KR20130044326A - 다결정 실리콘 제조 - Google Patents
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Abstract
화학 기상 증착(CVD) 반응기 시스템은 반응 챔버의 내부를 향하여 배치된 내부 표면을 갖는 반응 챔버 벽체에 의해 둘러싸인 반응 챔버를 갖는다. 상기 벽체의 적어도 일부는 상기 챔버를 마주보는 열 제어층이며, 상기 열 제어층은 300 K에서 측정된 0.1 이하의 방사율 계수(emissivity coefficient)를 가지며, 적어도 3.5 Moh의 경도를 갖는 전기분해로 퇴적된 니켈과 같은 물질로 구성된다. 다결정 실리콘은 CVD 반응기 시스템을 사용하여 실리콘-리치(silicon-rich) 가스로부터 생산된다.
Description
본 개시 내용은 방사율(emissivity)을 감소시키기 위한 열 제어층을 갖는 내부 챔버 표면들을 포함하는 반응 챔버를 가지며, 화학 기상 증착 반응 공정에 사용하기에 적합한 장치에 관한 것이며; 다결정 실리콘의 제조를 위한 장치의 사용에 관한 것이다.
< 관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 2010년 7월 19일 출원된 미국 예비 출원 번호 61/365,753호의 우선권을 가지며, 그 전체로서 여기에 원용한다.
반도체 산업에서 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition;CVD)이라 알려진 공정에 의해 고순도 실리콘을 제조하는 것은 일반적인 관행이다. 요약하면, 실리콘 성분을 갖는 어떤 물질들이 반응 챔버 내에서 고온으로 가열되어 기상 상태로 분해하게 되고, 원소 실리콘(elemental silicon)을 생성한다. 상기 반응 챔버의 디자인에 따라, 그리고 부가적으로 이것이 퇴적 표면을 포함하는 지 여부에 따라, 상기 원소 실리콘은 분말 또는 로드(rod)로서 수집된다. 이러한 실리콘은 흔히 폴리실리콘 또는 다결정 실리콘으로 언급된다.
폴리실리콘 제조를 위해 널리 관행화된 일반적인 방법들 중의 하나는 CVD 반응기 내에서 폴리실리콘의 퇴적을 통해서이며, 지멘스법(Siemens method)으로 일반적으로 알려져 있다. 이 방법에서는 상기 CVD 반응기 내에서 예를 들어, 트리클로로실란(trichlorosilane) 또는 모노실란(monosilane)과 같은 실리콘 함유 가스의 분해에 의해 폴리실리콘이 때때로 필라멘트들이라고 언급되는 고순도의, 전기적으로 가열된, 얇은 실리콘 로드들 상에 퇴적된다. 실리콘이 상기 필라멘트들 상에 퇴적됨에 따라 보다 큰 직경의 로드들로 성장되며, 상기 로드들은 상승된 온도, 전형적으로 700 내지 1000 ℃로 유지된다. 상기 반응기 벽체들이 아니라 상기 성장하는 로드들 상에 실리콘의 퇴적을 촉진시키기 위해, 상기 반응기 벽체들을 냉각시켜서 그들의 표면 온도를, 실리콘의 퇴적이 눈에 띨 정도까지는 발생되지 않을 수준 아래로, 전형적으로 450 ℃ 이하로 유지시킬 필요가 있다.
이러한 방식에서 원소 실리콘을 제조하는 공정은 에너지 집약적이며, 지난 수년에 걸쳐 장치들의 디자인에 관련한 제안들과, 전체 에너지 소비를 감소시키고 상기 반응 챔버로부터 열 손실을 관리하기 위한 변경들이 많이 있어왔다. 상당량의 에너지가 반응 챔버 벽체들로부터의 방사의 과정을 통해 손실되고 있다.
반응 챔버 벽체의 내부 표면 상에 낮은 방사율의 표면을 결합시키도록 변경된 반응 챔버 벽체들의 사용에 대한 고려들이 이미 있어왔다. 예를 들어, 미국 특허 제4,173,944호에 의해 보고된 바와 같이, 반응 챔버 내측에 코팅으로서 은도금의 형태로 은을 사용하는 것이 에너지 소비를 줄이기 위해 알려져 있다. 영국 특허공개공보 GB 991,184호는 유사한 목적으로 은도금된 철강의 사용을 개시하고 있다. 그러나 은이 변색되면 장비를 정상으로 작동하게 하기 위해 추가적인 유지보수와 표면 도장이 필요하게 된다. 또한, 은은 상대적으로 연금속이며, 유지보수 업무 동안의 기계적인 마모 또는 챔버로부터 폴리실리콘 로드들을 제거하는 동안 이들에 의해 접촉된다면 손상에 대해 민감하다. 변색과 유지보수와 관련된 상기 이슈들을 완화시키기 위해, 은에 대한 대안으로서 금이 CVD 반응 챔버에 대한 수정된 수단으로서 제안되었다. CVD 공정들과 장비와 관련하여 금의 사용에 관계된 예시적인 지침으로서, 독자들은 미국 특허 제4,579,080호; 미국 특허 제4,938,815호; WO2009120859; JP59111997 및 JP1208312를 인용할 수 있다. 금의 사용이 은의 단점의 일부에 대처할 수 있지만, 금 또한 상대적으로 연금속이고 유사한 기계적 단점들에 직면하게 된다. 또한 금은 원소 실리콘을 오염시키는데 민감할 수 있고 마무리로서의 사용 가치를 줄일 수도 있다는 문제들이 있다. 과거의 다른 제안들로서 특허 공보 EP90321A에 개시된 것과 같은 연마된 철강의 사용을 포함한다.
태양에너지 산업에서, 특히 전자 산업에서, 실리콘의 순도가 극히 중요하며, 매우 낮은 ppb(parts per billion) 양의 다른 원소들 및 금속들의 오염 수준도 제품의 가치에 불리하며, 추가적으로 후 세정 또는 정제 절차를 필요로 하게 된다. 따라서, 특히 초고순도 실리콘을 준비할 때, 기계적인 손상에 대해 개선된 내구성을 제공하고 동시에 퇴적된 물질의 오염에 대한 리스크를 완화시키면서 수용가능한 에너지 소비를 제공하는 방식으로 열 손실을 줄일 수 있는 CVD 반응기로서 사용에 적합한 장치를 제공하는 것이 요구된다.
여기서 기술된 바와 같이, 본 발명은 화학 기상 증착 반응 챔버의 내부 벽체들에 어떤 유용한 방사율과 경도 특성을 갖는 물질을 유리하게 코팅한다.
처음 양태에서, 화학 기상 증착 반응기 시스템은 외부 및 내부 표면을 갖는 반응 챔버 벽체에 의해 둘러싸인 반응 챔버를 포함하며, 상기 내부 표면은 상기 챔버의 내측을 향하여 배치되며, 내부 벽체의 적어도 일부는 열 제어층으로서, 상기 열 제어층은 다음의 i), ii)를 갖는 상대적으로 순수한 물질이다.
i) 300 K에서 측정된 방사율 계수가 0.1 이하이며, 그리고
ii) 적어도 3.5 Moh의 경도.
다른 양태에서, 화학 기상 증착 반응기 시스템은 외부 및 내부 표면을 갖는 반응 챔버 벽체에 의해 둘러싸인 반응 챔버를 가지며, 상기 내부 표면은 상기 챔버의 내측을 향하여 배치되어 있으며, 상기 내부 벽체의 적어도 일부는 열 제어층이며, 상기 열 제어층은 0.1 내지 10 마이크론의 평균 두께를 가지며 전기도금된 니켈이라는 특징을 갖는다.
또다른 양태에서, 원소 실리콘의 퇴적 방법은 화학 기상 증착 반응기 시스템 내에서, 실리콘-함유 물질을 기상 상태로 그 분해를 유효하게 하기에 충분한 온도가 되도록 하는 단계를 포함하며, 상기 반응기 시스템은 이전의 양태에서 기술된 반응 챔버를 포함한다.
본 발명에 따르며 방사율 및 경도 특성이 우수한 화학 기상 증착 반응기 시스템 및 퇴적 방법을 얻을 수 있다.
도1은 부분적으로 단면을 보여주는 반응기의 측면도이다.
화학 기상 증착 장치, 또는 반응기는 전형적으로 외부 표면과, 챔버의 공동(cavity) 또는 내부 공간을 향하여 배치된 내부 표면을 갖는 반응 챔버 벽체들에 의해 정의된 반응 챔버를 포함한다. 상기 반응기는 전형적으로 대기압 또는 대기압 위에서 상기 챔버를 통하여 가스 또는 가스 혼합물의 통과를 허용하는 가스 입구 노즐 및 가스 출구 노즐이 장착되어 있다. 어떤 경우에는, 상기 반응 챔버는 개방 튜브와 유사한 입구 및 출구 구멍으로 개방될 수 있고, 다른 경우에는 베이스 플레이트의 부착을 통해 완전히 폐쇄 및 밀봉될 것이다. 상기 챔버를 통하여 통과된 가스(들)의 반응 또는 화학적 분해를 유효하게 하기 위해서는 열원이 필요하며, 이것은 전형적으로 상기 반응 챔버 내에서 고정된 공간 위치에 배치되고 유지되어있는 하나 이상의 필라멘트들을 통하여 통과하는 전류의 사용에 의해 제공된다. 나아가 상기 장치에는 상기 챔버 또는 상기 반응 챔버 벽체들 내에서 온도를 제어하기 위한 냉각 시스템이 설치되어 있다.
본 발명의 주제는 상기 반응 챔버 벽체의 적어도 일부분의 제공, 특히 열 제어층으로 상기 반응 챔버의 공동을 향하여 배치된 내부 표면의 제공이다. 본 발명의 목적을 위해, 만일 상기 장치가 베이스 플레이트를 포함한다면 상기 베이스 플레이트는 반응 챔버 벽체의 등가물로 고려된다. 상기 열 제어층은 300K에서 측정된 0.1 이하, 바람직하게는 0.08 이하, 보다 바람직하게는 0.05 이하의 방사율 계수를 갖는 상대적으로 순수한 물질이라는 점에 특징이 있다. 나아가 상기 열 제어층은 3.5 Moh 이상, 바람직하게는 4.0 Moh 이상, 보다 바람직하게는 5.0 Moh 이상의 경도를 가지며, 상기 경도는 8.0 Moh, 바람직하게는 7.0 Moh를 초과하지 않는 것에 특징이 있다. 아주 바람직한 실시예에서, 상기 열 제어층은 3.5 내지 7.0 Moh의 경도와 조합하여 0.1 이하의 방사율 계수를 가지며, 보다 더 바람직한 실시예에서 상기 열 제어층은 4.0 내지 6.8 Moh의 경도와 0.08 이하의 방사율 계수를 가진다.
상기 열 제어층은, 열 제어층이 결여된 장치에 비하여 상기 장치로부터 에너지(열)의 전체 손실을 감소시키고, 상기 장치의 에너지 소비를 줄이기 위하여 그 방사율 특성에 대해 충분한 양으로 존재하여야 한다. 상기 열 제어층은 상기 반응 챔버 벽체의 내부 표면 영역의 적어도 일부 상에 존재하며, 비율로 보면 상기 내부 벽체의 전체 표면 영역의 적어도 10%, 바람직하게는 상기 영역의 30%, 보다 바람직하게는 적어도 50%로 이해될 수 있을 것이다.
상기 열 제어층의 방사율 특성들은 그것의 두께에 의해 영향을 받지 않는다. 상기 열 제어층의 두께는 적어도 0.1 마이크론, 바람직하게는 적어도 0.5 마이크론, 보다 바람직하게는 5.0 마이크론, 보다 더 바람직하게는 10 마아크론이 될 것이다. 상기 두께는 100 마이크론까지 될 수 있으며, 바람직하게는 75 마이크론까지, 보다 바람직하게는 50 마이크론까지 될 것이다. 아주 바람직한 실시예에서 상기 열 제어층은 상기 반응 챔버 내부 벽체(들)의 전체 표면 영역의 적어도 30%의 양으로 존재할 것이며, 그리고 0.5 내지 75 마이크론, 바람직하게는 5 내지 75 마이크론 범위의 평균 두께로 존재할 것이다.
상기 열 제어층은 전형적으로 상대적으로 순수 물질이며, 일반적으로 금속이다. "상대적으로 순수(relatively pure)"에 대하여는 적어도 75% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 적어도 99% 이상의 원소 순도를 갖는 물질로 이해될 것이다. 또한 상기 열 제어층은 그 완전성에 대한 타협이 없이 상기 CVD 반응기의 동작 온도에 견딜 수 있어야 하며, 따라서 바람직하게는 금속일 때 이것은 상기 CVD 반응기의 동작 온도 위의 용융점을 가질 것이다.
상기 열 제어층으로서 배치에 적합한 금속 물질들은 바나듐, 탄탈륨, 니켈, 플래티늄, 크로뮴, 몰리브데늄과 이러한 금속들의 둘 이상의 합금들 또는 혼합물들에 의해 예시될 수 있다. 니켈은 그것의 바람직한 방사율 및 경도 특성에 더하여 상기 열 제어층으로서의 사용에 특히 적합한 것으로 생각되며, 이것은 또한 예를 들어 CVD 반응기들의 가동들 사이의 세정시 사용될 수 있는 화학제들의 물질에 대한 양호한 화학적 내구성을 제공한다.
CVD 반응기들이 예를 들어, 트리클로로실란(trichlorosilane) 또는 모노실란(SiH4)과 같은 실리콘-리치(silicon-rich) 가스들로부터 다결정 실리콘을 제조하기 위해 사용될 경우에는, 생성되는 실리콘의 순도는 매우 중요하며, 이것은 다른 미량의 원소들에 의한 오염의 위험성을 방지하는데 매우 바람직하다. 이러한 동작들에서, 상기 반응기 벽체들의 벌크는 전형적으로 크로뮴 및 또는 니켈(20%까지)을 포함하는 강철로 만들어질 것이다. 따라서 다결정 실리콘을 제조할 때 다른 원소 오염원의 유입을 방지하기 위해, 바람직하게는 상기 열 제어층 물질은 상기 장치의 원소 지문(finger print)에서 이미 존재하는 것이며, 이 경우 그것은 크로뮴 또는 특히 니켈이다.
상기 열 제어층은 금속 도금 또는 금속 코팅 기술들과 같은 금속학 분야의 당업자에게 잘 알려진 어떠한 과정들에 의해 제공될 수 있다.
예를 들어, 니켈이 상기 열 제어층일 때, 이것은 전기도금 방법들 또는 무전해 도금 및 브러시 도금을 포함하는 비-전기도금, 화학적 방법들에 의해 얻을 수 있다. 강철과 같은 표면 위로, 전해 전착(electrolytic deposition)에 의해 구리 접착층 위로 직접 또는 간접적으로 도금된 니켈은 특히 낮은 방사율 계수를 갖는 것으로 알려졌다. 따라서 바람직한 실시예에서, 상기 열 제어층은 전해 전착된 니켈이며, 또는 그렇지 않으면 전기도금된 니켈로 언급된다.
공개 문헌들에 보고된 여러 가지 물질들의 방사율 계수 및 경도가 표1에 주어진다.
| 물질 | 용융점 (℃) | 경도 (Moh) | 방사율 계수 |
| 바나듐 | 1910 | 6.7 | 0.1 |
| 니켈 | 1453 | 4.0 | 0.07 연마 0.04 전해 |
| 탄탈륨 | 3017 | 6.5 | 0.1 |
| 크로뮴 | 1907 | 8.5 | 0.06 연마 |
| 플래티늄 | 1768 | 4.0 | 0.05 연마 |
| 몰리브데늄 | 2623 | 5.5 | 0.07 연마 |
예를 들어, CVD 반응기(10)는 도1에서 보여지듯이 타원형의 단면적 기하학을 가지며, 외부 벽체(15)와 내부 벽체(16)에 의해 정의된 이중 벽체 구조를 가지며, 반응 챔버(20)를 정의하는 내부 표면을 갖는 종 형상을 갖는 쉘(14)이 위에 장착된 베이스 부재(12)를 포함한다. 상기 반응 챔버(20)는 열분해 및 실리콘 퇴적 동작을 할 수 있도록 구성된다. 상기 벽체(16)의 일부는 상기 챔버(20)와 면하는 열 제어층(23)이다.
상기 외부 및 내부 벽체들(15,16)은 간극 공간(clearance space, 17)을 형성하기 위해 서로로부터 떨어져 있다. 물과 같은 냉매가 벽체(15) 내의 입력구(18)를 통과하여 출력구(19)로 배출된다.
전극들(21)이 챔버(20)의 바닥에 제공된다. 각 전극(21)은 상기 베이스부재 (12)에 부착된 열차단체(22)에 수직으로 장착된다. 실리콘 착수(starter) 필라멘트(25)는 상기 필라멘트가 상기 챔버(20) 내에서 고정된 특별 위치에 유지될 수 있도록 각 전극(21) 상에 장착된다. 전극들(21)의 어레이는 대응하는 짝수개의 착수 필라멘트들(25)에 연결되는 짝수개로 구성되어야 한다. 각 실리콘 착수 필라멘트(25)는 본질적으로 동일한 거리만큼 떨어져 있으며, 본질적으로 동일한 거리 만큼 상기 커버(14)의 내부 벽체(17)로부터 방사형으로 분리되어 있다.
전극들(21) 각각은 상기 베이스 부재(12) 아래로 연장되며, 각기 일반적인 AC 전원(도시 안됨)에 연결된다. 일회용의(disposable) 카본 척(27)이 각 착수 필라멘트(25)와 접촉하면서 각 전극(21)의 상부 말단에 장착된다. 상기 카본 척(27)은 열분해 동작이 완료된 후 상기 반응기(10)로부터 완성된 실리콘 로드들의 제거를 단순하게 해준다. 또한 상기 실리콘 필라멘트들(25)은 상기 베이스 부재(12)에 대하여 본질적으로 수직 방향으로 유지되어있다.
전기 회로가 바람직하게는 상기 필라멘트들(25)과 동일한 구성의 커넥터(35)를 통해 두개의 실리콘 필라멘트들(25)의 각 세트 사이에서 완성된다. 상기 실리콘 필라멘트들(25)은 바람직하게는 쌍으로 형성되며, 각 쌍은 상기 커넥터(35)를 나타내는 다리 부분을 갖는 편자 모양을 갖는다. 이와 같이 편자 모양의 각 쌍은 상기 로드들(25)이 장착된 상기 전극들(21)을 통하여 전기 회로를 완성한다. 고순도의 균일한 다결정 실리콘의 퇴적이 각각의 꼿꼿한 실리콘 필라멘트(25) 상에 형성된다.
열 절연체(37)가 일반적인 방식으로 각 필라멘트를 위해 열 절연을 제공하기 위해 상기 베이스 부재(12) 상에 장착된다. 상기 열 절연체(37)는 또한 각 필라멘트 주위에서 재순환(recycle) 가스의 흐름을 제어하기 위한 수단으로서 사용된다. 상기 열 절연체(37)는 상기 베이스 부재(12) 상에 수직으로 장착되거나 지지되며, 각 필라멘트(25)를 근본적으로 둘러싸는 길쭉한 챔버(40)를 형성하기 위해 각 착수 필라멘트(25)의 반대 쪽 상으로 연장되는 격벽들(38)을 포함한다. 상기 챔버들(40)은 각 필라멘트(25) 주위에 균일하게 재순환 가스의 배분을 안내하기 위해 동작한다. 상기 필라멘트(25)는 바람직하게는 각 챔버(40)의 대칭 중심에 놓인다. 상기 격벽들(38)은 상기 베이스 부재(12) 상에 직접 장착되거나 상대적으로 그에 근접하도록 장착되며, 상기 실리콘 필라멘트들(25)을 연결하는 커넥터(35)에 가능한 한 근접하게 수직으로 연장된다.
실리콘 함유 물질, 특히 모노실란 가스가 상기 베이스 부재(12)와 상기 열 절연체(37)의 중심을 통하여 복수개의 출구들(43)까지 연장되는 공급 파이프(41)를 통하여 상기 반응기(10) 내로 도입된다. 대안적으로, 상기 모노실란 가스는 상기 반응기(10)로 재입장하기 전에 재순환 가스 공급 파이프(44) 내로 도입될 수 있다. 상기 모노실란 가스가 분해되어 상기 필라멘트들 상에 퇴적되는 원소 실리콘을 생산하고, 상기 필라멘트들의 직경들 보다 큰 직경들을 갖는 다결정 실리콘 로드들을 형성할 수 있도록 상기 반응 챔버(20) 내의 조건들이 유지된다. 특히 상기 모노실란 가스는 모노실란 가스의 분해 및 원소 실리콘의 퇴적을 유효하게 하기 위한 충분한 온도로 되어야 한다.
배기 가스는 출력구(45)를 통하여 상기 반응기(10)로부터 배기된다. 상기 배기 가스는 열 교환기(46), 필터(47)를 지나서 블로워(48)로 투입되고, 그곳에서 상기 공급 파이프(44)를 통하여 상기 반응기(10) 내로 제어된 유동율로 다시 재순환된다. 밸브(V)가 배기 라인, 바람직하게는 출력구(45)에 인접하여 연결되어, 상기 배기 가스들의 일부가 실란의 회수 및 실란의 분해에 의해 형성된 과잉 수소의 제거를 제공할 수 있도록 배기되어지도록 한다. 상기 열교환기(46)는 상기 배기 가스들이 상기 반응기(10) 내로 재입장하는 온도를 제어하기 위해 상기 배기 가스들을 냉각하기 위해 사용된다. 상기 필터(47)는 상기 배기 가스들 내에 존재하는 혼입된 실리콘 분말을 제거하기 위해 사용된다. 상기 열 교환기(46), 필터(47) 및 블로워(48)는 모두 일반적인 장비들이다.
상기 재순환되는 가스들은 배분 네트워크(50)을 통하여 상기 반응기(10) 내로 상기 블로워(48)에 의해 유동된다. 상기 배분 네트워크(50)는 상기 다결정 실리콘의 균일한 성장을 균일하게 하도록 제어된 방식으로 상기 재순환된 가스를 배분한다. 상기 배분 네트워크(50)는 매니폴드(52), 투입 라인들(53), 2차 매니폴드(54) 및 복수개의 배분 링들(55)을 포함한다. 상기 매니폴드(54)는 상기 베이스 부재(12) 상에 장착된다. 상기 쉘(14)이 상기 매니폴드(54) 상에 앉혀지며, 이것은 상기 쉘(14)을 상기 베이스 부재(12)에 부착하기 위해 그곳을 통해 연장되는 장착 스크류들(57)을 갖는, 상기 쉘(14)로부터 돌출되는 복수개의 귀 모양 리브들(ribs, 56)을 포함한다.
여기서 논의된 설명된 반응기(10)의 동작은 실란(SiH4)의 분해에 의한 실리콘의 퇴적에 대한 참조로서 설명하기 위한 예시이다. 유사한 장치 및 방법들이 폴리실란들(SinH2n +2), 클로로실란들, 브로모실란들, 및 요오드실란들과 같은 다른 알려진 실리콘 함유 물질들(전구체 가스들), 예를 들어, 디실란(Si2H6), 디클로로실란(SiH2Cl2), 트리클로로실란(SiHCl3), 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4), 디브로모실란(SiH2Br2), 트리브로모실란(SiHBr3), 실리콘 테트라브로마이드(SiBr4), 디요오드실란(SiH2I2), 트리요도실란(SiHI3), 실리콘 테트라요오다이드(SiI4), 및 이들의 혼합물을 위해 사용될 수 있다.
일부 반응기들에서는, 상기 생산된 실리콘은, 실리콘 함유 물질의 분해가 실리콘 분말의 형태로 원소 실리콘을 생산하도록 상기 반응 챔버 내의 조건들을 유지함으로써 얻어진 분말 형태이다. 본 개시물의 목적을 위해, 실리콘 분말은 15 ㎛ 이하의 최대 단면적 치수(직경)을 갖는 고순도 실리콘이다.
본 발명은 증가된 분말 절약분, 감소된 동작 온도, 감소된 유지보수 비용 및 경감된 오염 리스크와 같은 유리한 효과를 얻을 수 있다.
비록 본 발명은 유리한 예시들에 관하여 설명되었지만, 첨부한 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 정신과 사상으로부터 벗어남이 없이 그에 대한 변경들 또는 수정들이 이루어질 수 있다는 것은 당업자들은 용이하게 인식할 수 있을 것이다. 개시된 공정들의 원리들이 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예들의 견지에서, 이곳의 개시들은 단순히 예시들이며, 본 발명의 사상을 제한하는 것으로 되어서는 안된다라고 인식되어야 한다.
Claims (15)
- 반응 챔버를 정의하는 내부 표면을 갖는 벽체를 포함하며, 상기 벽체의 일부는 상기 챔버를 마주하는 열 제어층이며, 상기 열 제어층은 300 K에서 측정된 0.1 이하의 방사율 계수(emissivity coefficient)를 가지며, 적어도 3.5 Moh의 경도를 갖는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 열 제어층의 두께는 100 마이크론 이하인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 열 제어층은 0.05 이하의 방사율 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 열 제어층은 텅스텐, 탄탈륨, 니켈, 플래티늄, 크로뮴, 및 몰리브데늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질의 코팅인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 열 제어층은 니켈인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 니켈은 전기도금된 니켈인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 열 제어층은 상대적으로 순수 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템. - 반응 챔버를 정의하는 내부 표면을 갖는 벽체를 포함하며, 상기 벽체의 일부는 상기 챔버를 마주하는 열 제어층이며, 상기 열 제어층은 전기도금된 니켈이며, 5 내지 75 마이크론의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 열 제어층은 상대적으로 순수한 전기도금된 니켈인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템. - 청구항 1에 따른 반응기 시스템의 상기 반응 챔버 내에서, 기상 상태로 실리콘 함유 물질로 하여금 상기 실리콘 함유 물질의 분해를 유효하게 하기에 충분한 온도가 되도록 하는 단계를 포함하는 원소 실리콘의 퇴적 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 반응 챔버 내의 고정된 공간 위치에 적어도 하나의 필라멘트를 배치 및 유지하는 단계; 및
상기 실리콘 함유 물질이 분해되어 상기 적어도 하나의 필라멘트 상에 퇴적하는 원소 실리콘을 생산함으로써, 상기 필라멘트의 직경보다 큰 직경을 갖는 적어도 하나의 다결정 실리콘 로드(rod)를 형성하게 하는 조건들로 상기 반응 챔버 내를 유지하는 단계;를 포함하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 실리콘 함유 물질이 분해되어 실리콘 분말의 형태로 원소 실리콘을 생산하게 하는 조건들로 상기 반응 챔버 내를 유지하는 단계를 더 포함하는 방법. - 청구항 8에 따른 반응기 시스템의 상기 반응 챔버 내에서, 기상 상태로 실리콘 함유 물질로 하여금 상기 실리콘 함유 물질의 분해를 유효하게 하기에 충분한 온도가 되도록 하는 단계를 포함하는 원소 실리콘의 퇴적 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 반응 챔버 내의 고정된 공간 위치에 적어도 하나의 필라멘트를 배치 및 유지하는 단계; 및
상기 실리콘 함유 물질이 분해되어 상기 적어도 하나의 필라멘트 상에 퇴적하는 원소 실리콘을 생산함으로써, 상기 필라멘트의 직경보다 큰 직경을 갖는 적어도 하나의 다결정 실리콘 로드를 형성하게 하는 조건들로 상기 반응 챔버 내를 유지하는 단계;를 더 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 실리콘 함유 물질이 분해되어 실리콘 분말의 형태로 원소 실리콘을 생산하게 하는 조건들로 상기 반응 챔버 내를 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
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