KR20150000819A - Chemical vapor deposition reactor and method for preparing of polysilicon - Google Patents

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박성은
한주희
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Abstract

The present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) reactor enabling continuous chemical reactions and a polysilicon producing method thereof. The CVD reactor according to an embodiment of the present invention includes: a movable base plate; and a tunnel-shaped enclosure.

Description

화학기상증착 반응기 및 폴리실리콘의 제조방법{Chemical vapor deposition reactor and method for preparing of polysilicon}[0001] The present invention relates to a chemical vapor deposition reactor and a method of manufacturing the same. More particularly,

본 발명은 화학기상증착 반응기 및 폴리실리콘의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 연속적인 반응이 가능한 화학기상증착 반응기 및 상기 화학기상증착 반응기를 이용하는 폴리실리콘의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a chemical vapor deposition reactor and a process for producing polysilicon. More particularly, the present invention relates to a chemical vapor deposition reactor capable of continuous reaction and a process for producing polysilicon using the chemical vapor deposition reactor.

태양전지용 폴리실리콘을 생산하는 알려진 방법 중의 하나는 화학기상증착 (chemical vapor deposition, CVD) 반응기에서 폴리실리콘의 적층에 의한 것으로, 지멘스 공정(Siemens process)으로 알려져 있다. One known method of producing polysilicon for solar cells is by the deposition of polysilicon in a chemical vapor deposition (CVD) reactor, known as the Siemens process.

지멘스 공정이란 일반적으로 종형(bell-jar type)의 반응기에 가는 실리콘 필라멘트를 설치하고, 상기 실리콘 필라멘트를 전극을 통해 가열시킨 후 트리클로로실란과 같은 가스 상태의 실리콘 전구체 화합물을 주입하여 열분해시킴으로써 상기 실리콘 필라멘트에 실리콘을 석출시키는 방법을 말한다.In the Siemens process, generally, a thin silicon filament is installed in a bell-jar type reactor, the silicon filament is heated through an electrode, a silicon precursor compound in a gaseous state such as trichlorosilane is injected and pyrolyzed, And the silicon is deposited on the filament.

지멘스 공정에서 통상적으로 실리콘 필라멘트는 1000℃이상의 고온에서 캐리어 가스와 함께 트리클로로실란(trichlorosilane)에 노출된다. 트리클로로실란 가스는 가열된 실리콘 필라멘트 상으로 하기 식 1과 같이 실리콘을 분해하여 증착시키고, 가열된 실리콘 필라멘트를 성장시킨다.In the Siemens process, silicon filaments are typically exposed to trichlorosilane along with the carrier gas at elevated temperatures above 1000 ° C. The trichlorosilane gas decomposes and deposits silicon on a heated silicon filament as shown in the following Formula 1 to grow a heated silicon filament.

[식 1][Formula 1]

2SiHCl3 -> Si + 2HCl + SiCl4 2 SiHCl 3 - > Si + 2HCl + SiCl 4

상기와 같은 공정으로 수확된 실리콘은 전형적으로 다결정 실리콘이다. Silicon harvested by such a process is typically polycrystalline silicon.

도 1은 일반적인 지멘스 공정의 공정 단계를 보여주는 순서도이다. Figure 1 is a flow chart showing the process steps of a typical Siemens process.

도 1을 참조하면, 보다 구체적으로 지멘스 공정은 하기와 같은 단계(1) 내지 (8)을 반복하면서 수행된다. Referring to Fig. 1, more specifically, the Siemens process is carried out by repeating the following steps (1) to (8).

단계 (1): 고온, 기밀(air-tight) 작동을 가능하게 하는 적합한 인클로져(enclosure)로 덮여 있는 종형(bell-jar) 반응기에서, 반응기 내의 분위기를 질소 기체(N2)로 치환 후, 다시 수소 기체(H2)로 치환하고, 설치된 실리콘 필라멘트(Si filament)에 고전압을 인가하여 고온으로 유지시키는 단계(Purge & Ignition); Step (1): In a bell-jar reactor covered with a suitable enclosure to enable high temperature, air-tight operation, the atmosphere in the reactor is replaced with nitrogen gas (N 2 ) Replacing with hydrogen gas (H 2 ) and maintaining a high temperature by applying a high voltage to the installed silicon filament (Purge &Ignition);

단계 (2): 실리콘을 함유한 원하는 조성의 전구체 화합물(SiHCl3, SiH2Cl2, SiCl4 등)과 수소 기체(H2)를 투입하여, 고온의 실리콘 필라멘트에 화학기상증착(CVD) 방식으로 실리콘을 증착시키는 단계(Deposition); Step (2): A precursor compound (SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4, etc.) of a desired composition containing silicon and hydrogen gas (H 2 ) (Deposition);

단계 (3): 증착 완료된 실리콘 필라멘트를 서서히 냉각시키고, 반응기 내의 분위기를 질소 기체(N2)로 치환시키는 단계(Cooling & Purge); Step (3): cooling the deposited silicon filament slowly and replacing the atmosphere in the reactor with nitrogen gas (N 2 ) (Cooling &Purge);

단계 (4): 종형 반응기와 베이스플레이트(baseplate)와의 체결을 해제하고, 종형 반응기를 오픈하는 단계(Open); Step (4): a step of unbinding the bell-shaped reactor and the base plate and opening the bell-shaped reactor (Open);

단계 (5): 증착이 완료된 실리콘 필라멘트를 수확하는 단계(Harvest); Step (5): harvesting the deposited silicon filament;

단계 (6): 종형 반응기와 베이스플레이트를 클리닝하는 단계(Cleaning); Step (6): Cleaning the bell-shaped reactor and the base plate (Cleaning);

단계 (7): 베이스플레이트 위에 실리콘 필라멘트를 설치하는 단계(Filament install); 및Step (7): a step of installing a silicon filament on the base plate (Filament install); And

단계 (8): 종형 반응기를 닫고, 베이스플레이트와 체결하는 단계(Close)Step (8): Closing the bell-shaped reactor and tightening with the base plate (Close)

상기와 같이, 지멘스 공정은 분해와 증착이 조합된 공정이며, 특히, 단계 (4) 내지 (8)은 작업자의 조업이 필요한 단계로 폴리실리콘 대량 생산 확대의 걸림돌이 되고 있다. As described above, the Siemens process is a combined process of decomposition and vapor deposition. Particularly, steps (4) to (8) are required to be performed by a worker, which is an obstacle to the expansion of mass production of polysilicon.

즉, 지멘스 공정에 의한 폴리실리콘의 제조 공정은 여러 대의 CVD 반응기(예를 들어, 폴리실리콘 연간 만톤 규모 공장의 경우에는 약 25대 이상의 CVD 반응기 필요)를 순차적으로 조업해야 하는 배치 타입(batch type)의 공정이고, 이에 따른 인건비 비중이 높아, 대량 생산에 의한 제조원가를 절감하는 데 결정적인 한계로 작용하고 있다.That is, the polysilicon manufacturing process by the Siemens process is a batch type in which a plurality of CVD reactors (for example, about 25 CVD reactors are required in the case of a polysilicon annual 10,000-ton scale plant) And the proportion of labor costs is high, which is a critical limitation in reducing manufacturing cost due to mass production.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 작업자의 조업이 불필요하고 연속적인 반응이 가능한 화학기상증착(CVD) 반응기를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a chemical vapor deposition (CVD) reactor capable of continuous reaction without requiring the operator to operate the apparatus.

또한, 본 발명은 상기 화학기상증착 반응기를 이용하는 폴리실리콘의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method for producing polysilicon using the chemical vapor deposition reactor.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이동수단에 의해 이동가능한 베이스플레이트(baseplate); 및According to an aspect of the present invention, there is provided a mobile communication terminal comprising: a base plate movable by a moving means; And

터널(tunnel) 형태의 인클로져(enclosure)를 포함하고, 상기 인클로져에는 복수의 챔버(chamber)가 구비되며, 서로 이웃하는 챔버는 개폐가능한 격벽에 의해 구분되는 화학기상증착 반응기를 제공한다.The present invention provides a chemical vapor deposition reactor comprising an enclosure in the form of a tunnel, wherein the enclosure is provided with a plurality of chambers, and adjacent chambers are separated by partition walls capable of opening and closing.

또한, 본 발명은 이동가능한 베이스플레이트에 실리콘 필라멘트를 로드하는 단계; The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: loading a silicon filament onto a movable base plate;

복수의 챔버(chamber)를 구비하여, 서로 이웃하는 챔버가 개폐가능한 격벽에 의해 구분되는 인클로져(enclosure)에 상기 베이스플레이트를 설치하는 단계; 및Installing the base plate in an enclosure having a plurality of chambers and separated from each other by partition walls capable of opening and closing adjacent chambers; And

상기 실리콘 필라멘트가 로드된 베이스플레이트를 상기 인클로져 내의 복수의 챔버를 연속하여 통과시킴으로써 화학기상증착(CVD) 반응을 수행하는 단계를 포함하는 폴리실리콘의 제조방법을 제공한다.And performing a chemical vapor deposition (CVD) reaction by continuously passing the base plate loaded with the silicon filament through a plurality of chambers in the enclosure.

본 발명의 화학기상증착 반응기 및 폴리실리콘의 제조방법에 따르면, 연속적인 CVD 공정이 가능하여 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있으며, 폴리실리콘의 대량생산을 가능하게 한다.According to the chemical vapor deposition reactor and the method for producing polysilicon of the present invention, continuous CVD process is possible, which can drastically reduce manufacturing cost and enable mass production of polysilicon.

도 1은 일반적인 지멘스 공정의 공정 단계를 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 반응기를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 베이스플레이트를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘의 공정도를 보여주는 도면이다.
Figure 1 is a flow chart showing the process steps of a typical Siemens process.
2 is a view showing a CVD reactor according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a base plate according to various embodiments of the present invention.
4 is a process diagram of polysilicon according to one embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising," "comprising," or "having ", and the like are intended to specify the presence of stated features, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, components, or combinations thereof.

또한 본 발명에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다. Also in the present invention, when referring to each layer or element being "on" or "on" each layer or element, it is meant that each layer or element is formed directly on each layer or element, Layer or element may be additionally formed between each layer, the object, and the substrate.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 반응기는 이동수단에 의해 이동가능한 베이스플레이트; 및 터널(tunnel) 형태의 인클로져(enclosure)를 포함하고, 상기 인클로져에는 복수의 챔버(chamber)가 구비되며, 서로 이웃하는 챔버는 개폐가능한 격벽에 의해 구분된다.The chemical vapor deposition (CVD) reactor of the present invention comprises a base plate movable by a moving means; And an enclosure in the form of a tunnel, wherein the enclosure is provided with a plurality of chambers, and adjacent chambers are separated by partition walls that can be opened and closed.

반도체 또는 태양전지의 제조에 있어서 기판으로 사용되는 고순도의 폴리실리콘에 대한 수요가 증가하고 있고, 따라서, 고순도 폴리실리콘의 대량생산에 대한 필요성은 태양전지 산업의 발전에 중요한 부분을 차지하고 있다.There is an increasing demand for high purity polysilicon used as a substrate in the manufacture of semiconductors or solar cells and therefore the need for mass production of high purity polysilicon is an important part of the development of the solar cell industry.

상기 폴리실리콘의 제조공정을 개괄적으로 살펴보면, 먼저 환원과정을 통해 얻어진 금속 실리콘을 염화수소 등의 반응가스와 반응시켜 트리클로로실란 등으로 기체화하고, 이를 증류과정을 통해 정제시킴으로써 불순물을 제거하게 된다. 그 다음, CVD 반응기를 이용하여 상기 불순물이 제거된 트리클로로실란(trichlorosilane)으로부터 실리콘을 석출하는 과정을 거치게 된다.The polysilicon production process is roughly described as follows. First, the metal silicon obtained through the reduction process is reacted with a reaction gas such as hydrogen chloride or the like to be gasified with trichlorosilane or the like, and purified by distillation to remove impurities. Then, the silicon is subjected to a process of depositing silicon from the trichlorosilane from which the impurities have been removed by using a CVD reactor.

상기 공정 중에서도 CVD 반응기를 이용하여 트리클로로실란 등의 실란 반응가스로부터 실리콘을 석출하기 위하여 일반적으로 지멘스 공정(Siemens process)이 이용된다. 지멘스 공정이란 일반적으로 종형(bell-jar type)의 반응기에 가는 실리콘 필라멘트를 설치하고, 상기 실리콘 필라멘트를 전극을 통해 가열시킨 후 트리클로로실란 등을 주입하여 열분해시킴으로써 상기 슬림 로드에 실리콘을 석출시키는 방법을 말한다.Among these processes, a Siemens process is generally used to deposit silicon from a silane reaction gas such as trichlorosilane using a CVD reactor. In the Siemens process, generally, a thin silicon filament is installed in a bell-jar type reactor, the silicon filament is heated through an electrode, and then trichlorosilane or the like is injected and pyrolyzed to deposit silicon on the slim rod .

이때 상기 반응기의 형상에는 제한이 없고, 실리콘 필라멘트의 가열방식도 전극을 통한 전기 가열 외에도 고온 복사나 고주파 또는 전자기파 가열방식을 이용할 수 있으며, 상기 반응기에 주입되는 반응 가스도 트리클로로실란에 한정되는 것이 아니라 모노실란(silane), 이염화실란(dicholosilane) 등의 다른 실리콘 전구체 물질 또는 화합물 가스를 사용하는 것도 가능하다.At this time, there is no limitation on the shape of the reactor, and in addition to the electric heating through the electrode, the heating method of the silicon filament can also use a high-temperature radiation, a high frequency or an electromagnetic wave heating method and the reaction gas injected into the reactor is also limited to trichlorosilane It is also possible to use other silicon precursor materials or compound gases such as monosilane, dicholosilane and the like.

그런데, 상기와 같은 지멘스 공정은 분해와 증착이 조합된 공정으로, 배치 타입(batch type)의 공정으로 수행되며, CVD 방식으로 실리콘 증착이 완료된 후 증착이 완료된 실리콘 필라멘트를 수확하고, 다음 반응을 위해 클리닝하고 다시 베이스플레이트 위에 실리콘 필라멘트를 설치하여 반응기를 닫아 설치하는 단계 등에 작업자의 조업이 필수적으로 필요하다. However, the Siemens process is a process in which decomposition and deposition are combined and is performed in a batch type process. After the silicon deposition is completed by the CVD method, the silicon filament that has been deposited is harvested, Cleaning and then installing the silicon filament on the base plate again to close the reactor, and so on.

이에, 본 발명은 작업자의 조업이 불필요하고 한번의 실리콘 로드로 연속적인 반응이 가능한 화학기상증착(CVD) 반응기를 제공하여, 폴리실리콘의 대량생산을 가능하게 한다. Accordingly, the present invention provides a chemical vapor deposition (CVD) reactor in which the operation of a worker is unnecessary and can be continuously reacted with a single silicon rod, thereby enabling mass production of polysilicon.

본 발명의 CVD 반응기는 이동수단에 의해 이동가능한 베이스플레이트; 및 터널 형태의 인클로져를 포함하고, 상기 인클로져는 복수의 챔버가 구비되며, 서로 이웃하는 챔버는 개폐가능한 격벽에 의해 구분된다.The CVD reactor of the present invention comprises a base plate movable by a moving means; And a tunnel-type enclosure, wherein the enclosure is provided with a plurality of chambers, and adjacent chambers are separated by partition walls capable of opening and closing.

본 발명의 명세서에서, 챔버(chamber)란, 격벽에 의해 구분 및 개폐가능한 상기 인클로져 내의 내부 공간을 의미한다. 또한 인터챔버는 일 챔버와 다른 일 챔버 사이에 위치하는 챔버를 편의상 지칭하기 위한 것으로, 상기에서 정의된 챔버의 개념에는 인터챔버도 포함하는 것으로 한다. In the specification of the present invention, a chamber means an inner space in the enclosure which is divided and opened by a partition wall. Also, the interchamber is for convenience in referring to the chamber located between the one chamber and the other one chamber, and the concept of the chamber defined above also includes the interchamber.

또한, 상기 베이스플레이트(baseplate)는, 이동수단에 의해 이동가능하며, 실리콘 필라멘트 지지부를 구비한다. 상기 실리콘 필라멘트 지지부는 단수 또는 복수개일 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 한편, 실리콘 대량생산으로 위해, 상기 실리콘 필라멘트 지지부는 복수개일 수 있다. The base plate is movable by a moving means and has a silicon filament supporting portion. The number of the silicon filament supports may be one or plural, and the present invention is not limited thereto. On the other hand, for mass production of silicon, the silicon filament supports may be plural.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 CVD 반응기는 연속공정에 의한 폴리실리콘의 제조에 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the CVD reactor may be used for the production of polysilicon by a continuous process.

본 발명의 CVD 반응기는 한번에 하나씩의 실리콘 필라멘트만 로드가능한 고 종형(bell-jar type)이 아닌, 터널 형태의 인클로져를 구비한다. 또한, 상기 인클로져는 복수의 챔버가 구비되며, 상기 챔버들 중 서로 이웃하는 챔버는 개폐가능한 격벽에 의해 구분된다. 상기 터널의 길이나 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 일자형, ㄱ자형, U자형, S자형 등이 될 수 있다. The CVD reactor of the present invention has a tunnel-shaped enclosure that is not a bell-jar type capable of loading only one silicon filament at a time. In addition, the enclosure includes a plurality of chambers, and chambers adjacent to each other among the chambers are separated by partition walls that can be opened and closed. The length or shape of the tunnel is not particularly limited, and may be, for example, a straight line, a cross line, a U-line, an S-line, or the like.

상기 인클로져는 상기 베이스플레이트; 및 상기 베이스플레이트의 주변 및 상부 공간을 둘러싸는 밀폐 공간을 제공하며, 퍼지, 가열, 화학기상증착 반응, 및 냉각 등으로 이루어지는 일련의 실리콘 증착 공정이 수행되는 곳이다. 이와 같은 실리콘의 증착 공정은 상기 베이스플레이트가 상기 인클로져 내에서 이동수단을 따라 복수의 챔버를 연속적으로 통과하면서 이루어지게 된다. Wherein the enclosure comprises: a base plate; And a series of silicon deposition processes including purging, heating, chemical vapor deposition, and cooling are performed to provide a confined space surrounding the upper and lower spaces of the base plate. The silicon deposition process is performed while the base plate is continuously passing through the plurality of chambers along the moving means in the enclosure.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 챔버의 형태, 가스 분위기, 압력, 온도 등 각 챔버 내의 조건은 수행하려는 공정에 따라 각각 독립적으로 조절가능할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the conditions in each chamber such as the shape of the plurality of chambers, the gas atmosphere, the pressure, and the temperature may be independently adjustable according to the process to be performed.

또한, 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 격벽은 상기 베이스플레이트가 이동함에 따라 상기 복수의 챔버를 차례로 통과시키기 위해 열린 상태 또는 닫힌 상태가 될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the partition may be opened or closed to sequentially pass the plurality of chambers as the base plate moves.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스플레이트가 상기 챔버와 챔버 사이를 이동할 때 이동하려는 이웃하는 챔버 사이의 격벽은 열린 상태가 되고, 상기 베이스플레이트가 어느 한 챔버 내에 위치하는 동안에는 상기 베이스플레이트가 위치하는 챔버의 양 격벽은 닫힌 상태로 유지될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the partition between adjacent chambers to be moved when the base plate moves between the chamber and the chamber is in an open state, and while the base plate is located in one of the chambers, Both chambers of the chamber to be located can be kept closed.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 챔버는 순차적으로 배치되는 제 1 챔버, 제 1 인터챔버(interchamber), 제 2 챔버, 제 2 인터챔버,...제 n 챔버, 제 n 인터챔버 및 제 n + 1 챔버(이때, n 은 3 이상의 정수)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the plurality of chambers may include a first chamber, a first interchamber, a second chamber, a second interchamber, an n-th chamber, an n-th interchamber, And an (n + 1) th chamber (where n is an integer of 3 or more).

상기 각각의 챔버는 서로 다른 분위기의 가스로 채워질 수 있으며, 상기 각각의 인터챔버는 상기 인터챔버에 인접하는 양쪽 챔버의 가스가 혼합된 분위기일 수 있다.Each of the chambers may be filled with a gas of a different atmosphere, and each of the inter chambers may be an atmosphere in which gases in both chambers adjacent to the inter chamber are mixed.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 반응기의 구성 및 동작 단계를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the construction and operation of the CVD reactor according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 챔버는 실리콘 필라멘트가 로드된 베이스플레이트가 상기 인클로져에 주입되어 첫 번째로 거치는 챔버이다. According to an embodiment of the present invention, the first chamber is a chamber through which a base plate loaded with a silicon filament is firstly injected into the enclosure.

제 2 챔버는 상기 인클로져의 내부를 외부의 대기(air) 분위기로부터 차단하고 불활성 가스 분위기로 치환하여 CVD 공정을 위한 압력 조건으로 만들기 위해, 질소(N2)와 같은 불활성 가스 분위기로 치환하는 제 1 퍼지(purge) 공정을 수행하기 위한 공간(zone)이다. The second chamber is provided with a first chamber for replacing the inside of the enclosure with an atmosphere of an inert gas such as nitrogen (N 2 ) in order to block the inside of the enclosure from an external air atmosphere and replace it with an inert gas atmosphere, And is a zone for performing a purge process.

상기 제 1 및 제 2 챔버 사이에는 제 1 인터챔버가 구비된다. 상기 제 1 인터챔버는 상기 베이스플레이트가 상기 제 1 챔버로부터 상기 제 2 챔버로 이동하기 전에, 상기 제 1 및 제 2 챔버의 가스가 혼합되지 않게 하기 위해 상기 제 1 및 제 2 챔버 사이에서 완충적으로 제공되는 공간이다. 이에 따라, 상기 베이스플레이트가 제 1 인터챔버에 위치하는 동안에 상기 제 1 챔버의 가스 분위기가 상기 제 2 챔버의 가스 분위기로 전환된 후, 상기 제 2 챔버로 이동하게 된다. A first interchamber is provided between the first and second chambers. The first interchamber is configured to provide a buffer between the first and second chambers to prevent mixing of gases in the first and second chambers before the base plate moves from the first chamber to the second chamber. . Accordingly, the gas atmosphere of the first chamber is converted into the gas atmosphere of the second chamber while the base plate is positioned in the first inter-chamber, and then the gas is moved to the second chamber.

또한, 상기 제 1 챔버 및 제 1 인터챔버 사이에는 제 1 격벽이, 상기 제 1 인터챔버 및 제 2 챔버 사이에는 제 2 격벽이 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 격벽은 상기 베이스플레이트의 이동에 따라 개폐가능하다. 즉, 상기 제 1 격벽은 상기 베이스플레이트가 상기 제 1 챔버에서 상기 제 1 인터챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다. 또한, 상기 제 2 격벽은 상기 베이스플레이트가 상기 제 1 인터챔버에서 상기 제 2 챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다.The first inter-chamber and the second inter-chamber are provided with a first partition wall between the first chamber and the first inter-chamber, and a second partition between the first inter-chamber and the second chamber, It can be opened and closed. That is, the first partition may be opened when the base plate moves from the first chamber to the first inter-chamber, and may be closed when the movement is completed. The second partition may be opened when the base plate moves from the first inter-chamber to the second chamber, and may be closed when the movement is completed.

하기 표 1은 베이스플레이트의 이동에 따른 제 1 및 제 2 격벽의 열림-닫힘 상태를 보여주는 표이다. Table 1 below shows the open-close state of the first and second barrier ribs according to the movement of the base plate.

StepStep 작업work 베이스플레이트 위치Base plate position 제1격벽1, 제2격벽The second bank 1One 베이스플레이트 제1챔버에 설치(주입)The base plate is installed in the first chamber (injection) 제1챔버The first chamber 닫힘Closed 닫힘Closed 22 제1격벽 열림First bulkhead open 제1챔버The first chamber 열림Open 닫힘Closed 33 베이스플레이트가 제1인터챔버로 이동The base plate is moved to the first inter-chamber 제1챔버와 제1인터챔버 사이Between the first chamber and the first interchamber 열림Open 닫힘Closed 44 제1격벽 닫힘First bulkhead closed 제1인터챔버The first inter- 닫힘Closed 닫힘Closed 55 제1인터챔버 가스 분위기 전환(air->N2)The first interchamber gas atmosphere change (air-> N 2 ) 제1인터챔버The first inter- 닫힘Closed 닫힘Closed 66 제2격벽 열림The second bulkhead is opened. 제1인터챔버The first inter- 닫힘Closed 열림Open 77 베이스플레이트가 제2챔버로 이동The base plate is moved to the second chamber 제1인터챔버와 제2챔버 사이Between the first inter-chamber and the second chamber 닫힘Closed 열림Open 88 제2격벽 닫힘The second bank closing 제2챔버The second chamber 닫힘Closed 닫힘Closed 99 제1퍼지First purge 제2챔버The second chamber 닫힘Closed 닫힘Closed

상기 표 1을 참조하면, 베이스플레이트가 제 1 챔버에 위치할 때는 제 1 및 제 2 격벽 모두 닫힌 상태이며, 제 1 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 제 1 인터챔버로 이동한다. 상기 베이스플레이트의 이동 중에는 상기 제 1 챔버 및 제 1 인터챔버의 공간이 연결된 상태이므로 상기 제 1 인터챔버의 가스 분위기는 상기 제 1 챔버의 대기와 제 2 챔버의 질소가 혼합된 분위기가 된다. Referring to Table 1, when the base plate is located in the first chamber, both the first and second partition walls are closed, and the base plate moves to the first inter-chamber as the first partition is opened. Since the spaces of the first chamber and the first inter-chamber are connected to each other during the movement of the base plate, the gas atmosphere of the first inter-chamber becomes an atmosphere in which the atmosphere of the first chamber and the nitrogen of the second chamber are mixed.

상기 베이스플레이트의 이동이 완료되어 상기 제 1 인터챔버 내로 완전히 진입하게 되면 상기 제 1 격벽이 닫힌 상태가 되어 상기 제 1 챔버 및 제 1 인터챔버는 각각 분리되어 다시 밀폐된 공간이 된다. 그 다음, 상기 제 1 인터챔버의 가스 분위기가 대기에서 질소로 전환된다. When the base plate is completely moved to enter the first inter-chamber, the first partition wall is closed, and the first chamber and the first inter-chamber are separated from each other to become a sealed space. Then, the gas atmosphere of the first inter-chamber is switched from the atmosphere to nitrogen.

질소 분위기로의 전환이 완료되면 제 2 격벽이 열리고 상기 베이스플레이트는 제 2 챔버로 이동하게 된다. 상기 베이스플레이트의 이동이 완료되어 상기 제 2 챔버 내로 완전히 진입하게 되면 상기 제 2 격벽이 닫힌 상태가 되어 상기 제 1 인터챔버 및 제 2 챔버는 각각 분리되어 밀폐된 공간이 된다.When the conversion to the nitrogen atmosphere is completed, the second bank is opened and the base plate moves to the second chamber. When the base plate is completely moved to enter the second chamber, the second partition wall is closed, and the first inter-chamber and the second chamber are separated from each other to become a closed space.

이와 같은 방식으로 상기 베이스플레이트가 제 1 챔버, 제 1 인터챔버, 제 2 챔버, 제 2 인터챔버,.... 제 n 챔버, 제 n 인터챔버 및 제 n + 1 챔버로 격벽의 열림-닫힘에 따라 이동하면서 연속적으로 공정을 수행할 수 있다.In this way, the base plate is opened and closed in the first chamber, the first inter-chamber, the second chamber, the second inter-chamber, the n-th chamber, the n-th interchamber and the n + The process can be continuously performed while moving in accordance with the process.

상기 베이스플레이트의 이동 속도 및 상기 챔버에 머무르는 시간 등은 각 챔버에서 수행되는 공정의 종류 및 상기 공정이 진행되는 속도에 따라 조절가능하다. The moving speed of the base plate and the time of staying in the chamber are adjustable according to the kind of process performed in each chamber and the speed at which the process proceeds.

제 3 챔버는 상기 실리콘 필라멘트를 고온으로 가열하는 점화(ignition) 공정을 수행하기 위한 공간이다. 이에 따라 상기 제 3 챔버는 수소(H2) 가스 분위기일 수 있다. 또한, 상기 제 3 챔버는 상기 실리콘 필라멘트를 고온으로 유지시키기 위한 고전압 인가 장치 또는 히터(heater)를 구비할 수 있다. 상기 제 3 챔버 내에서 상기 실리콘 필라멘트의 온도는 상온 내지 약 600℃, 또는 약 200 내지 약 600℃가 되도록 유지될 수 있다. And the third chamber is a space for performing an ignition process for heating the silicon filament to a high temperature. Accordingly, the third chamber may be a hydrogen (H 2 ) gas atmosphere. The third chamber may include a high voltage application device or a heater for maintaining the silicon filament at a high temperature. In the third chamber, the temperature of the silicon filament may be maintained at a temperature ranging from room temperature to about 600 ° C, or from about 200 ° C to about 600 ° C.

상기 제 2 및 제 3 챔버 사이에는 제 2 인터챔버가 구비된다. 상기 제 2 인터챔버는 상기 베이스플레이트가 상기 제 2 챔버로부터 상기 제 2 챔버와 다른 가스 및 온도 분위기의 제 3 챔버로 이동하기 전에, 상기 제 2 및 제 3 챔버의 가스가 혼합되지 않게 하기 위해 상기 제 2 및 제 3 챔버 사이에 완충적으로 제공되는 공간이다. 이에 따라, 상기 베이스플레이트가 제 2 인터챔버에 위치하는 동안에 상기 제 2 챔버의 가스 분위기가 상기 제 3 챔버의 가스 분위기로 전환된 후, 상기 제 3 챔버로 이동하게 된다. And a second inter-chamber is provided between the second and third chambers. The second inter-chamber may be configured to allow the gas in the second and third chambers to be mixed before the base plate moves from the second chamber to a third chamber of a different gas and temperature atmosphere than the second chamber, And a space provided buffered between the second and third chambers. Accordingly, the gas atmosphere of the second chamber is converted into the gas atmosphere of the third chamber while the base plate is located in the second inter-chamber, and then the gas is moved to the third chamber.

또한, 상기 제 2 챔버 및 제 2 인터챔버 사이에는 제 3 격벽이, 상기 제 2 인터챔버 및 제 3 챔버 사이에는 제 4 격벽이 구비되며, 상기 제 3 및 제 4 격벽은 상기 베이스플레이트의 이동에 따라 개폐가능하다. 즉, 상기 제 3 격벽은 상기 베이스플레이트가 상기 제 2 챔버로부터 제 2 인터챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다. 또한 상기 제 4 격벽은 상기 베이스플레이트가 상기 제 2 인터챔버로부터 제 3 챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다.In addition, a third partition may be provided between the second chamber and the second inter-chamber, a fourth partition may be provided between the second inter-chamber and the third chamber, and the third and fourth partition may be moved It can be opened and closed. That is, the third partition may be open when the base plate moves from the second chamber to the second inter-chamber, and may be closed when the movement is completed. Further, the fourth partition may be opened when the base plate moves from the second inter-chamber to the third chamber, and may be closed when the movement is completed.

제 4 챔버는 실리콘을 포함하는 실리콘 전구체 화합물 및 수소를 투입하여 고온의 실리콘 필라멘트에 실리콘을 증착(deposition)시키는 공정을 수행하기 위한 공간이다. 상기 제 4 챔버 내에서 상기 실리콘 필라멘트의 온도는 약 1,000 내지 약 1,200℃가 되도록 고온으로 유지될 수 있다. 또한, 상기 제 4 챔버는 효율적인 증착을 위해 약 1 내지 약 10 기압, 바람직하게는 약 3 내지 약 6 기압의 가압 조건을 유지할 수 있다. The fourth chamber is a space for performing a process of depositing silicon on a silicon filament by injecting a silicon precursor compound containing silicon and hydrogen. The temperature of the silicon filament in the fourth chamber may be maintained at a high temperature of about 1,000 to about 1,200 ° C. The fourth chamber can also maintain a pressurization condition of from about 1 to about 10 atmospheres, preferably from about 3 to about 6 atmospheres for efficient deposition.

상기 제 4 챔버는 상기 실리콘 전구체 화합물 및 수소 가스 분위기일 수 있다. 또한, 실리콘 증착 반응에 의해 HCl 가스도 일부 존재할 수 있다. 상기 실리콘 전구체 화합물로는 SiHCl3, SiH2Cl2, SiCl4 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The fourth chamber may be the silicon precursor compound and a hydrogen gas atmosphere. In addition, HCl gas may be partially present by the silicon deposition reaction. Examples of the silicon precursor compound include SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 Or a mixture thereof may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 제 3 및 제 4 챔버 사이에는 제 3 인터챔버가 구비된다. 상기 제 3 인터챔버는 상기 베이스플레이트가 상기 제 3 챔버로부터, 상기 제 3 챔버와 다른 가스 및 온도 분위기의 제 4 챔버로 이동하기 전에, 상기 제 3 및 제 4 챔버의 가스가 혼합되지 않게 하기 위해 상기 제 3 및 제 4 챔버 사이에 완충적으로 제공되는 공간이다. 이에 따라, 상기 베이스플레이트가 제 3 인터챔버에 위치하는 동안에 상기 제 3 챔버의 가스 분위기가 상기 제 4 챔버의 가스 분위기로 전환된 후, 상기 제 4 챔버로 이동하게 된다.And a third inter-chamber is provided between the third and fourth chambers. The third intercomchamber is configured to prevent the gases in the third and fourth chambers from mixing before the base plate moves from the third chamber to a fourth chamber of a different gas and temperature atmosphere than the third chamber, And a space provided between the third and fourth chambers in a buffered manner. Thus, while the base plate is positioned in the third inter-chamber, the gas atmosphere of the third chamber is converted into the gas atmosphere of the fourth chamber, and then moved to the fourth chamber.

또한, 상기 제 3 챔버 및 제 3 인터챔버 사이에는 제 5 격벽이, 상기 제 3 인터챔버 및 제 4 챔버 사이에는 제 6 격벽이 구비되며, 상기 제 3 및 제 4 격벽은 상기 베이스플레이트의 이동에 따라 개폐가능하다. 즉, 상기 제 5 격벽은 상기 베이스 플레이트가 상기 제 3 챔버로부터 제 3 인터챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다. 또한 상기 제 6 격벽은 상기 베이스플레이트가 상기 제 3 인터챔버로부터 제 4 챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다.In addition, a fifth partition may be provided between the third chamber and the third inter-chamber, and a sixth partition may be provided between the third inter-chamber and the fourth chamber, and the third and fourth partition walls may be moved It can be opened and closed. That is, the fifth partition may be opened when the base plate moves from the third chamber to the third inter-chamber, and may be closed when the movement is completed. The sixth partition may be opened when the base plate moves from the third inter-chamber to the fourth chamber, and may be closed when the movement is completed.

제 5 챔버는 실리콘 증착이 완료된 실리콘 필라멘트를 냉각(cooling)시키는 공정을 수행하기 위한 공간이다. 상기 제 5 챔버에는 상기 실리콘 필라멘트를 냉각시키기 위하여 상온의 수소 가스를 지속적으로 투입할 수 있다. The fifth chamber is a space for performing a process of cooling the silicon filament completed with the silicon deposition. The fifth chamber may be continuously supplied with hydrogen gas at room temperature to cool the silicon filament.

상기 제 4 및 제 5 챔버 사이에는 제 4 인터챔버가 구비된다. 상기 제 4 인터챔버는 상기 베이스플레이트가 상기 제 4 챔버로부터 상기 제 5 챔버로 이동하기 전에, 상기 제 4 및 제 5 챔버의 가스가 혼합되지 않게 하기 위해 상기 제 4 및 제 5 챔버 사이에서 완충적으로 제공되는 공간이다. 이에 따라, 상기 베이스플레이트가 제 4 인터챔버에 위치하는 동안에 상기 제 4 챔버의 가스 분위기가 상기 제 5 챔버의 가스 분위기로 전환된 후, 상기 제 5 챔버로 이동하게 된다. And a fourth inter-chamber is provided between the fourth and fifth chambers. The fourth interchamber is configured to provide a buffering between the fourth and fifth chambers to prevent mixing of gases in the fourth and fifth chambers before the base plate moves from the fourth chamber to the fifth chamber. . Accordingly, while the base plate is positioned in the fourth inter-chamber, the gas atmosphere of the fourth chamber is converted into the gas atmosphere of the fifth chamber, and then the fifth chamber is moved to the fifth chamber.

또한, 상기 제 4 챔버 및 제 4 인터챔버 사이에는 제 7 격벽이, 상기 제 4 인터챔버 및 제 5 챔버 사이에는 제 8 격벽이 구비되며, 상기 제 7 및 제 8 격벽은 상기 베이스플레이트의 이동에 따라 개폐가능하다. 즉, 상기 제 7 격벽은 상기 베이스플레이트가 상기 제 4 챔버로부터 제 4 인터챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다. 또한, 상기 제 8 격벽은 상기 베이스플레이트가 상기 제 4 인터챔버로부터 제 5 챔버로 이동할 때는 열린 상태가 되며, 이동이 완료되면 닫힌 상태로 있을 수 있다.The seventh and eighth partition walls may include a seventh partition wall between the fourth chamber and the fourth intercomchamber and an eighth partition wall between the fourth intercomchamber and the fifth chamber, It can be opened and closed. That is, the seventh partition may be opened when the base plate moves from the fourth chamber to the fourth inter-chamber, and may be closed when the movement is completed. The eighth partition may be opened when the base plate moves from the fourth inter-chamber to the fifth chamber, and may be closed when the base plate is moved from the fourth inter-chamber to the fifth chamber.

제 6 챔버는 실리콘 증착이 완료되고 냉각된 실리콘 필라멘트를 수확(harvest)하기 위해 다시 질소와 같은 불활성 가스 분위기로 치환하는 제 2 퍼지(purge)공정을 수행하기 위한 공간이다. 상기 제 6 챔버의 질소 분위기 하에서 안정화된 실리콘 필라멘트는 상기 제 7 챔버로부터 배출하여 수확할 수 있다. The sixth chamber is a space for performing a second purge process in which the silicon deposition is completed and the silicon filament is cooled again to an inert gas atmosphere such as nitrogen. The silicon filament stabilized in the nitrogen atmosphere of the sixth chamber can be discharged from the seventh chamber and harvested.

제 5 챔버와 제 5 인터챔버 사이, 제 5 인터챔버와 제 6 챔버 사이, 제 6 챔버와 제 6 인터챔버 사이, 및 제 6 인터챔버와 제 7 챔버 사이에는 각각 제 9 내지 제 12 격벽이 구비되며, 이들의 개폐 방식은 상술한 다른 격벽의 경우와 동일하다.The ninth through twelfth partition walls are provided between the fifth chamber and the fifth intercomchamber, between the fifth intercomchamber and the sixth chamber, between the sixth chamber and the sixth intercomchamber, and between the sixth intercomchamber and the seventh chamber, respectively And their opening and closing methods are the same as those of the other partition walls.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 CVD 반응기에서 베이스플레이트를 이동시키는 이동수단은 컨베이어 벨트일 수 있으며, 상기 베이스플레이트는 상기 컨베이어 벨트의 진행방향에 따라 이동가능하다. According to an embodiment of the present invention, the moving means for moving the base plate in the CVD reactor may be a conveyor belt, and the base plate is movable along the traveling direction of the conveyor belt.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인클로져는 상기 베이스플레이트를 상기 인클로져로 주입하는 주입부 및 상기 베이스플레이트를 상기 인클로져 외부로 배출하는 배출부를 더 포함할 수 있다.  According to an embodiment of the present invention, the enclosure may further include an injection unit for injecting the base plate into the enclosure, and a discharge unit for discharging the base plate to the outside of the enclosure.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인클로져의 전단에 위치하는 실리콘 필라멘트 설치부, 및 상기 인클로져의 후단에 위치하는 실리콘 필라멘트 회수부를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus may further include a silicon filament mounting portion positioned at a front end of the enclosure and a silicon filament collecting portion positioned at a rear end of the enclosure.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 반응기를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a CVD reactor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 CVD 반응기(200)는 이동수단에 의해 이동가능한 베이스플레이트(80); 및 터널 형태의 인클로져(130)를 포함하고, 인클로져(130)는 복수의 챔버(10, 10a, 20, 20a, 30, 30a, 40, 40a, 50, 50a, 60, 60a, 70)가 구비되며, 서로 이웃하는 챔버는 개폐가능한 격벽(G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10, G11, G12)에 의해 구분된다.Referring to FIG. 2, the CVD reactor 200 of the present invention includes a base plate 80 movable by a moving means; And a tunnel type enclosure 130. The enclosure 130 is provided with a plurality of chambers 10, 10a, 20, 20a, 30, 30a, 40, 40a, 50, 50a, 60, 60a, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10, G11, and G12 that are openable and closable.

상기 복수의 챔버는 순차적으로 배치되는 제 1 챔버(10), 제 1 인터챔버(10a), 제 2 챔버(20), 제 2 인터챔버(20a), 제 3 챔버(30), 제 3 인터챔버(30a), 제 4 챔버(40), 제 4 인터챔버(40a), 제 5 챔버(50), 제 5 인터챔버(50a), 제 6 챔버(60), 제 6 인터챔버(60a), 및 제 7 챔버(70) 등을 포함할 수 있다.The plurality of chambers includes a first chamber 10, a first inter-chamber 10a, a second chamber 20, a second inter-chamber 20a, a third chamber 30, a third inter- The fourth inter-chamber 40a, the fifth inter-chamber 50a, the fifth inter-chamber 50a, the sixth chamber 60, the sixth inter-chamber 60a, and the fourth inter- A seventh chamber 70, and the like.

그러나, 본 발명의 CVD 반응기가 도 2에 도시된 챔버의 형태가 개수에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 챔버 및 인터챔버의 개수는 가감할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, CVD 반응기(200)는 이동수단에 의해 일방향으로 주행하는 컨베이어 벨트(100)를 더 포함하며, 베이스플레이트(80)는 컨베이어 벨트(100)의 진행방향에 따라 이동가능한 것일 수 있다.However, the shape of the chamber shown in FIG. 2 is not limited to the number of CVD reactors of the present invention, and the number of chambers and inter chambers may be added or subtracted as necessary. According to an embodiment of the present invention, the CVD reactor 200 further includes a conveyor belt 100 that travels in one direction by the moving means, and the base plate 80 moves along the traveling direction of the conveyor belt 100 It may be possible.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨베이어 벨트(100)는 일방향으로 및/또는 무한궤도로 주행하여, 이에 따라 실리콘 필라멘트(90)가 로드된 베이스플레이트(80)를 인클로져(130)로 주입하는 단계, 인클로져(130) 내부에서 CVD 공정을 수행하는 단계, 및 폴리실리콘이 형성된 실리콘 필라멘트(90)를 수확하는 단계를 연속적으로 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the conveyor belt 100 travels in one direction and / or in an endless track so that the base plate 80 loaded with the silicon filament 90 is injected into the enclosure 130 , Performing the CVD process in the enclosure 130, and harvesting the polysilicon formed silicon filament 90. The process of FIG.

베이스플레이트(80) 상에는 실리콘 필라멘트(90)가 로드되며, 도 2의 도면에는 실리콘 필라멘트(90)를 두 개만 도시하였지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 한 개 내지 수 십개의 실리콘 필라멘트를 로드할 수 있다. 한번에 로드되는 실리콘 필라멘트를 증가시킴에 따라, 폴리실리콘의 시간당 생산량이 더욱 증대될 수 있다.Although the silicon filament 90 is loaded on the base plate 80 and only two silicon filaments 90 are shown in the drawing of FIG. 2, the present invention is not limited thereto, and if necessary, one to several tens silicon The filament can be loaded. By increasing the number of silicon filaments loaded at once, the yield per hour of polysilicon can be further increased.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인클로져(130)는 실리콘 필라멘트(90)가 로드된 베이스플레이트(80)를 인클로져(130)로 주입하는 주입부(110) 및 폴리실리콘 증착이 완료된 실리콘 필라멘트(90)를 포함하는 베이스플레이트(80)를 인클로져(130) 외부로 배출하는 배출부(120)를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the enclosure 130 includes an injection unit 110 for injecting the base plate 80 loaded with the silicon filament 90 into the enclosure 130, and a silicon filament 90 And a discharge unit 120 for discharging the base plate 80 to the outside of the enclosure 130.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스플레이트는 복수의 실리콘 필라멘트가 로드가능한 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the base plate may be one in which a plurality of silicon filaments are loadable.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 베이스플레이트를 보여주는 도면이다.3 is a view showing a base plate according to various embodiments of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 베이스플레이트는 Type A와 같이 하나의 실리콘 필라멘트만 로드하거나, Type B와 같이 가로 방향으로 다수의 실리콘 필라멘트를 로드하거나, Type C와 같이 세로 방향으로 다수의 실리콘 필라멘트를 로드하거나, Type D 및 E와 같이 종횡으로 다수의 실리콘 필라멘트를 로드하는 등 다양한 형태로 단수 또는 복수개의 실리콘 필라멘트를 로드할 수 있다. 또한 상기 도 3에 도시되지 않은 다른 형태 또는 개수로도 로드 가능하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 3, the base plate of the present invention can be manufactured by loading only one silicon filament as in Type A, loading a plurality of silicon filaments in a lateral direction as in Type B, or a plurality of silicon filaments Or a plurality of silicon filaments can be loaded in various forms such as loading a plurality of silicon filaments longitudinally and transversely as in Type D and E, or the like. It is also possible to load other forms or numbers not shown in FIG. 3, but the present invention is not limited thereto.

상기와 같은 본 발명의 CVD 반응기는 하나의 인클로져 내에 퍼지, 증착, 냉각 등 지멘스 공정에 의한 실리콘 증착이 연속적으로 이루어질 수 있어 작업자의 조업이 최소화되어 공정 자동화가 가능하며, 스케일에 따라 한번에 다수의 실리콘 필라멘트를 로드할 수 있어 단위 시간당 폴리실리콘 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있다.The CVD reactor of the present invention can continuously perform the silicon deposition by the Siemens process such as purging, deposition, and cooling in a single enclosure, minimizing the work of the operator and automating the process, Filaments can be loaded, which can dramatically increase polysilicon production per unit time.

또한, 종래의 종형 반응기를 사용할 때는 하나의 챔버에서 공정을 진행함에 따라 퍼지 가스를 계속 교체하면서 공정을 수행하지만, 본 발명의 반응기는 각 챔버마다 수행되는 공정은 고정적이고 베이스플레이트가 이동하면서 연속적으로 공정을 수행하게 되므로 하나의 챔버 내에서 퍼지 가스를 연속적으로 교체할 필요가 없어 가스의 퍼지 시간 및 퍼지량도 줄어들 수 있다. Further, when the conventional bell-type reactor is used, the process is carried out while continuously changing the purge gas as the process proceeds in one chamber. However, the reactor of the present invention requires that the process performed for each chamber is fixed, It is not necessary to continuously change the purge gas in one chamber, and the purging time and purge amount of the gas can also be reduced.

이에 따라, 폴리실리콘의 대량 생산 및 제조 원가 절감이 가능하다. As a result, it is possible to mass-produce polysilicon and reduce manufacturing costs.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 이동가능한 베이스플레이트에 실리콘 필라멘트를 로드하는 단계; According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: loading a silicon filament onto a movable base plate;

복수의 챔버(chamber)를 구비하여, 서로 이웃하는 챔버가 개폐가능한 격벽에 의해 구분되는 인클로져(enclosure)에 상기 베이스플레이트를 설치하는 단계; 및Installing the base plate in an enclosure having a plurality of chambers and separated from each other by partition walls capable of opening and closing adjacent chambers; And

상기 실리콘 필라멘트가 로드된 베이스플레이트를 상기 인클로져 내의 복수의 챔버를 연속하여 통과시킴으로써 화학기상증착(CVD) 반응을 수행하는 단계를 포함하는 폴리실리콘의 제조방법을 제공한다. And performing a chemical vapor deposition (CVD) reaction by continuously passing the base plate loaded with the silicon filament through a plurality of chambers in the enclosure.

상기 본 발명의 폴리실리콘의 제조방법은 상술한 화학기상증착 반응기를 이용하여 수행될 수 있다. The method for producing the polysilicon of the present invention can be carried out using the chemical vapor deposition reactor described above.

도 4는 본 발명의 폴리실리콘의 제조방법을 보여주는 도면이다.4 is a view showing a method for producing polysilicon of the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저 베이스플레이트에 실리콘 필라멘트를 로드한다. 상기 실리콘 필라멘트가 로드된 베이스플레이트는 컨베이어 벨트와 같이 일방향으로 주행하는 이동수단에 의해 이동되어 터널 형태의 인클로져의 제 1 챔버로 주입된다.Referring to FIG. 4, first, a silicon filament is loaded on a base plate. The base plate on which the silicon filament is loaded is moved by a moving means moving in one direction like a conveyor belt and is injected into the first chamber of the tunnel-shaped enclosure.

다음에, 상기 제 1 챔버에 베이스필라멘트가 설치된 후, 상기 제 1 챔버 및 제 1 인터챔버 사이의 제 1 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 이동수단에 의해 이동되어 제 1 인터챔버에 위치하게 되며, 상기 베이스플레이트가 상기 제 1 인터챔버 내에 완전히 위치하게 되면 상기 제 1 격벽은 닫히게 된다. Next, after the base filament is installed in the first chamber, as the first partition between the first chamber and the first inter-chamber is opened, the base plate is moved by the moving means to be positioned in the first inter-chamber , And the first partition wall is closed when the base plate is completely positioned in the first inter-chamber.

상기 제 1 인터챔버는 대기(air)와 질소(N2)가 혼합된 분위기로 존재한다. 즉, 상기 제 1 인터챔버는 상기 제 1 챔버의 가스 분위기에서 다음에 위치하는 제 2 챔버의 가스 분위기로 변경하기 위해 완충적으로 제공되는 공간이다. The first inter-chamber is in an atmosphere where air and nitrogen (N 2 ) are mixed. That is, the first inter-chamber is a space buffered to change from the gas atmosphere of the first chamber to the gas atmosphere of the second chamber located next.

다음에, 상기 제 1 인터챔버 및 제 2 챔버 사이의 제 2 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 이동수단에 의해 이동되어 제 2 챔버에 위치하게 되며, 상기 베이스플레이트가 상기 제 2 챔버 내에 완전히 위치하게 되면 상기 제 2 격벽은 닫히게 된다. Next, as the second partition wall between the first inter-chamber and the second chamber is opened, the base plate is moved by the moving means to be located in the second chamber, and the base plate is completely positioned in the second chamber The second partition wall is closed.

상기 베이스플레이트가 상기 제 2 챔버안에 위치하고 상기 제 2 격벽이 완전히 닫혀 밀폐된 상태가 되면 상기 제 2 챔버에서는 질소(N2) 기체를 퍼지(purge)하는 제 1 퍼지 단계를 수행한다.And performing a first purge step of purifying nitrogen (N 2 ) gas in the second chamber when the base plate is positioned in the second chamber and the second partition is completely closed to be in a sealed state.

상기 제 2 챔버의 가스 분위기가 질소 분위기로 실질적으로 완전히 치환되게 되면, 상기 제 2 챔버 및 상기 제 2 인터챔버 사이의 제 3 격벽이 열리며, 상기 베이스플레이트는 열린 제 3 격벽을 통과하여 이동수단에 의해 이동되어 제 2 인터챔버로 위치한다. When the gas atmosphere of the second chamber is substantially completely displaced into the nitrogen atmosphere, the third partition between the second chamber and the second inter-chamber is opened, and the base plate passes through the open third partition, And is located in the second inter-chamber.

상기 제 2 인터챔버는 질소(N2)와 수소(H2)가 혼합된 분위기로 존재한다. 즉, 상기 제 2 인터챔버는 상기 제 2 챔버의 가스 분위기에서 다음에 위치하는 제 3 챔버의 가스 분위기로 변경하기 위해 완충적으로 제공되는 공간이다. The second inter-chamber is present in an atmosphere in which nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) are mixed. That is, the second inter-chamber is a space provided to be buffered to change into the gas atmosphere of the third chamber located next in the gas atmosphere of the second chamber.

다음에, 상기 제 2 인터챔버 및 제 3 챔버 사이의 제 4 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 이동수단에 의해 이동되어 제 3 챔버에 위치하게 되며, 상기 베이스플레이트가 상기 제 3 챔버 내에 완전히 위치하게 되면 상기 제 4 격벽은 닫히게 된다. Next, as the fourth partition between the second inter-chamber and the third chamber is opened, the base plate is moved by the moving means to be positioned in the third chamber, and the base plate is completely positioned in the third chamber The fourth partition wall is closed.

상기 베이스플레이트가 상기 제 3 챔버안에 위치하고 상기 제 4 격벽이 완전히 닫혀 밀폐된 상태가 되면 상기 제 3 챔버에서는 수소 분위기 하에서 실리콘 필라멘트를 가열하는 가열단계를 수행한다.When the base plate is located in the third chamber and the fourth partition is completely closed to be in a sealed state, the heating step of heating the silicon filament in a hydrogen atmosphere in the third chamber is performed.

상기 수소 분위기의 제 3 챔버에서는 상기 실리콘 필라멘트에 고전압 인가하거나 외부 히터를 사용하여 고온을 유지할 수 있다. 예를 들어 상기 제 3 챔버 내에서 상기 실리콘 필라멘트의 온도가 상온 내지 약 600℃, 또는 약 200 내지 약 600℃가 되도록 가온하여 상기 온도를 유지될 수 있다. In the third chamber of the hydrogen atmosphere, a high voltage may be applied to the silicon filament, or an external heater may be used to maintain a high temperature. For example, the temperature may be maintained in the third chamber by heating the silicon filament to a temperature ranging from room temperature to about 600 ° C, or from about 200 ° C to about 600 ° C.

다음에, 상기 제 3 챔버가 수소 분위기로 치환되고 실리콘 증착을 위한 고온 상태가 유지된 후, 상기 제 3 챔버 및 제 3 인터챔버 사이의 제 5 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 이동수단에 의해 이동되어 제 3 인터챔버에 위치하게 되며, 상기 베이스플레이트가 상기 제 3 인터챔버 내에 완전히 위치하게 되면 상기 격벽은 닫히게 된다.Next, after the third chamber is replaced with a hydrogen atmosphere and a high temperature state for silicon deposition is maintained, as the fifth partition between the third chamber and the third chamber opens, the base plate is moved by the moving means And is located in the third inter-chamber, and when the base plate is fully positioned in the third inter-chamber, the partition is closed.

상기 제 3 인터챔버는 수소(H2)와 실리콘 전구체 가스가 혼합된 분위기로 존재한다. 즉, 상기 제 3 인터챔버는 상기 제 3 챔버의 가스 분위기에서 다음에 위치하는 제 4 챔버의 가스 분위기로 변경하기 위해 완충적으로 제공되는 공간이다.The third inter-chamber is present in an atmosphere in which hydrogen (H 2 ) and a silicon precursor gas are mixed. That is, the third inter-chamber is a space buffered to change the gas atmosphere of the third chamber to the gas atmosphere of the fourth chamber located next.

상기 제 3 인터챔버의 가스 분위기가 상기 제 4 챔버와 동일한 압력에 도달하게 되면, 상기 제 3 인터챔버 및 상기 제 4 챔버 사이의 제 6 격벽이 열리며, 상기 베이스플레이트는 열린 제 6 격벽을 통과하여 이동수단에 의해 이동되어 제 4 챔버로 위치한다.When the gas atmosphere of the third inter-chamber reaches the same pressure as that of the fourth chamber, the sixth partition between the third inter-chamber and the fourth chamber is opened, and the base plate passes through the open sixth partition And is moved to the fourth chamber by the moving means.

상기 혼합 가스 분위기의 제 4 챔버에서는 SiHCl3, SiH2Cl2, SiCl4 등과 같은 실리콘 전구체 화합물과 수소가 반응하여 고온의 실리콘 필라멘트에 화학기상증착(CVD) 방식으로 실리콘이 증착하게 된다. In the fourth chamber of the mixed gas atmosphere, a silicon precursor compound such as SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 or the like reacts with hydrogen to deposit silicon on a high-temperature silicon filament by a chemical vapor deposition (CVD) method.

다음에, 상기 제 4 챔버에서의 실리콘 증착이 완료되면, 상기 제 4 챔버 및 제 4 인터챔버 사이의 제 7 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 이동수단에 의해 이동되어 제 4 인터챔버에 위치하게 되며, 상기 베이스플레이트가 상기 제 4 인터챔버 내에 완전히 위치하게 되면 상기 제 7 격벽은 닫히게 된다. Next, when the silicon deposition in the fourth chamber is completed, as the seventh barrier between the fourth chamber and the fourth inter-chamber is opened, the base plate is moved by the moving means to be positioned in the fourth inter- And when the base plate is completely positioned in the fourth inter-chamber, the seventh partition is closed.

상기 베이스플레이트가 상기 제 4 인터챔버안에 위치하고 상기 제 7 격벽이 완전히 닫혀 밀폐된 상태가 되면 상기 제 4 인터챔버에는 수소(H2) 기체를 퍼지하여 혼합 가스 분위기를 수소 분위기로 치환한다. 이에 ?라 상기 제 4 인터챔버는 실리콘 전구체 가스와 수소가 혼합된 분위기로 존재한다. 즉, 상기 제 4 인터챔버는 상기 제 4 챔버의 가스 분위기에서 다음에 위치하는 제 5 챔버의 가스 분위기로 변경하기 위해 완충적으로 제공된다. When the base plate is positioned in the fourth inter-chamber and the seventh inter-chamber is completely closed to be in a closed state, hydrogen (H 2 ) gas is purged into the fourth inter-chamber to replace the mixed gas atmosphere with hydrogen atmosphere. In this case, the fourth inter-chamber is present in a mixed atmosphere of silicon precursor gas and hydrogen. That is, the fourth inter-chamber is buffered to change to the gas atmosphere of the fifth chamber located next in the gas atmosphere of the fourth chamber.

상기 제 4 인터챔버의 가스 분위기가 제 5 챔버와 동일한 압력에 도달하게 되면, 상기 제 4 인터챔버 및 상기 제 5 챔버 사이의 제 8 격벽이 열리며, 상기 베이스플레이트는 열린 제 8 격벽을 통과하여 아동수단에 의해 이동되어 제 5 챔버로 위치한다. When the gas atmosphere of the fourth inter-chamber reaches a pressure equal to that of the fifth chamber, the eighth partition between the fourth inter-chamber and the fifth chamber is opened, and the base plate passes through the open eighth partition Is moved by child means and is located in the fifth chamber.

상기 수소 분위기의 제 5 챔버에서는 증착이 완료된 상기 실리콘 필라멘트를 서서히 냉각시키기 위하여 상온의 수소 가스를 지속적으로 투입할 수 있다.In the fifth chamber of the hydrogen atmosphere, hydrogen gas at room temperature can be continuously supplied to gradually cool the silicon filament that has been deposited.

다음에, 상기 실리콘 필라멘트가 수소 분위기에서 충분히 냉각되면 상기 제 5 챔버 및 제 5 인터챔버 사이의 제 9 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 이동수단에 의해 이동되어 제 5 인터챔버에 위치하게 되며, 상기 베이스플레이트가 상기 제 5 인터챔버 내에 완전히 위치하게 되면 상기 제 9 격벽은 닫히게 된다.Next, when the silicon filament is sufficiently cooled in a hydrogen atmosphere, as the ninth partition wall between the fifth chamber and the fifth intercomchamber is opened, the base plate is moved by the moving unit to be located in the fifth intercomchamber, When the base plate is completely positioned in the fifth inter-chamber, the ninth bank is closed.

상기 베이스플레이트가 상기 제 5 인터챔버 안에 위치하고 상기 제 9 격벽이 완전히 닫혀 밀폐된 상태가 되면 상기 제 5 인터챔버에는 질소 기체를 퍼지하여 수소 분위기를 질소 분위기로 다시 치환한다. 이에 ?라 상기 제 5 인터챔버는 수소와 질소가 혼합된 분위기로 존재한다. 즉, 상기 제 5 인터챔버는 상기 제 6 챔버의 가스 분위기에서 다음에 위치하는 제 6 챔버의 가스 분위기로 변경하기 위해 완충적으로 제공되는 공간이다. When the base plate is positioned in the fifth inter-chamber and the ninth partition is completely closed to be in a sealed state, nitrogen gas is purged into the fifth inter-chamber to replace the hydrogen atmosphere with the nitrogen atmosphere. The fifth inter-chamber is present in a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen. That is, the fifth inter-chamber is a space provided to be buffered to change into the gas atmosphere of the sixth chamber located next in the gas atmosphere of the sixth chamber.

상기 제 5 인터챔버의 가스 분위기가 상기 제 6 챔버와 동일한 압력에 도달하게 되면, 상기 제 5 인터챔버 및 상기 제 6 챔버 사이의 제 10 격벽이 열리며, 상기 베이스플레이트는 열린 제 10 격벽을 통과하여 이동수단에 의해 이동되어 제 6 챔버로 위치한다. When the gas atmosphere of the fifth inter-chamber reaches a pressure equal to that of the sixth chamber, a tenth partition between the fifth inter-chamber and the sixth chamber is opened, and the base plate passes through the tenth partition And is moved to the sixth chamber by the moving means.

상기 베이스플레이트가 상기 제 6 챔버안에 위치하고 상기 제 10 격벽이 완전히 닫혀 밀폐된 상태가 되면 상기 제 6 챔버에서는 질소(N2) 기체를 퍼지(purge)하는 제 2 퍼지 단계를 수행한다.And a second purge step of purifying nitrogen (N 2 ) gas in the sixth chamber when the base plate is positioned in the sixth chamber and the tenth partition is completely closed to be in a sealed state.

상기 제 6 챔버의 가스 분위기가 질소 분위기로 실질적으로 완전히 치환되면, 상기 제 6 챔버 및 상기 제 6 인터챔버 사이의 제 11 격벽이 열리며, 상기 베이스플레이트는 열린 제 11 격벽을 통과하여 이동수단에 의해 이동되어 제 6 인터챔버로 위치한다. When the gas atmosphere of the sixth chamber is substantially completely displaced into the nitrogen atmosphere, the eleventh partition between the sixth chamber and the sixth inter-chamber is opened, and the base plate passes through the open eleventh partition to the moving means And is located in the sixth inter-chamber.

상기 제 6 인터챔버는 제 6 챔버의 질소(N2)와 대기(air)가 혼합된 분위기로 존재한다. 즉, 상기 제 6 인터챔버는 상기 제 6 챔버의 가스 분위기에서 다음에 위치하는 제 7 챔버의 가스 분위기로 변경하기 위해 완충적으로 제공되는 공간이다. The sixth inter-chamber is present in an atmosphere in which nitrogen (N 2 ) and air in the sixth chamber are mixed. That is, the sixth inter-chamber is a space provided to be buffered to change to the gas atmosphere of the seventh chamber located next in the gas atmosphere of the sixth chamber.

다음에, 상기 제 6 인터챔버 및 제 7 챔버 사이의 제 12 격벽이 열림에 따라 상기 베이스플레이트는 이동수단에 의해 이동되어 제 7 챔버에 위치하게 되며, 상기 베이스플레이트가 상기 제 7 챔버 내에 완전히 위치하게 되면 상기 제 12 격벽은 닫히게 된다. Next, as the twelfth partition wall between the sixth inter-chamber and the seventh chamber is opened, the base plate is moved by the moving means to be positioned in the seventh chamber, and the base plate is completely positioned in the seventh chamber The twelfth partition is closed.

상기 제 7 챔버로부터 상기 실리콘 증착이 완료된 베이스 플레이트를 수확할 수 있다. The base plate on which the silicon deposition is completed can be harvested from the seventh chamber.

상기와 같은 본 발명의 폴리실리콘의 제조방법은, 하나의 인클로져 내에 설치, 퍼지, 증착, 냉각, 수확 등 지멘스 공정에 의한 실리콘 증착이 연속적으로 이루어질 수 있어 작업자의 조업이 최소화되어 공정 자동화가 가능하며, 스케일에 따라 한번에 다수의 실리콘 필라멘트를 로드할 수 있어 단위 시간당 폴리실리콘 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있다.The above-described method of manufacturing the polysilicon of the present invention can continuously perform the silicon deposition by the Siemens process such as installation in a single enclosure, purging, evaporation, cooling, harvesting, etc., , It is possible to load a large number of silicon filaments at a time according to the scale, and the production amount of polysilicon per unit time can be dramatically increased.

또한, 본 발명의 반응기는 각 챔버마다 수행되는 공정은 고정적이고 베이스플레이트가 이동하면서 연속적으로 공정을 수행하게 되므로 하나의 챔버 내에서 퍼지 가스를 연속적으로 교체할 필요가 없어 가스의 퍼지 시간 및 퍼지량도 줄어들 수 있다. 이에 따라, 폴리실리콘의 대량 생산 및 제조 원가 절감이 가능하다.In the reactor of the present invention, since the process performed for each chamber is fixed and the base plate is moved continuously, it is not necessary to continuously change the purge gas in one chamber, so that the purge time and purge amount Can also be reduced. As a result, it is possible to mass-produce polysilicon and reduce manufacturing costs.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, the function and effect of the present invention will be described in more detail through specific examples of the present invention. It is to be understood, however, that these embodiments are merely illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

<< 실시예Example >>

실시예Example 1 One

도 2에 도시된 화학기상반응 증착기를 이용하여 폴리실리콘을 생산하는 공정을 PolySimTM (러시아, STR사) 를 이용하여 모사하였다. 이때, 한번에 로드되는 실리콘 필라멘트는 10개(필라멘트 2개가 하나의 실리콘 U로드에 해당하여, U로드의 개수로는 5개)로 하였으며, 1개 실리콘 U로드의 무게는 140kg, 필라멘트 하나의 길이는 2,500mm로 하였다. The process for producing polysilicon using the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 2 was simulated using PolySim TM (manufactured by STR, Russia). In this case, the number of the silicon filaments to be loaded at one time is 10 (two filaments correspond to one silicon U rod and 5 U rods), the weight of one silicon U rod is 140 kg, the length of one filament is Respectively.

각 챔버에서의 분위기, 수행되는 공정 및 소요시간은 하기 표 2에 정리하였다.The atmosphere in each chamber, the process to be performed, and the time required are summarized in Table 2 below.

챔버chamber 공정fair 분위기atmosphere 소요시간
(단위: 시간)
Time
(Unit: hour)
제 1 챔버(10)In the first chamber 10, 실리콘 필라멘트 설치(install)Silicon filament installation (install) airair 0.50.5 제 1 인터챔버(10a)In the first interchamber 10a, 기체 분위기 치환Gas atmosphere substitution air↔N2 air↔N 2 0.50.5 제 2 챔버(20)In the second chamber 20, 제 1 퍼지(1st purge)The first purge (1 st purge) N2 N 2 0.50.5 제 2 인터챔버(20a)In the second inter-chamber 20a, 기체 분위기 치환Gas atmosphere substitution N2↔H2 N 2 ↔ H 2 0.50.5 제 3 챔버(30)In the third chamber 30, 필라멘트 가열
(ignition)
Filament heating
(ignition)
H2 H 2 0.50.5
제 3 인터챔버(30a)The third inter-chamber 30a, 기체 분위기 치환Gas atmosphere substitution H2↔Si 전구체H 2 ↔ Si precursor 0.50.5 제 4 챔버(40)In the fourth chamber 40, 증착(deposition)Deposition Si 전구체, H2 Si precursor, H 2 6060 제 4 인터챔버(40a)The fourth inter-chamber 40a, 기체 분위기 치환Gas atmosphere substitution Si 전구체 ↔H2 Si precursor ↔ H 2 0.50.5 제 5 챔버(50)In the fifth chamber 50, 냉각(cooling)Cooling H2 H 2 1010 제 5 인터챔버(50a)In the fifth inter-chamber 50a, 기체 분위기 치환Gas atmosphere substitution H2↔N2 H 2 ↔ N 2 0.50.5 제 6 챔버(60)In the sixth chamber 60, 제 2 퍼지(2nd purge)The second purge (2 nd purge) N2 N 2 0.50.5 제 6 인터챔버(60a)In the sixth inter-chamber 60a, 기체 분위기 치환Gas atmosphere substitution N2↔airN 2 ↔air 0.50.5 제 7 챔버(70)In the seventh chamber 70, 실리콘 필라멘트 수확(harvest)Silicon filament harvest airair 0.50.5 totaltotal 75.575.5

상기 실시예 1과 같이 공정을 모사하였을 때, 실리콘 U로드 1개로부터 시간당 생산 가능한 폴리실리콘의 양은 280kg/ea·hr 이었다. 이를 연간 생산량으로 환산하면, 연간 8,000시간(가동율 약 91%)을 가동한다고 가정할 때 11,200 ton/year의 생산량을 확보할 수 있다.
When the process was simulated as in Example 1, the amount of polysilicon that can be produced per hour from one silicon U rod was 280 kg / ea hr. If we translate this into annual output, we can achieve 11,200 tons / year of production assuming that we operate 8,000 hours a year (91% utilization rate).

실시예Example 2 내지 10 2 to 10

한번에 로드되는 실리콘 필라멘트의 개수 및 상기 실리콘 필라멘트의 길이를 다르게 한 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 공정을 수행하였다.Except that the number of silicon filaments loaded at one time and the length of the silicon filaments were different.

각각의 경우에 대하여, 연간 8,000시간(가동율 약 91%)을 가동할 때 생산가능한 연간 생산량을 하기 표 3에 정리하였다.For each case, the annual production that can be produced when operating 8,000 hours a year (about 91% utilization) is summarized in Table 3 below.

실시예 No.Example No. 2. 실리콘 필라멘트의 길이(단위: mm)Length of silicon filament (unit: mm) 한번에 로드되는 실리콘 U로드의 개수Number of silicon U loads loaded at one time 시간당 폴리실리콘 생산량
(단위: kg/ea·hr)
Polysilicon production per hour
(Unit: kg / ea · hr)
연간 생산량
(단위: ton/year)
Annual production
(Unit: ton / year)
실시예 2Example 2 1,5001,500 1One 168168 1,3441,344 실시예 3Example 3 1,5001,500 44 168168 5,3765,376 실시예 4Example 4 1,5001,500 1212 168168 16,12816,128 실시예 5Example 5 2,0002,000 1One 224224 1,7921,792 실시예 6Example 6 2,0002,000 44 224224 7,1687,168 실시예 7Example 7 2,0002,000 1212 224224 21,50421,504 실시예 8Example 8 2,5002,500 1One 280280 2,2402,240 실시예 9Example 9 2,5002,500 44 280280 8,9608,960 실시예 10Example 10 2,5002,500 1212 280280 26,88026,880

일반적인 배치 타입의 지멘스 공정에 의한 폴리실리콘의 연간 생산량이 반응기 하나당 최대 약 400 ton/year인 것과 비교할 때, 본 발명에 의한 폴리실리콘의 제조방법에 따르면 생산량을 획기적으로 증대시킬 수 있음을 알 수 있다.It can be seen that the production amount of the polysilicon according to the present invention can be remarkably increased as compared with the annual production amount of the polysilicon by the Siemens process of the general arrangement type is about 400 tons / .

10, 10a, 20, 20a, 30, 30a, 40, 40a, 50, 50a, 60, 60a, 70: 챔버
G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10, G11, G12: 격벽
80: 베이스플레이트
90: 실리콘 필라멘트
100: 컨베이어벨트
110: 주입부
120: 배출부
130: 인클로져
200: CVD 반응기
10, 10a, 20, 20a, 30, 30a, 40, 40a, 50, 50a, 60, 60a,
G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10,
80: base plate
90: Silicone filament
100: Conveyor belt
110:
120:
130: Enclosure
200: CVD reactor

Claims (18)

이동수단에 의해 이동가능한 베이스플레이트(baseplate); 및
터널(tunnel) 형태의 인클로져(enclosure)를 포함하고, 상기 인클로져에는 복수의 챔버(chamber)가 구비되며, 서로 이웃하는 챔버는 개폐가능한 격벽에 의해 구분되는 화학기상증착(CVD) 반응기.
A base plate movable by a moving means; And
A chemical vapor deposition (CVD) reactor, comprising a tunnel-type enclosure, wherein the enclosure is provided with a plurality of chambers and adjacent chambers are separated by openable and closable partition walls.
제1항에 있어서, 상기 이동수단은 컨베이어 벨트이며, 상기 베이스플레이트는 상기 컨베이어 벨트의 진행방향에 따라 이동가능한 화학기상증착 반응기.
The chemical vapor deposition reactor according to claim 1, wherein the moving means is a conveyor belt, and the base plate is movable along the traveling direction of the conveyor belt.
제1항에 있어서, 상기 베이스플레이트는 복수의 실리콘 필라멘트가 로드가능한 화학기상증착 반응기.
The chemical vapor deposition reactor according to claim 1, wherein the base plate is capable of loading a plurality of silicon filaments.
제1항에 있어서, 상기 복수의 챔버의 가스 분위기는 독립적으로 조절가능한 화학기상증착 반응기.
The chemical vapor deposition reactor according to claim 1, wherein the gas atmosphere of the plurality of chambers is adjustable independently.
제1항에 있어서, 상기 격벽은 상기 베이스플레이트가 이동함에 따라 상기 복수의 챔버를 차례로 통과하기 위해 개폐되는, 화학기상증착 반응기.
2. The chemical vapor deposition reactor as claimed in claim 1, wherein the partition walls are opened and closed to sequentially pass the plurality of chambers as the base plate moves.
제5항에 있어서, 상기 베이스플레이트가 챔버와 챔버 사이를 이동할 때 상기 이동하려는 이웃하는 챔버 사이의 격벽은 열린 상태가 되고, 상기 베이스플레이트가 어느 한 챔버 내에 위치하는 동안에는 상기 베이스플레이트가 위치하는 챔버의 양 격벽은 닫힌 상태로 유지되는, 화학기상증착 반응기.
The apparatus as claimed in claim 5, wherein when the base plate moves between the chambers, the partition wall between the adjacent chambers to be moved is in an open state, and while the base plate is located in one of the chambers, Wherein both the partition walls of the reactor are kept closed.
제1항에 있어서, 상기 복수의 챔버는 순차적으로 배치되는 제 1 챔버, 제 1 인터챔버(inter-chamber), 제 2 챔버, 제 2 인터챔버,....제 n 챔버, 제 n 인터챔버 및 제 n + 1 챔버(이때, n 은 3 이상의 정수)를 포함하는, 화학기상증착 반응기.
The apparatus of claim 1, wherein the plurality of chambers comprises a first chamber, a first inter-chamber, a second chamber, a second inter-chamber, ... n-th chamber, And an (n + 1) th chamber, wherein n is an integer greater than or equal to 3.
제7항에 있어서, 상기 복수의 챔버는 대기 분위기의 제 1 챔버, 질소 분위기의 제 2 챔버, 수소 분위기의 제 3 챔버, 실리콘 전구체 화합물 및 수소의 혼합 가스 분위기의 제 4 챔버, 수소 분위기의 제 5 챔버, 질소 분위기의 제 6 챔버, 및 대기 분위기의 제 7 챔버를 포함하는, 화학기상증착 반응기.
8. The method of claim 7, wherein the plurality of chambers comprises a first chamber of an atmospheric atmosphere, a second chamber of a nitrogen atmosphere, a third chamber of a hydrogen atmosphere, a fourth chamber of a mixed gas atmosphere of a silicon precursor compound and hydrogen, A fifth chamber, a sixth chamber in a nitrogen atmosphere, and a seventh chamber in an atmospheric environment.
제8항에 있어서, 상기 실리콘 전구체 화합물은 SiHCl3, SiH2Cl2, 및 SiCl4으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 화학기상증착 반응기.
The method of claim 8, wherein the silicon precursor compound is at least one selected from the group consisting of SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , and SiCl 4 . Chemical vapor deposition reactor.
제1항에 있어서, 상기 인클로져는 상기 베이스플레이트를 상기 인클로져로 주입하는 주입부 및 상기 베이스플레이트를 배출하는 배출부를 더 포함하는, 화학기상증착 반응기.
2. The chemical vapor deposition reactor according to claim 1, wherein the enclosure further comprises an injection section for injecting the base plate into the enclosure and a discharge section for discharging the base plate.
제8항에 있어서, 상기 제 1 챔버에는 베이스플레이트가 주입되고, 상기 제 7 챔버로부터 실리콘 증착이 완료된 베이스 플레이트를 회수하는, 화학기상증착 반응기.
9. The chemical vapor deposition reactor according to claim 8, wherein a base plate is injected into the first chamber, and a base plate from which the silicon deposition is completed is withdrawn from the seventh chamber.
제1항에 있어서, 폴리실리콘의 제조에 사용되는 화학기상증착 반응기.
The chemical vapor deposition reactor according to claim 1, wherein the chemical vapor deposition reactor is used for producing polysilicon.
이동가능한 베이스플레이트에 실리콘 필라멘트를 로드하는 단계;
복수의 챔버(chamber)를 구비하여, 서로 이웃하는 챔버가 개폐가능한 격벽에 의해 구분되는 인클로져(enclosure)에 상기 베이스플레이트를 설치하는 단계; 및
상기 실리콘 필라멘트가 로드된 베이스플레이트를 상기 인클로져 내의 복수의 챔버를 연속하여 통과시킴으로써 화학기상증착(CVD) 반응을 수행하는 단계를 포함하는 폴리실리콘의 제조방법.
Loading a silicon filament onto a movable base plate;
Installing the base plate in an enclosure having a plurality of chambers and separated from each other by partition walls capable of opening and closing adjacent chambers; And
And performing a chemical vapor deposition (CVD) reaction by passing the base plate loaded with the silicon filament continuously through a plurality of chambers in the enclosure.
제13항에 있어서, 상기 복수의 챔버는 순차적으로 배치되는 제 1 챔버, 제 1 인터챔버(inter-chamber), 제 2 챔버, 제 2 인터챔버,....제 n 챔버, 제 n 인터챔버 및 제 n + 1 챔버(이때, n 은 3 이상의 정수)를 포함하는, 폴리실리콘의 제조방법.
14. The apparatus of claim 13, wherein the plurality of chambers comprises a first chamber, a first inter-chamber, a second chamber, a second inter-chamber, ... n-th chamber, And an (n + 1) th chamber, wherein n is an integer greater than or equal to 3.
제14항에 있어서, 상기 실리콘 필라멘트가 로드된 베이스플레이트가 개폐가능한 격벽에 의해 구분되는 복수의 챔버를 연속하여 통과하면서 화학기상증착 반응을 수행하는 단계는,
제 1 챔버로 상기 베이스플레이트를 로드하는 단계;
제 2 챔버에 질소를 퍼지하는 단계;
제 3 챔버에서 상기 실리콘 필라멘트를 가열하는 단계;
제 4 챔버에서 실리콘 전구체 화합물 및 수소와의 반응에 의해 상기 실리콘 필라멘트에 실리콘을 증착시키는 단계;
제 5 챔버에서 상기 실리콘 필라멘트를 냉각하는 단계;
제 6 챔버에 질소를 퍼지하는 단계; 및
제 7 챔버에서 실리콘이 증착된 실리콘 필라멘트를 수확하는 포함하는, 폴리실리콘의 제조방법.
15. The method of claim 14, wherein the step of performing the chemical vapor deposition reaction while the base plate loaded with the silicon filaments passes through the plurality of chambers separated by the partition walls capable of being opened and closed,
Loading the base plate into a first chamber;
Purging the nitrogen in the second chamber;
Heating the silicon filament in a third chamber;
Depositing silicon on the silicon filament by reaction with a silicon precursor compound and hydrogen in a fourth chamber;
Cooling the silicon filament in a fifth chamber;
Purging the nitrogen in the sixth chamber; And
And harvesting silicon filaments deposited with silicon in a seventh chamber.
제15항에 있어서, 상기 실리콘 전구체 화합물은 SiHCl3, SiH2Cl2, 및 SiCl4으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 폴리실리콘의 제조방법.
16. The method of claim 15, wherein the silicon precursor compound is at least one selected from the group consisting of SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , and SiCl 4 . Method of manufacturing polysilicon.
제13항에 있어서, 상기 베이스플레이트가 챔버와 챔버 사이를 이동할 때 이동하려는 이웃하는 챔버 사이의 격벽은 열린 상태가 되고, 상기 베이스플레이트가 어느 한 챔버 내에 위치하는 동안에는 상기 베이스플레이트가 위치하는 챔버의 양 격벽은 닫힌 상태로 유지되는, 폴리실리콘의 제조방법.
14. The apparatus of claim 13, wherein a partition between adjacent chambers that are intended to move when the base plate moves between chambers is in an open state, and while the base plate is located within one of the chambers, And both the partition walls are kept closed.
제13항에 있어서, 상기 베이스플레이트에 복수의 실리콘 필라멘트를 로드하는, 폴리실리콘의 제조방법.14. The method of claim 13, wherein a plurality of silicon filaments are loaded on the base plate.
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