KR20120049036A - Reflector and cvd reactor for manufacturing polysillicon by using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반사기 및 이를 이용한 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 반응기에서 복사의 형태로 에너지가 손실되는 것을 방지함으로써, 트리클로로실란 등의 반응가스의 열분해 효율을 향상시킬 수 있는 반사기 및 이를 이용한 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a reflector and a CVD reactor for producing polysilicon using the same, and more particularly, by preventing energy loss in the form of radiation in the reactor, it is possible to improve the thermal decomposition efficiency of a reaction gas such as trichlorosilane. It relates to a reflector and a CVD reactor for producing polysilicon using the same.
반도체 또는 태양전지의 제조에 있어서 폴리실리콘이 그 원료로 사용되기 때문에, 반도체 또는 태양전지의 원료로 적합한 99.9999999% 내지 99.999999999%의 고순도의 폴리실리콘에 대한 수요가 증가하고 있고, 이는 전자공업의 종합적 발전에 중요한 부분을 차지하고 있다.
Since polysilicon is used as a raw material in the manufacture of semiconductors or solar cells, the demand for high-purity polysilicon of 99.9999999% to 99.999999999% suitable as a raw material for semiconductors or solar cells is increasing, which is a comprehensive development of the electronics industry. Occupies an important part.
상기 폴리실리콘의 제조공정을 개괄적으로 살펴보면, 먼저 규사나 규석(SiO2)을 원료로 하여 전기로에서 용융시키고 탄소를 이용하여 환원시킴으로써 금속 실리콘을 얻는다. 그러나, 이때 나오는 금속 실리콘의 순도는 98% 정도로, Re, Al, Ca, Cr,Mn, B, Cu 등 여러 불순물이 포함되어 있어 이를 바로 반도체 또는 태양전지의 원료로 사용하기에는 부적합하다.
Looking at the manufacturing process of the polysilicon as a general overview, first, silica or silica (SiO 2 ) as a raw material to obtain a metal silicon by melting in an electric furnace and using carbon to reduce. However, the purity of the metal silicon coming out at this time is about 98%, and includes various impurities such as Re, Al, Ca, Cr, Mn, B, and Cu, which is not suitable for use as a raw material of a semiconductor or a solar cell.
따라서, 상기 환원과정을 통해 얻어진 금속 실리콘을 염화수소 등의 반응가스와 반응시켜 트리클로로실란 등으로 기체화하고, 이를 증류과정을 통해 정제시킴으로써 상기 불순물을 제거하게 된다. 그리고나서, CVD 반응기를 이용하여 상기 불순물이 제거된 트리클로로실란으로부터 실리콘을 석출하는 과정을 거치게 된다.
Therefore, the metal silicon obtained through the reduction process is reacted with a reaction gas such as hydrogen chloride to gasify with trichlorosilane and the like, and the impurities are purified by distillation. Then, the CVD reactor is used to precipitate silicon from the trichlorosilane from which the impurities are removed.
본 발명은 상기 공정 중에서도 CVD 반응기를 이용하여 트리클로로실란 등의 실란 반응가스로부터 실리콘을 석출하는 공정에 관한 것으로, 일반적으로 지멘스(Siemens) 공법이 이용된다. 지멘스 공법이란 일반적으로 종형(bell-jar type)의 반응기에 가는 슬림 로드(slim rod)를 설치하고, 상기 슬림 로드를 전극을 통해 전기 가열시킨 후 트리클로로실란 등을 주입하여 열분해시킴으로써 상기 슬림 로드에 실리콘을 석출시키는 방법을 말한다. 물론, 상기 반응기의 형상에는 제한이 없고, 슬림 로드의 가열방식도 전극을 통한 전기 가열 외에도 고온 복사나 고주파 또는 전자기파 가열방식을 이용할 수 있으며, 상기 반응기에 주입되는 반응가스도 트리클로로실란에 한정되는 것이 아니라 모노실란, 이염화실란 등의 다른 가스를 사용하는 것도 가능하다.
The present invention relates to a process of depositing silicon from silane reaction gas such as trichlorosilane using a CVD reactor among the above processes, and generally, a Siemens method is used. The Siemens method generally includes a slim rod that goes to a bell-jar type reactor, electrically heats the slim rod through an electrode, and thermally decomposes by injecting trichlorosilane into the slim rod. It is a method of depositing silicon. Of course, the shape of the reactor is not limited, the heating method of the slim rod may also use a high-temperature radiation or high frequency or electromagnetic wave heating method in addition to the electrical heating through the electrode, the reaction gas injected into the reactor is also limited to trichlorosilane It is also possible to use other gases such as monosilane and dichlorosilane.
상기 슬림 로드를 가열하는 과정을 보다 상세히 살펴보면, 트리클로로실란의 열분해를 위해서는 매우 높은 온도가 필요하기 때문에, 슬림 로드에 실리콘이 석출되려면 슬림 로드를 약 1,000℃ 이상으로 가열하여야 한다. 종래에는 별도의 열원을 통해 슬림 로드를 약 400~700℃로 가열하고, 그리고나서 슬림 로드에 연결된 전극을 통해 전기를 공급함으로써 슬림 로드를 약 1,000℃ 이상으로 유지하는 방식을 사용하여왔다. 이는 슬림 로드의 초기 가열에 의해 슬림 로드의 비저항 값이 낮아지는 것을 이용하여, 전극을 통한 전기 가열 효과를 극대화시키기 위해 먼저 초기 가열을 행한 것이다.
Looking at the process of heating the slim rod in more detail, since a very high temperature is required for the thermal decomposition of trichlorosilane, the slim rod should be heated to about 1,000 ° C. or more to deposit silicon on the slim rod. Conventionally, the slim rod is heated to about 400 to 700 ° C. through a separate heat source, and then, the electricity is supplied through an electrode connected to the slim rod to maintain the slim rod at about 1,000 ° C. or more. This is to perform the initial heating first to maximize the electric heating effect through the electrode by using the specific resistance value of the slim rod is lowered by the initial heating of the slim rod.
이와 같이, 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기에서의 슬림 로드의 가열은 실리콘 석출을 위한 핵심적인 요소로서, 슬림 로드를 약 1,000℃ 이상으로 유지하기 위해 소요되는 에너지 및 비용도 막대하게 들어간다. 또한, 상기 가열에 의해 실리콘이 석출되기 시작하면 슬림 로드의 직경이 증가하게 되고, 이에 따라 슬림 로드의 외표면 온도를 상기 약 1,000℃ 이상으로 유지하기 위해서는 슬림 로드의 중심부에는 이보다 더 높은 온도가 필요하므로, 시간이 지남에 따라 전기 가열을 위해 투입되는 전류의 양이 계속적으로 증가할 수밖에 없는 바, 에너지 소모량 및 생산비용이 매우 커지게 된다.
As such, the heating of the slim rod in the CVD reactor for polysilicon production is a key factor for the precipitation of silicon, which entails enormous energy and cost for maintaining the slim rod at about 1,000 ° C. or more. In addition, when the silicon begins to precipitate by the heating, the diameter of the slim rod increases, and accordingly, a higher temperature is required at the center of the slim rod to maintain the outer surface temperature of the slim rod at about 1,000 ° C. or more. Therefore, over time, the amount of current input for electric heating is inevitably increased, and the energy consumption and production cost become very large.
특히, 문제는 상기 가해주는 열이 모두 트리클로로실란의 열분해 반응에 사용되는 것이 아니라 상기 열의 많은 양이 외부에 빠져나가는 에너지 손실이 발생한다는 점에 있다. 상기 유출되는 에너지의 80% 정도는 복사에너지의 형태로 지멘스 반응기 밖으로 빠져나가는데, 이에 따라 상기 슬림 로드를 실리콘 석출에 필요한 온도로 계속 유지시키기 위해서는 훨씬 큰 에너지를 가해주어야만 하고, 이는 매우 큰 에너지 소모량 및 생산비용의 증가를 가져온다.
In particular, the problem is that not all of the heat applied is used for the pyrolysis reaction of trichlorosilane, but an energy loss occurs in which a large amount of the heat escapes to the outside. About 80% of the outflow energy exits the Siemens reactor in the form of radiant energy, which requires much greater energy to keep the slim rod at the temperature required for silicon precipitation, which leads to very high energy consumption and It leads to an increase in production cost.
따라서, 상기 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기에 있어서 내부열이 유출되는 것을 효과적으로 방지하는 기술에 대한 요구가 매우 급증하였다. 따라서, 종래에 이를 해결하기 위해 상기 슬림 로드를 감싸는 형태로 단열재를 설치한 예가 있었는데, 이러한 단열재는 내부열이 대류의 형태로 빠져나가는 것을 차단하는 데에는 효과적일 수 있으나, 복사의 형태로 빠져나가는 것을 차단하는 데에는 한계가 있을 수밖에 없었고, 특히 상기 유출되는 에너지의 상당 부분이 복사에너지로 빠져나간다는 점에서, 상기 종래기술은 슬림 로드 가열에 필요한 에너지 및 비용을 감축시키는 데에 별다른 기여를 하지 못하였다.
Therefore, the demand for a technique for effectively preventing the internal heat from leaking in the CVD reactor for producing polysilicon has been greatly increased. Therefore, in order to solve this problem in the past, there was an example in which the heat insulating material was installed in the form of wrapping the slim rod, and this heat insulating material may be effective in preventing the internal heat from escaping in the form of convection, but in the form of radiation. There has been a limit to this, and in particular, since a large portion of the outgoing energy escapes to radiant energy, the prior art has not made a significant contribution to reducing the energy and cost required for slim rod heating.
따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위해서는 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 내부열이 복사에너지의 형태로 유출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 기술이 매우 절실한 실정이다.Therefore, in order to solve the above problems, a technology that can effectively prevent the internal heat of the CVD reactor for producing polysilicon in the form of radiant energy is very urgent.
본 발명은 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기에서의 복사에너지 손실을 방지하고, 트리클로로실린의 열분해 반응 효율을 향상시킬 수 있는 반사기 및 이를 이용한 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기를 제공한다.The present invention provides a reflector capable of preventing radiation loss in the CVD reactor for polysilicon production and improving the efficiency of pyrolysis of trichlorosilin, and a CVD reactor for polysilicon production using the same.
본 발명은 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 내부에 삽입되고, 상기 반응기에 설치되어 있는 슬림 로드를 수용할 수 있는 소정의 내부 공간을 가지며, 내벽에 반사물질이 형성된 것을 특징으로 하는 반사기를 제공한다.
The present invention provides a reflector, which is inserted into the CVD reactor for producing polysilicon, has a predetermined internal space for accommodating the slim rod installed in the reactor, and has a reflective material formed on an inner wall thereof.
이때, 상기 반사물질은 녹는점이 1500℃ 이상인 것이 바람직하다.
In this case, it is preferable that the reflecting material has a melting point of 1500 ° C. or higher.
또한, 상기 반사물질은 반사율이 50％ 이상인 것이 바람직하다.
In addition, the reflecting material preferably has a reflectance of 50% or more.
또한, 상기 반사물질은 Mo, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 보다 바람직하다.
In addition, the reflective material is more preferably at least one member selected from the group consisting of Mo, Ta, and W.
한편, 본 발명은 또다른 일측면으로서, 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 내부에 삽입되고, 상기 반응기에 설치되어 있는 슬림 로드를 수용할 수 있는 소정의 내부 공간을 가지며, 내벽에 반사물질이 형성된 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기를 제공한다.
On the other hand, the present invention is another aspect, the reflector is inserted into the CVD reactor for polysilicon production, has a predetermined internal space that can accommodate the slim rod installed in the reactor, the reflector formed with a reflective material on the inner wall It provides a CVD reactor for polysilicon production comprising a.
이때, 상기 반사물질은 녹는점이 1500℃ 이상인 것이 바람직하다.
In this case, it is preferable that the reflecting material has a melting point of 1500 ° C. or higher.
또한, 상기 반사물질은 반사율이 50％ 이상인 것이 바람직하다.
In addition, the reflecting material preferably has a reflectance of 50% or more.
또한, 상기 반사물질은 Mo, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, the reflective material is more preferably at least one member selected from the group consisting of Mo, Ta, and W.
본 발명의 일측면에 따르면, 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기에서의 복사에너지 손실을 방지할 수 있고, 트리클로로실린의 열분해 반응 효율을 향상시킴으로써, 에너지 소모량의 감소 및 생산비용의 저감을 달성할 수 있고, 이에 따라 경제성장 및 전자산업의 발전에 기여할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to prevent the loss of radiant energy in the CVD reactor for polysilicon production, and to improve the thermal decomposition efficiency of trichlorosilin, it is possible to achieve a reduction in energy consumption and a reduction in production cost, This can contribute to economic growth and development of the electronics industry.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기 전체의 내부 측면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 반사기를 나타낸 것이다.
도 3은 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 온도 분포 사진이고,
도 4는 상기 반응기에서 Si의 슬림 로드에의 증착속도를 나타낸 것인데, (a)는 반사기가 없는 종래의 반응기에서, (b)는 방사율이 10%인 반사물질로 된 반사기를 구비한 반응기에서, (c)는 방사율이 50%인 반사물질로 된 반사기를 구비한 반응기에서 실험한 결과를 각각 나타낸 것이다. Figure 1 shows an internal side view of the entire CVD reactor for producing polysilicon according to an example of the present invention.
2 shows a reflector of a CVD reactor for producing polysilicon according to an example of the present invention.
3 is a temperature distribution photograph of a CVD reactor for producing polysilicon,
Figure 4 shows the deposition rate of the Si on the slim rod in the reactor, (a) is a conventional reactor without a reflector, (b) is a reactor with a reflector made of a reflector having a 10% emissivity, (c) shows the results of experiments in a reactor equipped with a reflector made of a reflecting material having an emissivity of 50%.
종래의 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기는 슬림 로드를 약 1,000℃ 이상의 고온으로 가열하고, 트리클로로실란을 투입하여 열분해시킴으로써 슬림 로드에 실리콘을 석출시키는 과정에 있어서 상기 가열된 에너지가 복사의 형태로 유출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 장치가 없었기 때문에, 많은 에너지 손실이 발생하였고, 이에 따라 에너지 소모량이 상당히 클 수밖에 없었고 실리콘 생산비용도 막대하게 소요되었다. 특히, 상기 실리콘이 슬림 로드가 아니라 반응기의 벽면에 형성되는 것을 방지하기 위해 순환 냉각수를 이용하여 반응기의 벽면의 온도를 계속 낮추는 작업을 하기도 하였는데, 이에 따라 반응기 내부와 반응기 벽면 사이의 온도 차이가 크게 발생하여, 슬림 로드를 가열한 에너지가 더 쉽게 외부로 유출되는 문제가 있었다.
In the conventional CVD reactor for polysilicon production, the heated energy is discharged in the form of radiation in the process of depositing silicon on the slim rod by heating the slim rod to a high temperature of about 1,000 ° C. or higher and thermally decomposing trichlorosilane. Since there were no devices that could effectively block, many energy losses were incurred, which inevitably consumed much energy and costly silicon production. Particularly, in order to prevent the silicon from being formed on the wall of the reactor, rather than the slim rod, circulating cooling water was used to continuously lower the temperature of the wall of the reactor. Accordingly, the temperature difference between the inside of the reactor and the reactor wall was greatly increased. It occurred, there was a problem that the energy that heated the slim rod is more easily leaked to the outside.
이에 본 발명자들은 상기 에너지 손실의 상당 부분이 복사의 형태로 발생함에 착안하여, 도 1에서 보는 바와 같이, 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기(1) 내부에 별도의 반사기(2)를 설치하고, 상기 반사기의 내벽에 반사물질을 형성시킴으로써, 가열된 슬림 로드(3)로부터 유출되는 복사에너지를 효과적으로 차단하고, 상기 반사기를 통해 반사된 복사에너지가 다시 실리콘 석출 반응에 사용될 수 있도록 한 것이다.
Accordingly, the inventors pay attention to the fact that a large part of the energy loss occurs in the form of radiation, and as shown in FIG. 1, a separate reflector 2 is installed inside the
본 발명은 일측면으로서, 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 내부에 삽입되고, 상기 반응기에 설치되어 있는 슬림 로드를 수용할 수 있는 소정의 내부 공간을 가지며, 내벽에 반사물질이 형성된 것을 특징으로 하는 반사기를 제공하는데, 이하에서 상기 반사기에 대해 상세히 설명한다.
The present invention, as one side, is inserted into the CVD reactor for producing polysilicon, has a predetermined internal space for accommodating the slim rod installed in the reactor, the reflector characterized in that a reflective material is formed on the inner wall In the following description, the reflector will be described in detail.
먼저, 상기 반사기는 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 내부에 삽입되는 형태로 제작되고, 슬림 로드를 수용할 수 있는 소정의 내부 공간을 가지는 것이 바람직한데, 이를 통해 가열된 슬림 로드로부터 외부로 유출되는 열을 효과적으로 차단함과 동시에, 상기 반사기에 의해 트리클로로실란의 열분해 반응 공간 자체를 협소하게 만드는 효과가 있기 때문에, 그만큼 내부의 온도를 높게 유지하는 것이 더욱 용이할 수 있다.
First, the reflector is manufactured to be inserted into the CVD reactor for producing polysilicon and preferably has a predetermined internal space for accommodating the slim rod, through which heat is discharged to the outside from the heated slim rod. While effectively blocking and at the same time having an effect of narrowing the pyrolysis reaction space itself of the trichlorosilane by the reflector, it may be easier to keep the internal temperature higher by that amount.
도 2를 통해 상기 반사기의 일례를 제시하였으나, CVD 반응기의 내부에 삽입되고 슬림 로드를 수용할 수 있는 내부 공간만 있으면 상기 반사기의 형태에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 반응 공간을 좁게 만들어 내부 온도의 유지 효과를 극대화할 수 있도록 반사기의 크기를 조절할 수 있고, 그 형태도 복사에너지의 반사에 유리한 형태로 적절히 변경할 수 있다. 도 2는 일반적인 지멘스 반응기와 유사한 형태로, 원통형의 반사기를 일례로 나타낸 것으로서, 도 2와 같이 내부 관찰 및 온도 변화측정을 위해 소정의 홀을 구비할 수도 있으며, 일체형이 아니라 슬림 로드를 둘러싸는 형태로 다수의 반사판을 주위에 배치시키는 방식으로 반사기를 형성시키는 것도 가능하다.
2 shows an example of the reflector, but there is no particular limitation on the shape of the reflector as long as there is an internal space inserted into the CVD reactor and accommodating the slim rod. For example, the size of the reflector can be adjusted to narrow the reaction space to maximize the effect of maintaining the internal temperature, and the shape thereof can be appropriately changed to a shape that is favorable for the reflection of radiant energy. FIG. 2 illustrates a cylindrical reflector as an example, similar to a general Siemens reactor, and may include a predetermined hole for internal observation and temperature change measurement as illustrated in FIG. It is also possible to form the reflector by arranging a plurality of reflecting plates around.
또한, 상기 반사기가 슬림 로드로부터 유출되는 열을 효과적으로 차단하기 위해서는 반사기의 내벽에 반사물질을 형성시키는 것이 매우 중요한데, 상기 반사물질은 복사에너지의 유출을 차단함과 동시에, 상기 복사에너지를 반사시켜 다시 트리클로로실란 열분해 반응에 참여할 수 있도록 돌려보내는 역할을 한다. 이를 통해 트리클로로실란의 열분해에 필요한 약 1,000℃ 이상의 고온을 유지하는 데에 소요되는 에너지량이 현저히 감소될 수 있고, 이에 따라 동일한 에너지를 가했을 때 얻을 수 있는 실리콘 석출량도 크게 증가할 수 있다. 이때, 상기 반사물질을 반사기의 내벽에 형성시키는 방식에는 특별한 제한이 없고, 반사물질을 반사기의 내벽에 코팅시킬 수도 있고, 내벽의 재료에 반사물질을 포함시켜 반사기의 내벽을 제조하는 것도 가능하다.
In addition, in order to effectively block the heat flowing out of the slim rod, it is very important to form a reflective material on the inner wall of the reflector. The reflective material blocks the leakage of radiant energy and at the same time reflects the radiant energy again. It serves to return trichlorosilane to participate in the pyrolysis reaction. As a result, the amount of energy required to maintain a high temperature of about 1,000 ° C. or more necessary for pyrolysis of trichlorosilane can be significantly reduced, and thus, the amount of silicon precipitates obtained by applying the same energy can be greatly increased. In this case, the method of forming the reflective material on the inner wall of the reflector is not particularly limited, and the reflective material may be coated on the inner wall of the reflector, or the inner wall of the reflector may be manufactured by including the reflective material in the material of the inner wall.
상기 반사물질은 녹는점이 1500℃ 이상인 것이 바람직한데, 만약, 상기 반사물질의 녹는점이 1500℃ 미만이면 슬림 로드의 고온에 영향을 받아 반사물질이 녹거나 반사기 내벽에 손상을 줄 수 있기 때문이다. 또한, 상기 반사물질은 반사율이 50％ 이상인 것이 바람직한데, 상기 반사물질의 반사율이 50％ 미만이면 유출되는 복사에너지의 반사효과가 미미하여 에너지 저감에 기여하는 정도가 크지 않을 수 있다.
It is preferable that the reflecting material has a melting point of 1500 ° C. or higher. If the melting point of the reflecting material is less than 1500 ° C., the reflecting material may melt or damage the inner wall of the reflector due to the high temperature of the slim rod. In addition, it is preferable that the reflecting material has a reflectance of 50% or more. If the reflectance of the reflecting material is less than 50%, the reflection effect of the radiant energy flowing out may be insignificant, and thus the degree of contributing to energy reduction may not be large.
또한, 상기 반사물질은 Mo, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 보다 바람직하다. 먼저, Mo는 녹는점이 약 2600℃이고 반사율이 58%이며, Ta는 녹는점이 약 3000℃이고 반사율이 78%이며, W는 녹는점이 3400℃이고 반사율이 62%로서, 모두 녹는점이 충분히 높아 반응기 내부온도에 의해 녹지 않고 유지될 수 있으며, 또한 반사율도 높아 유출되는 복사에너지의 반사효율이 좋다.
In addition, the reflective material is more preferably at least one member selected from the group consisting of Mo, Ta, and W. First of all, Mo has a melting point of about 2600 ° C, a reflectance of 58%, Ta has a melting point of about 3000 ° C, a reflectance of 78%, and W has a melting point of 3400 ° C and a reflectance of 62%. It can be maintained without melting by temperature, and also has a high reflectance, so that the reflection efficiency of the radiant energy flowing out is good.
한편, 본 발명은 또다른 일측면으로서, 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기의 내부에 삽입되고, 상기 반응기에 설치되어 있는 슬림 로드를 수용할 수 있는 소정의 내부 공간을 가지며, 내벽에 반사물질이 형성된 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기를 제공한다. 상기 반사물질은 녹는점이 1500℃ 이상이고, 반사율이 50％ 이상 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도 Mo, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 보다 바람직하다.
On the other hand, the present invention is another aspect, the reflector is inserted into the CVD reactor for polysilicon production, has a predetermined internal space that can accommodate the slim rod installed in the reactor, the reflector formed with a reflective material on the inner wall It provides a CVD reactor for polysilicon production comprising a. It is preferable that melting | fusing point of the said reflecting material is 1500 degreeC or more, and reflectance is 50% or more, and it is more preferable that it is 1 or more types chosen from the group which consists of Mo, Ta, and W especially.
이와 같이, 상기의 반사기를 구비한 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기는 가열된 슬림 로드로부터 유출되는 복사에너지를 효율적으로 차단하고, 그 차단된 에너지를 반사시켜 다시 트리클로로실란의 열분해 반응에 기여할 수 있도록 함으로써, 실리콘 석출에 필요한 약 1,000℃ 이상의 고온을 유지하는 데에 필요한 에너지 소모량이 크게 감소될 수 있고, 이에 따라 실리콘 생산비용이 저감되어 실리콘 생산성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 전자산업의 발전 및 경제성장에 크게 기여할 수 있다.
As described above, the CVD reactor for producing polysilicon having the reflector effectively blocks radiant energy flowing out of the heated slim rod, and reflects the blocked energy so as to contribute to the pyrolysis reaction of trichlorosilane again. The energy consumption required to maintain the high temperature of about 1,000 ° C. or more required for the precipitation of silicon can be greatly reduced, thereby reducing the silicon production cost and improving silicon productivity. Can contribute.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하지만, 이는 본 발명의 보다 완전한 설명을 위한 것이고, 하기 개별실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, which are intended for a more complete description of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following individual examples.
(( 실시예Example ))
(a) 반사기가 설치되지 않은 종래의 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기, (b) 방사율이 10%, 즉 반사율 90%인 반사물질이 내벽에 형성되어 있는 반사기가 설치된 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기, (c) 방사율이 50%, 즉 반사율 50%인 반사물질이 내벽에 형성되어 있는 반사기가 설치된 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기에 있어서, 각각의 반응기에 동일한 열을 함으로써 트리클로로실란을 열분해시켜 실리콘을 석출하는 실험을 행하였고, 이때 각 반응기 내부의 온도분포를 도 3에서 사진을 통해 나타내었으며, 도 4는 각 반응기에서의 Si의 증착속도를 나타낸 것이다.
(a) a conventional CVD reactor for polysilicon production without a reflector, (b) a CVD reactor for polysilicon production with a reflector having a reflector formed on the inner wall of a reflecting material having an emissivity of 10%, i. In a CVD reactor for polysilicon production in which a reflector having 50%, that is, a reflectance of 50%, was formed on the inner wall, an experiment was carried out to thermally decompose trichlorosilane to precipitate silicon by performing the same heat in each reactor. In this case, the temperature distribution inside each reactor is shown through a photograph in FIG. 3, and FIG. 4 shows the deposition rate of Si in each reactor.
먼저, 반사기가 설치되지 않은 종래의 반응기를 살펴보면, 도 3(a)에서 슬림 로드의 주위에서 고온의 분포가 매우 협소하고, 도 4(a)에서 Si의 증착속도도 매우 느림을 알 수 있다. 즉, 반사기가 설치되지 않으면 가열된 슬림 로드로부터 상당량의 에너지가 복사의 형태로 외부로 유출되기 때문에, 슬림 로드의 온도가 높게 유지되기 어려워 실리콘 석출이 용이하지 못함을 알 수 있다. 따라서, 이 경우에는 원활한 실리콘 석출을 위해 더 많은 엄청난 양의 에너지를 계속적으로 가해줘야만 고온의 유지가 가능해지는 것이다.
First, looking at the conventional reactor without a reflector, it can be seen that the distribution of high temperature around the slim rod in Figure 3 (a) is very narrow, the deposition rate of Si in Figure 4 (a) is also very slow. That is, if a reflector is not installed, since a considerable amount of energy flows to the outside in the form of radiation from the heated slim rod, it is difficult to maintain the temperature of the slim rod, and thus it is not easy to deposit silicon. Therefore, in this case, it is possible to maintain the high temperature only by continuously applying a huge amount of energy for smooth silicon deposition.
이에 반해, 반사기가 설치되어 있는 본 발명의 반응기를 살펴보면, 도 3(b)에서 슬림 로드의 주위로 고온의 영역이 넓게 분포되어 있고, 도 4(b)에서도 Si가 매우 빠른 속도로 균일하게 슬림 로드에 증착되고 있음을 알 수 있다. 이는 반사기에 의해 외부로 유출되는 복사에너지가 상당량 차단되고, 반사를 통해 다시 트리클로로실란의 열분해 반응에 기여한 결과로서, 이러한 반사기 설치를 통해 실리콘 석출에 필요한 고온의 유지에 소요되는 에너지량을 크게 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
On the contrary, in the reactor of the present invention in which the reflector is installed, a high temperature region is widely distributed around the slim rod in FIG. 3 (b), and in FIG. 4 (b), Si is uniformly slim at a very high speed. It can be seen that it is deposited on the rod. This is a result of the large amount of radiant energy that is leaked to the outside by the reflector, which contributes to the pyrolysis reaction of trichlorosilane through reflection, which greatly reduces the amount of energy required to maintain the high temperature required for the precipitation of silicon. It can be confirmed that.
또한, 도 3(c)도 반사기가 설치되어 있으므로 슬림 로드 주위로 고온의 영역이 넓게 분포되어 있고, 도 4(c)에서도 Si가 빠른 속도로 슬림 로드에 증착되고 있음을 알 수 있다. 다만, 상기 (b)에 비해 반사율이 낮기 때문에, 상대적으로 (b)보다 반응기 내부온도가 낮고, Si의 증착속도로 느리며 불균일한 점을 보이고 있어, (b)와 같이 반사율이 50% 이상인 반사물질을 사용하는 것이 더욱 효과적임을 확인할 수 있다.In addition, since the reflector is also provided in FIG. 3 (c), a high temperature region is widely distributed around the slim rod, and in FIG. 4 (c), Si is rapidly deposited on the slim rod. However, since the reflectance is lower than that of (b), the internal temperature of the reactor is relatively lower than that of (b), and it is slow and uneven at the deposition rate of Si. It can be seen that it is more effective to use.
1: 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기
2: 반사기
3: 슬림 로드1: CVD reactor for polysilicon production
2: reflector
3: slim rod
Claims (8)
A reflector, which is inserted into a CVD reactor for producing polysilicon, has a predetermined internal space for accommodating a slim rod installed in the reactor, and has a reflective material formed on an inner wall thereof.
상기 반사물질은 녹는점이 1500℃ 이상인 것을 특징으로 하는 반사기.
The method according to claim 1,
The reflector is characterized in that the melting point of 1500 ℃ or more.
상기 반사물질은 반사율이 50％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사기.
The method according to claim 1 or 2,
And the reflecting material has a reflectance of at least 50%.
상기 반사물질은 Mo, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반사기.
The method according to claim 3,
The reflector is a reflector, characterized in that at least one selected from the group consisting of Mo, Ta and W.
CVD reactor for polysilicon production, comprising a reflector having a predetermined internal space inserted into the CVD reactor for producing polysilicon and containing a slim rod installed in the reactor and having a reflective material formed on an inner wall thereof .
상기 반사물질은 녹는점이 1500℃ 이상인 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기.
The method according to claim 5,
The reflective material is a CVD reactor for producing polysilicon, characterized in that the melting point is 1500 ℃ or more.
상기 반사물질은 반사율이 50％ 이상인 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기.
The method according to claim 5 or 6,
The reflecting material is a CVD reactor for producing polysilicon, characterized in that the reflectance is 50% or more.
상기 반사물질은 Mo, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조용 CVD 반응기.The method according to claim 7,
The reflective material is a CVD reactor for producing polysilicon, characterized in that at least one selected from the group consisting of Mo, Ta and W.
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