 그 바닥판부에 대해 전기 절연 상태로 형성한 전극 홀더와, 그 전극 홀더에 연결되고, 상기 실리콘 심봉을 상방을 향하여 유지하는 심봉 유지 전극을 구비하고, 상기 심봉 유지 전극의 외주면에 노 내 분위기에 노출되는 요철부가 형성된 것을 특징으로 하 고 있다.
심봉 유지 전극에 요철부가 형성됨으로써 심봉 유지 전극의 외주측면의 표면적은 요철부가 없는 경우에 비해 큰 것으로 되어 있기 때문에, 심봉 유지 전극과 다결정 실리콘의 접착면을 증대시킬 수 있어, 보다 강고하게 심봉 유지 전극과 다결정 실리콘을 접착시켜, 다결정 실리콘이 심봉 유지 전극으로부터 박리되어 떨어지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같은 특징에 추가하여, 본 발명에 관련된 다결정 실리콘 반응로는, 상기 심봉 유지 전극의 상단부에는 상방을 향하여 폭이 축소되는 테이퍼부가 형성되고, 이 테이퍼부의 테이퍼 각도가 70˚ 이상 130˚ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
심봉 유지 전극의 상단부에 형성된 테이퍼부의 테이퍼 각도가 70˚ 미만인 경우에는, 상방을 향하여 가늘고 뾰족한 형상을 하고 있어, 심봉 유지 전극을 흐르는 전류에 의해 발생하는 주울열에 의해 이 테이퍼부가 고온으로 된다. 이 때문에, 이 열이 심봉 유지 전극의 수나사부의 하방까지 전달되고, 다결정 실리콘이 심봉 유지 전극의 상하에 걸쳐 석출되기 쉬워져, 심봉 유지 전극과 다결정 실리콘의 접착면이 커진다. 그러나, 테이퍼부의 경사가 급구배 (急勾配) 이기 때문에 심봉 유지 전극 자체의 강도가 저하되어 버리므로, 반응 프로세스 중에 전극 선단부가 파손되는 등의 문제를 발생시킨다.
또한, 테이퍼부의 테이퍼 각도가 130˚ 를 초과하는 경우에는, 테이퍼각이 작은 경우와 같이 고온으로는 되지 않기 때문에, 심봉 유지 전극의 선단으로부터 하방의 부분에 있어서는 다결정 실리콘이 잘 성장되지 않게 된다. 심봉 유지 전극과 다결정 실리콘의 접착면은 작아지고, 석출된 다결정 실리콘 로드의 자중을 그 적은 면적으로 유지해야 하기 때문에, 결정 성장 중에 꺾이는 등의 문제가 발생한다. 그 한편으로, 경사가 급구배로 되어 있지는 않기 때문에, 테이퍼부에 석출되는 다결정 실리콘은 잘 미끄러져 떨어지지 않게 된다.
본 발명에 있어서는, 이들을 감안하여 심봉 유지 전극의 테이퍼부의 테이퍼 각도가 70˚ 이상 130˚ 이하로 설정되어 있음으로써, 심봉 유지 전극을 고온으로 유지할 수 있어, 심봉 유지 전극의 외주측면의 전역에 있어서 다결정 실리콘을 석출시키기 쉽게 하는 한편, 경사가 필요 이상으로 급구배로 되어 있지 않기 때문에 테이퍼부에 석출된 다결정 실리콘이 박리되는 경우는 없다. 따라서, 심봉 유지 전극의 전역에 효과적으로 다결정 실리콘을 석출시키면서, 다결정 실리콘을 심봉 유지 전극에 확실하게 유지시킬 수 있게 된다.
본 발명에 관련된 다결정 실리콘 제조 방법은, 노 내에 형성한 실리콘 심봉을 통전 가열하고, 노 내에 공급한 원료 가스를 반응시켜 상기 실리콘 심봉 표면에 다결정 실리콘을 석출시키는 다결정 실리콘 제조 방법으로서, 상기 실리콘 심봉을 상방을 향하여 유지하는 심봉 유지 전극의 외주면에 노 내 분위기에 노출되는 요철부를 형성해 두고, 이 심봉 유지 전극과 연결한 전극 홀더를 노의 바닥판부에 대해 전기 절연 상태로 형성하고, 상기 심봉 유지 전극의 상기 요철부에도 다결정 실리콘이 석출되도록 상기 실리콘 심봉에 다결정 실리콘을 석출시키는 것을 특징으로 하고 있다.
심봉 유지 전극에 요철부를 형성함으로써, 다결정 실리콘을 심봉 유지 전극에 단단히 부착시킬 수 있으므로, 장시간의 반응 시간이라도 다결정 실리콘의 하단부 부근의 크랙이나 박리의 발생을 억제할 수 있어, 다결정 실리콘을 안정적으로 제조할 수 있다.
본 발명에 관련된 다결정 실리콘 반응로 및 다결정 실리콘 제조 방법에 의하면, 다결정 실리콘 반응로에 설치된 전극의 심봉 유지 전극의 외주측면 전역에 요철부를 형성함으로써, 심봉 유지 전극에 석출되는 다결정 실리콘이 심봉 유지 전극으로부터 박리되어 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 1 실시형태인 다결정 실리콘 반응로 및 다결정 실리콘 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 다결정 실리콘 반응로의 개략 모식도이고, 도 2 는 제 1 실시형태에 관련된 다결정 실리콘 반응로의 전극의 종단면도이다.
본 실시형태에 관련된 다결정 실리콘 반응로 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 원형으로 설치된 노 바닥 (2) 의 상방 전역을 덮도록 하여 범종상의 형상을 갖는 벨자 (bell jar: 3) 가 형성되어 있고, 노 바닥 (2) 및 벨자 (3) 에 의해 다결정 실리콘 반응로 (1) 의 내부는 밀봉되어 있다. 이와 같이 밀봉된 내부에는, 상단에서 연결되어 대략 П 자상의 형상으로서, 생성되는 다결정 실리콘의 핵으로 되는 실리콘 심봉 (시드) (4) 이 복수 개 수직 형성되어 있다. 실리콘 심 봉 (4) 의 양 기단부는 노 바닥 (2) 의 전극 (5) 에 지지되어 있다.
또한 노 바닥 (2) 에는, 다결정 실리콘 반응로 (1) 내부의 실리콘 심봉 (4) 을 향하여, 클로로실란과 수소의 혼합 가스로 이루어지는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급구 (6) 가 형성되어 있다. 이 원료 가스 공급구 (6) 는, 복수의 실리콘 심봉 (4) 에 대해 균일하게 원료 가스를 공급할 수 있도록 적절히 간격을 두면서 복수 배치되어 있다. 이들 원료 가스 공급구 (6) 는 도시되지 않은 원료 가스 공급 관로에 접속되어 있다. 원료 가스 공급 관로는 유량 조정 밸브를 통해 원료 가스의 공급원에 연결되어 있다. 따라서, 원료 가스는 유량 조정 밸브에 의해 그 공급량이 조정되면서, 원료 가스 공급 관로를 거쳐 원료 가스 공급구 (6) 로 송출되어 다결정 실리콘 반응로 (1) 내부에 공급된다.
또한 노 바닥 (2) 에는, 다결정 실리콘 반응로 (1) 의 노 내에 생성된 반응 후의 가스를 배출하기 위한 배기구 (7) 가 형성되어 있다. 이 배기구 (7) 도 반응 후의 가스를 균등하게 배출할 수 있도록 적절히 간격을 두면서 복수 배치되어 있다.
이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 다결정 실리콘 반응로 (1) 에 있어서의 전극 (5) 에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이 전극 (5) 은 개략 다단 원주상의 형상을 갖고, 그 최하부에는 도시되지 않은 전원으로부터 직접적으로 전류가 통전되는 전극 홀더 (10) 가 위치하고 있다.
이 전극 홀더 (10) 는 스테인리스·하스텔로이 (등록상표) 등의 내식성 재료 로 이루어지는 대략 원주 형상을 갖고, 다결정 실리콘 반응로 (1) 의 노 바닥 (2) 을 관통하도록 배치 형성되어 있다.
전극 홀더 (10) 의 외주측면 (10A) 과 노 바닥 (2) 의 관통 구멍의 내벽면 (2A) 사이에는, 대략 통 형상을 이루는 절연재 (13) 가 상기 전극 홀더 (10) 의 외주측면 (10A) 바깥에 끼워지도록 하여 형성되어 있다. 또한, 이 전극 홀더 (10) 에는 절연재 (13) 의 상단면과 접촉하는 돌출부 (10C) 가 형성되어 있고, 돌출부 (10C) 의 더욱 상부에는 제 1 수나사부 (10B) 가 형성되어 있다.
또한, 노 바닥 (2) 의 관통 구멍 주위에는 노 바닥 (2) 의 표면으로부터 1 단 낮아지도록 하여 전극 홀더 (10) 및 관통공과 동일한 중심을 갖는 원형의 패임부 (2B) 가 형성되어 있다.
상기 전극 홀더 (10) 의 상부에는 암나사 부재 (12) 가 배치 형성되어 있다. 이 암나사 부재 (12) 는 외형 대략 원주상을 이루고 있고, 그 하단면에는 유저상 (有底狀) 의 제 1 암나사공 (12A) 이, 그 상단면에는 마찬가지로 유저상의 제 2 암나사공 (12B) 이 각각 개구되어 있다.
그리고, 제 1 암나사공 (12A) 이 전극 홀더 (10) 의 제 1 수나사부 (10B) 와 나선 결합함으로써, 암나사 부재 (12) 와 전극 홀더 (10) 가 중심축선이 일치되어 강고하게 고정 일체화되어 있다.
그리고, 상기 암나사 부재 (12) 의 상측에는 그 상단부에 실리콘 심봉 (4) 을 유지하는 심봉 유지 전극 (15) 이 고정되어 있다.
이 심봉 유지 전극 (15) 은 카본 등으로 이루어지는 대략 원주 형상을 이루 고 있고, 그 외주측면 전역에는 제 2 수나사부 (요철부) (15B) 가 형성되어 있다. 또한, 심봉 유지 전극 (15) 의 상단측에는 상단부를 향할수록 폭이 축소되는 테이퍼부 (15A) 가 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 2 수나사부 (15B) 의 하단측이 암나사 부재 (12) 의 제 2 암나사공 (12B) 에 나선 결합됨으로써, 심봉 유지 전극 (15) 이 암나사 부재 (12) 와 강고하게 고정 일체화되어 있다.
또한 본 실시형태에 있어서는, 테이퍼부 (15A) 의 테이퍼 각도 (θ) 는 70˚ 이상 130˚ 이하로 설정되어 있다.
또한, 이와 같이 심봉 유지 전극 (15) 이 암나사 부재 (12) 에 고정된 상태에서는, 심봉 유지 전극 (15) 의 제 2 수나사부 (15B) 의 하단측 일부만이 암나사 부재 (12) 의 제 2 암나사공 (12B) 에 삽입되어, 나선 결합되어 있기 때문에, 심봉 유지 전극 (15) 의 대부분은 암나사 부재 (12) 의 상방으로부터 돌출되어 있고, 그 외주측면에는 제 2 수나사부 (15B) 가 노출되어 있다.
또한, 이 심봉 유지 전극 (15) 의 테이퍼부 (15A) 의 선단에는 소정 깊이의 개구부 (15C) 가 개구되어 있고, 개구부 (15C) 에 실리콘 심봉 (4) 의 일단이 유지되어 있다. 또한, 테이퍼부 (15A) 의 측방에 형성된 나사공으로부터 고정 나사 (16) 가 끼워 넣어져 있고, 고정 나사 (16) 에 의해 실리콘 심봉 (4) 은 측방으로부터 가압되어 심봉 유지 전극 (15) 에 강고하게 유지되어 있다.
그리고, 암나사 부재 (12) 의 상측에는, 암나사 부재 (12) 와 내경을 동일하게 한 원통 형상의 잠금 너트 (17) 가 장착되어 심봉 유지 전극 (15) 을 고정시키 고 있다.
상기와 같은 전극 (5) 에 있어서는, 심봉 유지 전극 (15) 에 통전된 전류에 의해 실리콘 심봉 (4) 이 통전 가열되어 다결정 실리콘의 석출 반응이 실시된다. 또한, 이들 암나사 부재 (12) 및 심봉 유지 전극 (15) 은 모두 카본으로 구성되어 있기 때문에 노 내의 오염을 발생시키는 경우는 없다.
또한, 심봉 유지 전극 (15) 의 제 2 수나사부 (15B) 가 암나사 부재 (12) 의 제 2 암나사공 (12B) 에 나선 결합됨으로써 강고하게 고정되어 있기 때문에, 심봉 유지 전극 (15) 이 암나사 부재 (12) 로부터 부주의하게 빠지는 경우는 없다.
그리고, 심봉 유지 전극 (15) 에 제 2 수나사부 (15B) 에 의한 요철부가 형성됨으로써, 심봉 유지 전극 (15) 외주측면의 표면적은 요철부가 없는 경우에 비해 큰 것으로 되어 있다. 이 점에서, 심봉 유지 전극 (15) 과 다결정 실리콘의 접착면을 증대시킬 수 있어, 보다 강고하게 심봉 유지 전극 (15) 과 다결정 실리콘을 접착시켜, 다결정 실리콘이 심봉 유지 전극 (15) 으로부터 박리되어 떨어지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
여기서, 심봉 유지 전극 (15) 의 상단부에 형성된 테이퍼부 (15A) 의 테이퍼 각도 (θ) 가 70˚ 미만인 경우에는, 상방을 향하여 가늘고 뾰족한 형상을 하고 있어, 심봉 유지 전극 (15) 을 흐르는 전류에 의해 발생하는 주울열에 의해 테이퍼부 (15A) 가 고온으로 된다. 이 때문에, 이 열이 심봉 유지 전극 (15) 의 수나사부 (15B) 의 하방까지 전달되고, 다결정 실리콘이 심봉 유지 전극 (15) 의 상하에 걸쳐 석출되기 쉬워져, 심봉 유지 전극 (15) 과 다결정 실리콘의 접착면이 커진다. 그 한편으로, 테이퍼부 (15A) 의 경사가 급구배이기 때문에 테이퍼부 (15A) 에 석출된 다결정 실리콘은 박리되기 쉬워져 버린다.
또한 테이퍼부 (15A) 의 테이퍼 각도 (θ) 가 130˚ 를 초과하는 경우에는, 테이퍼 각도 (θ) 가 작은 경우에 비해 고온으로는 되지 않기 때문에, 심봉 유지 전극 (15) 의 하방에 있어서는 다결정 실리콘이 잘 성장되지 않게 되어, 심봉 유지 전극 (15) 과 다결정 실리콘의 접착면은 작아진다. 또한, 심봉 유지 전극 (15) 과 다결정 실리콘의 접착면이 작아지기 때문에 보다 작은 면적으로 다결정 실리콘을 유지해야 하여, 반응 중이나 반응 프로세스 종료 후의 냉각 중에 심봉 유지 전극 (15) 근방에서 크랙이 발생하기 쉬워진다.
이들을 감안하여, 본 실시형태에 있어서의 다결정 실리콘 반응로 (1) 에 있어서는, 심봉 유지 전극 (15) 의 테이퍼부 (15A) 의 테이퍼 각도 (θ) 가 70˚ 이상 130˚ 이하로 설정되어 있기 때문에, 심봉 유지 전극 (15) 을 고온으로 유지하여 심봉 유지 전극 (15) 의 외주측면에 형성된 수나사부 (15B) 의 전역에 있어서 다결정 실리콘을 석출시키기 쉽게 하는 한편, 경사가 필요 이상으로 급구배로 되어 있지 않기 때문에 테이퍼부 (15A) 에 석출된 다결정 실리콘이 박리되는 경우는 없다. 따라서, 심봉 유지 전극 (15) 의 전역에 효과적으로 다결정 실리콘을 석출시키면서, 다결정 실리콘을 심봉 유지 전극 (15) 에 확실하게 유지시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제조 방법은, 원료 가스로서 트리클로로실란 및 수소를 노 내에 공급하고, 이 원료 가스를 종봉 (種棒) 이 되는 실리콘 심봉 (4) 상에서 반응시켜 다결정 실리콘을 석출시키는 다결정 실리콘의 제조 방법이다. 실리콘 심봉 (4) 은 외주면에 요철부 (15B) 를 형성한 심봉 유지 전극 (15) 에 의해 지지되어 있다. 심봉 유지 전극 (15) 을 유지하는 전극 홀더 (10) 는 바닥판부 (노 바닥) (2) 에 형성되고, 이 노 바닥 (2) 으로부터는 전기 절연되어 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 석출된 다결정 실리콘 (S) 은 실리콘 심봉 (4) 뿐만이 아니라 심봉 유지 전극 (15) 의 요철부 (15B) 에까지 부착된다. 이와 같이 심봉 유지 전극 (15) 의 요철부 (15B) 에 다결정 실리콘 (S) 이 단단히 부착되어 있으므로, 장시간의 반응 시간에서도 다결정 실리콘 (S) 의 하단부 부근의 크랙 발생이 적어져 박리도 억제된다. 결과적으로 다결정 실리콘을 안정적으로 제조할 수 있게 된다.
여기서, 테이퍼부 (15A) 의 테이퍼 각도 (θ) 크기가 상이한 심봉 유지 전극 (15) 을 사용한 실시예 1 ∼ 4, 비교예 1, 2 및 외주면에 요철부가 형성되어 있지 않은 심봉 유지 전극을 사용한 비교예 3 에 있어서, 도 4 에 나타내는 바와 같이 석출된 다결정 실리콘 (S) 에 발생한 크랙 (C) 및 박리 (B) 의 비율에 대해 설명한다. 각 실시예 및 비교예에 있어서는, 모두 다결정 실리콘 반응로 (1) 를 사용하여 표 1 에 나타내는 제조 조건으로 다결정 실리콘 (S) 을 석출시켰다. 그리고, 심봉 유지 전극 (15) 부근에서의 다결정 실리콘 (S) 의 부착 상황을 관찰하여, 박리 (B) 및 크랙 (C) 발생의 유무를 확인하였다. 각 실시예 및 비교예에 있어서의 다결정 실리콘 (S) 의 박리 (B) 및 크랙 (C) 의 발생 비율을 표 2 에 나타낸다.
표 2 에 나타내는 바와 같이, 테이퍼부 (15A) 의 각도 (θ) 를 70˚ ∼ 130˚ 로 한 실시예 1 ∼ 4 와 비교하여, 테이퍼부 (15A) 의 각도 (θ) 를 50˚ 로 한 비교예 1 에서는 크랙 발생 비율 및 박리 발생 비율이 높았다. 또한, 테이퍼부 (15A) 의 각도를 150˚ 로 한 비교예 2 에서는, 박리 발생 비율은 비교적 낮으나 크랙 발생 비율이 높았다. 이 결과로부터, 테이퍼부 (15A) 의 바람직한 각도는 70˚ ∼ 130˚ 인 것을 확인할 수 있었다.
또한, 외주면에 요철부가 형성되어 있지 않은 심봉 유지 전극을 사용한 비교예 3 에서는 크랙 및 박리의 발생 비율이 높았다. 이 결과로부터, 크랙 및 박리의 발생을 방지하기 위해 요철부를 형성하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 전극 (20) 에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 3 은 제 2 실시형태에 관련된 다결정 실리콘 반응로의 전극 (20) 의 종단면도이다. 본 실시형태의 전극 (20) 은, 제 1 실시형태에 있어서의 전극 (5) 이 단일 실리콘 심봉 (4) 을 지지하고 있는 데 반해, 2 개의 실리콘 심봉 (4, 4) 을 지지하는 이른바 더블 홀더형의 전극 (20) 인 점에서 제 1 실시형태와는 상이하다.
또한 도 3 에 있어서는, 도 2 에 나타낸 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다.
전극 홀더 (30) 는 스테인리스·하스텔로이 (등록상표) 등의 내식성 재료로 구성되어 있고, 연직 방향으로 연장되는 수직 형성부 (31) 와, 수직 형성부 (31) 의 상단부에 있어서 수직 형성부 (31) 의 수평 방향으로 연장되는 지지부 (32) 를 갖고, 전체적으로 측면에서 보았을 때 T 자상을 이루고 있다.
수직 형성부 (31) 는 다결정 실리콘 반응로 (1) 의 노 바닥 (2) 을 관통하도록 배치 형성되고, 그 최하단에 있어서 전원으로부터 직접적으로 통전되도록 되어 있다.
수직 형성부 (31) 의 외주측면 (31A) 과 노 바닥 (2) 의 관통 구멍의 내벽면 (2A) 사이에는, 대략 통 형상을 이루는 절연재 (13) 가 상기 전극 홀더 (30) 의 외주측면 (31A) 바깥에 끼워지도록 하여 형성되어 있다. 또한, 이 수직 형성부 (31) 에는 절연재 (13) 의 상단면과 접촉하는 돌출부 (31B) 가 형성되어 있다.
상기 지지부 (32) 의 길이 방향 양단부 부근에는 각각 연직 방향으로 관통하는 암나사공 (32A) 이 개구되어 있다. 그리고, 각각의 암나사공 (32A) 에 삽입되어, 나선 결합되도록 하여 심봉 유지 전극 (15) 의 제 2 수나사부 (15B) 가 고정되어 있다. 이로써 지지부 (32) 상방에는, 1 쌍의 심봉 유지 전극 (15) 이 수평 방향으로 일정 간격을 두고 평행하게 배치 형성되어 있다.
그리고, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 심봉 유지 전극 (15) 에는 잠금 너트 (17) 가 장착되어 심봉 유지 전극 (15) 을 지지부 (32) 에 강고하게 고정시키고 있다.
이와 같은 제 2 실시형태의 전극 (20) 에 있어서도, 제 1 실시형태의 전극 (5) 과 동일한 작용·효과를 발휘한다. 또한, 전극 홀더 (30) 가 T 자상으로 형성되어 2 개의 심봉 유지 전극 (15) 을 지지할 수 있기 때문에, 노 내의 스페이스를 유효하게 활용하여 효율적으로 실리콘 심봉 (4) 을 설치할 수 있게 된다.
이상, 본 발명인 다결정 실리콘 반응로 및 다결정 실리콘 제조 방법의 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어 심봉 유지 전극의 테이퍼부는, 상기 실시형태에서는 평활한 원추면으로 하였으나, 제 2 수나사부 (15B) 와 동일한 요철 형상이 형성되어 있어도 된다. 또한, 요철부는 상기 실시형태의 제 2 수나사부 (15B) 와 같은 삼각 나사 형상으로 한정되지 않으며, 직사각형, 물결 형상의 선 등에 의해 형성된 요철 형상이어도 된다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 다결정 실리콘 반응로의 개략 모식도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 관련된 전극의 측단면도이다.
도 3 은 제 2 실시형태에 관련된 전극의 측단면도이다.
도 4 는 석출된 다결정 실리콘에 발생하는 박리 및 크랙을 나타내는 단면 모식도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 다결정 실리콘 반응로 2 : 노 바닥 (바닥판부)
4 : 실리콘 심봉 5 : 전극
10 : 전극 홀더 15 : 심봉 유지 전극
15A : 테이퍼부 15B : 제 2 수나사부 (요철부)
20 : 전극 30 : 전극 홀더
θ : 테이퍼 각도 B : 박리
C : 크랙 S : 다결정 실리콘
Claims (3)
- 노 내에 형성한 실리콘 심봉 (芯棒) 을 통전 가열하고, 노 내에 공급한 원료 가스를 반응시켜 상기 실리콘 심봉 표면에 다결정 실리콘을 석출시키는 다결정 실리콘 반응로로서,노의 바닥판부에, 그 바닥판부에 대해 전기 절연 상태로 형성한 전극 홀더와,그 전극 홀더에 연결되고, 상기 실리콘 심봉을 상방을 향하여 유지하는 심봉 유지 전극을 구비하고,상기 심봉 유지 전극의 외주면에 노 내 분위기에 노출되는 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 반응로.
- 제 1 항에 있어서,상기 심봉 유지 전극의 상단부에는 상방을 향하여 폭이 축소되는 테이퍼부가 형성되고, 그 테이퍼부의 테이퍼 각도가 70˚ 이상 130˚ 이하인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 반응로.
- 노 내에 형성한 실리콘 심봉을 통전 가열하고, 노 내에 공급한 원료 가스를 반응시켜 상기 실리콘 심봉 표면에 다결정 실리콘을 석출시키는 다결정 실리콘 제조 방법으로서,상기 실리콘 심봉을 상방을 향하여 유지하는 심봉 유지 전극의 외주면에 노 내 분위기에 노출되는 요철부를 형성해 두고,이 심봉 유지 전극과 연결한 전극 홀더를 노의 바닥판부에 대해 전기 절연 상태로 형성하고,상기 심봉 유지 전극의 상기 요철부에도 다결정 실리콘이 석출되도록 상기 실리콘 심봉에 다결정 실리콘을 석출시키는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 제조 방법.
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