KR20130019182A - Poly silicon deposition device - Google Patents

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KR20130019182A
KR20130019182A KR1020110081175A KR20110081175A KR20130019182A KR 20130019182 A KR20130019182 A KR 20130019182A KR 1020110081175 A KR1020110081175 A KR 1020110081175A KR 20110081175 A KR20110081175 A KR 20110081175A KR 20130019182 A KR20130019182 A KR 20130019182A
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core rod
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silicon core
reaction gas
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KR1020110081175A
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이욱준
박성은
강승오
박종훈
박건
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(주)세미머티리얼즈
박건
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Abstract

PURPOSE: A polysilicon manufacturing device for improving reaction gas flow by using a horizontal nozzle unit is provided to improve an evacuation rate of a powder by arranging a nozzle unit in a horizontal direction to allow reaction gas around a silicon core rod to have smooth upward drift. CONSTITUTION: A polysilicon manufacturing device for improving reaction gas flow by using a horizontal nozzle unit includes a bell-jar reactor(110), an electrode unit(120), a silicon core rod unit(130), a jacket unit(140), and a nozzle unit(160). The bell-jar reactor comprises a gas injection pipe(112) and a gas exhausting pipe(114), wherein reaction gas is provided to the gas injection pipe, and the gas exhausting pipe releases exhaust gas. A chamber(111) is formed in the bell-jar reactor. The electrode unit penetrates through a bottom board of the bell-jar reactor and protrudes toward inside of the chamber. The electrode unit includes a first electrode(122) and a second electrode(124) that are placed apart from each other. The silicon core rod unit connects the first electrode and the second electrode to supply a current induced in the first electrode to the second electrode. As the silicon core rod unit is heated, the reaction gas is thermally decomposed, and thus silicon is formed on a surface of the silicon core rod unit. The jacket unit is arranged to surround circumference of the silicon core rod unit to heat the silicon core rod unit. The nozzle unit is connected to the gas injection pipe to uniformly spray the reaction gas to a lower circumference of the silicon core rod unit. The jacket unit has a cylindrical shape with its top and bottom opened. A lower part of the jacket unit is separated from the bottom board of the reactor to improve the flow of the reaction gas.

Description

수평형 노즐부를 이용하여 반응가스 흐름을 개선한 폴리실리콘 제조장치{POLY SILICON DEPOSITION DEVICE}POLY SILICON DEPOSITION DEVICE} Improved Reaction Gas Flow Using Horizontal Nozzle

본 발명은 폴리실리콘 제조장치에 관한 것으로, 반응가스를 공급하는 노즐부를 수평형으로 배치하여, 반응가스의 흐름을 개선하고 파우더의 배출을 원활하게 하며 덴드라이트(Dendrite) 발생을 저감할 수 있는 폴리실리콘 제조장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for producing polysilicon, wherein a nozzle unit for supplying a reaction gas is horizontally disposed to improve the flow of the reaction gas, facilitate the discharge of powder, and reduce the generation of dendrite. It relates to a silicon manufacturing apparatus.

다결정 상태의 고순도 실리콘인 폴리실리콘(polysilicon 또는 polycrystalline silicon)은 실리콘결정형 태양전지의 원료로 사용된다.Polysilicon (polysilicon or polycrystalline silicon), which is high-purity silicon in a polycrystalline state, is used as a raw material for silicon crystalline solar cells.

현재 폴리실리콘 생산 공장에서는 실리콘 석출용 실란원료, 즉 Si-H-Cl계 화합물 가운데에서, 삼염화실란(trichloro-silane) 또는 모노실란(mono-silane) 가운데 한 가지를 선택하여 사용하고 있다. 이외에도 사염화실란 및 이염화실란이 채택될 수 있지만, 모노실란에 비해 경제성이 좋지 못하다.Currently, polysilicon production plants use one of trichloro-silane or mono-silane among silicon precipitation silane raw materials, that is, Si-H-Cl-based compounds. In addition, tetrachloride and dichlorosilane may be adopted, but it is not economically good compared to monosilane.

가스화공정으로 제조되는 초고순도의 실란원료로부터 고체상태의 폴리실리콘을 형성시키는 과정을 실리콘 석출공정이라 한다.The process of forming the solid polysilicon from the ultra-high purity silane raw material manufactured by the gasification process is called silicon precipitation process.

실란원료 가스는 고온에서의 수소환원반응 및 열분해를 통해 실리콘 원소를 생성시키고, 이 실리콘 원소가 막대(rod) 또는 입자의 표면에 다결정상태로 실리콘 결정을 형성시켜 나간다. The silane raw material gas generates silicon element through hydrogen reduction reaction and pyrolysis at high temperature, and the silicon element forms silicon crystal in polycrystalline state on the surface of rod or particle.

이러한 실리콘 석출공정으로는, 막대형 제품 생산용 종형(bell-jar) 반응기를 이용하는 지멘스(Simens) 석출법과, 입자형 제품 생산용 유동층석출법(fluidized bed reactor: FBR)을 이용하는 유동층석출법(이를 'FBR법' 이라 함) 이 있다.Such silicon precipitation processes include Simens precipitation using a bell-jar reactor for producing rod-shaped products and fluidized bed precipitation using a fluidized bed reactor (FBR) for producing particulate products. Called the FBR Act.

모노실란을 실란원료 가스로 이용하여 지멘스 석출법을 이용하는 실리콘 석출공법의 경우, 종형 반응기 내에서 파우더가 발생되는 문제가 있다. 이러한 파우더는 종형 반응기 내의 온도 측정을 방해함은 물론, 실리콘 코어 로드의 표면을 불균질하게 하여 품질에 악영향을 끼친다.In the case of the silicon precipitation method using the Siemens precipitation method using monosilane as the silane raw material gas, there is a problem that powder is generated in the vertical reactor. These powders not only interfere with temperature measurements in the vertical reactors, but also make the surface of the silicon core rods uneven, adversely affecting quality.

본 발명은 반응가스의 흐름을 개선하여 덴드라이트 발생을 저감할 수 있는 폴리실리콘 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polysilicon production apparatus that can reduce the generation of dendrites by improving the flow of the reaction gas.

관련선행기술로는 대한민국 등록특허 등록번호 10-1039659호 (공고일자 2011년 6월 8일) '폴리실리콘 증착장치'가 있다.Related prior arts include Korean Patent Registration No. 10-1039659 (announcement date June 8, 2011) 'polysilicon deposition apparatus'.

본 발명의 목적은 반응가스를 공급하는 노즐부를 수평형으로 배치하여 실리콘 코어 로드부 주변으로 흐르는 반응가스의 흐름을 개선한 폴리실리콘 제조장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a polysilicon manufacturing apparatus that improves the flow of the reaction gas flowing around the silicon core rod portion by arranging the nozzle unit for supplying the reaction gas in a horizontal type.

본 발명은 다륵 목적은 반응가스의 흐름을 개선하여 파우더 배출을 원활하게 하고, 덴드라이트 발생을 저감할 수 있는 폴리실리콘 제조장치를 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a polysilicon production apparatus that can improve the flow of the reaction gas to facilitate powder discharge, and reduce the generation of dendrites.

본 발명은 반응가스를 공급받는 가스 투입관 및 배출가스를 배출하는 가스 배출관를 구비하며 내부에 챔버를 형성하는 종형(bell-jar) 반응기; 상기 종형 반응기의 바닥판을 관통하여 상기 챔버의 내부로 돌출 형성되며 서로 이격 배치되는 제1전극 및 제2전극을 포함하는 전극부; 상기 제1전극으로 인가된 전류를 상기 제2전극으로 통전시키도록 연결 형성되며, 가열됨에 따라 반응가스를 열분해하여 표면상에 실리콘을 석출하는 실리콘 코어 로드부; 상기 실리콘 코어 로드부의 둘레를 감싸도록 배치되어 상기 실리콘 코어 로드부를 가열하는 자켓부; 및 상기 가스 투입관에 연결되어 상기 실리콘 코어 로드부의 하부 둘레에 균일하게 반응가스를 분사하는 노즐부;를 포함하되, 상기 자켓부는 상하가 개방된 통형상을 가지며 하단이 상기 반응기 바닥판과 이격되어 반응가스의 흐름을 개선한 것을 특징으로 한다.The present invention includes a bell-jar reactor having a gas inlet tube for receiving a reaction gas and a gas outlet tube for discharging the exhaust gas and forming a chamber therein; An electrode part including a first electrode and a second electrode which protrude through the bottom plate of the vertical reactor and are spaced apart from each other; A silicon core rod unit which is formed to connect an electric current applied to the first electrode to the second electrode, and thermally decomposes a reaction gas to precipitate silicon on the surface as it is heated; A jacket part arranged to surround a circumference of the silicon core rod part to heat the silicon core rod part; And a nozzle unit connected to the gas inlet tube to uniformly inject a reaction gas around the lower portion of the silicon core rod unit, wherein the jacket unit has a tubular shape of which an upper and lower sides are opened and a lower end thereof is spaced apart from the reactor bottom plate. It is characterized by improving the flow of the reaction gas.

상기 노즐부는 링 형상으로 형성되는 주배관과, 상기 주배관에 구비되는 복수개의 분사홀을 포함한다. 이 때, 상기 노즐부는 상기 주배관이 복수개의 동심원 형상으로 구비될 수 있다.The nozzle unit includes a main pipe formed in a ring shape, and a plurality of injection holes provided in the main pipe. In this case, the main nozzle may be provided with a plurality of concentric circles.

또한, 상기 노즐부는 링 형상으로 형성되는 주배관과, 상기 주배관에 수직방향으로 연결된 복수개의 분사관을 포함할 수 있다.The nozzle unit may include a main pipe formed in a ring shape, and a plurality of injection pipes connected in a vertical direction to the main pipe.

한편, 상기 자켓부는 상기 반응기에 지지대를 통하여 연결된다.On the other hand, the jacket portion is connected to the reactor through a support.

그리고, 본 발명에 따른 폴리실리콘 제조장치는 상기 자켓부의 하단과, 상기 반응기의 바닥판 사이에 배치되며, 가스유입홀을 구비하는 유량조절부를 더 포함할 수 있다.
In addition, the polysilicon manufacturing apparatus according to the present invention may further include a flow rate control unit disposed between the lower end of the jacket portion and the bottom plate of the reactor, the gas inlet hole.

본 발명에 따른 폴리 실리콘 제조장치는 반응가스를 공급하는 노즐부가 수평방향으로 배열되어 실리콘 코어 로드 주변의 반응가스가 원활한 상승흐름을 가지도록함으로써 파우더 배출 속도를 향상시키고 덴드라이트 발생을 억제하는 효과를 가져온다.In the polysilicon manufacturing apparatus according to the present invention, the nozzle parts supplying the reaction gas are arranged in a horizontal direction so that the reaction gas around the silicon core rod has a smooth upward flow, thereby improving the powder discharge rate and suppressing dendrite generation. Bring.

또한, 본 발명에 따른 폴리 실리콘 제조장치는 반응가스 흐름을 원활하게 하여 균일한 표면을 가지는 폴리실리콘을 제조할 수 있는 효과를 가져온다.
In addition, the polysilicon manufacturing apparatus according to the present invention has an effect that can produce a polysilicon having a uniform surface by smoothing the reaction gas flow.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치의 종방향 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치의 종방향 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 폴리실리콘 제조장치의 노즐부의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 노즐부가 실리콘 코어 로드부와 나란하게 배치된 폴리실리콘 제조장치(비교예)의 자켓부 내부온도 분포와, 노즐부가 실리콘 코어 로드부 하부에 링형상으로 배치된 본 발명에 따른 폴리실리콘 제조장치(실시예)의 자켓부 내부온도 분포를 나타낸 도면,
도 6은 비교예와 실시예의 자켓부 내부 온도분포를 나타낸 그래프,
도 7은 비교예와 실시예의 자켓부 내부 반응가스의 속도를 나타낸 도면임.1 is a view schematically showing a longitudinal cross-sectional structure of a polysilicon manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a longitudinal cross-sectional structure of a polysilicon manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
3 and 4 is a view schematically showing another embodiment of the nozzle unit of the polysilicon production apparatus according to the present invention,
5 is a polysilicon production according to the present invention in which the nozzle portion of the polysilicon manufacturing apparatus (comparative example) in which the nozzle portion is arranged in parallel with the silicon core rod portion, and the nozzle portion is arranged in a ring shape under the silicon core rod portion. Figure showing the internal temperature distribution of the jacket portion of the device (example),
Figure 6 is a graph showing the temperature distribution inside the jacket of the comparative example and the embodiment,
7 is a view showing the speed of the reaction gas inside the jacket of the comparative example and the embodiment.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반응가스 흐름을 개선한 폴리실리콘 제조장치에 관하여 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings it will be described with respect to the polysilicon production apparatus to improve the reaction gas flow in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 반응가스 흐름을 개선함으로써 파우더의 배출을 원활하게 하고, 증착효율을 향상시킬 수 있도록 한 폴리실리콘 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polysilicon manufacturing apparatus that can smoothly discharge the powder by improving the reaction gas flow and improve the deposition efficiency.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치의 종방향 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a longitudinal cross-sectional structure of a polysilicon manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치(100)는, 반응가스를 공급받는 가스 투입관(112) 및 배출가스를 배출하는 가스 배출관(114)를 구비하며 내부에 챔버(111)를 형성하는 종형(bell-jar) 반응기(110)와, 종형 반응기(110)의 바닥판을 관통하여 상기 챔버(111)의 내부로 돌출 형성되며 서로 이격 배치되는 제1전극(122) 및 제2전극(124)을 포함하는 전극부(120)와, 상기 제1전극(122)으로 인가된 전류를 상기 제2전극(124)으로 통전시키도록 연결 형성되며, 가열됨에 따라 반응가스를 열분해하여 표면상에 실리콘을 석출하는 실리콘 코어 로드부(130)와, 상기 실리콘 코어 로드부(130)의 둘레를 감싸도록 배치되어 상기 실리콘 코어 로드부(130)를 가열하며, 상하가 개방된 통형상을 가지며 하단이 상기 반응기 바닥판과 이격되게 형성되는 자켓부(140)와, 상기 가스 투입관(112)에 연결되어 반응가스를 실리콘 코어 로드부(130)로 분사하는 노즐부(160)를 포함한다.Polysilicon manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, having a gas inlet pipe 112 for receiving the reaction gas and the gas discharge pipe 114 for discharging the exhaust gas to form a chamber 111 therein The first electrode 122 and the second electrode 124 formed to protrude into the chamber 111 through the bell-jar reactor 110 and the bottom plate of the bell reactor 110, and spaced apart from each other. And an electrode portion 120 including the electrode portion 120 and a current to be applied to the first electrode 122 to the second electrode 124. The silicon core rod part 130 for depositing the silicon core rod part 130 is disposed to surround a circumference of the silicon core rod part 130 to heat the silicon core rod part 130, and has a tubular shape of which an upper and lower sides are open, and a lower end of the silicon core rod part 130. Jacket portion 140 formed to be spaced apart from the reactor bottom plate, and the gas input pipe ( And a nozzle unit 160 connected to the nozzle 112 to inject the reaction gas into the silicon core rod unit 130.

본 발명의 노즐부(160)는 도시된 바와 같이, 실리콘 코어 로드부(130)의 하부에 수평방향으로 형성되어 있다. 종래에는 노즐부가 실리콘 코어 로드부(130)와 나란하게 배열되어 있었으나, 노즐부가 실리콘 코어 로드부(130)의 길이 방향으로 나란하게 형성된 경우 자켓부(140) 내부의 하부 온도분포가 넓게 나타나서 파우더 생성 속도가 빠르고 파우더 생성량이 많은 문제점을 가지고 있었다.The nozzle unit 160 of the present invention is formed in the horizontal direction in the lower portion of the silicon core rod 130, as shown. Conventionally, the nozzle portion is arranged side by side with the silicon core rod 130, but when the nozzle portion is formed side by side in the longitudinal direction of the silicon core rod 130, the lower temperature distribution inside the jacket portion 140 appears to produce a powder It was fast and had a lot of powder production problems.

또한, 노즐부가 실리콘 코어 로드부(130)와 나란하게 배열되는 분사되는 반응가스가 실리콘 코어 로드부(130) 둘레를 따라 회전하는 회전흐름이 강하게 나타나기 때문에, 폴리실리콘의 표면에 회오리 형태가 나타나는 문제점을 가지고 있었다. 또한 반응가스가 실리콘 코어 로드부(130)의 일측면에서만 분사되기 때문에 노즐에 인접한 부분에서 불균형한 증착이 이루어지는 문제점을 가지고 있었다.In addition, since the rotation flow of the reaction gas sprayed along the silicon core rod 130 circumvented by the nozzle unit arranged side by side with the silicon core rod 130 is strongly represented, a whirlwind shape appears on the surface of the polysilicon. Had In addition, since the reaction gas is injected only from one side of the silicon core rod 130, there is a problem that unbalanced deposition is performed at a portion adjacent to the nozzle.

반면에, 본원발명은 노즐부(160)가 링 형상으로 실리콘 코어 로드부(130) 하부에 배치됨으로써, 분사되는 반응가스가 회전흐름을 나타내지 않고 수직방향으로 상승하는 흐름을 나타내게 된다. 따라서 자켓부(140) 내부의 하부 온도를 낮출수 있으며, 표면에 균일한 증착이 이루어지게 된다.
On the other hand, the present invention shows that the nozzle portion 160 is disposed below the silicon core rod portion 130 in a ring shape, so that the injected reaction gas does not show a rotational flow and rises in the vertical direction. Therefore, the lower temperature inside the jacket 140 may be lowered, and uniform deposition may be performed on the surface.

또한, 종래의 자켓부는 하단이 종형 반응기(110)의 바닥판(110a)과 연결되어 있어 반응가스가 자켓부(140) 내부에서 역류하거나, 반응가스가 자켓부 내부에서 와류를 형성하는 문제점을 가지고 있었다.In addition, the conventional jacket portion has a problem that the lower end is connected to the bottom plate (110a) of the vertical reactor 110, the reaction gas flows back in the jacket portion 140, or the reaction gas forms a vortex inside the jacket portion there was.

본 발명은 자켓부(140)의 하단이 종형 반응기(110)의 바닥판과 이격되도록 함으로써, 이격된 공간으로 챔버(111) 내부의 가스가 유입될 수 있도록 함으로써 자켓부(140) 내부의 반응가스 흐름을 개선하는 것을 특징으로 한다.
The present invention allows the bottom of the jacket 140 to be spaced apart from the bottom plate of the vertical reactor 110, so that the gas inside the chamber 111 can be introduced into the spaced space by the reaction gas inside the jacket 140 It is characterized by improving the flow.

이하, 본 발명에 따른 반응가스 흐름을 개선한 폴리실리콘 제조장치의 각각의 구성요소에 관하여 상세하게 살펴본다.Hereinafter, each component of the polysilicon manufacturing apparatus having improved reaction gas flow according to the present invention will be described in detail.

종형 반응기(110)는, 상단부가 종형(bell-jar) 형상으로 이루어지며, 측벽부는 밀폐된 원형 둘레를 가지며, 저부가 평탄한 바닥판으로 형성된 반응기(reactor)를 의미한다.The vertical reactor 110 refers to a reactor in which the upper end is formed in a bell-jar shape, the side wall part has a closed circular circumference, and the bottom part is formed of a flat bottom plate.

이러한 종형 반응기(110)는, 하부가 개방된 종(bell) 형상을 가지는 반응기 몸체(110b)와, 상기 반응기 몸체(110b)의 하단을 폐쇄하는 바닥판(110a)을 포함한다. 반응기 몸체(110b)와 바닥판(110a)에는 온도조절을 위한 냉각로드(미도시)를 구비한다.The vertical reactor 110 includes a reactor body 110b having a bell shape with an open bottom, and a bottom plate 110a for closing the bottom of the reactor body 110b. The reactor body 110b and the bottom plate 110a are provided with a cooling rod (not shown) for temperature control.

여기서, 종형 반응기(110) 내부의 밀폐된 공간을 챔버(111)라 한다.Here, the closed space inside the vertical reactor 110 is referred to as the chamber 111.

상기 챔버(111)는 내부로 도입된 반응가스가 실리콘 코어 로드부(130)의 가열에 의해 열분해됨에 따라 폴리실리콘을 석출하는 수용공간을 형성한다.The chamber 111 forms an accommodating space for depositing polysilicon as the reaction gas introduced therein is pyrolyzed by heating of the silicon core rod 130.

이를 위해, 챔버(111)의 바닥판에는 반응가스를 공급받는 가스 투입관(112)와, 반응 후의 배출가스를 배출하는 가스 배출관(114) 각각이 연통 형성된다. 가스 배출관(114)은 입구가 자켓부(140)의 상단보다 높은 높이에 형성되어, 상기 자켓부(140)의 상단으로 배출되는 가스가 상기 가스 배출관(114)으로 용이하게 흘러 나갈수 있도록 하는 것이 바람직하다.To this end, the bottom plate of the chamber 111 is formed in communication with each of the gas inlet pipe 112 for receiving the reaction gas and the gas discharge pipe 114 for discharging the exhaust gas after the reaction. The gas discharge pipe 114 has an inlet formed at a height higher than the top of the jacket part 140, so that the gas discharged to the top of the jacket part 140 can easily flow out into the gas discharge pipe 114. Do.

상기 투입관(112)의 상단에는 링 형상으로 실리콘 코어 로드부(130)의 둘레를 감싸는 형태의 노즐부(160)가 연결된다.The nozzle unit 160 of the form surrounding the circumference of the silicon core rod 130 in a ring shape is connected to the upper end of the inlet tube 112.

노즐부(160)는 링(ring) 형상을 가지는 주배관(162)과, 상기 주배관(162)에 구비되는 복수개의 분사홀(163)을 포함한다. 실리콘 코어 로드부(130)의 표면에 균일한 반응가스가 공급되도록 하기 위해서, 상기 분사홀(163)은 등간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
The nozzle unit 160 includes a main pipe 162 having a ring shape and a plurality of injection holes 163 provided in the main pipe 162. In order to supply a uniform reaction gas to the surface of the silicon core rod 130, the injection holes 163 may be formed at equal intervals.

전극부(120)는, 종형 반응기(110)의 바닥판(110a)을 관통하여 챔버(111) 내부로 돌출 형성되는 제1전극(122) 및 제2전극(124)을 포함한다.The electrode unit 120 includes a first electrode 122 and a second electrode 124 that penetrate through the bottom plate 110a of the vertical reactor 110 and protrude into the chamber 111.

이때, 상기 제1전극(122) 및 제2전극(124)의 하단부는 외부 전원과 연결되며, 상단부는 각각 폴리실리콘 코어 로드부(130)의 양단부와 연결된다.In this case, lower ends of the first electrode 122 and the second electrode 124 are connected to an external power source, and upper ends are respectively connected to both ends of the polysilicon core rod part 130.

여기서, 제1전극(122)은 외부로부터 전류를 인가 받는 전극 부위이며, 이와 달리 제2전극(124)은 상기 제1전극(122)으로부터 인가된 전류를 폴리 실리콘 코어 로드부(130)에 의해 통전 받는 전극 부위이다.
Here, the first electrode 122 is an electrode portion to which a current is applied from the outside, whereas the second electrode 124 uses the polysilicon core rod 130 to transmit current applied from the first electrode 122. It is the electrode part which receives electricity.

폴리실리콘 코어 로드부(130)는 종형 반응기(110)의 저부 상에 배치된 제1전극(122)과, 상기 제2전극(124) 사이를 연결하는 형상을 가진다. 즉, 역 U자 형상으로 제1전극(122)과 제2전극(134) 사이를 연결한다.The polysilicon core rod 130 has a shape connecting the first electrode 122 and the second electrode 124 disposed on the bottom of the vertical reactor 110. That is, the first electrode 122 and the second electrode 134 are connected in an inverted U shape.

제1전극(122)으로 초기 전류가 인가되면 상기 폴리실리콘 코어 로드부(130)를 통해 제2전극(124)까지 통전된다. 그리고 폴리실리콘 코어 로드부(130)는 전기저항 가열된다. When an initial current is applied to the first electrode 122, the polysilicon core rod 130 is energized to the second electrode 124. The polysilicon core rod unit 130 is heated in electrical resistance.

폴리실리콘 코어 로드(130)는 이러한 전극부(120)에 의한 통전 작용에 따라, 전기저항 가열되어 발열하는데, 공급된 반응가스를 열분해함으로써, 표면상으로 폴리실리콘을 석출한다.
The polysilicon core rod 130 is heated by electric resistance by the electric current acting by the electrode unit 120, and generates heat. By thermally decomposing the supplied reaction gas, polysilicon is deposited on the surface.

자켓부(140)는, 실리콘 코어 로드부(130)가 전기저항 가열되기까지 비저항을 낮추어주도록 예열시키는 가열수단이다. 이를 위해, 상기 자켓부(140)는 실리콘 코어 로드부(130)의 외주면에 근접 배치되어 내부 유동하는 열매체를 순환하는 열교환기의 형태를 띠고 있다. 자켓부(140)의 내부로는 반응가스가 상향의 흐름을 가지도록 공급된다. The jacket 140 is a heating means for preheating the silicon core rod 130 to lower the specific resistance until the electrical resistance is heated. To this end, the jacket 140 is disposed close to the outer circumferential surface of the silicon core rod 130 to take the form of a heat exchanger circulating the heat medium flowing inside. The reaction gas is supplied to the inside of the jacket 140 to have an upward flow.

반응가스는 반응가스 투입관(112)에 의하여 실리콘 코어 로드부(130) 주변으로 공급된다.The reaction gas is supplied around the silicon core rod unit 130 by the reaction gas inlet tube 112.

본 발명은 자켓부(140)의 하단과 반응기(110)의 바닥판 사이에 이격공간을 형성하여, 반응가스의 상향 흐름을 원활하게 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 자켓부(140)의 하단과 반응기(110)의 바닥판 사이로 챔버 내부의 기체가 유입되도록 함으로써 반응가스의 상향 흐름을 원활하게 한 것이다.The present invention forms a spaced space between the bottom of the jacket portion 140 and the bottom plate of the reactor 110, it characterized in that the smooth flow of the reaction gas up. That is, by allowing the gas inside the chamber to flow between the bottom of the jacket 140 and the bottom plate of the reactor 110, the upward flow of the reaction gas is smoothed.

도시한 실시예의 경우 자켓부(140)의 하단과 반응기(110)의 바닥판 사이에 링 형상으로 완전히 개방된 형태이나, 후술하는 실시예와 같이 이격공간에 유량 가스유입홀을 구비하는 유량조절부를 별도로 구비하는 형태가 될 수도 있다.In the illustrated embodiment, the lower end of the jacket 140 and the bottom plate of the reactor 110 are completely open in a ring shape, but the flow rate adjusting part including the flow rate gas inlet hole in the separation space as in the following embodiment It may be a form provided separately.

자켓부(140)는 도시된 바와 같이 별도의 지지대(145)에 의하여 반응기(110)의 바닥판과 이격된 상태로 고정될 수 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니고, 자켓부(140)의 하단이 반응기 바닥판(110a)과 이격공간을 유지할 수 있는 상태로 고정되면 족하다.Jacket portion 140 may be fixed to the spaced apart from the bottom plate of the reactor 110 by a separate support 145 as shown, but is not limited to this form, the bottom of the jacket portion 140 It is sufficient if it is fixed in a state capable of maintaining the space between the reactor bottom plate (110a) and space.

종래에는 자켓부(140)의 하부로 가스가 유입되지 않는 구조를 가지고 있어서, 가스 투입관(112)을 통해서 공급되는 반응가스의 유량이 작은 경우 백 플로우(back flow)가 발생해 자켓 내부 반응가스의 상승 흐름에 방해를 준다. 따라서 상승 속도가 낮아 파우더가 배출되는 시간이 길어져 덴드라이트 발생이 쉬운 문제점을 가지고 있었다. 또한 백 플로우(back flow)를 없애기 위해 반응가스의 유량을 증가시키게 되면 자켓부 내부에서 와류가 발생하여 파우더의 배출을 방해하고, 이로인해 덴드라이트 발생이 쉬운 문제점을 가지고 있었다.Conventionally, since the gas does not flow into the lower portion of the jacket part 140, when the flow rate of the reaction gas supplied through the gas inlet tube 112 is small, a back flow occurs and the reaction gas inside the jacket is generated. Disturbs the rising flow of the. Therefore, the rise rate is low, the time the powder is discharged long has had a problem that is easy to generate dendrites. In addition, when the flow rate of the reaction gas is increased in order to eliminate the back flow, vortices occur inside the jacket to prevent the powder from being discharged, and thus, dendrites are easily generated.

본 발명은 자켓부(140) 하단이 종형 반응기(110)의 바닥판(110a)과 이격되도록 함으로써, 반응가스의 상승 흐름을 개선하여 파우더 발생을 적게하며, 백 플로우의 영향을 없앰으로써 덴드라이트 발생을 저감한 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the bottom of the jacket 140 is spaced apart from the bottom plate 110a of the vertical reactor 110, thereby improving the flow of the reaction gas, thereby reducing the generation of powder and generating the dendrites by eliminating the influence of the back flow. It characterized in that the reduced.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치의 종방향 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing a longitudinal cross-sectional structure of a polysilicon manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

제1실시예는 자켓부(140)의 하단과 종형 반응기(110)의 바닥판 사이에 이격공간이 형성된 형태를 가지고 있었으나, 제2실시예는 자켓부(140)의 하단과 종형 반응기(110)의 바닥판 사이에 유량조절부(150)를 구비하는 것을 특징으로 한다.The first embodiment had a form in which a space between the bottom of the jacket portion 140 and the bottom plate of the vertical reactor 110 was formed, the second embodiment is the bottom of the jacket 140 and vertical reactor 110 It characterized in that it comprises a flow control unit 150 between the bottom plate.

유량조절부(150)는 자켓부(140)와 동일한 형태의 통형상을 가지는 것으로, 자켓부(140)의 하단과 종형 반응기(110)의 바닥판 사이에 연결된다.Flow control unit 150 has a tubular shape of the same shape as the jacket portion 140, is connected between the bottom of the jacket portion 140 and the bottom plate of the vertical reactor (110).

유량조절부(150)는 하나 또는 그 이상의 가스 유입홀을 구비하며, 복수개의 가스유입홀(152)이 구비되는 경우 복수개가 방사상으로 균등하게 형성되는 것이 바람직하다. 가스 유입홀(152)을 통해서 챔버내의 가스가 자켓부(140)로 유입되는데, 가스 유입홀(152)이 방사상으로 균일하게 형성되지 않으면 자켓부(140) 내부의 반응가스가 불균일하게 공급될 수 있기 때문이다.The flow rate control unit 150 includes one or more gas inlet holes, and when a plurality of gas inlet holes 152 are provided, the plurality of flow rate adjusting units 150 may be radially evenly formed. Gas in the chamber is introduced into the jacket 140 through the gas inlet hole 152. If the gas inlet hole 152 is not radially uniformly formed, the reaction gas inside the jacket 140 may be unevenly supplied. Because there is.

제1실시예의 경우 자켓부(140)와 종형 반응기(110)가 이격된 상태로 고정되어야 하는 것으로, 자켓부(140)를 별도의 지지대(145)에 의하여 반응기(110)의 바닥판과 연결되었으나, 본 실시예의 경우 종형 반응기(110)의 바닥판에 유량조절부(150)가 연결되고, 유량조절부(150)에 자켓부(140)가 연결되는 형태로 구성될 수 있다.In the first embodiment, the jacket 140 and the vertical reactor 110 are to be fixed in a spaced apart state, and the jacket 140 is connected to the bottom plate of the reactor 110 by a separate support 145. In the present embodiment, the flow rate control unit 150 is connected to the bottom plate of the vertical reactor 110, and the jacket 140 may be connected to the flow rate control unit 150.

도시한 실시예에서는 유량조절부(150)가 자켓부(140)와 별도로 형성되어 있으나, 유량조절부(150)를 자켓부(140)와 일체로 형성할 수도 있다.In the illustrated embodiment, the flow controller 150 is formed separately from the jacket 140, but the flow controller 150 may be integrally formed with the jacket 140.

공정 조건에 따라서 다양한 형태의 유량조절부를 사용할 수 있으며, 유량조절부(150)에서 가스유입홀(152)이 차지하는 면적인 개구율을 조절하여 가스의 유입량을 조절할 수 있다. 또한 코어 로드부(130)의 주변에 균일한 가스가 공급될 수 있도록 가스유입홀(152)은 대칭 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
Various types of flow control units may be used according to process conditions, and the flow rate of the gas may be controlled by adjusting the opening ratio of the area occupied by the gas inlet hole 152 in the flow control unit 150. In addition, the gas inlet hole 152 is preferably formed in a symmetrical form so that a uniform gas can be supplied around the core rod unit 130.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 폴리실리콘 제조장치의 노즐부의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.3 and 4 are diagrams schematically showing another embodiment of the nozzle unit of the polysilicon production apparatus according to the present invention.

도 3은 링 형상의 주배관(162, 166)이 2개가 구비되며, 이들이 동심원 형태로 배열된 것을 나타낸 것이다. 각각의 주배관(162, 166)에는 복수개의 분사홀(163, 167)이 형성된다. 이러한 형태는 실리콘 코어 로드부의 직경이 크거나 반응가스 유량이 많을 경우 사용될 수 있다. 도시한 실시예의 경우 2개의 주배관을 포함하나, 3개 이상의 주배관이 동심원 형태로 배열되도록 구성할 수도 있다.3 is provided with two ring-shaped main pipes 162 and 166, and they are arranged in a concentric circle shape. Each of the main pipes 162 and 166 is provided with a plurality of injection holes 163 and 167. This form can be used when the diameter of the silicon core rod portion is large or the reaction gas flow rate is large. In the illustrated embodiment, two main pipes may be included, but three or more main pipes may be arranged in concentric circles.

도 4는 노즐부(160)가 링형상의 주배관(162)과, 상기 주배관(162)에서 수직방향으로 연장형성되는 복수개의 분사관(164)을 포함한다. 분사관(164)의 상단으로 반응가스가 분사되는 것으로, 분사관(164)은 반응가스의 분사방향을 안내하는 역할을 수행한다. 또한 분사관(164)의 길이를 조절함으로써 반응가스의 분사위치를 조절할 수도 있다. 분사관(164)은 도 3의 분사홀과 마찬가지로 주배관(162) 상에 균등한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
4 shows that the nozzle unit 160 includes a ring-shaped main pipe 162 and a plurality of injection pipes 164 extending in the vertical direction from the main pipe 162. The reaction gas is injected into the upper end of the injection pipe 164, the injection pipe 164 serves to guide the injection direction of the reaction gas. In addition, the injection position of the reaction gas may be adjusted by adjusting the length of the injection pipe 164. The injection pipe 164 is preferably disposed at equal intervals on the main pipe 162 similar to the injection hole of FIG.

실시예Example

도 5는 노즐부가 실리콘 코어 로드부와 나란하게 배치된 폴리실리콘 제조장치(비교예)의 자켓부 내부온도 분포와, 노즐부가 실리콘 코어 로드부 하부에 링형상으로 배치된 본 발명에 따른 폴리실리콘 제조장치(실시예)의 자켓부 내부온도 분포를 나타낸 것이다. 인덱스에 나타낸 바와 같이 파란색에 가까울수록 온도가 낮은 것이고, 붉은색에 가까울수록 온도가 높은 것이다.5 is a polysilicon production according to the present invention in which the nozzle portion of the polysilicon manufacturing apparatus (comparative example) in which the nozzle portion is arranged in parallel with the silicon core rod portion, and the nozzle portion is arranged in a ring shape under the silicon core rod portion. The internal temperature distribution of the jacket portion of the device (example) is shown. As shown in the index, the closer to blue, the lower the temperature. The closer to red, the higher the temperature.

좌측의 비교예가 우측의 실시예를 대비하여 살펴보면, 비교예가 자켓부 하부(주황색 실선 부분)의 온도 분포가 상대적으로 넓고 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 이로부터 비교예가 실시예에 비하여 파우더 생성속도가 빠르고, 파우더 생성량도 많은 것을 알 수 있다. 즉, 노즐부를 실리콘 코어 로드부 하부에 링형으로 형성한 실시예가 노즐부를 실리콘 코어 로드부의 길이방향을 따라 형성한 비교예 보다 파우더 생성속도와 생산량을 감소시키는 효과를 나타냄을 알 수 있다.
Looking at the comparative example on the left compared to the embodiment on the right, it can be seen that the comparative example is relatively wide and high temperature distribution of the lower portion of the jacket (orange solid line). From this, it can be seen that the comparative example is faster in powder generation rate and more powder generation amount than in Example. That is, it can be seen that the embodiment in which the nozzle portion is formed in a ring shape under the silicon core rod portion has an effect of reducing the powder production speed and the yield compared to the comparative example in which the nozzle portion is formed along the longitudinal direction of the silicon core rod portion.

도 6은 비교예와 실시예의 자켓부 내부 온도분포를 나타낸 그래프로, 도면의 좌측은 도 5의 검정 점선 부분(실리콘 코어 로드부의 반지름방향)의 온도를 측정한 것이고, 도면의 우측은 도 5의 빨간 점선 부분(실리콘 코어 로드부의 길이방향)의 온도를 측정한 것이다.6 is a graph showing the temperature distribution inside the jacket of the comparative example and the embodiment, the left side of the figure is measured the temperature of the black dotted line portion (radial direction of the silicon core rod portion) of Figure 5, the right side of the figure The temperature of the red dotted line part (the length direction of the silicon core rod part) was measured.

파란색 그래프가 비교예를 나타낸 것이며, 붉은색 그래프가 실시예를 나타낸 것이다. 좌측의 그래프를 살펴보면 실시예가 비교예보다 전반적으로 낮은 온도를 가지며 균일한 온도분포를 나타내는 것을 알 수 있으며, 우측의 그래프를 살펴보면 실리콘 코어 로드부의 하부에서 실시예가 비교예가 낮은 온도를 나타내는 것을 알 수 있다.
The blue graph shows a comparative example and the red graph shows an example. Looking at the graph on the left, it can be seen that the embodiment has a lower overall temperature and a uniform temperature distribution than the comparative example. Looking at the graph on the right, it can be seen that the example shows the lower temperature at the bottom of the silicon core rod part. .

도 7은 비교예와 실시예의 자켓부 내부 반응가스의 속도를 나타낸 그래프로, 도면의 좌측은 비교예를 나타낸 것이고 도면의 우측은 실시예를 나타낸 것이다.7 is a graph showing the speed of the reaction gas inside the jacket of the comparative example and the embodiment, the left side of the figure shows a comparative example and the right side of the figure shows an example.

파란색에 가까울수록 속도가 느리며, 붉은색에 가까울수록 속도가 빠른 것이다. The closer to blue, the slower the speed. The closer to red, the faster.

좌측의 비교예의 경우 노즐부에서 분사되는 반응가스의 흐름이 하부로 쏠리거나, 노즐부 주변에서 회전흐름이 강하게 발생함을 알 수 있다. 결과적으로 반응가스와 파우더의 배출경로가 길어져 덴드라이트 발생을 유발하게 된다.In the comparative example on the left side, the flow of the reaction gas injected from the nozzle portion is lowered, or the rotational flow is strongly generated around the nozzle portion. As a result, the discharge path of the reaction gas and the powder is long, which causes dendrites.

우측의 실시예의 경우 회전흐름 보다는 상승흐름이 더 강하게 나타나는 것을 알 수 있다.In the case of the right embodiment it can be seen that the upward flow is stronger than the rotation flow.

결과적으로, 본 발명과 같이 노즐부를 실리콘 코어 로드부 하부 둘레를 따라 배치한 실시예가 비교예에 비하여 자켓부 내부 온도를 낮추고, 파우더 배출을 원활하게 하는 효과를 가져옴을 알 수 있다.
As a result, it can be seen that the embodiment in which the nozzle unit is disposed along the lower circumference of the silicon core rod part as in the present invention has the effect of lowering the jacket internal temperature and smoothing powder discharge as compared with the comparative example.

표 1은 상술한 바와 같은 비교예와 실시예의 온도와 상승속도 결과를 정리한 것이다.
Table 1 summarizes the results of the temperature and the rise rate of the comparative examples and examples as described above.

Figure pat00001
Figure pat00001

이상에서, 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 폴리 실리콘 제조장치는 노즐부를 실리콘 코어 로드부 하부에 둘레방향으로 배치하고, 자켓부 하단으로 가스가 유입되도록 함으로써, 자켓부 내부의 온도를 낮추는 효과와 백 플로우 영향을 없애 상승 흐름을 빠르게 하는 효과를 가져온다. 결과적으로 파우더 발생을 억제하고, 파우더의 배출을 원활하게 함으로써 덴드라이트 발생을 저감할 수 있는 효과를 가져온다.
As described above, in the polysilicon manufacturing apparatus according to the present invention, the nozzle part is disposed in the circumferential direction under the silicon core rod part, and the gas flows into the lower part of the jacket part, thereby reducing the temperature inside the jacket part and the back flow. Eliminates the effect, which leads to the effect of speeding up the flow. As a result, by suppressing the generation of powder, the smooth discharge of the powder has the effect of reducing the generation of dendrites.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

100: 폴리실리콘 제조장치
110: 종형 반응기
120: 전극부
130: 실리콘 코어 로드부
140: 자켓부
150 : 유량조절부
160 : 노즐부100: polysilicon manufacturing apparatus
110: bell reactor
120:
130: silicon core rod
140: jacket
150: flow control unit
160: nozzle unit

Claims (7)

반응가스를 공급받는 가스 투입관 및 배출가스를 배출하는 가스 배출관를 구비하며 내부에 챔버를 형성하는 종형(bell-jar) 반응기;
상기 종형 반응기의 바닥판을 관통하여 상기 챔버의 내부로 돌출 형성되며 서로 이격 배치되는 제1전극 및 제2전극을 포함하는 전극부;
상기 제1전극으로 인가된 전류를 상기 제2전극으로 통전시키도록 연결 형성되며, 가열됨에 따라 반응가스를 열분해하여 표면상에 실리콘을 석출하는 실리콘 코어 로드부;
상기 실리콘 코어 로드부의 둘레를 감싸도록 배치되어 상기 실리콘 코어 로드부를 가열하는 자켓부; 및
상기 가스 투입관에 연결되어 상기 실리콘 코어 로드부의 하부 둘레에 균일하게 반응가스를 분사하는 노즐부;
를 포함하되,
상기 자켓부는 상하가 개방된 통형상을 가지며 하단이 상기 반응기 바닥판과 이격되어 반응가스의 흐름을 개선한 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
A bell-jar reactor having a gas inlet tube for receiving the reaction gas and a gas outlet tube for discharging the exhaust gas and forming a chamber therein;
An electrode part including a first electrode and a second electrode which protrude through the bottom plate of the vertical reactor and are spaced apart from each other;
A silicon core rod unit which is formed to connect an electric current applied to the first electrode to the second electrode, and thermally decomposes a reaction gas to precipitate silicon on the surface as it is heated;
A jacket part arranged to surround a circumference of the silicon core rod part to heat the silicon core rod part; And
A nozzle unit connected to the gas inlet tube and uniformly injecting a reaction gas around the lower portion of the silicon core rod unit;
Including but not limited to:
The jacket part has a tubular shape of the top and bottom open and the bottom is spaced apart from the reactor bottom plate polysilicon production apparatus characterized in that to improve the flow of the reaction gas.
제 1 항에 있어서,
상기 노즐부는
링 형상으로 형성되는 주배관과, 상기 주배관에 구비되는 복수개의 분사홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
The method of claim 1,
The nozzle unit
Polysilicon manufacturing apparatus comprising a main pipe formed in a ring shape, and a plurality of injection holes provided in the main pipe.
제 2 항에 있어서,
상기 노즐부는
상기 주배관이 복수개의 동심원 형상으로 구비되는 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
The method of claim 2,
The nozzle unit
Polysilicon production apparatus characterized in that the main pipe is provided in a plurality of concentric circles.
제 1 항에 있어서,
상기 노즐부는
링 형상으로 형성되는 주배관과,
상기 주배관에 수직방향으로 연결된 복수개의 분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
The method of claim 1,
The nozzle unit
A main pipe formed in a ring shape,
Polysilicon manufacturing apparatus comprising a plurality of injection pipes connected in a vertical direction to the main pipe.
제 1 항에 있어서,
상기 자켓부는 상기 반응기에 지지대를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
The method of claim 1,
The jacket portion polysilicon production apparatus characterized in that connected to the reactor through a support.
제 1 항에 있어서,
상기 자켓부의 하단과, 상기 반응기의 바닥판 사이에 배치되며,
가스유입홀을 구비하는 유량조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
The method of claim 1,
It is disposed between the bottom of the jacket portion and the bottom plate of the reactor,
Polysilicon manufacturing apparatus further comprises a flow rate control unit having a gas inlet hole.
제 3 항에 있어서,
상기 가스유입홀은
복수개가 균등하게 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.The method of claim 3, wherein
The gas inlet hole
Polysilicon production apparatus characterized in that the plurality is formed evenly.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015174705A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 주식회사 엘지화학 Device for manufacturing polysilicon using horizontal reactor and method for manufacturing same
WO2016052841A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 주식회사 엘지화학 Poly-silicon manufacturing apparatus and method using high-efficiency hybrid horizontal reactor
CN108557824A (en) * 2017-04-01 2018-09-21 上海韵申新能源科技有限公司 A kind of gas phase controllable type polycrystalline silicon reducing furnace
CN109354023A (en) * 2018-10-12 2019-02-19 中国化学赛鼎宁波工程有限公司 A kind of the monosilane thermal decomposition furnace and production technology of bilayer cooling jacket
KR20200139160A (en) * 2018-04-05 2020-12-11 가부시키가이샤 도쿠야마 Method for manufacturing polycrystalline silicon rod and reactor
CN114808121A (en) * 2022-05-11 2022-07-29 扬州晶樱光电科技有限公司 Flow guide device for polycrystalline ingot furnace and use method of flow guide device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015174705A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 주식회사 엘지화학 Device for manufacturing polysilicon using horizontal reactor and method for manufacturing same
WO2016052841A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 주식회사 엘지화학 Poly-silicon manufacturing apparatus and method using high-efficiency hybrid horizontal reactor
US10322938B2 (en) 2014-09-29 2019-06-18 Lg Chem, Ltd. Poly-silicon manufacturing apparatus and method using high-efficiency hybrid horizontal reactor
CN108557824A (en) * 2017-04-01 2018-09-21 上海韵申新能源科技有限公司 A kind of gas phase controllable type polycrystalline silicon reducing furnace
CN108557824B (en) * 2017-04-01 2024-03-29 上海韵申新能源科技有限公司 Gas-phase controllable polysilicon reduction furnace
KR20200139160A (en) * 2018-04-05 2020-12-11 가부시키가이샤 도쿠야마 Method for manufacturing polycrystalline silicon rod and reactor
CN109354023A (en) * 2018-10-12 2019-02-19 中国化学赛鼎宁波工程有限公司 A kind of the monosilane thermal decomposition furnace and production technology of bilayer cooling jacket
CN114808121A (en) * 2022-05-11 2022-07-29 扬州晶樱光电科技有限公司 Flow guide device for polycrystalline ingot furnace and use method of flow guide device
CN114808121B (en) * 2022-05-11 2023-09-29 扬州晶樱光电科技有限公司 Flow guiding device for polycrystalline ingot furnace and use method thereof

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