KR20150096447A

KR20150096447A - 화학 기상 증착 반응기 내의 필라멘트들을 안정화시키기 위한 방법들 및 시스템들

Info

Publication number: KR20150096447A
Application number: KR1020157018101A
Authority: KR
Inventors: 웬준 킨; 차드 페로; 아론 디. 로드스; 제프리 씨. 굼
Original assignee: 지티에이티 코포레이션
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-08-24
Also published as: US10513438B2; WO2014100401A1; CN104981560B; US20140170337A1; US9701541B2; CN104981560A; MY174019A; TW201435131A; KR102207435B1; US20170320746A1

Abstract

다양한 실시예들에서, 시스템들, 방법들 및 장치들이 화학 기상 증착(CVD) 반응기 시스템 내의 필라멘트들을 안정화시키기 위해 제공된다. 시스템은 복수의 전기 접속들을 갖는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트로부터 연장되는 한 쌍의 필라멘트들 및 상기 한 쌍의 필라멘트들을 연결하는 스태빌라이저를 포함한다. 각 필라멘트는 두 개의 상기 전기 접속들과 전기적으로 접촉되고 그 사이에 도전 경로를 한정한다. 상기 필라멘트들을 안정화시키는 방법은 상기 한 쌍의 필라멘트들을 제공하는 단계 및 상기 한 쌍의 필라멘트들을 적어도 하나의 스태빌라이저로 연결하는 단계를 포함한다. 상기 스태빌라이저는 전기적으로 절연성인 물질을 포함할 수 있다.

Description

화학 기상 증착 반응기 내의 필라멘트들을 안정화시키기 위한 방법들 및 시스템들{METHODS AND SYSTEMS FOR STABILIZING FILAMENTS IN A CHEMICAL VAPOR DEPOSITION REACTOR}

다양한 실시예들에서, 본 발명은 화학 기상 증착(CVD)에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 폴리실리콘을 생산하기 위한 CVD 반응기 내의 필라멘트들을 안정화시키기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.

본 출원은 개시 사항들이 여기에 참조로 포함되는 2012년 12월 19일에 출원된 미국 특허출원 제13/720,133호를 우선권으로 수반하는 출원이다.

CVD는 화학 공정 고순도 및 고성능의 고상 물질들을 생산하는 데 이용된다. 상기 공정은 높은 품질의 실리콘 물질들을 생산하기 위해 반도체 및 태양광 발전 산업 분야들에 자주 이용되고 있다. 종래의 CVD 공정에 있어서, 필라멘트 또는 로드 구조물이 원하는 증착물을 생성하도록 반응하거나 및/또는 상기 필라멘트 표면상에 분해되는 하나 또는 그 이상의 휘발성 전구체들에 노출된다. 흔히, 휘발성 부산물들도 생성되며, 이들은 상기 CVD 반응기의 반응 챔버를 통한 가스 흐름에 의해 제거될 수 있다.

CVD 반응기 내에서 폴리실리콘과 같은 고상 물질들을 생성하는 데 이용되는 하나의 방법은 폴리실리콘이 얇은 실리콘 필라멘트들 상에 증착되는 지멘스(Siemens) 공법이다. 상기 필라멘트들이 고순도의 실리콘으로 제조되기 때문에, 반응기 시동 단계 동안에 상기 필라멘트들의 전기 저항은 극히 높다. 상기 필라멘트들이 전기적으로 활성인 원소로 도핑되지 않는 한, 상기 높은 전기 저항은 상기 시동 단계 동안에 전류를 이용하여 상기 필라멘트들을 가열하기 어렵게 만든다.

시동 동안에 상기 가열 공정을 촉진시키기 위하여, 수천 볼트 단위의 높은 전압이 상기 필라멘트들에 인가될 수 있다. 이는 작은 전류가 상기 필라멘트들을 통해 흐르도록 하며, 상기 필라멘트들에 열을 발생시킨다. 상기 필라멘트들이 가열됨에 따라, 상기 필라멘트들의 전기 저항이 감소되고, 여전히 보다 큰 전류 흐름과 추가적인 열이 상기 필라멘트들에 의해 발생되게 한다. 상기 필라멘트들이 통상적으로 800℃ 보다 큰 원하는 온도에 도달할 때, 상기 전압이 감소될 수 있으므로 더 이상의 온도 증가가 일어나지 않는다.

일부 예들에 있어서, 진동, 느슨한 접속들, 상기 반응기 내부의 유체 흐름과 관련된 힘들 및/또는 다른 원인들(예를 들면, 증착된 물질들의 무게)로 인하여, CVD 반응기 내의 필라멘트는 기울어지거나 넘어질 수 있으며, 상기 반응기 벽 또는 상기 반응기 내의 다른 필라멘트와 접촉하게 될 수 있다. 이와 같은 접촉은 통상적으로 상기 반응기 내의 접지 사고를 야기하며, 상기 CVD 공정의 중단과 대가가 큰 정지시간을 야기한다. 비록 크고 얇은 필라멘트들을 사용하는 것에 비용과 생산 측면에서 이점들이 있지만, 이러한 필라멘트들은 흔히 상기 필라멘트의 파손(예를 들면, 상기 베이스 플레이트 부근의 척에 대한 필라멘트 접속에서)으로 인하여 보다 넘어지기 쉽다. 또한, 폴리실리콘이 상기 필라멘트들 상에 증착됨에 따라, 상기 폴리실리콘의 추가된 무게는 상기 필라멘트들 상에 스트레스를 일으키며 상기 필라멘트들이 파손될 수 있거나 및/또는 넘어질 수 있는 가능성을 증가시킨다.

접지 사고들 및 CVD 공정들의 불필요한 중단들을 방지하도록 CVD 반응기 내의 필라멘트들을 안정화시키기 위한 방법들, 시스템들 및 장치들에 대한 요구가 존재한다.

본 발명의 실시예들은 스태빌라이저(stabilizer)와 연결되는 한 쌍의 필라멘트들을 가지는 화학 기상 증착(CVD) 반응기(reactor)를 제공한다. 흔히 높은 온도(예를 들면, 1000℃)에서 일어나는 상기 CVD 공정 동안의 상기 스태빌라이저를 통한 전기의 흐름을 방지하기 위해, 상기 스태빌라이저는 바람직하게는 전기적으로 절연성인 물질이거나 이를 포함한다. 상기 스태빌라이저를 사용함에 의해, 필라멘트들이 넘어지고 접지 사고들을 야기하는 경향이 크게 감소된다. 본 발명의 실시예들은 폴리실리콘의 생산을 위한 CVD 공정들을 포함하여 필라멘트들이 활용되는 임의의 CVD 공정에 이용될 수 있다.

일 측면에 있어서, 본 발명은 화학 기상 증착 반응기 시스템에 관련된다. 상기 시스템은 복수의 전기 접속들을 구비하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트로부터 연장되는 한 쌍의 필라멘트들, 그리고 상기 한 쌍의 필라멘트들을 연결하는 스태빌라이저(stabilizer)를 포함한다. 각 필라멘트는 두 개의 상기 전기 접속들과 전기적으로 접촉되며, 상기 두 개의 전기 접속들 사이에 도전 경로를 한정한다.

특정 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저는 전기적으로 절연성인 물질(예를 들면, 석영 및/또는 실리콘 질화물)을 포함한다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저는 적어도 하나의 전기적으로 절연성인 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 스태빌라이저는 또한 적어도 하나의 지지 로드(support rod)를 더 포함할 수 있으며, 이는, 예를 들면, 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전기적으로 절연성인 커넥터는 상기 적어도 하나의 지지 로드를 수용하기 위해 적어도 하나의 소켓을 포함한다. 상기 스태빌라이저는, 예를 들면, 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터에 의해 연결되는 두 개의 외측 지지 로드들을 포함할 수 있다. 상기 외측 지지 로드들의 적어도 하나는 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘으로 구성될 수 있다. 상기 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터는 석영 및/또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 스태빌라이저는 길이가 조절 가능하다.

특정 실시예들에 있어서, 각 필라멘트는, (i) 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들(segments)을 포함하고, 각 수직 세그먼트는 상기 전기 접속들의 하나와 전기적으로 접촉되는 근위측 단부(proximal end) 및 원위측 단부(distal end)를 구비하며, (ii) 상기 원위측 단부에서 상기 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 연결하는 브리지(bridge)를 포함한다. 상기 스태빌라이저는 상기 수직 필라멘트 세그먼트들의 하나의 원위측 단부 부근에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저는 상기 브리지에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결된다. 상기 스태빌라이저 및 상기 브리지 사이의 스태빌라이저 각도는, 예를 들면, 약 20도부터 약 160도까지, 예를 들면, 약 80도부터 약 100도까지가 될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각 필라멘트는 실질적으로 U자의 형상이다. 상기 스태빌라이저 및 상기 한 쌍의 필라멘트들은 링(ring) 및/또는 부분적인 링 내에 배치될 수 있고, 이는, 예를 들면, 둘 이상의 필라멘트들 및 하나 이상의 스태빌라이저를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 시스템은 제2 쌍의 필라멘트들 및 상기 제2 쌍의 필라멘트들을 연결하는 제2 스태빌라이저를 더 포함하며, 상기 한 쌍의 필라멘트들은 제1 전기 위상으로 동작하도록 구성되고, 상기 제2 쌍의 필라멘트들은 제2 전기 위상으로 동작하도록 구성된다.

다른 측면에 있어서, 본 발명은 화학 기상 증착 반응기 내의 필라멘트들을 안정화시키는 방법에 관련된다. 상기 방법은 상기 화학 기상 증착 반응기 내의 베이스 플레이트로부터 연장되는 한 쌍의 필라멘트들을 제공하는 단계 및 상기 한 쌍의 필라멘트들을 적어도 하나의 스태빌라이저로 연결하는 단계를 포함한다. 상기 베이스 플레이트는 복수의 전기 접속들을 포함한다. 각 필라멘트는 상기 전기 접속들의 두 개에 전기적으로 접촉되고, 상기 두 개의 전기 접속들 사이에 도전 경로를 한정한다. 상술한 실시예들의 요소들의 설명은 본 발명의 이러한 측면에도 적용될 수 있다.

특정 실시예들에 있어서, 상기 전기적으로 절연성인 물질(예를 들면, 석영 또는 실리콘 질화물)을 포함한다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저는 적어도 하나의 전기적으로 절연성인 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 스태빌라이저는 또한 적어도 하나의 지지 로드를 포함할 수 있으며, 이는, 예를 들면, 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전기적으로 절연성인 커넥터는 적어도 하나의 지지 로드를 수용하기 위해 적어도 하나의 소켓을 포함한다. 상기 스태빌라이저는, 예를 들면, 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터에 의해 연결되는 두 개의 외측 지지 로드들을 포함할 수 있다. 상기 외측 지지 로드들의 적어도 하나는 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘으로 구성될 수 있다. 상기 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터는 석영 및/또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 스태빌라이저는 길이가 조절 가능하다.

특정 실시예들에 있어서, 각 필라멘트는 (i) 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 포함하고, 각 수직 세그먼트는 상기 전기 접속들의 하나와 전기적으로 접촉되는 근위측 단부 및 원위측 단부를 구비하며, (ii) 상기 원위측 단부에서 상기 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 연결하는 브리지를 포함한다. 상기 스태빌라이저는 상기 수직 필라멘트 세그먼트들의 하나의 원위측 단부 부근에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저는 상기 브리지에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결된다. 상기 스태빌라이저 및 상기 브리지 사이의 스태빌라이저 각도는, 예를 들면, 약 20도부터 약 160도까지, 예를 들면, 약 80도부터 약 100도까지가 될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각 필라멘트는 실질적으로 U자의 형상이다.

다른 측면에 있어서, 본 발명은 화학 기상 증착 반응기 내에서 화학 기상 증착을 수행하는 방법과 관련된다. 상기 방법은 상기 화학 기상 증착 반응기 내의 한 쌍의 필라멘트들로 전류를 통과시키는 단계 및 상기 한 쌍의 필라멘트들 상에 폴리실리콘을 증착하는 단계를 포함한다. 상기 필라멘트들은 상기 반응기 내의 베이스 플레이트로부터 연장되며, 여기서 상기 베이스 플레이트는 복수의 전기 접속들을 포함한다. 각 필라멘트는, 상기 전기 접속들의 두 개에 전기적으로 접촉되며, 상기 두 개의 전기 접속들 사이에 도전 경로를 한정한다. 상기 두 개의 필라멘트들은 상기 스태빌라이저에 연결된다. 상술한 실시예들의 요소들의 성명은 본 발명의 이러한 측면에도 적용될 수 있다.

특정 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저는 전기적으로 절연성인 물질(예를 들면, 석영 또는 실리콘 질화물)을 포함한다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저는 적어도 하나의 전기적으로 절연성인 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 스태빌라이저는 또한 적어도 하나의 지지 로드를 포함할 수 있으며, 이는, 예를 들면, 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전기적으로 절연성인 커넥터는 상기 적어도 하나의 지지 로드를 수용하기 위해 적어도 하나의 소켓을 포함한다. 상기 스태빌라이저는, 예를 들면, 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터에 의해 연결되는 두 개의 외측 지지 로드들을 포함할 수 있다. 상기 외측 지지 로드들의 적어도 하나는 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘으로 구성될 수 있다. 상기 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터는 석영 및/또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 스태빌라이저는 길이가 조절 가능하다.

특정 실시예들에 있어서, 각 필라멘트는 (i) 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 포함하고, 각 수직 세그먼트는 상기 전기 접속들의 하나와 전기적으로 접촉되는 근위측 단부 및 원위측 단부를 구비하며, (ii) 상기 원위측 단부에서 상기 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 연결하는 브리지를 포함한다. 상기 스태빌라이저는 상기 수직 필라멘트 세그먼트들의 하나의 원위측 단부 부근에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저는 상기 브리지에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결된다. 상기 스태빌라이저는 상기 필라멘트들의 적어도 하나에서 상기 브리지에 대해 실질적으로 직교할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각 필라멘트는 실질적으로 U자의 형상이다.

본 발명의 특정한 측면에 대하여 기재된 실시예들의 요소들은 본 발명의 다른 측면의 다양한 실시예들에 이용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 독립 청구항을 인용하는 종속 청구항들의 특징들이 다른 독립 청구항들의 임의의 것의 시스템들 및/또는 방법들에 이용될 수 있는 점이 예정된다.

본 발명의 목적들 및 특징들은 다음에 기재되는 도면들 및 특허 청구 범위를 참조하여 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 스태빌라이저와 연결되는 한 쌍의 필라멘트들의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 스태빌라이저들과 연결되는 필라멘트들의 배치를 갖는 CVD 반응기의 개략적인 상면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 필라멘트들 및 스태빌라이저들이 내측 및 외측 링들 내에 배치되는 CVD 반응기의 개략적인 상면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 두 개의 지지 로드들 및 중심의 커넥터를 가지는 스태빌라이저의 개략적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 두 개의 지지 로드들, 중심의 커넥터 및 전기적으로 절연성인 스페이서를 가지는 스태빌라이저의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 필라멘트들 및 스태빌라이저들이 3상 전기 시스템을 위해 세 분리된 그룹들로 배치되는 CVD 반응기의 개략적인 상면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 수직 필라멘트 세그먼트, 스태빌라이저 및 브리지의 개략적인 분해도이다.

청구된 본 발명의 장치들, 시스템들, 방법들 및 공정들이 여기에 기재되는 실시예들로부터의 정보를 이용하여 개발되는 변형들 및 적용들을 포괄하는 점이 고려된다. 여기에 기재되는 장치들, 시스템들, 방법들 및 공정들의 적용 및/또는 변경들은 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 수행될 수 있다.

전체 상세한 설명에 있어서, 장치들 및 시스템들이 특정한 구성 요소들을 가지거나 포함하거나 구비하는 것으로 기재되는 경우 또는 공정들 및 방법들이 특정한 단계들을 가지거나 포함하거나 구비하는 것으로 기재되는 경우, 추가적으로 여기에 언급된 구성 요소들로 구성되거나 본질적으로 구성되는 본 발명의 장치들 및 시스템들이 존재하며, 언급된 공정 단계들로 구성되거나 본질적으로 구성되는 본 발명에 따른 공정들이 존재하는 점이 예상된다.

단계들의 순서 또는 특정 동작들을 수행하는 순서가 본 발명이 동작 가능하게 있는 한 중요하지 않은 점이 이해되어야 할 것이다. 또한, 둘 또는 그 이상의 단계들이나 동작들이 동시에 수행될 수 있다.

예를 들면, 배경 기술 부분에서 임의의 공개 문헌에 대한 언급이 여기에 제시되는 특허 청구 범위의 어떤 것에 대해서도 종래 기술로서 제시되는 것으로 인정되는 것은 아니다. 상기 배경 기술 부분은 명확성의 목적들을 위해 제시되며, 어떠한 청구항들에 대해 종래 기술로서 기재를 의미하지는 않는다.

특정 실시예들에 있어서, "전기적으로 절연성인 물질(electrically insulating material)"은 상응하는 화학 기상 증착(CVD) 공정에서 증착되는 물질(들)(예를 들면, 실리콘)의 전기 비저항보다 큰 전기 비저항을 가지는 물질이다. 예를 들면, 상기 전기적으로 절연성인 물질은 1,500℃보다 작은 온도에서 1.0옴-미터보다 큰 전기 비저항을 가질 수 있다. 전기적으로 절연성 물질들의 예들은, 예를 들면, 석영 및 실리콘 질화물을 포함한다.

일반적으로, CVD 반응기(reactor)는 전기 접속들 또는 피드스루(feedthrough)들, 가스 유입구 및 가스 유출구를 가지는 베이스 플레이트 상부에 배치되는 벨자(bell jar)를 포함할 수 있다. 가시 포트(viewing port)가 상기 반응기의 내부의 시각적인 검사를 허용하도록 포함될 수 있다. 상기 반응기 내의 필라멘트 구조는, 예를 들면, 수평 브리지(bridge)에 의해 연결되는 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들(filament segments)을 포함할 수 있다. CVD 공정 동안, 폴리실리콘과 같은 고체 물질이 상기 필라멘트 구조상으로 증착될 수 있다. 예시적인 CVD 반응기는 GT 어드밴스드 테크놀로지즈(Advanced Technologies)의 SDR-400이다. CVD 반응기 시스템들은 2009년 6월 23일에 출원되고 전체 개시 사항이 여기에 참조로 포함되는 Gum 등의 미국 특허 출원 공개 제2011/0203101호(발명의 명칭: "화학 기상 증착 반응기 내의 튜브 필라멘트들을 위한 척 및 브리지 접속 포인트들(Chuck and Bridge Connection Points for Tube Filaments in a Chemical Vapor Deposition Reactor)")에 기재되어 있다.

상술한 바와 같이, CVD 반응기의 동작 동안(예를 들면, 폴리실리콘을 생성하기 위하여), 상기 반응기 내부의 하나 또는 그 이상의 필라멘트들이 기울어지거나 넘어질 수 있고, 접지 사고(ground fault)를 야기할 수 있다. 일반적으로, 접지 사고들은 CVD 공정들의 불필요한 중단들과 대가가 큰 정지시간의 결과로 된다. 본 발명의 다양한 실시예들은 상기 필라멘트들을 안정화시켜 접지 사고들을 방지하므로 이들이 넘어지지 않는다.

도 1을 참조하면, 특정 실시예들에서, CVD 반응기(10)는 베이스 플레이트(12), 복수의 필라멘트 지지체들 또는 척들(14), 한 쌍의 필라멘트들(16), 그리고 스태빌라이저(stabilizer)(18)를 포함한다. 상기 척들(14)은 상기 베이스 플레이트(12) 상에 또는 내부에 배치되고, 각각의 상기 필라멘트들(16)을 지지한다. 각 필라멘트(16)는 브리지(22)에 의해 연결되는 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들(segments)(20)을 포함한다. 각 수직 필라멘트 세그먼트(20)의 근위측(proximal) 단부는 상기 척들(14)의 하나 내의 개구 내로 삽입된다. 상기 척들(14)은 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)을 물리적으로 지지하고, 대체로 각 필라멘트(16)에 걸치는 전압을 인가하도록 전기 접속들(electrical connections)을 포함한다. 상기 스태빌라이저(18)는 상기 필라멘트들(16)의 원위측(distal)(즉, 상단) 단부에서 상기 두 필라멘트들(16)을 연결한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저(18)는 상기 원위측 단부외의 위치에서 상기 필라멘트들에 연결된다. 또한, 상기 한 쌍의 필라멘트들(16)은 필라멘트 안정성을 향상시키도록, 예를 들면, 하나 이상의 스태빌라이저(18)에 의해 연결될 수 있다. 상기 두 필라멘트들(16) 사이의 전기의 흐름을 방지하기 위하여, 상기 스태빌라이저(18)는 바람직하게는 전기적으로 절연성인 물질을 포함한다.

상기 필라멘트들(16)은 CVD 공정을 위해 원하는 구조적, 열적, 화학적 및 전기적 성질들을 제공하는 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 필라멘트들(16)은 상기 CVD 공정 동안에 형성되고 증착되는 것과 동일한 물질로 이루어진다. 폴리실리콘의 생성을 위하여, 예를 들면, 상기 필라멘트들(16)은 상기 폴리실리콘이 다른 물질들로 오염되는 것을 회피하기 위해 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘으로 본질적으로 구성될 수 있다.

일반적으로, 필라멘트들(16)은 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 필라멘트들(16)은 도 1에 나타낸 바와 같이 실질적으로 U자의 형상(머리핀 형상으로도 언급된다)이 될 수 있다. 상기 U자 형상의 필라멘트들(16)은 나타낸 바와 같이 정사각형 코너들을 가질 수 있으며, 이 경우에 상기 브리지(22)는 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)에 연결된다. 선택적으로는, 상기 필라멘트들(16)의 코너들은 라운드질 수 있다. 일부 예들에서, 상기 필라멘트들(16)은 실질적으로 삼각형의 형상, 사각형의 형상, 반원 형상, U자 형상 또는 이들의 결합이 된다. 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)의 길이는 약 1미터이거나 그 이상일 수 있거나, 바람직하게는 약 1미터부터 약 5미터까지, 혹은 바람직하게는 약 1미터부터 약 3미터까지, 예를 들면, 약 2미터가 될 수 있다. 상기 브리지의 길이는, 예를 들면, 약 0.1미터이거나 그 이상이 될 수 있거나, 바람직하게는 약 0.1미터부터 약 0.5미터까지가 될 수 있다. 마찬가지로, 상기 스태빌라이저(18)의 길이는, 예를 들면, 약 0.1미터이거나 그 이상이 될 수 있거나, 바람직하게는 약 0.1미터부터 약 0.5미터까지가 될 수 있다. 상기 스태빌라이저(18), 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20) 및 상기 브리지(22)의 치수들에 대한 최소, 최대 및 대표적인 값들은 표 1에 제공된다.

예시적인 시스템 치수들

치수	최소	대표	최대
수직 필라멘트 세그먼트들의 길이(m)	1	2	5
브리지의 길이(m)	0.1	0.3	0.5
스태빌라이저의 길이(m)	0.1	0.3	0.5
수직 필라멘트 세그먼트들의 초기 단면 치수(㎝)	0.4	0.7	2
브리지의 초기 단면 치수(㎝)	0.4	0.7	2
스태빌라이저의 초기 단면 치수(㎝)	0.4	0.7	2

상기 스태빌라이저(18), 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20) 및 상기 브리지(22) 각각은 임의의 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20), 상기 브리지(22) 및/또는 상기 스태빌라이저(18)는 원형, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 육각형, 다각형, 타원형 또는 이들의 조합인 단면을 가지거나 구비할 수 있다. 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20), 상기 브리지(22) 및 상기 스태빌라이저(18)의 단면 형상들은 동일할 수 있거나(예를 들면, 각 단면 형상이 정사각형일 수 있다), 상기 단면 형상들이 다를 수 있다. 상기 스태빌라이저(18), 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20) 및 상기 브리지(22)의 단면 형상들 내에서 단면 치수(예를 들면, 직경)에 대한 초기 값들(즉, 예비-증착(pre-deposition) 공정)이 표 1에 제공된다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저(18), 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20) 및/또는 상기 브리지(22)의 단면 치수는 약 0.4㎝로부터 약 2㎝까지 또는 바람직하게는 약 0.7㎝로부터 약 1㎝까지가 될 수 있다.

일반적으로, 상기 스태빌라이저(18)가 상기 필라멘트들(16)이 넘어져서 접지 사고를 야기하는 것을 방지하도록 상기 필라멘트들(16)에 구조적 안정성을 제공한다. 예를 들면, 상기 브리지(22)가 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)에 일부 구조적 안정성을 제공하는 동안, 상기 브리지(22)에 의해 제공되는 구조적 안정성은 대체로 하나의 평면(예를 들면, 상기 V자 형상의 필라멘트(16)가 머무르는 평면)만에 있게 된다. 그러나, 상기 스태빌라이저(18)를 추가함에 의해, 원하는 바에 따라 상기 필라멘트들(16) 사이의 전기적 절연을 유지하면서 상기 필라멘트들(16)이 이러한 평면에 직교하는 방향으로 및/또는 하나 또는 그 이상의 다른 방향들로 구조적으로 상당히 안정된다. 상기 스태빌라이저(18)를 제 위치에 구비함으로써, 그렇지 않으면 하나의 척에 대한 필라멘트 연결에 집중될 수 있는 스트레스들이 상기 한 쌍의 필라멘트들(16)과 관련된 하나 또는 그 이상의 다른 척에 대한 필라멘트 연결로 분산된다.

상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20) 및 상기 수평 브리지(22) 사이 그리고 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20) 및 대응되는 척(14) 사이의 연결들은 상기 CVD 반응기(10) 내에 전기 접속들을 유지하기 위해 중요하다. 상기 척에 대한 필라멘트의 연결들은, 예를 들면, 테이퍼진 피트(fit), 나사들, 볼트들, 클램프들(clamps) 및/또는 유사한 커넥터들을 이용할 수 있다. 대체로, 상기 척에 대한 필라멘트의 연결들은 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)에 대해 기계적인 지지를 제공하며, 상기 필라멘트들(16)의 저항 가열을 제공하도록 이를 통해 전류가 흐를 수 있는 전기 접촉 면적 또는 접속을 제공한다. 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20) 및 상기 브리지(22)는, 예를 들면, 각 수직 필라멘트 세그먼트(20)의 상단에서 그루브(groove) 또는 키 슬롯(key slot)을 이용하여 연결될 수 있다. 작은 카운터 보어(counter bore)가 상기 브리지(22) 의 단부들 상에 형성될 수 있으므로, 상기 브리지(22)가 상기 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들(20)을 연결하도록 상기 그루브 내로 압입될 수 있다.

특정 실시예들에 있어서, 상기 척들(14)은 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)을 수용하도록 구성되고 크기가 조절되는 필라멘트 채널들 또는 소켓들을 포함한다. 상기 필라멘트 채널들은 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)의 단면 구성에 대응되는 단면 기하하적 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예들은 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)과 억지 끼워 맞춤(interference fit)을 제공하도록 크기가 조절되는 테이퍼진 영역을 갖는 필라멘트 채널들을 수반할 수 있다.

통상적인 사용에 있어서, 상기 필라멘트들(16)은 상기 척들(14)을 통해 하나 또는 그 이상의 전원에 전기적으로 연결된다. 하나 또는 그 이상의 전구체 화합물은 상기 반응기 내의 하나 또는 그 이상의 유입구들을 통해 상기 반응기(10)로 전달된다. 전류는 상기 필라멘트들(16)을 통과하며 열을 발생시키고 상기 필라멘트들(16)의 온도를 원하는 반응 온도까지 상승시킨다. 상기 원하는 반응 온도는 다결정 실리콘 증착과 같은 반도체 물질의 생산에 알맞은 온도나 온도 범위가 될 수 있다. 반응하지 않은 전구체 화합물들은 및 부산물 화합물들은 상기 반응기(10) 내의 하나 또는 그 이상의 유출 포트들을 통해 상기 반응기(10)로부터 제거될 수 있다. 상기 화학 기상 증착 공정은 원하는 양의 반도체 물질이 반도체 로드(rod)들 상에 성장되거나 생성되었을 때까지 수행될 수 있다.

상기 척들(14)은 탄소(예를 들면, 그라파이트), 실리콘 또는 다른 적합한 물질들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 척들(14)은 탄소를 함유하는 화합물들로 제조된다. 예시적인 척들은 여기에 개시 사항들이 참조로 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2012/0171845호에 기재되어 있다.

도 2의 CVD 반응기(30)의 상면도를 참조하면, 특정 실시예들에서, 상기 스태빌라이저(18)는 상기 브리지들(22)의 하나 또는 모두에 대해 실질적으로 직각이거나 수직이다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 상기 반응기(30) 내의 각 스태빌라이저(18)는 실질적으로 상기 반응기(30)의 중심(32)을 향해(예를 들면, 사선을 따라) 배향될 수 있는 반면, 상기 브리지들(22)은 하나 또는 그 이상의 링들을 형성하도록 상기 중심(32) 주위에 실질적으로 원주 방향을 따라 배향될 수 있다. 상기 스태빌라이저들(18)의 길이들은 대체로 상기 링들과 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)의 위치들 사이의 거리들에 의존한다. 일부 실시예들에서, 상기 스태빌라이저들(18) 및 상기 브리지들(22)의 배향들이 반전되므로, 상기 브리지들(22)은 상기 중심(32)을 향해(즉, 상기 사선들을 따라) 배향되고, 상기 스태빌라이저들(18)은 상기 원주 방향으로(즉, 상기 링들 내에) 배향된다. 선택적으로는, 상기 하나 또는 그 이상의 상기 스태빌라이저들(18) 및 상기 브리지들(22)이 상기 중심(32) 및/또는 상기 반응기(30)의 원주 방향에 대해 배향되지 않을 수 있다. 상기 반응기 내에 상기 스태빌라이저들(18) 및 브리지들(22)의 임의의 배치 및/또는 배향이 활용될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 일부 예들에서, 둘 이상의 필라멘트들(16)이 하나 이상의 상기 스태빌라이저(18)를 사용하여 함께 연결된다. 예를 들면, 세 개의 필라멘트들(16)이 두 개의 스태빌라이저들(18)을 사용하여 연결될 수 있다. 둘 이상의 필라멘트들(16)을 함께 연결하는 것은 상기 필라멘트들(16)의 향상된 안정화를 가져올 수 있다.

상기 스태빌라이저(18)가 바람직하게는 두 필라멘트들(16)을 함께 연결하기 위한 직선형 구조를 가지지만, 일부 예들에서, 상기 스태빌라이저(18)가 직선형이 아니거나 및/또는 둘 이상의 필라멘트들(16)을 연결하도록 하나 또는 그 이상의 분기들(branches)을 포함한다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저(18)는 세 개의 필라멘트들(16)을 함께 연결하도록 Y자의 형상 또는 T자의 형상(즉, 세 개의 단부들을 갖는)이 될 수 있다. 상기 스태빌라이저(18)는 또한, 예를 들면, 네 개의 필라멘트들(16)을 함께 연결하도록 X자의 형상(즉, 네 개의 단부들을 갖는)이 될 수 있다. 대체로, 상기 스태빌라이저(18)는 임의의 배치로 다중 필라멘트들(16)을 함께 연결하도록 임의의 숫자의 분기들을 가질 수 있다.

특정 실시예들에 있어서, 복수의 필라멘트들(16)이 CVD 반응기의 하나 또는 그 이상의 링들을 따라 배치되는 척들(14)에 연결된다. 이와 같은 예들에서, 복수의 스태빌라이저들(18)은 이들 링들의 하나 또는 그 이상 내에 상기 필라멘트들(16)의 일부 또는 모두를 연결하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 실시예에서, CVD 반응기(34)는 세 개의 필라멘트들(16)을 갖는 내측 링(36) 및 여섯 개의 필라멘트들(16)을 갖는 외측 링(38)을 포함한다. 각 링(36, 38) 내의 상기 필라멘트들(16)을 안정화시키기 위하여, 스태빌라이저(18)는 상기 링들(36, 38) 내의 각 인접하는 쌍의 필라멘트들(16) 사이에 위치한다. 도시된 바와 같이, 각 쌍의 필라멘트들(16)을 연결하는 것은 상기 내측 링(36) 내에 세 개의 스태빌라이저들(18) 및 상기 외측 링(38) 내에 여섯 개의 스태빌라이저들(18)을 요구한다. 도 1 및 도 2에 도시된 구성과는 달리, 상기 스태빌라이저들(18)이 상기 필라멘트들(16)의 수평 브리지들(22)에 대해 실질적으로 직교하는 경우, 도 3에 도시된 스태빌라이저들(18)은 상기 필라멘트들(16)의 수평 브리지들(22)에 대해 실질적으로 직교하지 않을 수 있다.

유리하게는, 상기 내측 및 외측 링들(36, 38)을 완성하도록 상기 필라멘트들(16)을 상기 스태빌라이저들(18)로 연결함에 의해, 필라멘트 파손 또는 넘어짐의 위험성이 크게 감소될 수 있다. 선택적인 실시예들에 있어서, 상기 필라멘트들(16)은 상기 스태빌라이저들(18)로 부분적인 링들만을 형성함에 의해 안정화된다. 예를 들면, 상기 외측 링(38) 내의 필라멘트들(16)은 하나 또는 그 이상의 스태빌라이저들(18)이 상기 외측 링(38)으로부터 누락될 때에도 충분하게 안정화될 수 있다. 하나의 예에서, 부분 링은 적어도 두 개의 필라멘트들(16) 및 적어도 하나의 스태빌라이저(18)를 포함한다.

대체로, 상부에서 바라볼 때, 스태빌라이저(18)와 브리지(22)는 스태빌라이저 각도(α)를 형성할 수 있다. 상기 필라멘트들(16)의 배치에 따라, 상기 스태빌라이저 각도(α)는 상기 필라멘트들(16)의 원하는 안정화를 제공하는 임의의 값을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저 각도(α)는 약 0도부터 약 180도까지, 약 20도부터 약 160도까지, 약 45도부터 약 135도까지 또는 약 80도부터 약 100도까지의 범위에서 선택될 수 있다. 일부 구현예들에 있어서, 최대의 안정성은 상기 스태빌라이저 각도(α)가 약 90도일 때에 구현될 수 있다.

도 4를 참조하면, 다양한 실시예들에서, 상기 스태빌라이저(18)는 두 개의 외측 지지 로드들(support rods)(40) 및 중심의 커넥터(42)를 포함한다. 상기 중심의 커넥터(42)는 상기 지지 로드들(40)을 수용하기 위해 각 단부 상에 하나의 소켓(44)씩 두 개의 소켓(44)을 포함한다. 각 소켓(44)은, 예를 들면, 상기 지지 로드들(40)의 길이의 약 1/3 내지 약 1/2의 깊이(D)를 가질 수 있다. 상기 스태빌라이저(18)의 길이(L)는 상기 소켓들(44) 내로의 상기 지지 로드들(40)의 삽입의 깊이를 조절함에 의해 변화될 수 있다. 선택적으로는, 상기 스태빌라이저(18)는 단일의 지지 로드(40) 및 상기 지지 로드(40)를 수용하기 위한 하나의 소켓(44)을 갖는 단일의 커넥터(42)를 포함할 수 있다. 상기 스태빌라이저(18)가 둘 이상의 필라멘트들(16)을 연결하기 위해 추가적인 분기들을 가질 때, 상술한 바와 같이, 상기 커넥터(42)는 필요에 따라 상기 추가적인 분기들을 수용하기 위해 둘 이상의 소켓들(44)을 포함할 수 있다.

대체로, 상기 스태빌라이저(18)는 높은 온도에서(예를 들면, 1,000℃에서 또는 부근에서)를 포함하는 상기 CVD 반응기의 동작 동안에 전기가 상기 스태빌라이저(18)를 통해 흐르는 것을 방지하는 전기적으로 절연성 물질이거나 이를 포함한다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저(18)는 상기 전기적으로 절연성인 물질로 구성될 수 있거나 본질적으로 구성될 수 있다. 선택적으로는, 상기 전기적으로 절연성 물질은 상기 스태빌라이저(18)의 일부만을 차지하거나 한정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 전기적으로 절연성인 물질은 상기 커넥터(42) 내에 위치한다. 예를 들면, 상기 전체 커넥터(42)는 전기적으로 절연성인 물질을 포함할 수 있거나, 본질적으로 전기적으로 절연성인 물질로 구성될 수 있다. 상기 전기적으로 절연성인 물질은, 예를 들면, 대리석, 실리콘 질화물, 운모, 석영, 실리콘 탄화물, 슬레이트(slate), 자기(porcelain), 납석(pyrophyllite), 동석(steatite), 티탄산염들(titanates), 다이아몬드, 유리(예를 들면, 소다-라임, 보로실리케이트(borosilicate) 및/또는 플레이트) 및/또는 폴리머가 될 수 있다. 바람직한 절연성 물질은 석영이다. 특정 실시예들에 있어서, 상기 지지 로드들(40)은 하나 또는 그 이상의 전기적으로 도전성인 물질들(예를 들면, 실리콘)로 구성될 수 있고, 상기 커넥터(42)는 하나 또는 그 이상의 전기적으로 절연성인 물질들(예를 들면, 석영)로 구성될 수 있다. 상기 지지 로드들을 위한 물질로 실리콘을 사용하는 것은 폴리실리콘의 생산을 위한 CVD 공정들에서 오염의 가능성을 최소화할 수 있다. 상기 절연성 물질은 바람직하게는 높은 온도들(예를 들면, 1,000℃)에서 안정한 물질이고, 상기 생성물을 오염시키지 않으며, 전기적으로 도전성이 아니다. 많은 후보들 중에서 실리콘 질화물 및 석영이 이러한 목적을 위해 적합하다.

도 5를 참조하면, 특정 실시예들에서, 상기 커넥터(42)는 상기 지지 로드들(40)을 수용하기 위한 상기 소켓들(44)로 작용하는 개방된 단부들을 가지는 튜브형 구조이다. 나타낸 바와 같이, 상기 커넥터(42)는 원형의 단면을 가질 수 있고, 상기 지지 로드들(40)은 정사각형의 단면을 가질 수 있다. 상기 커넥터(42) 및 상기 지지 로드들(40)은 바람직하게는 상기 커넥터(42) 및 상기 지지 로드들(40) 사이에 마찰이나 억지 끼워 맞춤을 구현하도록 크기가 조절된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 커넥터(42)는 상기 커넥터(42) 내로 삽입됨에 따라 상기 지지 로드들(40) 사이의 직접적인 접촉을 방지하기 위해 전기적으로 절연성인 스페이서(46)를 포함한다. 상기 지지 로드들(40)은 여기에 기재되는 바와 같이 상기 지지 로드들(40)을 상기 필라멘트들(16)에 고정시키기 위해 일 단부 상에 작은 홀(48)을 포함할 수 있다.

일부 구현예들에 있어서, 상기 스태빌라이저(18)는 절연성인 커넥터(42)와 같은 전기적으로 절연성인 물질을 포함하지 않는다. 예를 들면, 상기 필라멘트들(16)이 전기적으로 절연될 수 있으므로, 상기 스태빌라이저(18)가 상기 두 필라멘트들(16) 사이의 전기의 흐름을 방지할 필요가 없다. 이러한 예들에서, 상기 스태빌라이저(18)는, 예를 들면, 실리콘 로드가 될 수 있다. 편리하게는, 상기 스태빌라이저(18)는 이러한 예에서 상기 브리지(22)와 동일한 물질로 구성될 수 있거나 및/또는 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 상기 스태빌라이저(18)를 상기 브리지(22)와 동일한 물질로 형성함으로써, 상기 CVD 공정 및/또는 생성물을 오염시키는 외래 물질의 위험성을 최소화할 수 있다.

스태빌라이저(18)에 의해 연결되는 두 필라멘트들(16) 사이의 전기적 절연을 구현하기 위하여, 전력이 독립적인 소스들로부터 공급될 수 있으므로 상기 스태빌라이저(18)(즉, 상기 두 필라멘트들(16) 사이)에 걸치는 전위는 영(zero)이 된다. 이와 같은 예들에서, 상기 스태빌라이저(18)가 전기적으로 도전성일 물질들을 포함하거나 본질적으로 구성되는 때에도 전기가 상기 스태빌라이저(18)를 통해 흐르지 않을 수 있다. 예를 들면, D/C 전류가 각 필라멘트(16)에 인가될 때, 상기 스태빌라이저(18)에 걸치는 영 전위(zero electrical potential)는 다른 소스들로부터 상기 두 필라멘트들(16)에 전압을 인가시켜 구현될 수 있다. 마찬가지로, A/C 전류가 각 필라멘트(16)에 인가될 때, 상기 스태빌라이저(18)에 걸치는 영 전위는 상기 전류가 독립적인 소스들로부터 공급되는 점을 담보하여 구현될 수 있다. 이러한 방식으로 D/C 또는 A/C 전류를 사용하여, 상기 스태빌라이저(18)의 각 단부 상의 전압이 동일(즉, 상기 스태빌라이저(18)에 걸치는 영 전위)할 수 있으므로, 상기 스태빌라이저(18)가 전기적으로 도전성인 때에도 상기 스태빌라이저(18)를 통해 전류가 흐르지 않는다. 상기 전류가 상기 소스로 돌아갈 수 있기 때문에 상기 스태빌라이저(18)에 걸치는 전압은 상기 필라멘트들(16)에 걸치는 전압이 다를 때에도 같을 수 있다. 전기적인 절연은 독립적인 변압기 권선을 통해 각 소스를 공급하여 구현될 수 있다.

도 6을 참조하면, 특정 실시예들에서, CVD 반응기(60)는 다른 위상을 갖는 A/C 파형을 수신하는 필라멘트들(16)의 각 그룹(62, 64, 66)을 구비하는 필라멘트들(16)의 세 분리된 그룹들(62, 64, 66)을 위해 3상 전기 시스템(three-phase electrical system)을 이용한다. 각 그룹(62, 64, 66)에 대해 상이한 단일의 위상을 할애함에 의해, 그룹 내의 상기 필라멘트들(16) 모두가 다른 그룹들로부터 전기적으로 절연되므로, 하나의 그룹으로부터 다른 그룹까지 연결되는 스태빌라이저를 통해 전류가 흐르지 않을 수 있다. 개개의 그룹들(62, 64, 66)은 대체로 서로 직렬인 그룹들(62, 64, 66) 내의 모든 필라멘트들(16)로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 전류는 그룹(62, 64, 66) 내의 필라멘트(16)로부터 필라멘트(16)까지 흐를 수 있으며, 그룹(62, 64, 66) 내의 도전성 스태빌라이저들(18)을 연결함으로써, 선택적인 전류 경로가 상기 필라멘트들(16)의 일부들 주위에 제공될 수 있다. 다른 그룹들(62, 64, 66)이 상이하고 독립적인 변압기 위상들로부터 제공되는 경우, 그러면 상기 그룹들(62, 64, 66)은 전술한 바와 같이 전기적으로 절연될 수 있다. 이에 따라, 그룹들(62, 64, 66) 사이에 하나의 연결만이 존재할 때, 전류가 초기화된 경우에 상기 변압기로 돌아갈 수 있기 때문에 상기 전류는 상기 연결을 통해 흐르지 않을 수 있다.

상기 스태빌라이저(18)는 느슨함이나 연결 해제가 적거나 없이 기계적으로 안정한 연결을 제공하는 임의의 방법 및/또는 고정물을 이용하여 상기 필라멘트들(16)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저(18)는 상기 브리지들(22)이 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)을 만나는 곳에서 또는 그 부근에서(즉, 상기 필라멘트들(16)의 코너에서 또는 그 부근에서) 상기 필라멘트들(16)의 원위측 단부에 단단히 고정된다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저(18)는 상기 브리지(22) 및/또는 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)의 원위측 단부에 고정될 수 있다. 상기 브리지(22) 상이나 상부에 정합되도록 상기 스태빌라이저(18)의 하나 또는 양 단부들 상에 노치(notch)를 제공하는 것과 같은 많은 방법들이 상기 스태빌라이저(18)를 상기 필라멘트들(16)에 고정하는 데 이용될 수 있다. 핀들, 나사들 또는 클램프(clamp)들 또한 상기 스태빌라이저(18)를 고정시키는 데 사용될 수 있다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에서, 상기 수직 필라멘트 세그먼트들(20)의 원위측 단부는 원추 형상(50)을 형성하도록 테이퍼(taper)지며, 상기 원추 형상(50)은 상기 스태빌라이저(18) 내의 홀(48) 및/또는 상기 브리지(22) 내의 홀(52) 내로 삽입된다. 상기 홀들(48, 52)의 하나 또는 모두는 상기 원추 형상(50)과 바람직한 정합을 제공하도록 테이퍼질 수 있다.

특정 실시예들에 있어서, CVD 반응기 내의 필라멘트들(16)을 안정화시키는 방법은 한 쌍의 필라멘트들(16)을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 필라멘트들(16)은 복수의 전기 접속들(예를 들면, 복수의 척들(14) 상에 위치하는)을 포함하는 상기 반응기 내의 베이스 플레이트(12)로부터 연장된다. 각 필라멘트(16)는 상기 베이스 플레이트(12) 내의 전기 접속들의 둘에 전기적으로 접속되고, 이들 사이에 도전 경로를 한정한다. 상기 방법은 또한 상술한 바와 같이 상기 필라멘트들(16)을 스태빌라이저(18)와 연결하는 단계를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 CVD 반응기 내에서 CVD를 수행하는 방법은 전류를 상기 필라멘트들(16)로 통과시키는 단계를 포함한다. 상기 전류는 저항 가열을 통해 상기 필라멘트들(16)을 높은 온도(예를 들면, 800℃ 이상)까지 가열한다. 상기 필라멘트들(16)을 가열하기 위하여, 상기 필라멘트들(16)에 인가되는 전압은, 예를 들면, 약 500V로부터 약 50,000V까지가 될 수 있다. 상기 필라멘트들(16)이 원하는 온도에 도달하면, 상기 필라멘트들(16)에 인가되는 전압은, 예를 들면, 약 5V로부터 약 500V까지가 될 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 필라멘트들(16) 상에 폴리실리콘을 증착시키는 단계를 포함한다.

일반적으로, 상기 스태빌라이저(18)를 통해 작은 전류가 흐르거나 전류가 흐르지 않음으로써, 많은 또는 모두의 스태빌라이저(18)가 폴리실리콘 증착이 일어나기에 충분히 뜨겁지 않을 수 있다. 일부 예들에서, 상기 스태빌라이저(18) 상의 대부분의 증착은 상기 필라멘트들(16)에서 또는 그 주위에서 일어나며, 이 경우에 상기 스태빌라이저(18)의 온도는 증착이 일어나기에 충분히 높을 수 있다(예를 들면, 상기 필라멘트들(16)로부터의 열전도로 인하여). 상기 스태빌라이저(18)의 사용은 상기 증착이 완료되었다면 대체로 상기 필라멘트들(16)을 거두어들이는 것을 방해하지 않는다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 스태빌라이저(18)의 하나 또는 그 이상의 부분들 상의 증착은 전기 공급에 대한 문제를 야기할 수 있다. 예를 들면, 상기 스태빌라이저(18)의 전체적인 길이를 따른 증착은 상기 필라멘트들(16) 사이를 지나거나 전도되는 전기에 대한 경로를 생성할 수 있다. 이러한 문제점들을 최소화하기 위하여, 안전 메커니즘은 이러한 상황에서 동작하도록 변경될 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 상기 스태빌라이저(18)를 통한 전류의 흐름이 전기적으로 절연된 필라멘트들(16)에 걸쳐 상기 스태빌라이저를 연결함에 의해 회피될 수 있다.

균등물들

본 발명을 특히 바람직한 실시예들을 참조하여 구체적으로 도시하고 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련자라면 형태와 세부 사항들의 다양한 변형들이 첨부된 특허 청구 범위에 의해 한정되는 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 수행될 수 있는 점을 이해할 것이다.

Claims

복수의 전기 접속들을 구비하는 베이스 플레이트를 포함하고;
상기 베이스 플레이트로부터 연장되는 한 쌍의 필라멘트들을 포함하며, 각 필라멘트는 (i) 두 개의 상기 전기 접속들과 전기적으로 접촉되고 (ii) 상기 두 개의 전기 접속들 사이에 도전 경로를 한정하며,
상기 한 쌍의 필라멘트들을 연결하는 스태빌라이저(stabilizer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 반응기 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 전기적으로 절연성인 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 적어도 하나의 전기적으로 절연성인 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 적어도 하나의 지지 로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 전기적으로 절연성인 커넥터는 상기 적어도 하나의 지지 로드를 수용하기 위해 적어도 하나의 소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터에 의해 연결되는 두 개의 외측 지지 로드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 외측 지지 로드들의 적어도 하나는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터는 석영 또는 실리콘 질화물의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 길이가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 각 필라멘트는,
두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들(segments)을 포함하고, 각 수직 세그먼트는 상기 전기 접속들의 하나와 전기적으로 접촉되는 근위측 단부 및 원위측 단부를 구비하며;
상기 원위측 단부에서 상기 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 연결하는 브리지(bridge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 상기 수직 필라멘트 세그먼트들의 하나의 원위측 단부 부근에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 상기 브리지에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 스태빌라이저 및 상기 브리지 사이의 스태빌라이저 각도는 약 20도 내지 약 160도의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 스태빌라이저 각도는 약 80도 내지 약 100도의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 10 항에 있어서, 각 필라멘트는 실질적으로 V자의 형상인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 스태빌라이저 및 상기 한 쌍의 필라멘트들은 링 또는 부분적인 링의 적어도 하나를 한정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링 또는 부분적인 링은 둘 이상의 필라멘트들 및 하나 이상의 스태빌라이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 제2 쌍의 필라멘트들 및 상기 제2 쌍의 필라멘트들을 연결하는 제2 스태빌라이저를 더 포함하며, 상기 한 쌍의 필라멘트들은 제1 전기 위상으로 동작하도록 구성되고, 상기 제2 쌍의 필라멘트들은 제2 전기 위상으로 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
화학 기상 증착 반응기 내의 필라멘트들을 안정화시키는 방법에 있어서,
상기 화학 기상 증착 반응기 내의 베이스 플레이트로부터 연장되는 한 쌍의 필라멘트들을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 베이스 플레이트는 복수의 전기 접속들을 포함하며, 각 필라멘트는 (i) 상기 전기 접속들의 두 개에 전기적으로 접촉되고, (ii) 상기 두 개의 전기 접속들 사이에 도전 경로를 한정하며;
상기 한 쌍의 필라멘트들을 적어도 하나의 스태빌라이저로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 전기적으로 절연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 적어도 하나의 전기적으로 절연성인 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 적어도 하나의 지지 로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 22 항에 있어서, 상기 전기적으로 절연성인 커넥터는 적어도 하나의 지지 로드를 수용하기 위해 적어도 하나의 소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터에 의해 연결되는 두 개의 외측 지지 로드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 외측 지지 로드들의 적어도 하나는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 중심의 전기적으로 절연성인 커넥터는 석영 또는 실리콘 질화물의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 길이가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 각 필라멘트는,
두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 포함하고, 각 수직 세그먼트는 상기 전기 접속들의 하나와 전기적으로 접촉되는 근위측 단부 및 원위측 단부를 구비하며;
상기 원위측 단부에서 상기 두 개의 수직 필라멘트 세그먼트들을 연결하는 브리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 상기 수직 필라멘트 세그먼트들의 하나의 원위측 단부 부근에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 스태빌라이저는 상기 브리지에서 상기 필라멘트들의 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 상기 스태빌라이저 및 상기 브리지 사이의 스태빌라이저 각도는 약 20도 내지 약 160도의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 스태빌라이저 각도는 약 80도 내지 약 100도의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 각 필라멘트는 실질적으로 V자의 형상인 것을 특징으로 하는 방법.
화학 기상 증착 반응기 내에서 화학 기상 증착을 수행하는 방법에 있어서,
상기 화학 기상 증착 반응기 내의 한 쌍의 필라멘트들로 전류를 통과시키는 단계를 포함하고, 상기 필라멘트들은 상기 반응기 내의 베이스 플레이트로부터 연장되며, 상기 베이스 플레이트는 복수의 전기 접속들을 포함하고, 각 필라멘트는 (i) 상기 전기 접속들의 두 개에 전기적으로 접촉되며, (ii) 상기 두 개의 전기 접속들 사이에 도전 경로를 한정하고, (iii) 상기 스태빌라이저에 연결되며;
상기 한 쌍의 필라멘트들 상에 폴리실리콘을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.