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KR101450532B1 - 다결정 실리콘 제조장치 - Google Patents

다결정 실리콘 제조장치 Download PDF

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Publication number
KR101450532B1
KR101450532B1 KR1020130034993A KR20130034993A KR101450532B1 KR 101450532 B1 KR101450532 B1 KR 101450532B1 KR 1020130034993 A KR1020130034993 A KR 1020130034993A KR 20130034993 A KR20130034993 A KR 20130034993A KR 101450532 B1 KR101450532 B1 KR 101450532B1
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KR
South Korea
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polycrystalline silicon
sensor
distance
reaction tube
fluidized bed
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KR1020130034993A
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Inventor
정윤섭
김근호
윤여균
김진성
Original Assignee
주식회사 실리콘밸류
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by 주식회사 실리콘밸류 filed Critical 주식회사 실리콘밸류
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Abstract

다결정 실리콘 제조 장치가 개시된다. 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장하는 반응공간을 제공하는 반응관, 상기 반응관 내의 상기 실리콘 종입자 및 상기 다결정 실리콘에 유동가스를 공급하는 유동가스 공급부, 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 유동층의 높이에 따른 레벨 정보를 출력하는 센싱부 및 상기 레벨 정보에 해당되는 상기 유동층의 높이가 배출 시작 레벨에 해당되는 상기 유동층의 배출 시작 높이보다 클 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 하는 입자 배출구를 포함한다.

Description

다결정 실리콘 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON}
본 실시예는 다결정 실리콘 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 고순도 다결정 실리콘은 반도체 소자나 태양전지 등에 사용될 수 있는 반도체 성질을 갖는 소재나 높은 순도가 요구되는 화학원료 또는 산업용 소재로 널리 사용되고 있고, 정밀기능 소자 또는 소형 고집적 정밀 시스템용 부품이나 소재로도 활용되고 있다.
이러한 다결정 실리콘을 제조하기 위하여 아주 높은 순도로 정제된 실리콘 함유 반응가스의 열분해 및/또는 수소환원반응으로 실리콘 표면에 실리콘 원소를 계속적으로 석출시키는 실리콘 석출방법이 이용되어 왔다.
상기와 같이 다양한 용도로 사용되는 다결정 실리콘의 상업적 대량 생산을 위하여 종형 반응기 또는 유동층 반응기가 사용되었으나, 종형 반응기는 실리콘 석출로 증가하는 봉의 직경에 한계가 있어 제품을 연속적으로 생산할 수 없는 기본적인 한계를 가지고 있어, 같은 반응 조건에서 반응 수율이 높은 유동층 반응기가 널리 사용되어 왔다.
그러나 상기 유동층 반응기의 우수한 특성인 연속적인 운전을 위해서는 유동층에 투입된 실리콘 종입자가 석출반응을 통해 제품화할 수 있는 크기로 성장된 후, 해당 제품을 적합한 시기에 배출을 해야만 유동층 반응기의 연속적인 운전이 가능하다. 즉 유동층 반응기의 운전 중에 실리콘 배출에 적합한 시기를 설정하는 것과 달리 경험칙에 의해서 따라 실리콘을 배출하여 실질적으론 연속공정에 의한 생산성을 높일 수 있음에도 불구하고 그 방법이 마련되지 못하고 있었다.
따라서, 생산성을 높이고 제조단가를 낮추고 안정적으로 다결정 실리콘 입자를 연속적으로 제조할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
미국등록특허 4642227 미국등록특허 6007869 미국공개특허 2010-0044342
실시예는 연속적이고 안정적으로 다결정 실리콘을 제조할 수 있는 유동층 반응기를 제공하기 위한 것이다.
또한, 실시예는 생산성을 높이고 제조 단가를 낮출 수 있는 유동층 반응기를 제공하기 위한 것이다.
일측면에 따르면, 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장하는 반응공간을 제공하는 반응관, 상기 반응관 내의 상기 실리콘 종입자 및 상기 다결정 실리콘에 유동가스를 공급하는 유동가스 공급부, 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 유동층의 높이에 따른 레벨 정보를 출력하는 센싱부 및 상기 레벨 정보에 해당되는 상기 유동층의 높이가 배출 시작 레벨에 해당되는 상기 유동층의 배출 시작 높이보다 클 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 하는 입자 배출구를 포함하는 다결정 실리콘 제조 장치가 제공된다.
상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 상기 유동층까지의 거리를 상기 레벨 정보로서 센싱하는 거리센서를 포함하며, 상기 입자 배출구는 상기 거리센서와 상기 유동층 사이의 거리가 배출 시작 거리 이하인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 할 수 있다.
상기 거리센서는 상기 유동층을 향하여 센싱 신호를 출력하도록 상기 유동가스 공급부의 맞은 편에 설치될 수 있다.
상기 거리센서와 상기 반응 공간 사이에 상기 거리센서를 보호하는 창이 설치될 수 있다.
상기 입자 배출구는 상기 거리가 배출 중지 거리가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
상기 거리센서는 상기 반응관의 내측면을 향하여 센싱 신호를 출력하도록 설치될 수 있다.
일측면에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 상기 거리센서보다 낮게 설치되는 보조거리센서를 더 포함하며, 상기 거리센서 및 상기 보조거리센서가 센싱한 거리가 각각 상기 배출 시작 거리 및 배출 중지 거리보다 클 경우 상기 입자 배출구는 상기 다결정 실리콘의 배출을 중단할 수 있다.
상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 상기 반응관 내부의 온도를 상기 레벨 정보로서 센싱하는 온도센서를 포함하며, 상기 입자 배출구는 상기 온도센서에 의하여 센싱된 상기 반응관 내부의 온도가 배출 시작 온도 이상인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 할 수 있다.
상기 온도센서와 상기 반응 공간 사이에 상기 온도센서를 보호하는 창이 설치될 수 있다.
상기 온도센서는 상기 반응관의 측면을 통과하거나 상기 측면의 홀을 통하여 전달된 열을 센싱할 수 있다.
상기 입자 배출구는, 상기 온도센서에 의하여 센싱된 상기 온도가 배출 중지 온도가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
일측면에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 상기 온도센서보다 낮은 위치에 설치된 보조온도센서를 더 포함하며, 상기 입자 배출구는, 상기 온도센서 및 상기 보조온도센서에서 센싱된 상기 반응관 내부의 온도가 각각 상기 배출 시작 온도 및 배출 중지 온도보다 낮을 경우, 상기 다결정 실리콘을 배출을 중단할 수 있다.
상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 상기 다결정 실리콘 제조 장치의 무게를 상기 레벨 정보로서 센싱하는 무게센서를 포함하며, 상기 입자 배출구는 상기 무게센서에 의하여 센싱된 상기 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 배출 시작 무게 이상인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 할 수 있다.
상기 입자 배출구는 상기 무게센서에 의하여 센싱된 무게가 배출 중지 무게가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
상기 다결정 실리콘 제조 장치의 외측면으로부터 돌출된 지지대는 상기 다결정 실리콘 제조 장치의 외부에 설치된 지지부재에 의하여 지지되고, 상기 무게센서는 상기 지지대와 상기 지지부재 사이에 위치할 수 있다.
상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 상기 유동층과의 접촉을 센싱하여 상기 레벨 정보로서 주파수를 출력하는 진동센서를 포함하며, 상기 입자 배출구는 상기 주파수가 배출 시작 주파수 이상인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 할 수 있다.
상기 진동센서는 상기 반응관의 측면을 통과하도록 설치될 수 있다.
상기 진동센서는 상기 유동층과 접촉하는 니들을 포함하며, 상기 니들은 상기 다결정 실리콘의 오염을 방지하는 무기질 재료로 이루어지거나 상기 니들의 표면이 상기 무기질 재료로 라이닝될 수 있다.
상기 입자 배출구는, 상기 진동센서에 의하여 출력된 상기 주파수가 배출 중지 주파수가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
일측면에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 상기 진동센서보다 낮은 위치에 설치된 보조진동센서를 더 포함하며, 상기 입자 배출구는 상기 진동센서 및 상기 보조진동센서에서 각각 출력된 상기 주파수 및 보조주파수가 각각 상기 배출 시작 주파수 및 배출 중지 주파수보다 낮을 경우, 상기 다결정 실리콘을 배출을 중단할 수 있다.
본 실시예에 따른 유동층 반응기는 제어부에 의하여 실리콘 입자를 배출할 시기를 자동으로 제어할 수 있어 다결정 실리콘을 제조하는데 있어서 자동화가 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 유동층 반응기는 자동 제어에 따른 다결정 실리콘 대량 생산화가 가능하고 제조단가를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개략적인 다결정 실리콘 제조장치를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조장치의 플레이트 일 예를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조장치의 플레이트 다른 예를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치에서 내부 압력에 따른 실리콘 배출방법을 설명하기 위한 도이다.
도 5 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 유동층의 높이에 따른 실리콘 배출방법을 설명하기 위한 도이다.
도 8 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 반응관 내부의 온도에 따른 실리콘 배출방법을 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 다결정 실리콘 제조 장치의 무게에 따른 실리콘 배출방법을 설명하기 위한 도이다.
도 11 내지 도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 주파수에 따른 실리콘 배출방법을 설명하기 위한 도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조장치를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조장치(500)는 헤드(100), 제1 몸체부(200), 제2 몸체부(300) 및 저면부(400)를 포함한다.
헤드(100)는 제1 몸체부(200)와 연결되며 제1 몸체부(200)의 제1 반응관(250)의 직경보다 큰 직경을 지닌다. 다결정 실리콘 제조장치(500) 내의 가스 및 미세입자가 제1 반응관(250)으로부터 헤드(100)를 지날 때 직경 증가로 인하여 가스 및 미세입자의 유속이 감소한다.
이에 따라 배출되는 가스 혹은 미세입자들의 후처리 부담이 줄어들 수 있다. 헤드(100)의 내벽은 고온에서 쉽게 변형되지 않는 무기재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 헤드(100)의 내벽은 석영, 실리카, 질화규소, 질화보론, 지르코니아, 탄화규소, 흑연, 실리콘, 유리질 탄소 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한 헤드(100)의 외벽에 대한 냉각이 가능할 경우 헤드(100)의 내벽에 유기고분자를 이용한 코팅 또는 라이닝 중 적어도 하나가 이루어질 수 있다.
헤드(100)의 내벽이 탄화규소, 흑연, 유리질 탄소와 같은 탄소함유 재료로 이루어진 경우, 다결정 실리콘이 탄소 불순물에 의하여 오염될 수 있으므로, 다결정 실리콘이 접촉할 수 있는 헤드(100)의 내벽은 실리콘, 실리카, 석영, 질화규소 등과 같은 재료로 코팅되거나 라이닝될 수 있다.
예를 들어, 헤드(100)는 복수의 부분 헤드들(100a, 100b)를 포함할 수 있으며, 제1 부분 헤드(100a)의 내면에 라이닝 막(150)이 위치할 수 있다.
제1 몸체부(200)는 헤드(100)의 아래에 위치하여 헤드(100)와 연결되며 다결정 실리콘 석출 반응이 일어나는 공간을 제공한다.
제2 몸체부(300)는 제1 몸체부(200)의 아래에 위치하여 제1 몸체부(200)와 연결되며 제1 몸체부(200)와 더불어 다결정 실리콘 석출 반응 또는 가열 반응 중 적어도 하나가 일어나는 공간을 제공한다.
이러한, 제 1 몸체부(200)와 제 2 몸체부(300)는 독립적으로 따로 이루어져 서로 결합되어 반응 공간을 제공하지만, 제 1 몸체부(200)와 제 2 몸체부(300)가 하나의 몸체로 이루어지는 일체형으로 만들어질 수 있다.
저면부(400)는 제2 몸체부(300)의 아래에 위치하여 제2 몸체부(300)와 연결되며 다결정 실리콘 석출을 위한 각종 노즐들(600, 650), 히터(700), 전극(800) 등이 조립된다.
한편, 헤드(100), 제1 몸체부(200) 및 제2 몸체부(300)는 탄소강, 스테인리스강, 기타 합금강 등 기계 강도가 우수하고 가공이 용이한 금속재료로 이루어질 수 있다. 이와 같은 재질로 이루어지는 제1 몸체부(200) 및 제2 몸체부(300)의 보호막은 금속, 유기고분자, 세라믹, 또는 석영 등으로 이루어질 수 있다.
헤드(100), 제1 몸체부(200) 및 제2 몸체부(300)의 조립시 반응기의 내부를 외부 공간으로부터 차단하기 위하여 가스켓(gasket) 또는 실링재(sealing material)가 이용될 수 있다. 제1 몸체부(200)와 제2 몸체부(300)는 원통형 파이프, 플랜지, 튜브 및 피팅(fitting), 판(plate), 원추, 타원 또는 이중벽 사이로 냉각매체가 흐르는 재킷(jacket) 등과 같이 다양한 형태를 지닐 수 있다.
또한 헤드(100), 제1 몸체부(200) 및 제2 몸체부(300)가 금속재질로 이루어진 경우 그 내부 표면에 보호막이 코팅되거나 보호관 또는 보호벽이 추가로 설치될 수 있다. 보호막, 보호관 또는 보호벽은 금속재질로 이루어질 수 있으나 반응기 내부의 오염을 막기 위해 유기고분자, 세라믹, 석영 등과 같은 비금속 재료가 코팅되거나 라이닝될 수 있다.
제1 몸체부(200)와 제2 몸체부(300)는 열팽창 방지, 작업자 보호, 기타 사고 방지 등의 목적으로 물, 오일, 가스, 공기 등과 같은 냉각유체에 의하여 일정 온도범위 이하로 유지될 수 있다. 냉각이 필요한 제1 몸체부(200)와 제2 몸체부(300)의 요소들의 내부 혹은 외벽에 냉각 유체의 순환이 가능하도록 제작될 수 있다.
한편, 제1 몸체부(200)와 제2 몸체부(300)의 외부 표면에 작업자 보호 및 과다한 열손실 방지를 위하여 단열재가 설치될 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 유동층 반응기의 조립 과정에 대해 상세히 설명한다.
제1 반응관(250)은 제1 몸체부(200)에 삽입된다. 제2 몸체부(300) 안에 제2 반응관(350)이 삽입되고, 제2 몸체부(300)의 하단을 밀폐하기 위한 저면부(400)에 각종 노즐들(600, 650), 전극(800) 및 히터(700)가 조립된다. 제2 반응관(350)이 삽입된 제2 몸체부(300)에 저면부(400)가 연결된다. 이후 제1 몸체부(200)와 제2 몸체부(300)가 서로 연결되고 헤드(100)가 제1 몸체부(200)에 연결된다.
저면부(400)에 조립되는 각종 가스 공급부는 유동가스 공급부(600) 및 반응가스 공급부(650)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 반응관(250, 350)은 튜브 형태이거나, 튜브, 원추 및 타원 부분들을 포함하는 형태를 가질 수 있다. 제1 및 제2 반응관(250, 350)의 끝 부분은 플랜지형으로 가공될 수 있다, 제1 및 제2 반응관(250, 350)은 다수의 부분들로 이루어질 수 있고 이러한 부분들의 일부가 제1 몸체부(200) 및 제2 몸체부(300)의 내벽면에 라이너(liner)와 같은 형태로 설치될 수도 있다.
제1 및 제2 반응관(250, 350)의 재질은 고온에서 쉽게 변형되지 않는 무기재료로 이루어질 수 있으며, 석영, 실리카, 질화규소, 질화보론, 지르코니아, 이트리아, 탄화규소, 흑연, 실리콘, 유리질 탄소 또는 이러한 재료가 혼합된 복합체 등과 같은 무기재료로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 반응관(250, 350)이 탄화규소, 흑연, 유리질 탄소 등의 탄소함유 재질로 이루어진 경우, 탄소함유 재질은 다결정 실리콘을 오염시킬 수 있으므로, 다결정 실리콘이 접촉할 수 있는 반응관의 내벽면은 실리콘, 실리카, 석영, 질화규소 등으로 코팅 또는 라이닝될 수 있다.
유동가스 공급부(600)는 반응관 내의 실리콘 입자를 유동시키는 유동 가스를 공급한다. 반응관 내에 위치하는 실리콘 입자의 일부 또는 전부는 유동가스에 의하여 유동한다. 이 때 유동가스는 수소, 질소, 아르곤, 헬륨, 염화수소(HCl), 사염화실란(SiCl4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유동가스공급부(600)는 반응관으로 사용될 수 있는 무기재질 성분으로 이루어진 튜브, 라이너 또는 성형품일 수 있다.
반응가스 공급부(650)는 실리콘 입자층에 실리콘원소를 함유하는 반응가스를 공급한다. 반응가스는 다결정 실리콘의 석출에 사용되는 원료가스로서 실리콘원소 성분을 포함한다. 반응가스는 모노실란(SiH4), 디실란(disilane: Si2H6), 고차 실란(SinH2n +2, n은 3 이상의 자연수), 이염화실란(DCS: SiH2Cl2), 삼염화실란 (TCS: SiHCl3), 사염화실란(STC: SiCl4), 디브로모실란(SiH2Br2), 트리브로모실란(SiHBr3), silicontetrabromide(SiBr4), diiodosilane(SiH2I2), triiodosilane(SiHI3), silicontetraiodide(SiI4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때 반응가스는 수소, 질소, 아르곤, 헬륨, 또는 염화수소 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 반응가스의 공급에 따라 0.1 내지 2 mm정도인 다결정 실리콘 종입자의 표면에 다결정 실리콘이 석출되어 다결정 실리콘 종입자의 크기가 증가한다.
다결정 실리콘 종입자의 크기가 일정 정도 증가하면 유동층 반응기의 외부로 방출된다. 히터(700)는 다결정 실리콘 제조장치(500)의 내부에 다결정 실리콘 입자의 표면에서 실리콘 석출 반응이 일어나기 위한 열을 공급한다.
실시예에서 실리콘 석출 반응을 위하여 반응관(250)의 내부에서 열이 공급되나 반응관(250)의 외부에서 반응관(250) 내부로 공급된 열에 의하여 실리콘 석출 반응이 일어날 수도 있다. 히터(700)는 저항체를 포함하여 전기를 공급받음으로써 열을 공급할 수 있다. 히터(700)는 그라파이트 (graphite), 탄화 규소와 같은 세라믹, 또는 금속 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
가스 배출부(17)는 헤드(100)에 설치되어, 실리콘 석출 반응 시 발생된 유동가스, 미반응 반응가스, 반응 생성물 가스를 포함하는 배출가스를 외부로 배출시켜, 연속적으로 운전시킬 수 있다. 배출가스에 실려 나오는 실리콘 미립자 또는 고분자량의 반응 부산물은 별도의 배출가스 처리부(미도시)에서 분리될 수 있다.
각 가스 공급부(600, 650) 즉, 각종 노즐들, 전극(800) 및 히터(700) 등은 저면부(400)를 구성하는 플레이트들(410 내지 440)과 함께 조립된다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저면부(400)는 기저 플레이트(410)와, 제1 내지 제3 플레이트(420, 430, 440)을 포함한다.
기저 플레이트(410)는 제2 몸체부(300)와 연결되고 유동가스 공급부 및 반응가스공급부와 조립된다. 기저 플레이트(410)는 탄소강, 스테인리스강, 기타 합금강 등 기계 강도가 우수하고 가공이 용이한 금속재료로 이루어질 수 있다.
제1 플레이트(420)는 기저 플레이트(410) 상에 위치하여 기저 플레이트(410)를 절연시킨다. 이에 따라 제1 플레이트(420)는 쿼츠(quartz)와 같이 고온에서 견딜 수 있고 절연성을 지니면서도 석출되는 다결정 실리콘을 오염시키지 않는 물질로 이루어질 수 있다. 제1 플레이트(420)는 쿼츠 이외에 질화규소, 알루미나, 이트리아 등의 고온에서의 내열성을 갖는 세라믹 물질로 이루어질 수 있으며, 경우에 따라서는 이와 같은 세라믹 물질로 제1 플레이트(420)의 표면이 코팅되거나 라이닝될 수 있다.
제2 플레이트(430)는 제1 플레이트(420) 상에 위치하며, 히터(700)와 접촉하여 히터(700)에 전기를 공급한다. 이에 따라 제2 플레이트(430)는 그라파이트, 실리콘카바이드가 코팅된 그라파이트, 실리콘카바이드, 질화규소가 코팅된 그라파이트와 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430) 사이에는 절연특성을 가지고 있는 제1 플레이트(420)가 위치하므로 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430)는 서로 절연된다. 제2 플레이트(430)가 히터(700)와 접촉하므로 제2 플레이트(430)에서 열이 발생할 수 있으나 제2 플레이트(430)에서 전류가 흐르는 단면적이 히터(700)에 비하여 매우 크므로 제2 플레이트(430)에서 발생하는 열은 히터(700)에서 발생하는 열에 비하여 매우 작다. 또한 제2 플레이트(430)에서 발생하는 접촉저항에 따른 열 발생을 줄이기 위해 연설이 우수한 그라파이트 시트(sheet)가 제2 플레이트(430)와 히터(700) 사이에 삽입될 수도 있다.
기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430)가 도전성을 지닐 경우 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430)의 접촉에 의하여 기저 플레이트(410)로 흐르는 누설 전류가 발생할 수 있다. 이에 따라 도시된 바와 같이 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430)의 끝단은 소정 거리만큼 이격되어 있다.
즉, 제1 플레이트(420)에는 제2 플레이트(430)가 안착될 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(420)에는 제2 플레이트(430)의 길이와 같거나 큰 홈이 형성되어 제2 플레이트(430)가 제1 플레이트(420)의 홈 안에 안착될 수 있다. 이에 따라 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430)의 끝단 사이에 제1 플레이트(420)의 일부분이 위치할 수 있으므로 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430) 사이의 절연이 유지될 수 있다.
도시된 바와 같이 제1 플레이트(420)에 의하여 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430)가 절연될 수 있고, 제2 플레이트(430)의 둘레를 감싸는 절연링(900)이 설치됨으로써 기저 플레이트(410)와 제2 플레이트(430)가 절연될 수도 있다. 이 때 절연링(900)은 쿼츠, 세라믹으로 이루어질 수 있다.
제3 플레이트(440)는 제2 플레이트(430) 상에 위치하여 제1 반응관(250) 및 제2 반응관(350) 내부에서 석출된 다결정 실리콘이 제2 플레이트(430)에 의하여 오염되는 것을 방지한다. 이에 따라 제3 플레이트(440)는 고온에서 쉽게 변형되지 않는 무기재료로 이루어질 수 있으며, 석영, 실리카, 질화규소, 질화보론, 지르코니아, 탄화규소, 흑연, 실리콘, 유리질 탄소 또는 이러한 재료가 혼합된 복합체 등과 같은 무기재료로 이루어질 수 있다. 제3 플레이트(440)가 탄화규소, 흑연, 유리질 탄소 등의 탄소함유 재질로 이루어진 경우, 탄소함유 재질은 다결정 실리콘을 오염시킬 수 있으므로, 제3 플레이트(440)의 표면은 실리콘, 실리카, 석영, 질화규소 등으로 코팅 또는 라이닝될 수 있다.
또한, 저면부(400)의 제2 플레이트(430)와 제3 플레이트(440)는 하나의 몸체가 아니라 여러 개의 단편들을 포함하므로 다결정 실리콘 제조장치의 조립, 설치 및 유지보수가 용이해진다. 즉, 다결정 실리콘의 대량 생산을 위한 장치의 크기가 증가하므로 제2 플레이트(430)와 제3 플레이트(440)가 하나의 몸체로 이루어진 경우 장치의 조립, 설치 및 유지보수가 어려워질 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 플레이트(440)는 동심원 방향과 지름 방향으로 잘려진 단편들로 구성될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 플레이트(440)은 크기가 다른 링 형태의 단편들로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치에서 내부 압력에 따른 실리콘 배출방법을 설명하기 위한 도이다.
다결정 실리콘 장치의 구조에 대해서 이미 도 1에서 설명한 부분은 생략하기로 하고, 도 4에서 보는 바와 같이, 다결정 실리콘 제조장치(500)는 실리콘 석출 반응 후 생성된 다결정 실리콘 입자를 배출하기 위한 입자 배출구(16)가 반응관 하부에 배치된다.
입자 배출구(16)는 반응가스 공급부(650)와 함께 조립하거나, 반응가스 공급부(650)와는 독립적으로 설치될 수 있다. 이러한 입자 배출구는 반응 공간으로부터 실리콘 입자가 연속적으로, 주기적으로 또는 간혈적으로 필요한 시점에서 배출되도록 할 수 있다.
이 때, 실리콘 입자는 입자 배출구(16)를 거쳐 배출되는 동안 냉각되는 것이 바람직하다. 따라서 수소, 질소, 아르곤, 헬륨 등과 같은 가스를 입자 배출구(16)를 통해 흐르도록 하거나 입자 배출구(16) 벽면에 물, 오일, 가스 등 냉매를 순환시켜 뜨거운 입자들을 냉각시킬 수도 있다.
한편, 입자 배출구(16)를 거치면서 반응기를 빠져나오는 과정에서 실리콘 입자가 불순물로 오염되는 것을 방지할 필요가 있다. 따라서 입자 배출구(16)를 구성하면서 고온의 실리콘 제품입자와 접촉하게 되는 요소를 반응관에 사용될 수 있는 무기재질로 이루어지는 튜브, 라이너 또는 성형품으로 구성하는 것이 바람직하다.
다결정 실리콘 장치의 내부 압력은 다결정 실리콘 입자 성장에 따라 내부영역에서 압력 차이가 발생한다. 따라서 실시예에서는 이러한 내부 영역의 위치에 따른 압력 차를 이용하여, 자동 제어하여 실리콘 입자를 제조한다.
예를 들어, 다결정 실리콘 제조장치는 반응관(250, 350)의 내부영역 중 제 1 영역과 제 2 영역의 압력을 측정하고, 이를 기초로 두 압력 차에 따라 자동 혹은 수동 제어된다.
반응관의 내부영역 중 제 1영역은 반응관 하부에서 외부로 연결되는 노즐, 예를 들어 반응가스 공급부(15) 및 유동가스 공급부(14) 중 어느 하나에 의해 가스가 공급되는 영역일 수 있다.
제1 압력 센서(P2)는 상기 반응가스 공급부(15) 및 유동가스 공급부(14) 중 적어도 어느 하나에 설치하여 대응 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 유동가스 공급부 중 어느 하나에 제1 압력 센서(P2)가 장착되어 대응 압력을 측정하고, 다른 유동가스 공급부를 통해서는 유동가스를 공급할 수도 있다.
이렇게 하여 반응관의 내부 압력을 제1 압력센서에 의하여 측정될 수 있다. 이처럼 종래 반응기의 설치 구조에 따라서 편리하게 제1 압력센서가 장착될 수 있다.
반응관 내부영역 중 제 2 영역은 가스 배출부(17)에 제2 압력 센서(P1)를 설치하여 측정할 수 있다.
본 실시예에서는 제1 압력 센서(P2)를 반응가스 공급부(650) 및 유동가스 공급부(600) 중 어느 하나에 장착하는 것으로 설명하고 있지만, 실리콘 입자 유동층의 하부 압력, 즉 내부영역의 제 1 영역의 압력을 측정할 수 있는 곳이라면 어느 곳이든 제1 압력 센서(P2)를 설치할 수 있다. 제 1 영역은 실리콘 입자 유동층의 내부 영역 중 최대 압력이 측정될 수 있는 영역일 수 있다.
마찬가지로, 제2 압력 센서(P1) 역시 실리콘 입자 유동층의 상부 압력, 즉 내부영역의 압력을 측정할 수 있는 곳이라면 어느 곳이든 설치될 수 있다. 제 2영역은 실리콘 입자 유동층의 내부 영역 중 최소 압력이 측정될 수 있는 영역일 수 있다.
제어부(1000)는 내부영역에 직, 간접적으로 노출되는 유동가스 공급부(600), 반응가스 공급부(650) 또는 가스 배출구(17)를 통해 내부영역(4)과 연결 설치된다.
제어부(1000)는 연결에 필요한 연결관 또는 피팅(fitting)류와; 수동식, 반자동식 또는 자동식의 밸브류와; 디지털 또는 아날로그 방식의 압력계 또는 차압계와; 압력지시기 또는 기록기와; 신호전환기 또는 연산기능을 갖춘 제어기 등과 같은 요소들 중 한가지 이상 선택하여 구성할 수 있다.
또한, 제어부(1000)는 기계적으로 또는 신호 회로적으로 상호 연결하여 구성할 수 있고, 중앙제어시스템, 분산제어시스템, 국부적 제어시스템과 같은 제어수단과 부분적 또는 복합적으로 연결하여 구성할 수 있다.
이와 같은 다결정 실리콘 장치는 반응가스 공급부(650)를 통해 반응관 내부로 반응가스가 공급되면, 반응가스에 포함되어 있던 실리콘 원소가, 반응공간에 투입된 실리콘 종입자의 표면에 석출되어 다결정 실리콘이 제조된다.
실리콘 입자 제조단계에서는 제1 반응관(250) 및 제 2 반응관(350) 영역에서도 실리콘 입자들의 층이 형성되고, 최소한 제 1반응관 영역에 위치하는 실리콘 입자들은 유동 상태를 유지하면서 두 영역의 실리콘 입자들이 상호 혼합될 수 있어야 한다.
실리콘 입자들의 유동이라 함은 가스 흐름, 가스 기포, 버블의 이동 및/또는 주변 입자들의 움직임에 의하여 실리콘 입자들의 공간적 위치가 시간에 따라 변화할 수 있음을 대변한다.
여기서 두 반응관 영역 사이에서 실리콘 입자들이 원활하게 상호 교환될 수 있게 최소한 제 1 반응관 영역의 상부는 입자들이 유동하도록 유동가스를 공급한다.
이와 같이 다결정 실리콘 입자의 제조에 따라, 반응공간에 다결정 실리콘 입자가 쌓이면 반응관 내의 압력이 높아지게 된다. 따라서 제1 압력센서(P2)에서 측정되는 제 1 영역의 내부압력과 제2 압력센서(P1)에서 측정되는 제 2영역의 내부압력의 압력차이가 커지게 된다. 이때, 제어부(1000)는 내부압력의 압력차가 증가하여 미리 입력된 소정의 제1 기준값에 도달하였는지 여부를 판단한다.
제 1 기준값은 실리콘 제조장치의 내부 환경이나 구조 등에 따라 달라질 수 있고 혹은 제 1 압력센서와 제 2 압력센서가 측정하는 영역에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이는 실리콘 제조장치의 구조나 내부 환경에 따라 실리콘 석출 반응 후 나타난 내부 압력이 다를 수 있기 때문이다. 또한, 실리콘 제조장치의 내부 환경이나 구조가 모두 고정되었다 하더라도 압력센서들의 측정 위치에 따라 실리콘 석출 반응 후 내부에서 측정된 압력이 다를 수 있기 때문이다.
이 후, 제어부(1000)에 의하여 내부압력의 압력차가 소정의 제1 기준값에 도달하였다고 판단되면, 다결정 실리콘 입자 배출구를 열어 실리콘 입자를 부분 배출시킨다. 다결정 실리콘 입자 배출구는 자동 또는 수동으로 동작될 수 있다.
다결정 실리콘 입자들이 배출됨에 따라 실리콘의 유동층의 높이는 다시 낮아지고, 따라서 내부 압력의 압력차는 점차 감소하게 된다. 이에 따라 제어부(1000)는 내부압력의 압력차가 소정의 제2 기준값에 도달하였다고 판단되면, 다결정 실리콘 입자 배출구의 출구를 닫아 더 이상의 다결정 실리콘 입자들의 배출을 방지하다. 역시 입자 배출구는 자동 또는 수동으로 동작될 수 있다.
이의 동작에 의하여 다결정 실리콘 입자의 제조에 따라 일일이 눈으로 확인하여 다결정 실리콘 입자를 배출하던 것을 제어부(1000)에 의하여 자동으로 이를 배출시킬 수 있다.
한편, 실시예에서는 제 1 압력센서와 제 2 압력센서를 이용하여 내부압력의 압력 차를 측정하고, 이를 기준 압력값들과 비교하여 다결정 실리콘 입자 배출구 개폐 여부를 결정하는 방법으로동작 시켰지만, 가스 배출부 혹은 유동가스 공급부내에 압력센서를 장착하고, 상기 가스 배출부 혹은 상기 유동가스 공급부내에서 압력센서에 의해 측정된 압력만을 기초로하여 기준 압력값과 비교하고, 이때, 측정된 압력이 기준 압력값 이상일 경우, 반응관 내부에 형성된 다결정 실리콘이 입자 배출구를 통하여 외부로 배출시키도록 한다.
이때, 기준 압력값은 운전압력에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 운전압력은 실리콘 장치가 안정적으로 운전할 수 있도록 기 설정된 압력일 수 있다.
예를 들어, 운전 압력이 2.0bar (게이지 압) 일 경우, 기준 압력 값은 3.5bar (게이지 압) 일 수 있고, 운전압력이 4bar (게이지 압)일 경우, 기준 압력 값은 5. 5bar (게이지 압)일 수 있다. 즉, 입자 배출구는 운전압력대비 기준 압력 값이 0. 5bar 이상일 경우, 오픈 되도록 동작될 수 있다.
실시 예에서는 운전압력 대비 기준 압력 값이 최소 0. 5bar 이상일 경우로 나타냈지만 더 낮아질 수 있다.
궁극적으로 기준 압력 값은 특정 값에 한정되지 않고, 실리콘 제조 장치의 내부 환경 혹은 구조 등의 조건에 따라 달라지고, 이에 따라 운전 압력 대비 기준 압력 값도 달라질 수 있다.
한편, 본원 발명의 실시예에서 반응 공간의 내부 압력차 혹은 유동가스 공급압력의 기준값은 내부에서 성장된 실리콘입자 사이즈에 의해 결정되므로 실리콘 입자 사이즈를 제어하여 다결정 실리콘 입자의 생산, 배출 시기를 조절할 수 있다.
또한, 실리콘 입자 사이즈는 종입자의 수, 반응가스의 농도, 반응온도, 반응압력 및 유동가스의 유량 중 어느 하나의 요인에 의해 달라질 수 있다.
본 실시예에서 실리콘 입자 사이즈에 영향을 주는 요인에 대해서 기재하였지만, 상술한 요인들 이외에 다결정 실리콘 장치의 내부 환경이나 기타 조건들에 의해 달라질 수 있다.
도 1 내지 도 4에서는 제1 반응관 및 제2 반응관 각각에 도면번호가 할당되나 이하의 설명에서는 하나의 도면번호가 할당된다. 이하에서 설명될 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 제1 몸체부(200) 및 제2 몸체(300) 안에 설치되어 분리가능한 복수의 반응관(905)들 또는 하나의 반응관(905)을 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 12c는 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치를 나타낸다. 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 반응관(905), 유동가스 공급부(600), 센싱부(915, 925, 930, 935, 940, 960, 965) 및 입자 배출구(16)를 포함한다.
반응관(905)은 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장하는 반응공간을 제공한다.
유동가스 공급부(600)는 반응관(905) 내의 실리콘 종입자 및 다결정 실리콘에 유동가스를 공급한다.
센싱부(915, 925, 930, 935, 940, 960, 965)는 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 유동층의 높이에 따른 레벨 정보를 출력한다. 센싱부(915, 925, 930, 935, 940, 960, 965)는 거리센서(915), 온도센서(930), 무게센서(940) 또는 진동센서(960)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치가 거리센서(915)를 포함할 경우, 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치는 보조거리센서(925)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치가 온도센서(930)을 포함할 경우, 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치는 보조온도센서(935)를 더 포함할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치가 진동센서(960)를 포함할 경우, 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 장치는 보조진동센서(965)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 센싱부(915, 925, 930, 935, 940, 960, 965)에 대해서는 이후에 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
입자 배출구(16)는 레벨 정보에 해당되는 유동층의 높이가 배출 시작 레벨에 해당되는 유동층의 배출 시작 높이보다 클 경우, 반응관(905) 내부에 형성된 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 한다.
도 5 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 유동층의 높이에 따른 실리콘 배출방법을 위한 도이다.
유동가스의 분사에 따라 실리콘 종입자 및 다결정 실리콘이 유동하면서 유동층이 형성된다. 유동가스 및 반응가스가 반응공간으로 공급됨에 따라 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장한다. 다결정 실리콘 성장에 따라 유동층의 높이가 상승한다. 따라서 본 실시예는 이러한 유동층의 높이 변화를 이용하여 다결정 실리콘의 배출을 자동 제어할 수 있다.
이를 위하여 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 반응관(905), 유동가스 공급부(600), 거리센서(910) 및 입자 배출구(16)를 포함할 수 있다.
반응관(905)은 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장하는 반응공간을 제공한다.
유동가스 공급부(600)는 반응관(905) 내의 실리콘 종입자 및 다결정 실리콘에 유동가스를 공급한다.
거리센서(910)는 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 유동층까지의 거리를 레벨 정보로서 센싱한다.
거리센서(910)는 초음파나 레이저 등이 출력된 시간과 초음파나 레이저가 유동층에 반사되어 거리센서(910)로 입사된 시간 차이를 이용하여 거리센서(910)로부터 유동층까지의 거리를 출력할 수 있다. 이 때 초음파나 레이저는 유동층의 입자(실리콘 종입자, 다결정 실리콘 등)에 반사될 수 있다.
본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치의 거리센서(910)는 이에 한정되지 않으며 거리센서(910)로부터 유동층까지 거리를 센싱할 수 있는 다양한 방식의 거리센서(910)가 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에 이용될 수 있다.
입자 배출구(16)는 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리가 배출 시작 거리 이하인 경우, 반응관(905) 내부에 형성된 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 한다.
실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장함에 따라 유동층의 높이가 H11에서 상승할 수 있다. 이에 따라 거리센서(910)와 유동층의 거리는 D11보다 작아지며, 거리센서(910)는 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리를 출력한다.
유동층의 높이는 유동가스 공급부(600)의 끝단을 기준으로 하나 이와 같은 기준은 일예일 뿐이며 반응공간에 노출된 제3 플레이트(430)의 일측면과 같이 다양한 기준이 설정될 수 있다.
제어부(1000)는 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리를 거리센서(910)로부터 입력받아 배출 시작 거리와 비교할 수 있다. 다결정 실리콘이 성장하여 유동층의 높이가 H12로 높아지면 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리는 점차로 작아져 배출 시작 거리(D12)와 같거나 작아질 수 있다. 이 때 유동층의 높이 H12는 배출 시작 높이에 해당된다.
거리센서(910)와 유동층 사이의 거리가 배출 시작 거리(D12) 이하이면 제어부(1000)는 제어신호를 출력하여 입자 배출구(16)나 다결정 실시콘을 배출하도록 한다. 예를 들어, 제어부(1000)는 제어신호를 입자 배출구(16)에 설치된 밸브(915)로 출력하고 제어신호에 따라 밸브(915)가 열리면 다결정 실리콘이 입자 배출구(16)를 통하여 배출될 수 있다.
이와 같이 다결정 실리콘이 배출됨에 따라 유동층의 높이는 H13까지 낮아져 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리는 증가한다. 이 때 입자 배출구(16)는 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리가 배출 중지 거리(D13)가 될 때까지 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
거리센서(910)로부터 입력받은 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리가 배출 중지 거리(D13)가 되면 제어부(1000)는 제어신호를 출력하여 밸브(915)를 닫히도록 할 수 있다. 제어부(1000)의 제어신호에 따라 밸브(915)가 닫히면서 다결정 실리콘의 배출이 중지될 수 있다.
한편, 거리센서(910)와 반응 공간 사이에 거리센서(910)를 보호하는 창(920)이 설치될 수 있다. 반응관(905) 내부의 입자 움직임은 유동가스에 의하여 커지므로 유동되는 입자가 거리센서(910)에 부딪칠 수 있다. 이에 따라 거리센서(910)가 고장을 일으키거나 파손될 수 있다.
창(920)은 거리센서(910)와 반응 공간에 설치되어 유동하는 실리콘 종입자나 다결정 실리콘으로부터 거리센서(910)를 보호할 수 있다. 또한 다결정 실리콘 제조 장치의 운전자는 창(920)을 통하여 내부의 상태나 유동층의 높이 등을 확인할 수 있다.
이와 같은 실리콘 종입자나 다결정 실리콘 등이 창(920)과 접촉하여 오염되는 것을 방지하고 거리센서(910)가 유동층으로 출력하는 센싱 신호의 투과가 가능하도록 고온에서 쉽게 변형되지 않으며 투명한 무기재료로 이루어질 수 있다.
도 5의 다결정 실리콘 제조 장치의 경우 창(920)은 부분 헤드(100b)에 홀이 형성되고, 창(920)은 홀에 삽입되어 설치될 수 있다. 도 5와 같이 거리센서(910)가 유동층을 향하여 센싱 신호를 출력하도록 유동가스 공급부(600)의 맞은 편에 설치될 수 있거나 도 6과 같이 거리센서(910)는 반응관(905)의 내측면을 향하여 센싱 신호를 출력하도록 설치될 수 있다.
반응관(905)의 측면에 반응공간과 다결정 실리콘 제조 장치의 외부를 연통시키는 홀이 형성되고, 홀에 거리센서(910)를 보호하는 창(920)이 삽입될 수 있다. 거리센서(910)는 창(920)을 기준으로 반응 공간의 맞은 편에 설치될 수 있다.
다결정 실리콘의 성장에 따라 유동층의 높이가 증가한다. 유동층의 높이가 H3이면, 유동층이 거리센서(910)의 전방에 있지 않으므로 거리센서(910)가 센싱한 거리는 거리센서(910)로부터 반응관(905)의 내측면까지의 거리(D3)일 수 있다.
다결정 실리콘의 성장이 계속하여 이루어져 유동층의 높이가 H4가 되면 유동층이 거리센서(910)의 전방에 위치하게 된다. 유동층의 높이가 H4는 배출 시작 높이에 해당된다. 따라서 거리센서(910)가 센싱한 거리는 거리센서(910)로부터 유동층까지의 거리 D4일 수 있다.
이와 같이 유동층이 거리센서(910)의 전방에 위치될 때 유동층과 거리센서(910) 사이의 거리 D4가 배출 시작 거리로 설정될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이 입자 배출구(16)는 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리가 배출 시작 거리 이하인 경우, 반응관(905) 내부에 형성된 다결정 실리콘을 배출시킬 수 있다. 이를 위하여 제어부(1000)는 제어 신호를 출력하고, 제어 신호에 따라 밸브(915)가 열려 다결정 실리콘이 배출될 수 있다.
다결정 실리콘이 배출되면 유동층의 높이가 낮아지며 거리센서(910)와 유동층 사이의 거리가 배출 시작 거리보다 크게 되므로 제어부(1000)는 밸브(915)를 닫기 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 밸브(915)가 닫힘에 따라 다결정 실리콘의 배출이 중지된다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 거리센서(910)보다 낮게 설치되는 보조거리센서(925)를 더 포함할 수 있다. 창(920)은 보조거리센서(925)와 반응 공간 사이에 설치될 수 있다. 이 때, 반응관(905)의 측면에 반응공간과 다결정 실리콘 제조 장치의 외부를 연통시키는 홀이 형성되고, 홀에 보조거리센서(925)를 보호하는 창(920)이 삽입될 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 성장에 따라 유동층이 높이 H51까지 상승하여 보조거리센서(925)의 전방에 위치할 수 있다. 이에 따라 보조거리센서(925)와 유동층의 거리는 배출 중지 거리 이하일 수 있다. 또한 유동층은 거리센서(910)의 전방까지 도달하지 않았으므로 거리센서(910)가 센싱한 거리는 거리센서(910)에서 반응관(905)의 내측면까지의 거리 D5이다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 성장이 계속됨에 따라 유동층은 H52까지 상승할 수 있다. 이에 따라 유동층은 거리센서(910)의 전방에 위치할 수 있다. 이와 같이 거리센서(910)와 유동층의 거리가 배출 시작 거리 이하가 됨에 따라 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘을 배출하기 시작한다. 이 때 유동층의 높이 H52는 배출 시작 높이에 해당된다.
다결정 실리콘의 배출에 따라 유동층의 높이가 낮아져 도 7c에 도시된 바와 같이 유동층은 보조거리센서(925)의 전방을 지나면, 거리센서(910) 및 보조거리센서(925)가 센싱한 거리가 각각 배출 시작 거리 및 배출 중지 거리보다 커질 수 있으며, 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘의 배출을 중단할 수 있다.
제어부(1000)는 거리센서(910) 및 보조거리센서(925)로부터 입력된 거리가 각각 배출 시작 거리 및 배출 중지 거리보다 클 경우 밸브(915)가 닫히도록 제어신호를 출력한다. 제어신호에 따라 밸브(915)가 닫히게 되어 다결정 실리콘의 배출이 중지된다.
도 6 내지 도 7c에서 배출 시작 거리는 거리센서(910)와, 거리센서(910) 맞은 편의 반응관(905) 내측면 사이의 거리보다 작을 수 있다. 도 7a 내지 도 7c에서 배출 중지 거리는 보조거리센서(925)와, 보조거리센서(925) 맞은 편의 반응관(905) 내측면 사이의 거리보다 작을 수 있다. 또한 배출 시작 거리와 배출 중지 거리는 동일할 수 있으나 다를 수도 있다.
도 8은 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 반응관(905) 내부의 온도에 따른 실리콘 배출방법을 위한 도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 온도센서(930)를 포함할 수 있다.
이 때 온도센서(930)와 반응 공간 사이에 온도센서(930)를 보호하는 창(920)이 설치될 수 있다. 창(920)의 기능 및 재질에 대해서는 앞서 설명되었으므로 이에 대한 설명은 생략된다.
온도센서(930)는 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 반응관(905) 내부의 온도를 레벨 정보로서 센싱한다.
이 때 온도센서(930)는 미리 정해진 센싱 높이에서 온도를 센싱할 수 있으며, 온도센서(930)가 설치된 위치의 높이(Hts)일 수 있다.
도 8에서 센싱 높이는 유동가스 공급부(600)의 끝단을 기준으로 하나 이와 같은 기준은 일예일 뿐이며 반응공간에 노출된 제3 플레이트(430)의 일측면과 같이 다양한 기준이 설정될 수 있다.
입자 배출구(16)는 온도센서(930)에 의하여 센싱된 반응관(905) 내부의 온도가 배출 시작 온도 이상인 경우, 반응관(905) 내부에 형성된 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 한다.
레벨 정보로서의 반응관(905) 내부의 온도는 유동층의 높이에 따라 변할 수 있다.
즉, 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장함에 따라 유동층의 높이가 H61에서 상승하므로 유동층이 온도센서(930)에 접근하게 된다. 이에 따라 온도센서(930)에 의하여 센싱되는 반응관(905) 내부의 온도는 상승한다.
유동층이 온도센서(930)에 가까워질수록 온도센서(930)에 의하여 센싱되는 반응관(905) 내부의 온도는 배출 시작 온도에 가깝게 된다. 다결정 실리콘의 성장이 지속되어 유동층의 높이가 배출 시작 높이 H62 이상이 되면, 온도센서(930)에 의하여 센싱되는 반응관(905) 내부의 온도가 배출 시작 온도 이상이 될 수 있다.
제어부(1000)는 온도센서(930)로부터 입력된 반응관(905) 내부의 온도가 배출 시작 온도 이상이 될 경우 제어신호를 출력하여 밸브(915)가 열리도록 한다. 밸브(915)가 열림에 따라 입자 배출구(16)를 통하여 다결정 실리콘이 다결정 실리콘 제조 장치의 외부로 배출된다.
다결정 실리콘이 배출됨에 따라 유동층의 높이는 낮아지며 온도센서(930)로부터 유동층이 멀어짐에 따라 온도센서(930)에 의하여 센싱된는 반응관(905) 내부의 온도 역시 낮아지게 된다.
이 때 유동층이 낮아져 유동층이 높이가 H63이 되어 온도센서(930)에 의하여 센싱된 반응관(905) 내부의 온도가 배출 중지 온도가 되면 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘의 배출을 중지할 수 있다. 즉, 입자 배출구(16)는, 온도센서(930)에 의하여 센싱된 반응관(905) 내부의 온도가 배출 중지 온도가 될 때까지 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
이와 같은 온도센서(930)는 반응관(905)의 측면을 통과하거나 반응관(905) 측면의 홀을 통하여 전달된 열을 센싱할 수 있다. 도 8에서는 온도센서(930)가 홀을 통하여 전달된 열을 센싱할 수 있으며, 이 경우 온도센서(930)는 홀에 삽입된 창(920)에 인접하도록 설치될 수 있다. 도 8의 다결정 실리콘 제조 장치와 다르게 온도센서(930)는 홀이 형성되지 않은 반응관(905) 측면의 온도 변화를 센싱할 수도 있다.
온도센서(930)가 반응관(905)의 측면에 인접하도록 설치되면 온도센서(930)와 유동층사이의 거리가 짧아 온도센서(930)가 유동층의 높이 변화에 따른 온도변화를 비교적 정확하게 센싱할 수 있다.
한편, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 온도센서(930)보다 낮은 위치에 설치된 보조온도센서(935)를 더 포함할 수 있다. 창(920)은 보조온도센서(935)와 반응 공간 사이에 설치될 수 있다.
이 때, 반응관(905)의 측면에 반응공간과 다결정 실리콘 제조 장치의 외부를 연통시키는 홀이 형성되고, 홀에 보조온도센서(935)를 보호하는 창(920)이 삽입될 수 있다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 성장에 따라 유동층이 높이 H71까지 상승하여 보조온도센서(935)의 전방에 위치할 수 있다. 이에 따라 보조온도센서(935)가 센싱한 온도는 배출 중지 온도보다 이상일 수 있다. 또한 유동층은 온도센서(930)의 전방까지 도달하지 않았으므로 온도센서(930)가 센싱한 온도는 배출 시작 온도보다 낮을 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 성장이 계속됨에 따라 유동층은 배출 시작 높이인 H72까지 상승할 수 있다. 이에 따라 유동층은 온도센서(930)의 전방에 위치하며, 온도센서(930)가 센싱한 온도는 배출 시작 온도 이상일 수 있다. 이와 같이 온도센서(930)가 센싱한 반응관(905) 내부의 온도가 배출 시작 온도 이상이 됨에 따라 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘을 배출하기 시작한다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 배출에 따라 유동층의 높이가 H71까지 낮아져 유동층은 보조온도센서(935)의 전방을 지나면, 온도센서(930) 및 보조온도센서(935)에서 센싱된 반응관(905) 내부의 온도가 각각 배출 시작 온도 및 배출 중지 온도보다 낮아지고 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘을 배출을 중단할 수 있다.
제어부(1000)는, 온도센서(930) 및 보조온도센서(935)에서 센싱된 반응관(905) 내부의 온도가 각각 배출 시작 온도 및 배출 중지 온도보다 낮아지면, 밸브(915)가 닫히도록 제어신호를 출력할 수 있다.
이상에서 배출 시작 온도와 배출 중지 온도는 동일하거나 서로 다를 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 다결정 실리콘 제조 장치의 무게에 따른 실리콘 배출방법을 설명하기 위한 도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 무게센서(940)를 포함할 수 있다. 무게센서(940)는 압전소자(미도시)를 포함하여 다결정 실리콘 제조 장치의 무게 변화에 따른 센싱 신호를 출력할 수 있다. 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 압전소자방식 이외의 다양한 방식의 무게센서(940)를 포함할 수 있다.
무게센서(940)는 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 다결정 실리콘 제조 장치의 무게를 레벨 정보로서 센싱한다. 다결정 실리콘의 성장에 비례하여 다결정 실리콘의 무게가 증가한다. 따라서 동작 중인 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 변하게 되며 무게센서(940)는 이러한 다결정 실리콘 제조 장치의 무게를 센싱할 수 있다.
무게센서(940)에 의하여 센싱된 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 배출 시작 무게 이상인 경우, 입자 배출구(16)는 반응관(905) 내부에 형성된 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장함에 따라 유동층의 높이가 H81에서 상승하므로 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 상승한다. 유동층의 높이가 배출 시작 높이인 H82까지 상승하면 무게센서(940)에 의하여 센싱되는 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 배출 시작 무게 이상이 될 수 있다.
제어부(1000)는 무게센서(940)로부터 입력된 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 배출 시작 무게 이상이 될 경우 제어신호를 출력하여 밸브(915)가 열리도록 한다. 밸브(915)가 열림에 따라 입자 배출구(16)를 통하여 다결정 실리콘이 다결정 실리콘 제조 장치의 외부로 배출된다.
다결정 실리콘이 배출됨에 따라 유동층의 높이는 낮아지며 무게센서(940)에 의하여 센싱된는 다결정 실리콘 제조 장치의 무게 역시 낮아진다. 이 때 유동층이 H83까지 낮아져 무게센서(940)에 의하여 센싱된 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 배출 중지 무게가 되면 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘의 배출을 중지할 수 있다. 즉, 입자 배출구(16)는, 무게센서(940)에 의하여 센싱된 다결정 실리콘 제조 자치의 무게가 배출 중지 무게가 될 때까지 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘 제조 장치의 외측면으로부터 돌출된 지지대(945)는 다결정 실리콘 제조 장치의 외부에 설치된 지지부재(950)에 의하여 지지되고, 무게센서(940)는 지지대(945)와 지지부재(950) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라 무게센서(940)는 다결정 실리콘 제조 장치의 무게를 센싱할 수 있다.
도 11은 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치에서 주파수에 따른 실리콘 배출방법을 위한 도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 진동센서(960)를 포함할 수 있다.
진동센서(960)는 다결정 실리콘의 성장에 따라 유동층과의 접촉을 센싱하여 레벨 정보로서 주파수를 출력한다.
이 때 진동센서(960)는 미리 정해진 센싱 높이에서 유동층과의 접촉을 센싱할 수 있으며, 진동센서(960)가 설치된 위치의 높이(Hts)일 수 있다. 진동센서(960)는 압전가속도 방식 또는 외팔보 진동방식일 수 있으나 이에 한정되지 않으면 다양한 방식의 진동센서가 사용될 수 있다.
도 11에서 센싱 높이는 유동가스 공급부(600)의 끝단을 기준으로 하나 이와 같은 기준은 일예일 뿐이며 반응공간에 노출된 제3 플레이트(430)의 일측면과 같이 다양한 기준이 설정될 수 있다.
입자 배출구(16)는 주파수가 배출 시작 주파수 이상인 경우, 반응관(905) 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 한다.
레벨 정보로서의 주파수는 유동층의 높이에 따라 변할 수 있다. 즉, 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장함에 따라 유동층의 높이가 H91에서 상승하므로 유동층이 진동센서(960)에 접근하게 된다. 이에 따라 실리콘 종입자나 다결정 실리콘과 같은 유동층의 입자가 진동센서의 니들(niddle)(961)과 접촉하기 시작하므로 진동센서(960)에 의하여 센싱되는 주파수는 상승한다.
유동층이 진동센서(960)에 가까워질수록 진동센서(960)와 접촉하는 입자가 많아지므로 진동센서(960)이 출력하는 주파수는 배출 시작 주파수에 가깝게 된다. 다결정 실리콘의 성장이 지속되어 유동층의 높이가 배출 시작 높이 H92 이상이 되면, 진동센서(960)에 의하여 출력되는 주파수가 배출 시작 주파수 이상이 될 수 있다.
제어부(1000)는 진동센서(960)로부터 입력된 주파수가 배출 시작 주파수 이상이 될 경우 제어신호를 출력하여 밸브(915)가 열리도록 한다. 밸브(915)가 열림에 따라 입자 배출구(16)를 통하여 다결정 실리콘이 다결정 실리콘 제조 장치의 외부로 배출된다.
다결정 실리콘이 배출됨에 따라 유동층의 높이는 낮아지며 진동센서(960)로부터 유동층이 멀어짐에 따라 진동센서(960)와 접촉하는 입자가 감소하며, 진동센서(960)가 출력하는 주파수 역시 낮아진다.
이 때 유동층이 낮아져 유동층이 높이가 H93이 되어 진동센서(960)가 출력한 주파수가 배출 중지 주파수가 되면 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘의 배출을 중지할 수 있다. 즉, 입자 배출구(16)는, 진동센서(960)에 의하여 출력된 주파수가 배출 중지 주파수가 될 때까지 다결정 실리콘을 배출할 수 있다.
이와 같이 유동층의 입자가 진동센서(960)와 접촉해야 하므로 진동센서(960)는 반응관(905)의 측면을 통과하도록 설치될 수 있다. 이 때 상기 진동센서는 유동층과 접촉하는 니들(961)을 포함하며, 니들(961)은 다결정 실리콘의 오염을 방지하는 무기질 재료로 이루어지거나 니들(961)의 표면이 무기질 재료로 라이닝될 수 있다. 이와 같은 무기질 재료는 실리콘, 실리카, 석영, 또는 질화규소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 도 12a 내지 도 12c에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다결정 실리콘 제조 장치는 진동센서(960)보다 낮은 위치에 설치된 보조진동센서(965)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 반응관(905)의 측면에 반응공간과 다결정 실리콘 제조 장치의 외부를 연통시키는 홀이 형성되고, 홀에 진동센서(960) 및 보조진동센서(965)가 삽입될 수 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 성장에 따라 유동층이 높이 H101까지 상승하여 보조진동센서(965)의 전방에 위치할 수 있다. 이에 따라 보조진동센서(965)가 출력한 주파수는 배출 중지 주파수 이상일 수 있다. 또한 유동층은 진동센서(960)의 전방까지 도달하지 않았으므로 진동센서(960)가 출력한 주파수는 배출 시작 주파수보다 낮을 수 있다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 성장이 계속됨에 따라 유동층은 배출 시작 높이인 H102까지 상승할 수 있다. 이에 따라 유동층은 진동센서(960)의 전방에 위치하며, 진동센서(960)의 주파수는 배출 시작 주파수 이상일 수 있다. 이와 같이 진동센서(960)의 주파수가 배출 시작 주파수 이상이 됨에 따라 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘을 배출하기 시작한다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘의 배출에 따라 유동층의 높이가 H101까지 낮아져 유동층은 보조진동센서(965)의 전방을 지나면, 진동센서(960) 및 보조진동센서(965)의 주파수가 각각 배출 시작 주파수 및 배출 중지 주파수보다 낮아지고 입자 배출구(16)는 다결정 실리콘을 배출을 중단할 수 있다.
제어부(1000)는, 진동센서(960) 및 보조진동센서(965)에서 출력된 주파수가 각각 배출 시작 주파수 및 배출 중지 주파수보다 낮아지면, 밸브(915)가 닫히도록 제어신호를 출력할 수 있다.
이상에서 배출 시작 주파수와 배출 중지 주파수는 동일하거나 서로 다를 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 헤드 200: 제1 몸체부
250: 제1 반응관 300: 제2 몸체부
270: 지지링 350: 제2 반응관
400: 저면부 410: 기저 플레이트
420: 제1 플레이트 430: 제2 플레이트
440: 제3 플레이트 500: 유동층 반응기
600: 유동가스 공급부 650: 반응가스 공급부
700: 히터 800: 전극
910 : 거리센서 920 : 창
925 : 보조거리센서 930 : 온도센서
935 : 보조온도센서 940 : 무게센서
960 : 진동센서 961 : 니들
965 : 보조진동센서

Claims (20)

  1. 실리콘 종입자가 다결정 실리콘으로 성장하는 반응공간을 제공하는 반응관;
    상기 반응관 내의 상기 실리콘 종입자 및 상기 다결정 실리콘에 유동가스를 공급하는 유동가스 공급부;
    상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 유동층의 높이에 따른 레벨 정보를 출력하는 센싱부; 및
    상기 레벨 정보에 해당되는 상기 유동층의 높이가 배출 시작 레벨에 해당되는 상기 유동층의 배출 시작 높이보다 클 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 하는 입자 배출구를 포함하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 상기 유동층까지의 거리를 상기 레벨 정보로서 센싱하는 거리센서를 포함하며,
    상기 입자 배출구는 상기 거리센서와 상기 유동층 사이의 거리가 배출 시작 거리 이하인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리센서는 상기 유동층을 향하여 센싱 신호를 출력하도록 상기 유동가스 공급부의 맞은 편에 설치되는 다결정 실리콘 제조 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 거리센서와 상기 반응 공간 사이에 상기 거리센서를 보호하는 창이 설치되는 다결정 실리콘 제조 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 입자 배출구는 상기 거리가 배출 중지 거리가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 거리센서는 상기 반응관의 내측면을 향하여 센싱 신호를 출력하도록 설치되는 다결정 실리콘 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 거리센서보다 낮게 설치되는 보조거리센서를 더 포함하며,
    상기 거리센서 및 상기 보조거리센서가 센싱한 거리가 각각 상기 배출 시작 거리 및 배출 중지 거리보다 클 경우 상기 입자 배출구는 상기 다결정 실리콘의 배출을 중단하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 상기 반응관 내부의 온도를 상기 레벨 정보로서 센싱하는 온도센서를 포함하며,
    상기 입자 배출구는 상기 온도센서에 의하여 센싱된 상기 반응관 내부의 온도가 배출 시작 온도 이상인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도센서와 상기 반응 공간 사이에 상기 온도센서를 보호하는 창이 설치되는 다결정 실리콘 제조 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 온도센서는 상기 반응관의 측면을 통과하거나 상기 측면의 홀을 통하여 전달된 열을 센싱하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 입자 배출구는, 상기 온도센서에 의하여 센싱된 상기 온도가 배출 중지 온도가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 온도센서보다 낮은 위치에 설치된 보조온도센서를 더 포함하며,
    상기 입자 배출구는
    상기 온도센서 및 상기 보조온도센서에서 센싱된 상기 반응관 내부의 온도가 각각 상기 배출 시작 온도 및 배출 중지 온도보다 낮을 경우, 상기 다결정 실리콘을 배출을 중단하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 변하는 상기 다결정 실리콘 제조 장치의 무게를 상기 레벨 정보로서 센싱하는 무게센서를 포함하며,
    상기 입자 배출구는 상기 무게센서에 의하여 센싱된 상기 다결정 실리콘 제조 장치의 무게가 배출 시작 무게 이상인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 입자 배출구는 상기 무게센서에 의하여 센싱된 무게가 배출 중지 무게가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 다결정 실리콘 제조 장치의 외측면으로부터 돌출된 지지대는 상기 다결정 실리콘 제조 장치의 외부에 설치된 지지부재에 의하여 지지되고,
    상기 무게센서는 상기 지지대와 상기 지지부재 사이에 위치하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 다결정 실리콘의 성장에 따라 상기 유동층과의 접촉을 센싱하여 상기 레벨 정보로서 주파수를 출력하는 진동센서를 포함하며,
    상기 입자 배출구는 상기 주파수가 배출 시작 주파수 이상인 경우, 상기 반응관 내부에 형성된 상기 다결정 실리콘을 외부로 배출시키도록 하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 진동센서는 상기 반응관의 측면을 통과하도록 설치되는 다결정 실리콘 제조장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 진동센서는 상기 유동층과 접촉하는 니들을 포함하며,
    상기 니들은 상기 다결정 실리콘의 오염을 방지하는 무기질 재료로 이루어지거나 상기 니들의 표면이 상기 무기질 재료로 라이닝된 다결정 실리콘 제조 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 입자 배출구는,
    상기 진동센서에 의하여 출력된 상기 주파수가 배출 중지 주파수가 될 때까지 상기 다결정 실리콘을 배출하는 다결정 실리콘 제조 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 진동센서보다 낮은 위치에 설치된 보조진동센서를 더 포함하며,
    상기 입자 배출구는
    상기 진동센서 및 상기 보조진동센서에서 각각 출력된 상기 주파수 및 보조주파수가 각각 상기 배출 시작 주파수 및 배출 중지 주파수보다 낮을 경우, 상기 다결정 실리콘을 배출을 중단하는 다결정 실리콘 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06127927A (ja) * 1992-10-20 1994-05-10 Tonen Chem Corp 粒状多結晶シリコンの製造方法
KR100661284B1 (ko) 2006-02-14 2006-12-27 한국화학연구원 유동층 반응기를 이용한 다결정실리콘 제조 방법
KR100783667B1 (ko) 2006-08-10 2007-12-07 한국화학연구원 입자형 다결정 실리콘의 제조방법 및 제조장치
KR20120119013A (ko) * 2011-04-20 2012-10-30 주식회사 실리콘밸류 다결정 실리콘 제조장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06127927A (ja) * 1992-10-20 1994-05-10 Tonen Chem Corp 粒状多結晶シリコンの製造方法
KR100661284B1 (ko) 2006-02-14 2006-12-27 한국화학연구원 유동층 반응기를 이용한 다결정실리콘 제조 방법
KR100783667B1 (ko) 2006-08-10 2007-12-07 한국화학연구원 입자형 다결정 실리콘의 제조방법 및 제조장치
KR20120119013A (ko) * 2011-04-20 2012-10-30 주식회사 실리콘밸류 다결정 실리콘 제조장치

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