KR20100117492A - 개량된 폴리실리콘의 화학 증착 프로세스 - Google Patents
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Abstract
실리콘 로드를 제조하기 위한 프로세스는, 예열 유체가 순환되는 자켓에 의하여 둘러싸인 적어도 하나의 반응 챔버를 포함하는 반응 용기와; 상기 반응 챔버 내로 연장되는 하나 이상의 전극 조립체로서, 각 전극 조립체는 가스 입구, 하나 이상의 열전달 유체 입구/출구, 한 쌍 이상의 실리콘 필라멘트를 포함하고, 상기 필라멘트는 필라멘트/슬림 로드 조립체를 형성하기 위하여 실리콘 브릿지로 그들의 상단부에서 서로 연결되며, 각 필라멘트/슬림 로드 조립체는 격리 자켓에 엔크로져되는 상기 하나 이상의 전극 조립체와; 반응을 발생시켜서 화학 증착에 의하여 상기 필라멘트상에 다결정 실리콘을 증착시키고 따라서 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여, 상기 반응 챔버내로 가스를 공급하도록 상기 용기의 내부에 연결된 실리콘-함유 가스(silicon-bearing gas)의 소스와; 상기 반응 챔버를 예열하기 위하여 열전달 유체를 공급하는 상기 자켓형(jacketed) 반응 챔버에 연결된 열전달 시스템 및; 약 26,000 볼트 이하로 전력이 공급되는 전력 공급부를 제공하는 단계를 포함하며, 가열 핑거를 포함하지 않는다.
실리콘 로드, 예열 유체, 실리콘 필라멘트, 격리 자켓, 다결정 실리콘
Description
본 출원은 2009년 4월 24일자로 출원된 미국출원 제 61/172,468 호의 우선권과, 2009년 6월 4일자로 출원된 미국출원 제 12/478,089 호의 우선권을 주장하며, 이들은 전체로 본원에 합체된다.
본 출원은 신규의 폴리실리콘(polysilicon) 화학 증착 프로세스(chemical vapor deposition process)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가스 상태의 실란 전구체(gaseous silane precursor)의 분해(decomposition)를 통하여 폴리실리콘 청크 재료(polysilicon chunk material)를 제조하는 프로세스에 관한 것이다.
슬림 로드 기초체(slim rod substrate)상에 가스 상태 전구체(gaseous precursor) 화합물의 분해를 통하여 폴리실리콘 청크 재료를 제조하는 것은, 잘 공지되고 널리 사용되며 통상 "지멘스 프로세스(Siemens process)"로 지칭되는 프로세스이다. 상기 지멘스 프로세스는 결합된 분해/침착(decomposition/deposition) 프로세스로서, (1) 고온의 공기 밀봉 작동을 허용하기 위하여 적절한 엔크로져(enclosure)에 의하여 둘러싸인 하나 이상의 슬림 로드(적절한 기초체)와; (2) 오염없이 원하는 조성의 화합물 또는 전구체 재료를 공급하기 위한 시스템과; (3) 적절한 분위기 하에서 원하는 온도로 상기 엔크로져된(enclosured) 슬림 로드를 가열하는 것과; (4) 상기 슬림 로드의 가열된 표면상에 상기 전구체 재료를 우선적으로 분해하는 것과; (5) 부산물(byproduct) 또는 비반응성 가스(unreactant gas)의 회수 또는 처리하는 것 및; (6) 제품을 오염시키지 않고 상기 제품을 회수하는 것을 포함한다.
전형적인 지멘스 프로세스 및 반응기(reactor)에서, 반응 가스는 단일 포트로부터 상기 슬림 로드로 공급되어서 불균일한 성장(uneven growth)을 발생시킨다. 상기 로드의 길이에 걸친 이러한 불균일한 가스 분배는 중균질 핵생성(heavy homogeneous nucleation)을 촉진시킨다. 이러한 불균일한 성장 및 균질 핵생성은 궁극적으로 반응기 실패를 촉진한다. 또한, 전형적인 지멘스 프로세스 반응기 내의 슬림 로드는 각각 격리되어 있지 않다. 결과적으로, 균질 핵생성, 보다 낮은 전환(conversion), 보다 높은 부산물 및 상기 로드상의 불균일한 성장은 상기 로드와 가스 전구체 분배 사이의 불균일한 복사열에 의하여 더욱 촉진된다.
상기 지멘스 프로세스를 사용하는 공지된 시스템은, 각 반응기 연결 시스템에 걸려있는 적어도 2개의 전력 공급부(power supply)를 사용한다. 하나 이상의 주 전력 공급부는 가스의 분해/침착을 위하여 상기 슬림 로드(또는 침착 로드) 시스템의 온도를 가열하고 유지하기 위하여 사용된다. 보조 전력 공급부는 초기에 상기 실리콘 로드의 저항을 극복하기 위하여 필요하고, (사용되는 슬림 로드 조립체의 길이 및 직경을 기초로 하는 전압을 가진) 전형적인 반응기의 약 26,000 볼트 보다 더 큰 매우 높은 전압을 공급하여만 한다. 고전압 전력 공급에 대한 필요성은 상기 공지된 반응기를 작동하는데에 가격과 안전성의 관점을 상당히 증가시킨다.
몇몇 공지된 반응기에서는, 매우 높은 전압의 소스를 사용하기 보다는, 가열 핑거(heating finger)가 반응 스페이스(reaction space)내로 도입되어서 상기 증착 로드와 평행하게 된다. 상기 반응 스페이스를 예열하기 위하여, 상기 가열 핑거는 상기 침착 로드의 근처의 반응 스페이스 내로 하강된다. 상기 슬림 로드가 최적의 도전성 상태와 온도에 있고 전류가 상기 로드를 통할 수 있다면, 상기 가열 핑거는 상기 반응기로부터 제거되며, 상기 금속 엔크로져에 있는 개구는 밀봉된다. 이러한 반응기는, 안정성, 작동 및 유지의 이슈(issue) 뿐만 아니라, 밀봉의 설정 및 유지, 제품의 순도 및 일체성, 처리량의 이슈도 또한 제시한다.
공지된 프로세스에 따라서, 기본적인 실리콘(elemental silicon)은 순수하고 정제된(pure and purified) 실리콘 필라멘트의 뜨거운 표면에서, 가스 상(gas phase)으로부터 실리콘 할라이드(silicon halide)를 분해함으로써 고순도의 원통형 로드 형태로 상기 지멘스형 반응기에서 얻어지며, 상기 양호한 할라이드는 클로라이드, 실리콘 테트라클로라이드(silicon tetrachloride) 및 트리클로로실란(trichlorosilane)이다. 이들 화합물은 약 800℃이상의 온도에서 점점 불안정해져서 분해된다. 불균질 핵생성(heterogeneous nucleation), 그에 따른 실리콘 침착은 약 800℃에서 시작되어서, 1420℃에서 실리콘의 용융점으로 늘어난다. 상기 침착이 단지 기초체 상에서만 유익하기 때문에, 분해 챔버의 내벽은 챔버 벽상의 낭비적인 침착을 방지하기 위하여 800℃ 근처의 온도에 도달해서는 안된다. 공지된 지멘스 프로세스 반응기에서, 상기 반응기 벽은 상기 낭비적인 침착을 방지하고 또한 상기 조립체의 구조적인 일체성을 유지하기 위하여 통상 냉각된다. 그러나, 벽을 냉각시키는 것은 부가적인 온도 차이를 극복하기 위하여 부가적인 에너지를 소비한다.
상기 반응기 벽의 냉각과 관련된 부가적인 이슈는 상기 냉각된 반응기 벽상에 분말 입자의 열영동 침착(thermophoretic deposition)이다. 이러한 침착은 일반적으로 약해서 가스 스트림에서 상기 입자의 다중 재순환을 초래한다. 상기 침착된 분말은 궁극적으로 느슨하게 되어 상기 반응기 내로 충돌하게 되어서, 조기 실패(premature failure)를 초래한다.
고순도 실리콘의 준비를 위하여 가장 빈번하게 사용되는 실리콘 할라이드는 실리콘 테트라클로라이드 및 트리클로로실란이다. 이들 할라이드는 뜨거운 표면과 접촉하게 될 때에 열분해(pyrolysis)를 겪게되고 기본적인 실리콘을 침착시킨다. 그러나, 적당하고 경제적인 수율을 얻기 위하여, 실리콘 할라이드 증기 반응 공급 가스에 과잉의 수소 가스가 부가된다. 비례적으로 더 높아지는 단위 중량당 실리콘 함량과, 비교적 보다 낮은 침착 온도(즉, 보다 빠른 반응속도론(faster kinetics))로 인하여, 트리클로로라이드실란은 실리콘 테트라클로라이드보다 더 많은 실리콘을 침착시키고, 따라서 다결정 실리콘의 준비를 위하여 상기 지멘스 프로세스용으로 양호한 재료이다. SiH2Cl2 및 SiH3Cl과 같은 염소 원자(chlorine atom) 3개 이하의 실리콘 할라이드는, 특히 반응에서 소비되는 실리콘 할라이드의 몰 당 보다 많은 실리콘을 침착시키지만 실용적이지 못하는데, 왜냐하면 이들은 상업적으로 쉽게 이용가능한 것이 아니고 또한 경제적으로 보다 덜 바람직하기 때문이다. 어쨋든, 수율은 20% 이상이 안되며, 부산물 가스는 취급하기에 매우 어렵다.
향상된 증착비에 대한 다른 접근은, 실란 및 수소의 혼합물을 사용하는 것인데, 여기서 빠른 반응속도론과 보다 낮은 온도가 보다 빠른 침착과 보다 양호한 전환을 지원한다. 예를 들면, 실란(SiH4)은 그 자체적으로 효과적인 실리콘 전구체로 제공되며, 분자내에 어떠한 염소(chlorine)도 갖지 않음은 실리콘 반응 가스 혼합물의 실리콘 대 수 비를 향상시킨다. 실란은 400℃ 이상에서 분해하여 실리콘과 수소를 형성한다. 형성된 부산물은 쉽게 재순환될 수 있는 실란 및 수소이다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
본 발명의 실시예는, 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위한 프로세스를 제공하며, 상기 프로세스는,
(1) 실리콘 로드 제조 장치를 제공하는 단계로, 상기 제조 장치는,
(a) 자켓에 의하여 둘러싸인 적어도 하나의 반응 챔버를 포함하는 반응 용기로서, 예열 유체가 상기 자켓내에서 순환되는 상기 반응 용기와;
(b) 각 전극 조립체가 가스 입구를 포함하는 반응 챔버 내로 연장되는 하나 이상의 전극 조립체와;
(c) 하나 이상의 열 전달 유체의 입구/출구와, 격리 자켓에 엔크로져된 각 필라멘트/슬림 로드 조립체를 형성하기 위하여 실리콘 브릿지와 상단부에서 서로 연결되는 적어도 한 쌍의 실리콘 필라멘트와;
(d) 반응을 발생시켜서 화학 증착에 의하여 상기 필라멘트상에 다결정 실리콘을 증착시키고 따라서 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여, 상기 반응 챔버내로 가스를 공급하도록 상기 용기의 내부에 연결된 실리콘-함유 가스(silicon-bearing gas)의 소스와;
(e) 상기 반응 챔버를 예열하기 위하여 열전달 유체를 공급하는 상기 자켓형(jacketed) 반응 챔버에 연결된 열전달 시스템 및;
(f) 약 26,000 볼트 이하로 전력이 공급되는 전력 공급부를 포함하며,
가열 핑거를 포함하지 않는 상기 실리콘 로드 제조 장치를 제공하는 단계와;
(2) 상기 실리콘 필라멘트가 상기 열 전달 시스템에서 열전달 유체를 순환시킴으로써 보다 도전성으로 될 수 있는 온도로 상기 반응 챔버를 예열하는 단계와;
(3) 상기 전력 공급부로부터 전류를 인가시킴으로써 상기 실리콘 필라멘트를 실리콘 증착 온도로 가열하는 단계와;
(4) 상기 반응 가스 스트림을 반응 챔버로 공급하는 단계와;
(5) 실리콘을 형성하기 위하여 상기 반응 가스 스트림의 적어도 한 부분을 분해하는 단계 및;
(6) 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여 상기 실리콘 필라멘트 상에 실리콘을 침착시키는 단계를 포함한다.
상기 반응기는 두껍고 열적으로 냉각된 베이스 플레이트를 가진다. 상기 베이스 플레이트는 열전달 액체의 통로, 가스 입구, 희석제 입구(diluent inlet), 전극 인서트(electrode insert) 및 배출 포트를 용이하도록 하기 위한 캐비티를 가진다. 자켓을 가진 엔크로져된 채널에 의하여 둘러싸인 금속 벨형상 엔코로져는, 상기 벨 형상 엔코로져의 외부면에 걸쳐서 열전달 액체의 통로를 용이하게 한다. 가는 실리콘 로드는 전극상에 U자형 형상으로 장착되어서 상기 베이스 플레이트의 제 위치에 유지된다. 상기 전극은 상기 베이스 플레이트를 통과하는 전기 커넥터에 연결되고, 전력 소스에 결합된다.
본 발명의 부가의 단계는, 상기 실리콘 필라멘트가 상기 슬림 로드/실리콘 필라멘트를 둘러싸고 있는 상기 열전달 시스템에서 열전달 유체를 순환시킴으로써 도전성으로 되는 온도로, 상기 반응 챔버를 예열하는 단계와; 상기 전력 공급부로부터 전류를 인가시킴으로써 상기 실리콘 필라멘트를 실리콘 침착 온도로 가열하는 단계와; 상기 반응 가스 스트림을 반응 챔버로 공급하는 단계와; 실리콘을 형성하기 위하여 상기 반응 가스 스트림의 적어도 한 부분을 분해하는 단계 및; 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여 상기 실리콘 필라멘트 상에 실리콘을 침착시키는 단계를 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 신규의 폴리실리콘의 화학 증착 프로세스에 따라서, 부가적인 에너지 소비를 없애며, 특히 표준의 지멘스 프로세스와 비교하여서 보다 낮은 전류가 소비된다.
또한, 상업적으로 쉽게 이용가능하고 또한 경제적으로 덜 부담스러운 폴리실리콘 화학 증착 프로세스를 제공한다.
본 발명은 슬림 실리콘 로드 기초체상에 가스상태 실란과 관련된 가스 전구체 합성물의 분해를 통하여 폴리실리콘 청크 재료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
달리 특정되지 않는다면, 본원에서 모든 양, 퍼센트 및 비율은 중량당에 의한다.
도 3에서의 전극 조립체는 상기 실리콘 필라멘트/슬림 로드를 지지하고, 또한 상기 필라멘트/슬림 로드를 가열하기 위하여 전력을 공급한다. 상기 전극 조립체는 양호하게는 탈산소(deoxygenated) 고순도의 동으로 제조되는 한 쌍의 전극이며, 탈이온(deionized)되거나 또는 탈염된(demineralized) 물에 의해 냉각된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 필라멘트/슬림 로드는 척(33)과, 양호하게는 고순도 스펙트럼 레벨의 그래파이트(graphite)로 제조되는 핀(34)에 의하여 상기 전극상에 장착된다. 상기 2개의 필라멘트는 통상 브릿지로 언급되는 다른 필라멘트 피스로 상부에 연결된다. 상기 전극은 저부에서 특정 전력 공급부(32)에 연결된다.
상기 슬림 로드의 온도는, 상기 필라멘트/슬림 로드가 상기 로드면 온도를 기초로 하는 전력 레벨을 조정함으로써 원하는 직경으로 성장할 때에 자동적으로 유지된다. 상기 로드 온도를 감지하기 위하여 파이로미터(pyrometer)가 사용된다. 그 인프라구조(infrastructure)의 요약은 아래에 기재된다. 양호한 실시예에서, 상기 실리콘 필라멘트는 대략 7mm 직경 × 2m 길이이다. 다른 실시예에서, 상기 실리콘 필라멘트는 적절하다면 다른 직경 및/또는 길이를 가질 수 있다.
도 1은 고순도의 다결정 실리콘을 제조하기 위한 화학 증착(DVD) 반응기 챔버 조립체의 실시예를 도시한다. 상기 프로세스와 직접 접촉할 수 있는 모든 표면은 양호하게는 전해 연마된(electro-polished) 스테인레스 스틸이다. 다른 실시예에서, 고순도 석영 또는 폴리실리콘을 오염시키지 않는 구조의 다른 재료가 상기 프로세스와 직접 접촉할 수 있는 표면용으로 사용될 수 있다. 상기 챔버 조립 체(31)는 베이스 플레이트(1), 자켓(4)을 가지는 외부 쉘(3), 압력 릴리프 시스템(5) 및, 적어도 하나의 윈도우(6)를 포함한다. 상기 외부 쉘(3)은 양호하게는 상기 베이스 플레이트(1)에 연결되고, 그 내에 수용될 하나 이상의 전극 조립체(8)용 중공 반응 영역(30)을 형성한다. 양호한 실시예에서, 상기 베이스 플레이트 및 쉘은 그 조인트가 고압 작동 동안에 밀봉되게 유지되도록 O-링을 통해 연결된다. 상기 외부 쉘(3)은 양호하게는 벨 형상이지만, 하나 이상의 전극 조립체(8)용으로 침착 반응이 발생할 수 있도록 제공하는 어떠한 형성도 될 수 있다. 상기 자켓(4)은 적어도 부분적으로 중공이며, 상기 챔버 조립체의 내부를 가열 또는 냉각하기 위한 열전달 액체의 통과를 용이하도록 열전달 자켓 역할을 한다. 양호한 실시예에서, 상기 자켓(4)은 배플식 리브형 자켓(baffled ribbed jacket)이다. 도 1에서 상기 자켓(4)에 열전달 유체가 순환하도록 허용하는 열전달 입구(A/B)와 열전달 출구(A/B)가 상기 외부 쉘(3)에 제공된다. 상기 압력 릴리프 시스템(5)은 흐름 안정과 프로세스 표준을 만족시키도록 설계된다. 양호한 실시예에서, 다수의 윈도우(6)가 있다. 상기 윈도우(6)는 사이트 글라스(sight glass), 온도 포트 또는 침착 두께 측정 윈도우로 사용될 수 있다.
양호한 실시예에서, 상기 베이스 플레이트(1)는 하나 이상의 전극 조립체(8)를 지지하기 위한 원형 플레이트이고, 상기 각 전극은 세라믹 절연체를 통하여 분리된다. 상기 베이스 플레이트 조립체(1)의 형상은 작동의 편리를 위하여 선택되고, 실리콘 로드의 제조를 용이하게 할 수 있는 어떠한 형상도 될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(1)는 자켓/채널(2)을 포함한다. 상기 자켓/채널(2)은 적어도 부 분적으로 중공이며, 가열 또는 냉각용 열전달 유체의 통과를 용이하도록 하기 위한 열전달 도관의 역할을 한다. 양호한 실시예에서, 상기 자켓/채널(2)은 다수의 배플을 포함한다. 양호한 실시예에서, 상기 베이스 플레이트(1)는 관통하여 삽입될 하나 이상의 전극 조립체(8)용 개구를 가진다. 이들 전극들은 커넥터(32)에 의하여 전력 공급부에 연결된다. 또한, 상기 베이스 플레이트(1)는 열전달 액체의 입구 및 출구용 개구(C/D)를 포함할 수 있다. 양호한 실시예에서, 상기 동일한 열전달 유체는 배출 포트(15)를 통하여 배출 가스를 또한 냉각시킬 것이다.
도 2를 참조하면, 양호하게는 상기 베이스 플레이트(1) 상에 지지되는 12세트의 전극 조립체(8), 전체 48개의 전극이 있다. 상기 베이스 플레이트 조립체(2)에 의하여 지지될 수 있는 전극 조립체(8)의 수는 상기 베이스 플레이트(1)의 형상 및 크기와, 화학 증착 프로세스에 필요한 부수적인 서비스에 의해서 결정된다. 또한, 가스의 부피/낭비(waste) 증착 영역을 감소시키기 위하여 패턴으로 상기 전극 조립체(8)내에 및 그 주위에 정렬되는 12개의 절연 더미(insulation dummy)(14)가 상기 베이스 플레이트(1)에 의하여 또한 지지된다. 양호한 실시예에서, 배출 포트(15)는 비반응 성분, 가스 및 실리콘 미세 먼지를 제거하기 위하여 상기 베이스 플레이트(1)의 대략 중심에 위치된다.
상기 전력 공급 시스템은 특정되게 설계되어, 독립적으로 제어될 수 있는 실리콘 슬림 로드 세트를 포함한다. 기본적으로, CVD 반응기에서 로드의 각 세트는 특정 전력 제어와, 전력 공급을 위한 AC/DC 변환기 기술과 관련된다. 상기 프로세스의 전기적인 특징은 각 세트의 로드의 입력에서 DC 전압 및 전류용으로 넓은 범 위를 요구한다. 몇몇 시간동안 지속될 수 있는 상기 제조 사이클을 완료하기 위하여, 상기 전력 공급부는 낮은 전력, 중간 전력 및 높은 전력을 가지는 정류 유닛(rectifier unit), 변압기 및 제어기를 포함한다. 하나 이상의 전력 공급부는 상기 로드를 가열하기 위하여 폴리실리콘 로드(19)를 통하여 전류가 통과하도록 상기 전극에 연결된다. 상기 전력 공급부는 본 기술에서 공지되거나 또는 이후에 발전된 매우 다양한 것 중의 어떠한 것도 될 수 있다. 몇몇 실시예는 저주파 전력 공급부 또는 고주파 전력 공급부 및, 상기 전극에 전력 공급부의 하나 또는 다른 것을 연결하는데에 적절한 스위치를 포함한다. 상기 저주파 전력 공급부는 60Hz의 표준 주파수(또는 50 Hz의 유럽 표준 전력 주파수)와 같은 비교적 저주파수에서 전류를 공급한다. 상기 고주파수 전력 공급부는 2 KHz(킬로헤르츠) 내지 800 KHz범위의 AC전류에서 작동할 수 있다. 편리하게는, 상기 전력 공급부는 일체식 스위칭 회로를 가지며 저주파 및 고주파에서 작동할 수 있는 단일의 가변성(variable) 전력 공급부(도시하지 않음)와 결합될 수 있다. 양호한 실시예에서, 4개의 로드로 된 각 세트는 단일 위상 전파(single-phase full wave)의 정류 유닛과, 브릿지 정류 유닛을 포함하는 전력 공급부에 연결된다. 고압으로 저압으로 그리고 저전류에서 고전류로 가기 위하여 다중 스테이지 제어(0-100%)가 사용된다. 양호한 실시예에서, 전류가 제어되는(두께에서 일정한 전류) 안정된 작동이 정밀한 전력 제어를 위하여 사용된다.
도 1 및 3를 참조하면, 상기 전극 조립체(8)는 가스 입구(7), 하나 이상의 열전달 유체 입구/출구(9A/9B), 하나 이상의 전력 커넥터(22)를 포함한다. 양호한 실시예에서, 하나의 전극 조립체(8)는 4개의 실리콘 필라멘트(28)를 포함한다. 한 쌍의 실리콘 필라멘트(28)는 폴리실리콘 로드 회로가 형성되는 U자형 필라멘트를 제공하기 위하여 실리콘 브릿지(29)를 통해서 상기 필라멘트의 상단부에서 서로 연결된다. 상기 실리콘 필라멘트(28)는 상기 전극 조립체(8)에 위치되고 하나 이상의 카본 척 시스템(20)에 의하여 상기 필라멘트의 하단부에서 유지된다. 상기 척 시스템(20)은 척(33) 및 제거가능한 핀(34)을 포함한다. 양호한 실시예에서, 상기 실리콘 필라멘트는 약 7mm 직경 x 약 2m 길이이다. 상기 척(20)은 격리 절연체(21)에 의하여 둘러싸여 있다. 양호한 실시예에서, 상기 절연체(21)는 세라믹이다. 상기 실리콘 필라멘트(28)의 온도는 상기 폴리실리콘 로드(19)가 이 폴리실리콘 로드(19)의 표면 온도를 기초로 하는 전력 레벨을 조정함으로써 원하는 직경으로 성장할 때에 자동적으로 유지된다. 비접촉식 파이로미터(도시하지 않음)가 상기 로드 온도를 감지하는데에 사용될 수 있다.
이들 실리콘 필라멘트/슬림 로드(28) 각각은 그 자신의 자켓형 격리 챔버(12)를 가진다. 자켓형 격리 챔버(12)는 양호하게는 내부 배플(13)을 포함하고, 상기 배플을 통하여 상기 입구/출구(E) 및 입구/출구(F)로부터 열전달 유체를 균일하게 분배한다. 상기 자켓형 격리 챔버(12)는 가열/냉각 매체를 공급하기 위하여 열전달 유체 입구/출구(A/B)에 연결된다. 상기 자켓형 격리 챔버(12)는 양호하게는 그 길이를 따라서 상기 폴리실리콘 로드(19)를 격리시키고, 또한 절연체로로의 역할을 한다. 상기 전극과 실리콘 필라멘트(28)에 전력을 공급하기 위하여 전력은 상기 커넥터(22)에 접속된다. 상기 반응기 챔버 조립체(10)는 몇몇 세트의 전력 공급부에 의하여 공급되며, 위상의 균형이 유지될 수 있도록 매 하나의 위상의 입력 전력이 3세트의 전력 공급부에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 균질 핵생성 및 불균일한 성장의 문제점을 방지하거나 또는 감소시키기 위하여 온도에 관한 한, 상기 폴리실리콘 로드(19)는 격리되어서 제어된 환경하에서 있게 된다. 로드의 전체 길이를 따라서 상기 폴리실리콘 로드(19) 사이의 복사 열을 절연시키는 것은, 균질한 가스상 핵생성으로 인한 과잉의 분말 형성을 방지하고 상기 반응기의 긴 구동에 매우 중요하다.
또한, 상기 자켓 조립체는 상기 베이스 플레이트(1)를 통하여 아래로부터 상향으로 연장되며, 상기 실리콘 필라멘트를 따라서 가스를 분배하기 위하여 이격된 다수의 가스 분배 노즐(11)을 포함하는 가스 분배 시스템(26)에 연결되는 반응 가스 운반 파이프(7)를 포함한다. 상기 가스 분배 노즐(11)의 각각 내부에는, 상기 가스를 상기 가스 분배 노즐(11)을 통하여 균일하게 이젝트되도록 하는 모세관 또는 오리피스가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 상기 조립체는 상기 가스가 분해 온도를 매우 빠르게 성취할 수 있도록 상기 가스 분배 노즐(11) 바로 뒤이어서 자유 공간(도시하지 않음)을 포함한다.
상기 열전달 유체는 300℃ 이상의 온도에 양립할 수 있는(compatible) 열 안정성과 성능 특성을 가지는 재료이다. 본원에서, 열전달 유체로 사용되는 유체는 낮은 독성으로 되어 있으며, 비교적 낮은 인화성의 위험성을 가진다. 양호한 실시예에서, 이러한 열전달 유체의 예는 다우 코팅(Dow Corning)의 폴리오르가노실록산 유체인 Syltherm® 800이다. Syltherm® 800 열전달 액체는 열안정성 첨가제를 가 지는 트리메틸실릴-말단차단된 폴리디메틸실록산(trimethylsilyl-endblocked polydimethysiloxane) 유체이다. 상기 챔버 조립체의 온도는 양호하게는 약 300℃이하로 유지된다. 전형적으로, 상기 온도는 약 220 내지 약 310℃ 사이에서 유지된다. 또한, 가열을 위하여 열전달 액체를 순환하기 위한 동일한 흐름 루프는 적절한 온도 차이를 유지함으로써 상기 시스템의 구성품을 냉각하기 위하여 사용된다. 또한, 이러한 예열은 상기 실리콘 로드 저항의 네거티브 계수 영향을 최소로 하며, 따라서 양호하게는 상기 로드의 중심을 통한 전류 흐름의 영향을 우선적으로 낮춘다. 따라서, 본 발명의 프로세스는 표준의 지멘스 프로세스와 비교하여서 보다 낮은 전류를 요한다.
상기 실리콘 로드를 제조하기 위한 프로세스는, 상기 베이스 플레이트상에 있으며 누설 방지 압력 작동을 위하여 밀봉되는 상기 벨형상 엔크로져를 하강시키는 것을 포함한다. 예열된 수소 및 다른 반응 실란의 스트림은 상기 가스 입구를 통하여 공급되어서, 상기 자켓(12)을 따라서 상기 가스 분배 노즐(11)을 거쳐 상기 실리콘 필라멘트(28)의 길이를 따라 분배된다. 상기 가스 상태 전구체 합성물은 상기 가열된 얇은 실리콘 필라멘트(28)에 접촉하여서 분해되고; 그 다음, 상기 실리콘 재료는 상기 가열된 실리콘 필라멘트(28)의 표면상에 침착된다. 상기 분해 반응의 가스 상태 부산물과 과잉 반응물은 상기 배출 포트를 통하여 혼합된 가스 스트림으로서 배출된다. 상기 혼합된 가스 스트림은 냉각 퀘언쳐(cold quencher)와 같은 냉각 수단과, 상기 가스 부산물과 과잉 반응물을 취급하기 위한 필터를 통과하게 된다. 뜨거운 열 전달 액체 스트림은 얇은 로드를 양호한 전기 도전 온도 로 예열되는 것을 용이하도록, 상기 로드의 각 자켓에 있는 자켓과 상기 벨형상 엔크로져를 통하여 순환된다. 상기 열전달 액체는 약 350℃의 온도에 양립할 수 있는 열 안정성과 성능 특성을 가지는 재료이어야만 한다. 일단 상기 실리콘 필라멘트(28)가 예열되어서 분해 온도로 된다면, 상기 반응물의 공급 스트림이 공급된다. 일단 상기 시스템이 침착하기 시작한다면, 상기 전기 가열된 실리콘 필라멘트(28)는 복사 및 대류 열전달에 의해서 주위로 열을 전달하고, 상기 시스템의 금속 구성품과 둘러싸인 격리 자켓의 구조적인 일체성을 보호하기 위하여 냉각이 요구된다. 상기 베이스 플레이트와 상기 벨 형상 엔크로져의 온도는 대략 70℃ 훨씬 아래로 유지되어야만 하고, 상기 격리 자켓의 온도는 이것의 표면상에서 실란 분해를 피하기 위하여 310℃ 아래로 유지되어야만 한다. 상기 배출되는 열전달 유체는, 상기 뜨거운 열전달 액체의 열이 액체 물을 스팀으로 변환시킴으로써 제거되는 스팀 발생기와, 열교환기에 의해서 냉각된다. 양호한 실시예에서, 스팀으로서 회복된 열은 실란 제조 프로세스 또는 다른 관련된 프로세스에 사용될 것이다. 상기 배출되는 열전달 유체 부분은 흡입되는 실란 및 수소 공급 가스와 열을 교환함으로써 냉각되어서, 부가의 프로세스 에너지를 회복한다.
실란은 주변 온도에서 매우 높은 도전성이 아니기 때문에, 상기 실리콘 필라멘트(28)는 이들의 도전성을 증가시키기 위하여, 원하는 도전성 온도, 전형적으로 적어도 220℃로 예열될 수 있다. 그 다음, 상기 예열된 실리콘 필라멘트(28)의 표면은 전극을 통하여 상기 필라멘트에 전기를 공급함으로써 상승된 온도로 유지될 수 있고, 따라서 상기 표면은 실리콘 침착면으로서 역할을 한다. 예열은 전극 조 립체(8)의 자켓형 격리 챔버(12)에서 입구(9)를 통하여 열전달 유체를 공급함으로써 성취된다. 또한, 예열은 상기 반응기 내에서 복사열 소스(도시하지 않음)의 작동에 의해 성취된다.
또한, 상기 필라멘트는, 미국 특허 제 4,150,168에 기재된 바와 같이, 전극을 통하여 필라멘트에 저주파수 AC 전류(그러나 고압으로)를 직접 공급함으로써 예열될 수 있다. 예를 들면, 필라멘트는 60 Hz의 주파수에서 30,000볼트 만큼 높은 전압을 공급함으로써 가열될 수 있다. 그러나, 구성에서, 상기 실리콘 슬림 로드가 200℃ 내지 240℃ 온도를 넘어서 가열된 이후에, 이것의 전기 도전성에 대한 저항은 증가되는 온도에 의해서 감소하게 되고, 따라서 이것은 "도전성을 침해하기 시작한다"(broken into conduction). 이러한 점에서, 상기 요구되는 전압은, 600℃ 내지 1200℃의 범위에서 원하는 실리콘 침착면 온도를 제공하기 위하여 상기 특허에 기재된 동일한 시스템용으로 약 3,000V이다. 실란 가스, 가장 양호하게는 모노실란 가스는 상기 가스 파이프(11)와 가스 노즐(13)을 통하여 상기 반응기 내로 공급된다. 상기 자켓형 격리 챔버(12)내로 상승하면서 가스 예열 챔버(17)에 의하여 예열되고, 상기 가스는 실리콘 스타터(starter) 필라멘트(28)에 의하여 또한 가열된다. 상기 가스는 상기 실리콘 스타터 필라멘트(28)의 표면상에 침착하기 위하여 반응하고 분해되고, 폴리실리콘이 성장한다. 상기 침착된 실리콘은 다결정 실리콘 로드(19)를 형성하기 위하여 성장된다. 따라서, 각 스타터 필라멘트(28)는 초기 실리콘 증착면을 제공하고, 상기 실리콘이 필라멘트상에 침착된 이후에, 상기 침착된 실리콘의 외부면은 부가의 침착면으로서 역할을 한다. 모노실란 가스로서, 상기 성장하는 로드의 침착면이 상기 로드의 실리콘 침착 동안에 약 850℃의 온도로 유지될 때에 가장 양호한 결과가 얻어진다. 침착 비(rate of deposition)는 온도에 따라서 증가될 수 있다. 반응 챔버(12)를 넘어서 상향으로 불어넣어지는 반응 가스는 배출 파이프(16)를 통하여 제거된다. 상기 실리콘 로드가 작게 될 때에, 전류는 매우 낮게 될 수 있으며, 전압은 매우 높게 된다. 상기 로드는 직경이 증가함에 따라서, 실리콘 침착 표면을 일정한 온도로 유지하는데에 필요한 전류는 요구되는 전압이 감소하는 동안에 꾸준하게 증가한다.
실시예
1
2미터 길이의 7mm 플로트 영역(float zone) 실리콘 필라멘트(대략적인 비저항, 즉 ∼200Ω/cm)가 뜨거운 순환 유체를 포함하는 자켓형 원통형 칼럼 내로 삽입된다. 상기 실리콘 필라멘트의 단부는 상기 베이스 플레이트로부터 돌출된 전극과 접촉하는 이중 슬라이드-인(slide-in) 카본 척 상에 장착된다. 브릿지는 300mm의 슬롯된(slotted) 슬림 로드와 연결된다. 상기 원형 칼럼 각각은 원형 상향 운동에서 상기 벽을 따라서 접선방향으로 상기 가스를 분사하는 4개의 가스 분배 노즐을 가진다. 상기 가스는 열 제어식 주 자켓형 컬럼과 상기 분배기 칼럼사이의 공간내로 분사되고, 이들은 상기 로드 상에 냉각 충돌(cold impingement)과 불균일한 침착/조기 취출(premature harvesting)을 피함으로써 그곳에서 상기 로드 상의 온도를 빠르게 회복할 것이다. 상기 각 실리콘 필라멘트는 서로로부터 절연되었으며, 상기 실란 가스의 분해 온도보다 실질적으로 더 낮은 280℃의 일정한 고온에서 유지되었다. 상기 로드 챔버 내의 가스의 속도는 상기 반응기 시스템 칼럼에서 어떠 한 균질하게 형성된 분말 축적도 피하기 위하여 5 ft/sec의 입자 종말 속도(particle terminal velocity) 이상으로 유지되었다. 상기 가스 및 모든 균질되게 형성된 분말은 저부로부터 배출되며, 백 하우스(bag house)에서 고온으로 수집되었다. 이러한 점은 상기 반응기 챔버의 상부에서 분말 축적의 전형적인 위험과, 누전을 발생시킬 수 있는, 작동중에 중력에 의한 분말의 연속적인 낙하(falling)를 피하게 된다.
일단 시스템이 로딩되면, 상기 실리콘 필라멘트는 일정한 온도에서 (흐르는) 순환 오일을 가지고 대략 280℃로 예열되었다. 상기 실리콘 로드가 성장될 때에, 상기 자켓에서의 온도는 상기 뜨거운 유체를 순환함으로써 일정하게 유지된다. 상기 반응기는 일정한 온도를 유지하기 위하여 열전달 액체의 통과가 용이하도록 상기 베이스플레이트와 캐비티를 가진다. 상기 벨형상 엔크로져의 외부면은 상기 벨 형상 엔크로져의 외부면과, 또한 전극 엔크로져(특정된 자켓)상에 열전달 액체의 통과를 용이하도록 하기 위하여 엔크로져된 채널/자켓에 의하여 둘러싸인다. 상기 사용되는 유체는, 매우 낮은 독성을 가지며, 낮은 증기 압력과 높은 인화점(high flash point)을 가지는 비교적 낮은 인화성 위험도를 가지고, 또한 9cp 보다 큰 점도를 가지는 Sylthern 오일이다.
상기 반응물 함유 영역과 상기 실리콘 필라멘트를 예열하기 위하여, 뜨거운 열전달 유체는 전력의 스위치가 켜질 때까지 대략 5 내지 8 분 동안 상기 자켓을 통과한다. 상기 반응물 함유 영역에서의 압력은 260℃에서 들어가는 예열된 수소를 통해 45 psig에서 유지된다. 수소와 실란 가스는 상기 순환하는 뜨거운 오일에 의하여 예열된다. 전력 공급 개시 이후에, 상기 부재는 850℃의 일정한 온도에서 유지되었다. 상기 실리콘 필라멘트에 대한 전력 레벨이 20 내지 30 watt/cm에 도달할 때까지 전압이 인가된다. 상기 전압은 필라멘트의 길이 cm당 약 4-8 볼트의 전압으로 유지된다. 상기 종래의 프로세스의 경우에서와 같이, 모노실란은 수소로 희석시킴으로써 모든 분배기를 통하여 열분해 컨테이너(pyrolysis container)내로 공급되었다. 10몰% 만큼 높은 실란 농도가 사용되고, 상기 실리콘 로드의 성장에 비례하여 감소된다. 본 실시예에서, 흐름은 분당 10.5 미크론(micron)의 평균 성장을 가지고 24시간 동안 유지되었다. 변환은 가스 크로마토그래피(gas chromatography)를 사용하여 측정되었고-- 기록된 값은 98% 이상이었다. 상기 가스는 회수되어서 액체 질소 교환 시스템을 통하여 연속적으로 다시 순환된다. 작동 온도를 회복하고 유지하기 위하여 스팀 회수용으로 상기 뜨거운 오일 순환 시스템이 사용된다. 열 손실은 최소로 유지되며, 열 소비는 제조된 실리콘 Kg당 70KWh/kg보다 더 적었다. 수집되는 평균 먼지, 즉 균질하게 형성된 실리콘 분말은 대략 4% 정도였다. 형성된 실리콘 로드의 두께의 평균적인 편차는 0.01%보다 작았고, 상기 자켓의 벽상에 열영동 침착(thermophoretic deposition)은 무시가능하였다.
실시예
2
실시예 1에서 형성된 60mm 실리콘 로드가 반응기에 남겨졌으며, 45 psig의 작동 압력을 포함하는 실시예 1에 기재된 바와 같이 동일한 작동 상태로 유지되었다. 그러나, 실란에 대한 수소는 실리콘 로드 직경을 기초로 하는 적절한 레벨로 균형이 이루어졌다. 또한, 상기 오일 순환 흐름은 유지되는 일정한 벽 온도로 균형이 맞추어 졌다. 변환은 반응기당 1M btu/hr의 열 회수로 99%이상 이었다. 전력 소비는 제조된 실리콘 Kg당 75KW/kg보다 더 적게 되었다. 먼지 회수는 대략 3% 정도이였다.
실시예3
상기 반응 가스가 실시예 1보다 더 작은 약 15%의 수소 대 실란 비(hydrogen to silane ratio)를 가지고, 5% 더 높은 실란 처리량을 가지는 고온(900℃)이 사용되는 것을 제외하고는, 상기 반응기는 실시예 1에 기재된 바와 같이 작동되었다. 또한, 침착비는 분당 평균 12-15 미크론으로 증가되었다. 전력 소비는 대략 5% 정도의 먼지 회수율을 가지고 제조된 실리콘 Kg당 65 KWh/kg보다 더 적게 되었다. 상기 형성된 실리콘 로드의 두께 편차는 0.02%보다 더 작았고, 상기 자켓의 벽상에서의 열영동 침착은 대략 몇 미크론 두께이며 형성된 전체 실리콘의 0.02%보다 더 작게 구성되었다.
본 발명의 방법 및 장치의 다양한 실시예가 첨부 도면에 도시되었고 또한 상술한 상세한 설명에 기재되었지만, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본원에 개시된 바와 같은 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 수많은 재배치, 수정 및 대체가 가능하다는 것을 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 프로세스에서 사용되는 화학 증착(CVD) 반응기용 챔버 조립체의 실시예를 부분 절단한 개략도.
도 2는 도 1의 CVD 반응기의 라인 3-3를 따라서 완전하게 로딩된 챔버 단면도의 실시예에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 도 1의 CVD 반응기에 사용하기 위한 전극 구성, 로드 구성, 챔버 구성 및 가스 분배를 포함하는 조립체를 도시하는 개략도.
Claims (33)
- 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위한 프로세스로서, 상기 프로세스는,(1) 실리콘 로드 제조 장치를 제공하는 단계로, 상기 제조 장치는,(a) 자켓에 의하여 둘러싸인 적어도 하나의 반응 챔버를 포함하는 반응 용기로서, 예열 유체가 상기 자켓내에서 순환되는 상기 반응 용기와;(b) 상기 반응 챔버 내로 연장되는 하나 이상의 전극 조립체로서, 각 전극 조립체는 가스 입구, 하나 이상의 열전달 유체 입구/출구, 한 쌍 이상의 실리콘 필라멘트를 포함하고, 상기 필라멘트는 필라멘트/슬림 로드 조립체를 형성하기 위하여 실리콘 브릿지로 그들의 상단부에서 서로 연결되며, 각 필라멘트/슬림 로드 조립체는 격리 자켓에 엔크로져되는 상기 하나 이상의 전극 조립체와;(c) 반응을 발생시켜서 화학 증착에 의하여 상기 필라멘트상에 다결정 실리콘을 증착시키고 따라서 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여, 상기 반응 챔버내로 가스를 공급하도록 상기 용기의 내부에 연결된 실리콘-함유 가스(silicon-bearing gas)의 소스와;(e) 상기 반응 챔버를 예열하기 위하여 열전달 유체를 공급하는 상기 자켓형(jacketed) 반응 챔버에 연결된 열전달 시스템 및;(f) 약 26,000 볼트 이하로 전력이 공급되는 전력 공급부를 포함하며,가열 핑거를 포함하지 않는 상기 실리콘 로드 제조 장치를 제공하는 단계와;(2) 상기 실리콘 필라멘트가 상기 열 전달 시스템에서 열전달 유체를 순환시킴으로써 보다 도전성으로 될 수 있는 온도로 상기 반응 챔버를 예열하는 단계와;(3) 상기 전력 공급부로부터 전류를 인가시킴으로써 상기 실리콘 필라멘트를 실리콘 증착 온도로 가열하는 단계와;(4) 상기 반응 가스 스트림을 반응 챔버로 공급하는 단계와;(5) 실리콘을 형성하기 위하여 상기 반응 가스 스트림의 적어도 한 부분을 분해하는 단계 및;(6) 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여 상기 실리콘 필라멘트 상에 실리콘을 침착시키는 단계를 포함하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 열전달 유체는 액체 또는 가스인 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 2에 있어서,상기 열전달 유체는 액체인 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 열전달 유체는 스팀인 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,비반응된 반응성 가스는 상기 반응 챔버로 재순환되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,대략 250℃로 상기 자켓의 외부면을 유지시키는 단계를 또한 포함하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 열전달 유체는 상기 반응 챔버를 적어도 약 310℃의 온도로 가열할 수 있는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 반응 가스 스트림은 모노실란, 디실란 및, 그 혼합물로 구성된 그룹으로 선택되는 실란 가스의 소스인 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 8에 있어서,상기 반응 가스 스트림은 모노실란 및 수소를 포함하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 8에 있어서,상기 반응 가스 스트림은 할로실란 가스를 포함하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 전력 공급부는 약 50 내지 약 60Hz 사이의 주파수로 AC 전류를 인가하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 전력 공급부는 약 2 내지 800KHz 사이의 주파수로 AC 전류를 인가하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 반응 챔버로부터의 혼합된 가스 스트림으로 상기 반응 가스 스트림의 적어도 한 부분과, 상기 반응 가스 스트림의 반응되지 않은 부분을 분해하는 단계의 가스 상태 부산물을 제거하는 단계를 또한 포함하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 13에 있어서,상기 혼합된 가스 스트림을 응축하는 단계를 또한 포함하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 반응 챔버의 표면 상에서 실리콘 입자의 열영동 침착이 존재하지 않는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,다결정 실리콘 로드를 제조하는 현재 공지된 어떠한 상업적인 프로세스와 비교하여서 상기 반응 챔버의 표면상에 실리콘 입자의 열영동 침착이 덜 존재하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 반응 챔버의 표면 상에 실리콘 입자의 어떠한 열영동 침착도 상기 표면과 실리콘 필라멘트의 조합상에 침착되는 실리콘 입자의 전체 양의 약 0.02% 이하인 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 9 또는 10에 있어서,상기 실리콘 필라멘트상에 침착되지 않는 모노실란 또는 할로실란의 약 6% 이하가 균질하게 분해되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 9 또는 10에 있어서,모노실란을 사용하여 다결정 실리콘을 제조하는 어떠한 현재의 공지된 프로세스와 비교하여서 모노실란 또는 할로실란의 균질한 분해가 더 적게 존재하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 반응 가스 스트림은 상기 실리콘 필라멘트의 길이를 따라서 분사되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 20에 있어서,상기 반응 가스 스트림은 상기 실리콘 필라멘트의 길이를 따라서 균일하게 분사되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 실리콘은 거의 균일한 두께의 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여 상기 실리콘 필라멘트의 길이를 따라서 실질적으로 균일하게 침착되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 22에 있어서,상기 실질적으로 균일한 두께는 약 ±0.02%의 편차를 가지는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,약 5마이크로미터/분보다 더 큰 비로 상기 실리콘 필라멘트상에 실리콘이 침착되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 실리콘은 약 5 내지 약 20 마이크로미터/분의 비로 상기 실리콘 필라멘트상에 침착되고, 상기 실리콘은 약 ±0.02%의 두께 편차를 가지는 실질적으로 균일한 두께의 다결정 실리콘 로드를 제조하기 위하여 상기 실리콘 필라멘트의 길이를 따라서 실질적으로 균일하게 침착되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 반응기 챔버는 약 45 내지 100psi사이로 유지되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 25에 있어서,상기 반응기 챔버는 약 45 psi에서 유지되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 다결정 실리콘 로드는 직경이 약 50 내지 150mm인 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 다결정 실리콘 로드는 약 2미터 길이인 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 반응 가스 스트림의 적어도 한 부분의 분해에 의하여 발생되는 약 98% 이상의 실리콘은 상기 다결정 실리콘 로드상에 침착되는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 프로세스는 다결정 실리콘 로드를 제조하는 어떠한 현재의 공지된 프로세스보다 약 30% 이상 에너지를 더 적게 사용하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 프로세스는 제조되는 실리콘 Kg당 약 75 KWh/kg 보다 더 적게 사용하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
- 청구항 1에 있어서,상기 CVD 침착 프로세스에 의하여 발생되는 열의 약 50%의 회수를 또한 포함하는 다결정 실리콘 로드 제조 프로세스.
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