KR20110020778A - 다결정 실리콘 생성 방법 - Google Patents

다결정 실리콘 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110020778A
KR20110020778A KR20107026102A KR20107026102A KR20110020778A KR 20110020778 A KR20110020778 A KR 20110020778A KR 20107026102 A KR20107026102 A KR 20107026102A KR 20107026102 A KR20107026102 A KR 20107026102A KR 20110020778 A KR20110020778 A KR 20110020778A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
silicon
gas
reactors
polycrystalline silicon
Prior art date
Application number
KR20107026102A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101395249B1 (ko
Inventor
안드레이 알저도비치 로브트수스
Original Assignee
에스티알 그룹, 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스티알 그룹, 엘티디. filed Critical 에스티알 그룹, 엘티디.
Publication of KR20110020778A publication Critical patent/KR20110020778A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101395249B1 publication Critical patent/KR101395249B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/03—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition of silicon halides or halosilanes or reduction thereof with hydrogen as the only reducing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/10773—Halogenated silanes obtained by disproportionation and molecular rearrangement of halogenated silanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series

Abstract

본 발명은 다결정 실리콘 생성 방법에 관한 것이며, 본 방법은 튜브 시스템을 거쳐 감소 반응기에 실리콘 함유 가스를 기반으로 하는 가스 혼합물을 공급하고, 배출 가스(effluent gas) 혼합물을 형성하는 방법과 같은 가열된 표면에 실리콘을 침전시키는 것에 관한 것이다. 실리콘 침전 과정에서는 가스 혼합물을 전송하기 위해 튜브 시스템에 의해 직렬 연결된 적어도 두 개의 반응기가 동시에 동작 된다. 따라서, 모든 반응기의 동작에 이용되는 가스 혼합물은 제1 반응기에 대한 입력(entry)에 공급되고 직렬로 연결된 모든 반응기를 통해 지속적으로 전송된다.

Description

다결정 실리콘 생성 방법{METHOD FOR PRODUCING POLYCRYSTALLINE SILICON}
본 발명은 다결정 실리콘 생성 방법에 관한 것이며, 구체적으로 가열된 표면에 실리콘 함유 가스 혼합물을 증착시켜 다결정 실리콘을 생성하는 방법에 관한 것이다.
WO2006110481호 <다결정 실리콘 생성{Production of polycrystalline silicon}>는 폴리실리콘(polysilicon)을 중공의 바디(hollow body)에 증착시키는 방법을 공지한다. 중공의 바디는 종래의 지멘스형(Siemens-type) 반응기(reactor) 내의 슬림 로드(slim-rod)를 교체하고 저항 요소에 의해 내부적으로 가열될 수 있다. 중공의 바디의 직경은 실리콘 슬림 로드보다 더 넓은 증착 표면을 제공하도록 선택된다.
하지만, 이 방법의 수익성은 부가적 고가 장비와 복잡한 전기시스템을 이용함으로서 감소 된다. 또한, 이 방법의 생산성은 상대적으로 향상될 수 없는데, 그 이유는 증착이 반응기에 남겨지는 것과 동일한 가스 혼합물에서 일어나기 때문이다.
또한, 가스상(gas phase)으로부터 다결정 실리콘을 생성하는 방법이 공지되어 있다(미국특허 6,544,333, 출원일 2001.04.24, 공개일 2002.02.07 <다결정 로드 생성을 위한 화학기상증착(chemical vapor deposition) 시스템>). 이 생성 방법은 파이프 시스템을 통하여 실리콘 함유 가스를 반응기 속으로 공급하는 것을 포함하며, 여기서 실리콘은 배출 가스(output gas)의 생산에 이용하는 유도 코일(induction coil)에 의해 가열된 표면에 증착된다.
로드를 가열하는 이와 같은 방법은 로드 표면의 온도와 최종 로드 직경의 증가를 가능하도록 하여 그로 인해 생산성이 향상되지만, 요구된 장치와 장치의 전기시스템은 극히 복잡하고 고가이다.
이 두 가지 방법 모두는 중요한 단점이 있으며, 이는 인입 가스가 반응기 용기의 실리콘 증착 반응의 산물과 혼합되고, 실리콘은 공급된 가스와 비교하여 격감된 혼합물로부터 증착되는데, 실리콘이 공정의 산물인 혼합물로부터 증가하게 됨에 따라, 생산성, 에너지 소비 및 가스-실리콘 변환과 같은 반응기 특성은 저하된다는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 반응기 생산성 향상와 급송(feeding) 가스 혼합물로부터 실리콘 변환 및 에너지 소비 감소를 통하여 고성능 다결정 실리콘을 생성하는 것이다.
제안된 방법은 반응기 생산성 향상, 급송(feeding) 가스 혼합물로부터 실리콘 변환 및 에너지 소비 감소를 통하여 고성능 다결정 실리콘을 생성하는 것이 목적이다.
제안된 방법에서, 실리콘 함유 가스 혼합물을 포함하는 가스 혼합물은 파이프 시스템을 통해 반응기 내로 공급된다. 실리콘 증착은 가열된 본체의 표면에서 발생하고, 반응기 용량(reactor volume)에 반응물을 포함한 가스 혼합물의 형성을 수반한다. 적어도 두 개의 반응기는 동시에 실리콘 증착에 이용된다. 파이프 시스템에 의해 반응기는 차례대로 연결되고 급송 가스 혼합물은 공동 생성 공정 동안 이들 반응기를 통해 이동(transportation)된다. 반응기를 통한 실리콘 함유 가스 이동의 순서는 공정 동안 적어도 한 번 정반대로 변한다.
실제로, 다결정 실리콘은 다수의 반응기가 설치된 플랜트에서 생성되고, 따라서 반응기 연결에 대해 제안된 방법이 가능하고 편리하다.
전술한 본 발명의 특징적 구성에 따르면, 생산성, 에너지 소비 및 가스-실리콘 변환과 같은 반응기 특성을 향상시킬 수 있다.
파이프 시스템을 통한 급송 가스 공급은 난류 세기(turbulent flow intensity)의 증가, 증가한 표면에 농도가 더 짙은 가스 혼합물의 이동을 목표로 하고, 이로 인해 실리콘 증착 비율이 증가 되고, 실리콘 증착 산물을 포함하고 반응기에 존재하는 가스는 공급된 가스와 혼합된다. 또한, 가스 혼합은 반응기 내에 자연 대류 흐름(natural convection flow)을 통해 발생할 수 있다. 적어도 두 개 반응기가 동시에 이런 조건하에 있으면, 이 효과는 연결된 반응기 내에 급송 가스 혼합물이 점진적으로 소모되면서 나타난다. 마지막 반응기 내의 실리콘 증착은 독립형 모드(stand-alone mode)로 동작하는 반응기 내의 실리콘 증착과 유사한 조건에서 발생한다(예를 들어, 배출 가스 혼합물과 같은 구성을 구비한 가스 혼합물로부터). 다른 반응기에서, 실리콘은 더 많은 실리콘을 포함한 가스 혼합물로부터 증착된다.
따라서, 연결된 반응기의 실리콘 생산성은 향상된다. 전술한 반응기의 배출구(outlet)는 파이프 시스템에 의해 다음 반응기의 주입구와 연결되며, 각각의 반응기로부터 배출 가스 혼합물은 다음 반응기 내로 공급되고 급송 혼합물은 모든 반응기를 하나씩 통과한다. 급송 가스 혼합물은 각 단계에서 격감되며, 수(number)는 반응기의 수이다. 따라서, 생산성의 향상은 제1 반응기로 인해 달성되고, 가스-실리콘 변환은 마지막 반응기 때문에 향상된다. 마지막 반응기에서 내보내는 가스 혼합물은 제안된 방법을 이용한 모든 반응기의 폐기물이다.
제안된 방법의 장점은 두 개의 반응기가 결합 된다면 이해된다. 더 많은 수의 반응기를 이용하면 더 큰 긍정적 효과를 얻을 수 있지만, 전체 가스 흐름율(flow rate)의 증가 때문에 각 반응기의 인입 및 배출 가스 구성이 거의 동일해 진다면, 연결된 반응기 수의 증가는 무의미하게 된다. 또한, 예를 들어 반응기 중 어느 하나에서 발생할 수 있는 결함에 의해, 의존되어 있는 모든 반응기에는 일부 부정적 효과가 발생한다. 연결될 반응기 수의 선택은 많은 요소에 의존하고 이는 특정 플랜트 조건을 위해 구성되어야 한다.
실리콘이 제안된 방법에 따라 증착된다면, 반응기 내의 가스 흐름의 세기는 각각의 반응기를 통해 전체 급송 가스 혼합물의 펌핑(pumping) 때문에 증가한다. 이와 같은 경우에서, 가스 벌크 내에서와 로드 표면에서의 동일한 가스 격감은 흐름 세기와 증가 된 흐름율에 의한 터뷰리제이션(turbulization) 때문에 제공된다. 따라서, 공정 생산성이 추가적으로 향상된다.
또한, 동일한 속도를 이용하여 더 많은 수의 주입구를 통해 증가 된 가스 흐름율의 공급은 흐름 세기가 감소 되지 않으면서, 반응기 내의 더 균일한 가스 흐름을 제공할 수 있다.
각각의 반응기를 통하여 증가 된 흐름율의 상기 요소는 생산성과 가스-실리콘 변환의 추가적 향상을 제공할 수 있다.
상기 장점은 독립형 모드인 반응기를 통해 급송 가스의 흐름율이 증가한다고 해서 획득될 수 없다고 공지된다. 가스 흐름율 증가에 의해 생성된 가스 혼합물의 농축(enrichment)은 예상대로 독립형 모드인 반응기 내에 인입 가스 혼합물로부터 가스-실리콘 변환의 감소를 수반한다.
인입 가스 혼합물이 반응기 용량 내에 가스와 혼합되지 않고 반응기를 통과하며, 점진적으로 소모될 독립형 반응기가 설계될 가능성이 있다. 반응기 배출구의 가스보다 농도가 더 짙은 가스 혼합물의 증가는 독립형 반응기의 일부분에서 발생할 수 있다. 이를 위해, 반응기 챔버(chamber) 내의 가스 순환이 없는 튜브형(tube-like) 흐름이 구조화되어야 하지만, 가스 혼합물이 실리콘 증착의 반응 때문에 증착 표면에 소모되고, 튜브형 흐름이 증가한 표면에 집중 정화(intentive specie) 이동을 제공할 수 없기 때문에 이와 같은 반응기는 효율적이지 않다. 또한, 튜브를 따라 증가 조건의 높은 비 균일성은 반응기의 효율성을 감소시킬 것이다. 제안된 방법 둘 다 긍정적 요소를 제공하는 것이 가능하며, 긍정적 요소는 반응기 챔버 내의 집중 가스 혼합과 배출 가스와 비교하여 농축된 가스 혼합물 증가이다.
또 다른 가능성은 상이하게 소모된 가스로 인해 동작하는 연결된 반응기 각각의 최적의 증가 조건을 선택하는데 있다.
제안된 방법에서 더 집중된 가스 이동은 증가 표면의 온도를 유지하기 위해, 연결된 반응기 각각에 가열한 전력 증가를 야기하지만, 동시에 생산성 향상은 증착된 실리콘의 1kg당 에너지 소모량 감소를 가능하게 한다.
반응기의 고 생산성은 증착면이 최대가 되었을 때인, 공정 끝에 달성된다. 따라서, 모든 반응기의 최대 균일한 증가 조건의 이용은 공동 증착 공정의 끝에 모든 반응기에 최대로 증가 된 표면을 제공하기 위해 필요하다. 이는 생산성 향상과 제안된 반응기 연결에 의해 제공되는 효과에 대한 추가적인 가스-실리콘 변환을 수용할 수 있다. 연결된 바람직한 반응기의 증가 조건의 등화(equalization)는 가스 펌핑 방향의 주기적 스위치를 통해 구현될 수 있다.
또한, 공정 끝에 증착 영역을 최대로 제공하기 위해, 독립형 모드의 상이한 특정 공정 시간이 특징인 반응기는 특성 공정 시간 감소의 차례대로 서로 연결될 수 있다. 다른 설계의 반응기 또는 다른 증착 온도에서 동작하는 반응기는 본 명세서에 이용될 수 있다. 연결된 반응기의 증착 온도는 마지막 반응기를 향하는 제1 반응기로부터 증가 되어야 한다. 상이한 반응기 설계는 실리콘이 증착된 바디(body)의 상이한 밀도, 최대 가능한 증착 표면 영역 및 상기 반응기를 위한 특성 공정 시간을 규정하는 임의 가능한 설계 특징을 구비할 수 있다.
따라서, 더 높은 생산성을 위한 전술한 원리에 따르면, 실리콘 변환, 더 낮은 에너지 소비량 및 최적의 반응기 순서는 반응기의 임의 종류를 위해 선택될 수 있다.
또한, 한 방향으로만 펌프 된 급송 가스를 이용하는 바람직하게 연결된 반응기의 이용은 생산성 향상을 야기한다. 또 다른 실시예에 의해 제시됨에 따라, 변화되지 않는 펌핑 방향의 경우의 각각의 반응기와 비교하여, 생산성 향상은 약 29% 일 수 있다.
제1 반응기 내로 공급된 급송 혼합물의 흐름율이
Figure pct00001
보다 낮다면, 제안된 방법은 가스-실리콘 변환의 증가가 가능하겠지만 Qi의 인입 흐름율에 독립형 반응기와 비교하여 상대적으로 공정 생산성의 향상은 가능하지 않은데, 이는 마지막 반응기에서 가스 혼합물이 상당히 소모되기 때문이다. 하지만 급송 가스의 흐름율이
Figure pct00002
보다 더 높다면, 가스-실리콘 변환은 Qi 의 인입 흐름율에 각각의 반응기에서 보다 더 낮아진다. 각각의 경우에서, 연결된 모든 반응기에 요구된 급송 가스의 최적의 흐름율은 전체 생산 사이클의 요구조건 설명하도록 결정되고, 실험적으로 확인된다.
실리콘 함유 가스로서 클로로실란(chlorosilane)에 대하여, 제안된 방법의 이용은 편리하다. 그 이유는 광범위한 생산 실습(practice)이 있지만, 클로로실란으로부터 실리콘 증착율은 가스 소모에 크게 의존하기 때문이다. 트리클로로실란(trichlorosilane)은 다결정 실리콘 생산을 위해 가장 적합한 가스 중 하나이지만, 트리클로로실란은 대략 20~30%의 실리콘으로 낮은 최대 변환을 특징으로 한다. 반응기 챔버의 반응물과 공급된 가스의 혼합은 전술한 상황을 이끈다. 종래 반응기의 증가는 인입된 가스와 비교하여 약 10% 소모된 가스 혼합물로부터 발생하며, 이는 기본적으로 공정 생산성을 감소시킨다.
디클로로실란(dichlorosilane)을 포함한 가스 혼합물로부터의 최대 가스-실리콘 변환은 상대적으로 더 향상되지만, 생산비 역시 더 증가한다. 제안된 방법의 이용은 농도가 더 짙은 가스 혼합물로부터 실리콘 증착을 가능하게 하거나 생산성 감소 없이 추가 디클로로실란을 이용하여 공정 내의 트리클로로실란에 의한 디클로로실란의 일부 대체를 가능하게 한다.
또한, 효율성은 (ⅰ) 급송 가스 혼합물 생산을 위한 단일 공동 장치의 이용 및 (ⅱ) 연결된 반응기 사이에 파이프 시스템의 열절연(thermal insulation) 구성 때문에 증가 될 수 있다.
공정 생산성은 더 넓은 증착 영역에 대해 더 향상된다. 증가 된 표면에 실리콘 증착을 제공하기 위해, 중공의 바디 또는 플레이트(plate)의 이용은 증착 반응기의 임의 종류에 유용하다. 또한, 중공의 바디 또는 플레이트의 이용은 제안된 방법에 대하여 하나 이상의 장점을 갖는다. 이와 같은 경우에, 증착 영역은 공정 동안 약하게 변한다. 연결된 모든 반응기와 동등하게 남아있는 공정 동안 증착 영역이 약하게 변하는 경우에, 가스 펌핑 방향의 변화는 요구되지 않는다. 따라서, 중공의 바디 또는 플레이트의 이용은 가스 펌핑 방향의 변화 효과와 비슷한 추가적인 긍정적 효과를 제공할 수 있다.
제안된 방법은 서로 다른 증착 영역을 이용하는 반응기와 생산성이 결합 된다면, 상당히 낮은 효과를 갖는다.
Figure pct00003
라면, 전체 효과에 작은 기여를 야기하는 i-th 저생산 반응기를 변화시키는 동안, i-th 반응기의 추가 연결은 전체 가스 흐름율과 연결된 다른 반응기의 가스 속도를 약하게 변화시킨다.
<실시예>
본 발명은 예에 의해 도시되지만, 방법 구현의 가능성을 자세히 다루지는 않는다. 공지될 수 있는 긍정적인 결과는 결합 된 반응기로도 획득되었다. 어느 하나의 반응기로부터 또 다른 반응기로의 급송 가스 혼합물의 이동을 위해, 두 개의 바람직한 반응기는 파이프 시스템에 의해 연결되었다.
0.02m 직경의 48 실리콘 로드의 표면은 초기 증착 표면으로서 이용되었다. 공정 동안, 로드의 직경은 0.14m까지 증가 되었다. 가스 압력은 두 개의 반응기 모두 거의 동일했고, 이는 6×105 Pa 이었다. 제1 반응기 내로 공급된 트리클로로실란과 하이드로겐 혼합물의 흐름율은 어느 하나의 반응기에 대한 독립형 모드의 흐름율 보다 두 배 더 높았다. 제1 반응기로부터의 배출 가스 혼합물이 제2 반응기 내로 공급되는 동안, 급송 혼합물은 제1 반응기 내로 공급되었다. 다른 동작 조건은 표 1 내지 표 3에 나타낸다.
[표 1] 어느 하나의 독립형 반응기의 동작 조건
Figure pct00004
[표 2] 결합된 반응기의 제1 동작 조건
Figure pct00005
[표 3] 결합된 반응기의 제2 동작 조건
Figure pct00006
표 1 내지 표 3은 결합 된 반응기와 각각의 반응기 두 가지 모두 동일한 로드 직경에 대하여 동일한 증착 온도에서 수행되었다. 가스 흐름율은 로드 직경 증가에 따라 증가되었다. 증착 산물인 염화수소(HCl), 사염화규소(SiCl4)및 가스상(gas phase)에서 생산된 디클로로실란(SiH2Cl2)을 포함한 배출 가스 혼합물은 제2 반응기 내로 공급되었다. 가스 펌핑의 방향은 결합된 반응기의 거의 동일한 로드 직경을 야기하는 것을 여러 번 변화시켰다.
[표 4] 반응기 특성의 비교. 결합 된 반응기 내로 가스 흐름율은 독립형 반응기에 대한 흐름율의 두 배와 동일하다.
Figure pct00007

[표 5] 반응기 특성의 비교. 결합된 반응기 내로 가스 흐름율은 독립형 반응기에 대한 흐름율의 세 배와 동일하다. 제2 반응기 내로 직접 전달된 가스의 열절연이 적용된다.
Figure pct00008
[표 6] 반응기 특성의 비교. 결합된 반응기 내로 가스 흐름율은 독립형 반응기에 대한 흐름율의 세 배와 동일하다. 제2 반응기 내로 직접 전달된 가스의 열절연이 적용되지 않는다.
Figure pct00009
표 4의 데이터를 기반으로, 어느 하나는 생산성의 상당한 향상, 가스-실리콘 변환 및 증착된 실리콘의 1kg당 에너지 소비 감소를 야기할 수 있는 독립형 반응기와 비교하여, 결합된 반응기를 이용한다는 것을 결론 내릴 수 있다.
표 5는 독립형 모드인 두 개의 반응기의 동작을 위해 요구되는 전체 흐름율과 비교하여 1.5배 증가 된 가스 흐름율은 약 13% 에너지 소비의 감소 각각의 반응기와 비교하여 거의 40%까지 증가한 생산성을 허용하는 것을 나타내며, 또한 가스-실리콘 변환은 독립형 반응기와 거의 동일하게 된다.
가스 펌핑 방향의 변화의 효과는 표 4와 표 5의 데이터로부터 추정될 수 있다. 제2 반응기의 증가율은 동일한 증착 영역에 제1 반응기보다 20~30% 작은 것으로 나타난다. 따라서 변하지 않는 펌핑 방향을 이용한 공정에서 제2 반응기의 로드 직경은 제1 반응기 최대 로드 직경보다 20~30% 작다. 공정 끝에 두 개의 반응기의 증착된 실리콘의 전체 양은
Figure pct00010
보다 작다. 펌핑 방향의 변화없는 공정 시간은 25/2=12.5% 더 짧다. 따라서, 공정 생산성은 78%/0.875=89% 예를 들어, 생산성은 결합 된 반응기와 변화된 펌핑 방향과 비교하여 가스 펌핑 방향의 변화 없는 공정에서 11% 감소한다. 이런 이유로, 각각의 반응기와 비교하여, 펌핑 방향의 변화 없이 결합 된 반응기의 생산성 향상은 약 40%-11%=29%이다.
중공의 바디와 플레이트가 이용된다면, 약 11%의 생산성 증가(펌핑 방향의 변화와 유사한)는 독립형 모드에서도 관찰된 초기 증착 표면의 증가 효과가 추가적으로 기대된다.
제1 반응기의 로드 표면 온도의 감소는 결합 된 반응기의 동일한 증착율을 제공할 수 있다. 제1 반응기의 증가율의 일부 감소의 결과의 단점은 낮은 온도에서 성장된 다결정 실리콘의 품질의 향상으로 보상될 수 있다.
표 5와 표 6은 반응기 사이의 가스 흐름의 열절연이 실리콘 1kg당 에너지 소비가 감소하는 것을 나타낸다.
반응기의 중대한 재구성 없이 공정 수익율 증가를 가능하도록 하기 때문에, 제안된 방법은 다결정 실리콘의 생성에 이용되도록 권장된다.

Claims (10)

  1. 실리콘 함유 가스를 포함한 가스 혼합물을 파이프 시스템을 통하여 반응기 내로 공급하는 단계;
    상기 반응기의 용량 내에 배출 가스 혼합물을 형성하여 반응기의 표면에 실리콘을 증착하기 위해 상기 반응기 내부의 바디(bodies)를 가열하는 단계;
    실리콘을 증착하기 위해 적어도 두 개의 반응기를 동시에 이용하는 단계;
    상기 반응기를 파이프 시스템에 의해 연달아 연결시키는 단계; 및
    공동 생성 공정 동안, 상기 반응기를 통하여 급송(feeding) 가스 혼합물을 이동시키는 단계; 를 포함하는
    다결정 실리콘 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응기를 통한 상기 실리콘 함유 가스 이동 순서는 상기 공정 동안 적어도 한번 정반대로 변화되는
    다결정 실리콘 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    독립형(종래의) 모드에서 상이한 특성의 공정 시간을 갖는 반응기는, 제1 반응기 역할을 하는 가장 긴 공정시간을 갖는 반응기와 마지막 반응기 역할을 하는 가장 짧은 공정시간을 갖는 반응기 순서로 급송 혼합물 이동용 파이프 시스템에 의해 연결되는
    다결정 실리콘 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    서로 연결된 상기 반응기의 상기 표면 증착 온도는 제1 반응기로부터 마지막 반응기까지 증가하는
    다결정 실리콘 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 함유 가스의 제1 반응기(Q) 내로의 흐름율은
    Figure pct00011
    로 결정되며- 여기서 Qi는 독립형 모드의 ith-반응기에 대하여 요구되는 상기 가스 흐름율이며, n은 연결된 반응기의 수(number)인
    다결정 실리콘 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 함유 가스는 디클로로실란(dichlorosilane), 트리클로로실란(trichlorosilane), 테트라클로로실란(tetrachlorosilane) 또는 이들의 혼합물인
    다결정 실리콘 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    연결된 모든 반응기에 요구되는, 실리콘 함유 가스를 포함한 급송 가스 혼합물은 어느 하나의 공동 장치(common apparatus)에 준비되는
    다결정 실리콘 생성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 사이의 상기 가스 이동을 위한 상기 파이프 시스템은 열절연(thermal insulation)을 갖추고 있는
    다결정 실리콘 생성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    중공의 바디(hollow bodies) 표면은 실리콘 증착을 위한 가열된 표면으로 이용되는
    다결정 실리콘 생성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    플레이트(plate)의 표면은 실리콘 증착을 위해 가열된 표면으로 이용되는
    다결정 실리콘 생성 방법.
KR1020107026102A 2008-05-22 2009-04-20 다결정 실리콘 생성 방법 KR101395249B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008121922 2008-05-22
RU2008121922A RU2388690C2 (ru) 2008-05-22 2008-05-22 Способ получения поликристаллического кремния
PCT/RU2009/000185 WO2009142538A1 (ru) 2008-05-22 2009-04-20 Способ получения поликристаллического кремния

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110020778A true KR20110020778A (ko) 2011-03-03
KR101395249B1 KR101395249B1 (ko) 2014-05-15

Family

ID=41340327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107026102A KR101395249B1 (ko) 2008-05-22 2009-04-20 다결정 실리콘 생성 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9102538B2 (ko)
EP (1) EP2298701B1 (ko)
JP (1) JP5668193B2 (ko)
KR (1) KR101395249B1 (ko)
CN (1) CN102026919B (ko)
CA (1) CA2722068C (ko)
HK (1) HK1154841A1 (ko)
RU (1) RU2388690C2 (ko)
UA (1) UA102244C2 (ko)
WO (1) WO2009142538A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010040293A1 (de) 2010-09-06 2012-03-08 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium
JP2014040330A (ja) * 2010-12-22 2014-03-06 Asahi Glass Co Ltd シリコン製造装置及びシリコン製造方法
DE102011078676A1 (de) * 2011-07-05 2013-01-10 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Produktion von Polysilicium
DE102011120210A1 (de) 2011-12-05 2013-06-06 Centrotherm Sitec Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Silicium
KR101281102B1 (ko) 2011-12-19 2013-07-02 한화케미칼 주식회사 폴리실리콘의 제조 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4048955A (en) * 1975-09-02 1977-09-20 Texas Instruments Incorporated Continuous chemical vapor deposition reactor
DE2541215C3 (de) * 1975-09-16 1978-08-03 Wacker-Chemitronic Gesellschaft Fuer Elektronik-Grundstoffe Mbh, 8263 Burghausen Verfahren zur Herstellung von Siliciumhohlkörpern
DE2918066A1 (de) * 1979-05-04 1980-11-13 Siemens Ag Verfahren zur siliciumherstellung durch gasphasenabscheidung unter wiederverwendung der restgase
US5382419A (en) * 1992-09-28 1995-01-17 Advanced Silicon Materials, Inc. Production of high-purity polycrystalline silicon rod for semiconductor applications
JPH06127928A (ja) * 1992-10-20 1994-05-10 Tonen Chem Corp 多結晶シリコンの製造方法
KR100210261B1 (ko) * 1997-03-13 1999-07-15 이서봉 발열반응을 이용한 다결정 실리콘의 제조 방법
US6544333B2 (en) 1997-12-15 2003-04-08 Advanced Silicon Materials Llc Chemical vapor deposition system for polycrystalline silicon rod production
US6221155B1 (en) * 1997-12-15 2001-04-24 Advanced Silicon Materials, Llc Chemical vapor deposition system for polycrystalline silicon rod production
KR100411180B1 (ko) * 2001-01-03 2003-12-18 한국화학연구원 다결정실리콘의 제조방법과 그 장치
GB0113078D0 (en) * 2001-05-30 2001-07-18 Kvaerner Process Tech Ltd Process and plant
CN100347083C (zh) * 2003-08-22 2007-11-07 德山株式会社 硅生产装置
JP4780271B2 (ja) * 2004-04-30 2011-09-28 三菱マテリアル株式会社 多結晶シリコンの製造方法
DE102004038718A1 (de) * 2004-08-10 2006-02-23 Joint Solar Silicon Gmbh & Co. Kg Reaktor sowie Verfahren zur Herstellung von Silizium
CN101128393A (zh) * 2005-03-05 2008-02-20 联合太阳能硅有限及两合公司 反应器和制备硅的方法
WO2006110481A2 (en) * 2005-04-10 2006-10-19 Rec Silicon Inc Production of polycrystalline silicon
EP1847523A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-24 INEOS Phenol GmbH & Co. KG Method for treating phenol
US7820126B2 (en) * 2006-08-18 2010-10-26 Iosil Energy Corporation Method and apparatus for improving the efficiency of purification and deposition of polycrystalline silicon

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008121922A (ru) 2009-11-27
CN102026919B (zh) 2014-05-28
WO2009142538A1 (ru) 2009-11-26
EP2298701A1 (en) 2011-03-23
KR101395249B1 (ko) 2014-05-15
UA102244C2 (ru) 2013-06-25
US20110104035A1 (en) 2011-05-05
EP2298701B1 (en) 2017-06-28
HK1154841A1 (en) 2012-05-04
CA2722068C (en) 2014-09-23
CA2722068A1 (en) 2009-11-26
JP5668193B2 (ja) 2015-02-12
RU2388690C2 (ru) 2010-05-10
JP2011520757A (ja) 2011-07-21
US9102538B2 (en) 2015-08-11
EP2298701A4 (en) 2013-05-15
CN102026919A (zh) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101318654B (zh) 一种流化床制备高纯度多晶硅颗粒的方法及流化床反应器
JP2000511154A (ja) 発熱反応を利用したポリシリコンの調製方法
CN101748482B (zh) 制备高致密结构多晶硅的改进方法和装置
KR20110020778A (ko) 다결정 실리콘 생성 방법
KR20120025995A (ko) 다결정 실리콘을 제조하는 방법
US8034300B2 (en) Apparatus for producing trichlorosilane
CN101696013B (zh) 等离子体辅助流化床工艺生产多晶硅的方法及装置
US10526206B2 (en) Process for operating a fluidized bed reactor
WO2014103939A1 (ja) 多結晶シリコンロッドおよびその製造方法
CN102674358A (zh) 多晶硅生产方法和系统
US10475646B2 (en) Process for producing of polycrystalline silicon
JPH0317768B2 (ko)
CN201598181U (zh) 等离子体辅助流化床工艺生产多晶硅的装置
US20170283266A1 (en) Poly-silicon manufacturing apparatus and method using high-efficiency hybrid horizontal reactor
JP5917359B2 (ja) 多結晶シリコン製造用原料ガスの供給方法および多結晶シリコン
JP2005314191A (ja) 多結晶シリコンの製造方法
CN105980304B (zh) 用于生产多晶硅的方法
KR20140117853A (ko) 고정상 촉매 반응기 형태의 디실란 제조장치
KR101281102B1 (ko) 폴리실리콘의 제조 방법
CN114007980B (zh) 多晶硅的制造方法
CN201665537U (zh) 用于连续生产液体硅的装置
CN103058196A (zh) 用于沉积多晶硅的装置和方法
JP2009242238A (ja) 多結晶シリコンの製造方法
JP2011178611A (ja) シリコン生成方法
CN201665535U (zh) 一种用于连续生产液体硅的填料塔

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170330

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180330

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190328

Year of fee payment: 6