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KR20130016740A - 폴리실리콘 제조장치 - Google Patents

폴리실리콘 제조장치 Download PDF

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Publication number
KR20130016740A
KR20130016740A KR1020110078646A KR20110078646A KR20130016740A KR 20130016740 A KR20130016740 A KR 20130016740A KR 1020110078646 A KR1020110078646 A KR 1020110078646A KR 20110078646 A KR20110078646 A KR 20110078646A KR 20130016740 A KR20130016740 A KR 20130016740A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
jacket
silicon
filament
manufacturing apparatus
dummy bar
Prior art date
Application number
KR1020110078646A
Other languages
English (en)
Inventor
이창래
김승현
김보선
박규동
Original Assignee
(주)세미머티리얼즈
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.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020110078646A priority Critical patent/KR20130016740A/ko
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 폴리실리콘 제조장치는, 표면에 폴리실리콘이 증착되는 하나 이상의 실리콘 필라멘트; 상기 실리콘 필라멘트의 일측에 설치되며, 냉매가 흐르는 냉매채널을 가지는 더미바(dummy bar); 그리고 상기 냉매채널에 연결되어 상기 냉매를 공급하는 냉매공급라인을 포함한다. 상기 폴리실리콘 제조장치는, 상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되어 상기 실리콘 필라멘트를 둘러싸는 자켓; 상기 자켓에 열전달매체를 공급하여 상기 자켓을 기설정된 온도로 가열하는 열전달매체 공급라인; 상기 자켓의 내부에 반응가스를 공급하는 하나 이상의 가스노즐; 그리고 상기 가스노즐에 상기 반응가스를 공급하는 가스공급라인을 더 포함할 수 있다.

Description

폴리실리콘 제조장치{MANUFACTURING METHOD OF POLYCRYSTALLINE SILICON ROD}
본 발명은 폴리실리콘 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 필라멘트의 표면에 폴리실리콘을 증착하는 폴리실리콘 제조장치에 관한 것이다.
폴리실리콘(polycrystalline silicon)(또는 다결정 실리콘)은 반도체나 태양광 산업에서 주원료로 사용되며, 쿼츠나 모래 등을 카본과 환원반응시켜 금속급 실리콘을 만든 후, 다시 추가적인 정제과정을 거쳐 태양전지 기판의 원료(SoG-Si)로 사용되거나, 11N 이상의 폴리실리콘은 반도체 웨이퍼 제조용 단결정 원료(EG-Si)로 사용된다. 폴리실리콘 제조 산업은 반도체, 태양광 발전 외에도 정밀화학/소재, 광통신, 유기실리콘 등의 산업들과 밀접한 관련이 있다.
금속급 폴리실리콘의 정제 방법으로는 크게 종형 반응기(BELL-JAR TYPE REACTOR)를 사용하는 지멘스(Siemens)법과, 유동층(Fluidized bed)법, VLD(Vapor-to-Liquid Deposition) 방식과 금속급 실리콘을 직접 정제하는 방법 등이 있다.
지멘스(Siemens)법은 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 이 방법은 수소와 혼합된 반응가스, 예컨대 염화실란(chlorosilane)이나 모노실란(monosilane)을 열분해하여 실리콘 필라멘트에 증착시켜 고순도의 폴리실리콘을 제조하는 것이다. 이 방법은 실리콘 필라멘트에 전류를 인가하여 실리콘 필라멘트를 가열하는 과정을 거친다. 실리콘은 상온에서 전기 저항이 매우 크기 때문에 도전성이 낮으나, 실리콘 필라멘트를 가열하면 전기 저항이 대폭적으로 낮아지므로 도전성이 향상된다. 반응가스인 염화실란(chlorosilane)이나 모노실란(monosilane)은 복수의 가스 노즐을 이용하여 실리콘 필라멘트에 공급된다.
한국등록특허공보 10-1039659호 2011. 06. 08.
본 발명의 목적은 고순도의 폴리실리콘을 제조할 수 있는 폴리실리콘 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 반응가스의 열분해시 생성되는 분말을 수거할 수 있는 폴리실리콘 제조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 폴리실리콘 제조장치는, 표면에 폴리실리콘이 증착되는 하나 이상의 실리콘 필라멘트; 상기 실리콘 필라멘트의 일측에 설치되며, 냉매가 흐르는 냉매채널을 가지는 더미바(dummy bar); 그리고 상기 냉매채널에 연결되어 상기 냉매를 공급하는 냉매공급라인을 포함한다.
상기 폴리실리콘 제조장치는, 상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되어 상기 실리콘 필라멘트를 둘러싸는 자켓; 상기 자켓에 열전달매체를 공급하여 상기 자켓을 기설정된 온도로 가열하는 열전달매체 공급라인; 상기 자켓의 내부에 반응가스를 공급하는 하나 이상의 가스노즐; 그리고 상기 가스노즐에 상기 반응가스를 공급하는 가스공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 가스노즐은 상기 자켓의 내주면을 따라 상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 더미바의 온도는 상기 자켓의 온도보다 낮을 수 있다.
상기 폴리실리콘 제조장치는, 상기 실리콘 필라멘트 및 상기 더미바가 고정되는 베이스 플레이트; 그리고 상기 베이스 플레이트의 상부에 연결되어 반응공간을 형성하는 쉘(shell)을 더 포함하며, 상기 베이스 플레이트는 상기 반응공간 내부의 가스를 배출하는 배출포트를 구비할 수 있다.
상기 더미바의 온도는 상기 쉘의 내벽온도보다 낮을 수 있다.
상기 폴리실리콘 제조장치는, 상기 자켓의 하부에 위치하며, 상기 실리콘 필라멘트의 하단이 연결되는 척; 그리고 상기 척에 연결되며, 외부로부터 전류가 인가되는 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 실리콘 필라멘트 및 상기 더미바는 기립된 상태로 설치되며, 상기 더미바의 상단은 상기 실리콘 필라멘트의 상단보다 높게 위치할 수 있다.
상기 더미바는 엠보싱 처리된 표면을 가질 수 있다.
상기 더미바의 온도는 30℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 폴리실리콘 제조장치는, 반응기; 상기 반응기 내에 설치되며, 표면에 폴리실리콘이 증착되는 한쌍 이상의 실리콘 필라멘트들을 구비하는 필라멘트 모듈들; 냉매가 흐르는 냉매채널을 각각 가지며, 상단이 상기 실리콘 필라멘트의 상단보다 높게 위치하는 더미바들(dummy bars); 상기 냉매채널에 각각 연결되어 상기 냉매를 공급하는 냉매공급라인들; 상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되어 상기 실리콘 필라멘트를 둘러싸는 자켓; 상기 자켓에 열전달매체를 공급하여 상기 자켓을 기설정된 온도로 가열하는 열전달매체 공급라인; 상기 자켓의 내주면을 따라 상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되며, 상기 자켓의 내부에 반응가스를 공급하는 하나 이상의 가스노즐; 그리고 상기 가스노즐에 상기 반응가스를 공급하는 가스공급라인을 포함하되, 상기 필라멘트 모듈들 및 상기 더미바들은 상기 반응기의 중심을 기준으로 교대로 배치된다.
상기 반응기는, 상기 실리콘 필라멘트 및 상기 더미바가 고정되는 베이스 플레이트; 그리고 상기 베이스 플레이트의 상부에 연결되어 반응공간을 형성하는 쉘(shell)을 더 포함하며, 상기 베이스 플레이트는 상기 반응공간 내부의 가스를 배출하는 배출포트를 구비할 수 있다.
상기 필라멘트 모듈들은 상기 반응기의 중심을 기준으로 내측동심원 상에 위치하는 내측 필라멘트 모듈들 및 상기 반응기의 중심을 기준으로 외측동심원 상에 위치하는 외측 필라멘트 모듈들을 구비하며, 상기 더미바들은 상기 반응기의 중심을 기준으로 내측동심원 상에 위치하는 내측 더미바들 및 상기 반응기의 중심을 기준으로 외측동심원 상에 위치하는 외측 더미바들을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 반응가스의 열분해시 생성되는 분말을 수거할 수 있다. 이를 통해, 고순도의 폴리실리콘을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 필라멘트 모듈을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 더미바의 표면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 필라멘트 모듈 및 더미바의 배치를 나타내는 도면이다.
도 5는 실리콘 분말의 유동을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시한 필라멘트 모듈을 나타내는 도면이다. 폴리실리콘 제조장치는 베이스 플레이트(1) 및 쉘(3)을 구비하는 반응기를 포함한다. 베이스 플레이트(1)는 원형 플레이트일 수 있으며, 쉘(3)은 베이스 플레이트(1)의 상부에 연결되어 반응공간(30)을 제공한다. 쉘(3)은 벨(bell) 형상일 수 있으며, 하단에 형성된 플랜지부를 통해 베이스 플레이트(1)에 고정될 수 있다. 실링부재(예를 들어, O-RING)는 쉘(3)과 베이스 플레이트(1) 사이에 설치되어 반응공간(30)을 외부로부터 밀폐할 수 있다.
한편, 베이스 플레이트(1) 및 쉘(3)은 각각 냉각자켓(도시안함)을 구비할 수 있으며, 열전달 유체는 냉각자켓의 내부를 순환할 수 있다. 후술하는 반응가스가 베이스 플레이트(1) 및 쉘(3)의 표면에서 분해되는 것을 방지하기 위해 베이스 플레이트(1) 및 쉘(3)은 대략 70℃ 이하로 온도를 유지할 필요가 있으며, 열전달 유체를 통해 베이스 플레이트(1) 및 쉘(3)의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 쉘(3)은 윈도우(도시안함)를 구비할 수 있으며, 윈도우는 사이트 글라스(sight glass) 또는 증착 두께 측정에 사용될 수 있다.
베이스 플레이트(1)는 중앙에 형성된 배출포트(15)를 구비하며, 반응공간(30) 내부의 부산물(byproduct) 또는 미반응가스(unreactant gas), 실리콘 미세먼지는 배출포트(15)를 통해 외부로 배출된다.
폴리실리콘 제조장치는 필라멘트 모듈(8)을 더 포함한다. 필라멘트 모듈(8)은 전극(9)과 척(34), 그리고 실리콘 필라멘트(28)와 실리콘 브릿지(29)를 구비한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 실리콘 필라멘트(28)는 그라파이트(graphite) 재질의 척(34)에 고정되며, 기립된 상태로 설치된다. 실리콘 필라멘트(28)는 대략 7㎜ 직경 × 2m 길이일 수 있으며, 이와 다른 직경 및/또는 길이를 가질 수 있다. 후술하는 반응가스는 실리콘 필라멘트(28) 상에 증착되며, 이를 통해 폴리실리콘 로드(19)가 생성된다. 실리콘 브릿지(29)는 한 쌍의 실리콘 필라멘트(28)의 상단을 연결한다.
전극(9)은 베이스 플레이트(1)를 관통하여 설치될 수 있으며, 전극(9)은 세라믹 절연체(도시안함)에 둘러싸여 절연될 수 있다. 실리콘 필라멘트(28)는 척(34)을 통해 전극(9)에 연결된다. 전극(9)은 별도의 전력공급부(도시안함)에 연결될 수 있며, 전극(9)을 통해 실리콘 필라멘트(28)에 전류를 인가함으로써 실리콘 필라멘트(28)를 실리콘 증착 온도로 가열할 수 있다. 실리콘 필라멘트(28)는 600℃ 내지 1200℃ 범위에서 실리콘 증착 온도로 가열될 수 있다.
폴리실리콘 로드(19)가 실리콘 필라멘트(28) 상에 성장할 때, 실리콘 필라멘트(28)에 인가되는 전력 레벨은 폴리실리콘 로드(19)의 표면 온도를 기초로 하여 조절될 수 있으며, 이를 통해 실리콘 필라멘트(28)의 온도는 자동적으로 유지될 수 있다. 실리콘 필라멘트(28)의 온도를 감지하기 위하여 비접촉식 파이로미터(pyrometer)(도시안함)가 사용될 수 있다.
필라멘트 모듈(8)은 자켓(12)과 열전달매체 공급라인(6a,6b) 및 가스공급라인(7a,7b), 그리고 가스노즐(11)을 더 포함한다. 자켓(12)은 원통 형상이며, 실리콘 필라멘트(28)와 나란하게 설치되어 실리콘 필라멘트(28)를 둘러싼다. 실리콘 필라멘트(28)는 자켓(12)에 의해 격리된다. 자켓(12)의 상단은 실리콘 브릿지(29) 보다 낮게 위치하며, 실리콘 필라멘트(28)의 상부는 자켓(12)의 상부를 통해 외부로 노출된다.
열전달매체 공급라인(6a,6b)은 자켓(12)에 연결되며, 열전달매체는 열전달매체 공급라인(6a,6b)를 통해 자켓(12)에 공급된다. 열전달매체는 액체 또는 기체일 수 있으며, 열전달매체는 기설정된 온도로 가열된 상태에서 자켓(12)에 공급되어 자켓(12)을 예열한다. 자켓(12)은 반응가스가 분해되는 것을 피하기 위해 310 ℃ 아래로 온도를 유지할 필요가 있으며, 열전달매체를 통해 약 220 내지 310 ℃ 사이에서 온도를 조절할 수 있다.
실리콘 필라멘트(28)는 자켓(12)을 통해 220℃ 이상으로 예열될 수 있으며, 이를 통해, 실리콘 필라멘트(28)의 도전성을 증가시킬 수 있다. 이후, 실리콘 필라멘트(28)는 전극(9)을 통해 전류를 인가함으로써 가열될 수 있으며, 온도가 증가함에 따라 전기 도전성은 증가한다. 이를 통해, 반응가스는 실리콘 필라멘트(28)의 표면에 증착될 수 있다.
또한, 가스공급라인(7a,7b)은 자켓(12)을 통해 가스노즐(11)에 연결되며, 반응가스는 가스공급라인(7a,7b)을 통해 가스노즐(11)에 공급된다. 반응가스는 실리콘-함유 가스(silicon-bearing gas)(예를 들어, 모노실란(monosilane) 또는 디실란(disiliane))이다. 가스노즐(11)은 자켓(12)의 내벽면에 설치되며, 실리콘 필라멘트(28)의 길이방향을 따라 배치된다. 반응가스는 자켓(12)을 통해 예열되며, 가스노즐(11)은 예열된 상태의 반응가스를 자켓(12) 내에 공급한다. 공급된 반응가스는 가열된 실리콘 필라멘트(28)에 접촉하여 분해된 후 실리콘 필라멘트(28)의 표면에서 폴리실리콘으로 증착되어 폴리실리콘 로드(19)를 형성한다. 폴리실리콘 로드는 직경이 약 50 내지 150㎜일 수 있으며, 길이는 약 2m 일 수 있다.
실리콘 필라멘트(28)는 초기 증착면을 제공하며, 폴리실리콘이 증착된 이후에 증착된 폴리실리콘의 외부면은 증착면으로서 역할을 한다. 이때, 증착면은 약 850℃로 유지될 수 있으며, 온도에 따라 증착율은 증가할 수 있다. 증착시 발생하는 부산물(byproduct)이나 미반응가스(unreactant gas)는 배출포트(15)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 폴리실리콘 제조장치는 더미바(dummy bar)(14)를 더 포함한다. 더미바(14)는 필라멘트 모듈(8)의 일측에 위치하며, 지지핀(14a)을 통해 베이스 플레이트(1)에 고정설치된다. 더미바(14)는 실리콘 필라멘트(28) 및 자켓(12)과 대체로 나란하게 배치되며, 더미바(14)의 상단은 실리콘 필라멘트(28)의 상단보다 높게 배치된다. 더미바(14)는 냉매채널(16)을 가지며, 냉매공급라인(18)은 냉매채널(16)에 연결된다. 냉매는 냉매공급라인(18)을 통해 냉매채널(16)에 공급되며, 액체 또는 기체일 수 있다. 더미바(14)는 냉매를 통해 냉각될 수 있다.
더미바(14)는 필라멘트 모듈(8)의 주위에 설치되어 반응공간(30)의 부피를 줄임으로써 반응가스의 부피/낭비(waste)를 줄임과 동시에, 반응가스의 분해로 인해 발생한 실리콘 분말을 포집한다(powder catcher).
예를 들어, 모노실란 가스가 분해될 경우, 미세한 실리콘 분말(silicon powder)이 발생한다. 실리콘 분말은 폴리실리콘 로드(19)의 성장을 방해할 뿐만 아니라, 폴리실리콘 로드(19)의 표면 불균일의 원인이 된다. 또한, 실리콘 분말은 반응기(베이스 플레이트(1) 또는 쉘(3))이 벽면에 증착된 후 벽면으로부터 분리되어 낙하하며, 낙하한 실리콘 분말의 일부는 폴리실리콘 로드(19)의 표면에 고착된다. 폴리실리콘 로드(19)에 고착된 실리콘 분말의 일부는 분말관입이나 비정상적인 덴드라이트 성장(dendrite growth) 등을 일으킬 수 있고, 제품 결함을 발생시킨다. 이와 같은 현상은 모노실란 또는 디실란 또는 그들의 화합물과 같은 비할로겐화 실란 화합물 형태의 실리콘을 함유하는 반응가스에서 주로 나타난다.
실리콘 분말이 순환될 경우, 실리콘 분말의 대부분은 가장 낮은 온도를 갖는 표면에 부착되어 축적된다는 것을 알 수 있다. 특히, 온도가 낮을수록 부착되는 양은 증가한다. 따라서, 냉매를 통해 더미바(14)를 냉각할 수 있으며, 더미바(14)의 온도(T2)는 자켓(12)의 온도(T3) 및 반응기(베이스 플레이트(1) 및 쉘(3))의 내벽온도(T1)보다 낮게 조절함으로써 실리콘 분말이 더미바(14)의 표면에 부착되도록 유도할 수 있다. 즉, T2<T1<T3인 것이 바람직하며, 이를 통해 실리콘 분말이 더미바(14)의 표면에 축적됨과 동시에, 자켓(12)의 벽면이나 반응기의 벽면에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 더미바(14)의 온도(T2)는 25℃ 이하인 것이 바람직하며, 10 내지 15℃ 의 냉매를 이용하여 더미바(14)의 온도(T2)를 조절할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 더미바의 표면을 나타내는 도면이다. 더미바(14)는 엠보싱 처리된 표면을 가질 수 있으며, 이를 통해 실리콘 분말이 더미바(14)의 표면에 쉽게 축적될 수 있다. 도 3(a)은 메쉬(mesh) 형태의 엠보싱 구조를 가지는 더미바(14)의 표면을 나타내며, 도 3(b)는 딤플(dimple) 형태의 엠보싱 구조를 가지는 더미바(14)의 표면을 나타낸다. 도 3(c)는 주름진(corrugate) 형태의 엠보싱 구조를 가지는 더미바(14)의 표면을 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시한 필라멘트 모듈 및 더미바의 배치를 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 필라멘트 모듈(8)은 반응공간(30) 내에 설치되며, 반응공간(30) 내에는 12개의 필라멘트 모듈들(8)이 설치된다. 하나의 필라멘트 모듈(8)은 4개의 실리콘 필라멘트(28)와 4개의 자켓(12)을 포함한다. 폴리실리콘 로드(19)는 실리콘 필라멘트(28) 상에 형성되며, 자켓(12)은 실리콘 필라멘트(28)를 각각 감싼다. 도 3에 도시한 바와 같이, 필라멘트 모듈들(8)은 반응공간(30)의 중심을 기준으로 하는 내측동심원(r1) 및 외측동심원(r2) 상에 각각 위치하며, 등각(예를 들어, 내측의 경우 90°이고 외측의 경우 45°)을 이루도록 배치된다.
마찬가지로, 더미바(14)는 반응공간(30) 내에 설치되며, 반응공간(30) 내에는 12개의 더미바들(14)이 설치된다. 더미바들(14)은 반응공간(30)의 중심을 기준으로 하는 내측동심원(r1) 및 외측동심원(r2) 상에 각각 위치하며, 등각(예를 들어, 내측의 경우 90°이고 외측의 경우 45°)을 이루도록 배치된다. 필라멘트 모듈들(8)과 더미바들(14)은 내측동심원(r1) 및 외측동심원(r2) 상에서 교대로 배치된다. 따라서, 필라멘트 모듈들(8)은 더미바들(14) 사이에 위치할 수 있다.
도 5는 반응기 내부의 유동을 나타내는 도면이다. 이하, 도 5를 참고하여 실리콘 분말의 유동을 설명하면 다음과 같다. 가스노즐(11)은 자켓(12)의 내부에 반응가스를 공급하며, 공급된 반응가스는 가열된 실리콘 필라멘트(28)에 접촉하여 분해된 후 실리콘 필라멘트(28)의 표면에서 폴리실리콘으로 증착되어 폴리실리콘 로드(19)를 형성한다.
이때, 반응가스는 자켓(12)의 내벽면을 따라 상승하며, 반응가스의 분해시 생성된 미세한 실리콘 분말은 자켓(12)의 상부를 통해 외부로 유출된다. 유출된 실리콘 분말은 냉매에 의해 냉각된 더미바(14)의 표면을 따라 하강하며, 더미바(14)의 표면에 축적된다. 더미바(14)의 온도(T2)는 자켓(12)의 온도(T3) 및 반응기(베이스 플레이트(1) 및 쉘(3))의 내벽온도(T1)보다 낮으므로, 실리콘 분말은 더미바(14)의 표면에 집중적으로 부착되며, 이를 통해 실리콘 분말을 포집할 수 있다. 이때, 더미바(14)의 상단은 실리콘 필라멘트(28)의 상단보다 높게 위치하며, 자켓(12)의 외부로 노출된 실리컨 필라멘트(28)의 복사열을 억제시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 폴리실리콘 로드(19)의 표면을 고밀도화할 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
1 : 베이스 플레이트 3 : 쉘
6a,6b : 열전달매체 공급라인 7a,7b : 가스공급라인
8 : 필라멘트 모듈 9 : 전극
11 : 가스노즐 12 : 자켓
15 : 배출포트 18 : 냉매공급라인
19 : 폴리실리콘 로드 28 : 실리콘 필라멘트
29 : 실리콘 브릿지 34 : 척

Claims (15)

  1. 표면에 폴리실리콘이 증착되는 하나 이상의 실리콘 필라멘트;
    상기 실리콘 필라멘트의 일측에 설치되며, 냉매가 흐르는 냉매채널을 가지는 더미바(dummy bar); 및
    상기 냉매채널에 연결되어 상기 냉매를 공급하는 냉매공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리실리콘 제조장치는,
    상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되어 상기 실리콘 필라멘트를 둘러싸는 자켓;
    상기 자켓에 열전달매체를 공급하여 상기 자켓을 기설정된 온도로 가열하는 열전달매체 공급라인;
    상기 자켓의 내부에 반응가스를 공급하는 하나 이상의 가스노즐; 및
    상기 가스노즐에 상기 반응가스를 공급하는 가스공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스노즐은 상기 자켓의 내주면을 따라 상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 더미바의 온도는 상기 자켓의 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리실리콘 제조장치는,
    상기 실리콘 필라멘트 및 상기 더미바가 고정되는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트의 상부에 연결되어 반응공간을 형성하는 쉘(shell)을 더 포함하며,
    상기 베이스 플레이트는 상기 반응공간 내부의 가스를 배출하는 배출포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 더미바의 온도는 상기 쉘의 내벽온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리실리콘 제조장치는,
    상기 자켓의 하부에 위치하며, 상기 실리콘 필라멘트의 하단이 연결되는 척; 및
    상기 척에 연결되며, 외부로부터 전류가 인가되는 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 필라멘트 및 상기 더미바는 기립된 상태로 설치되며,
    상기 더미바의 상단은 상기 실리콘 필라멘트의 상단보다 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 더미바는 엠보싱 처리된 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 더미바의 온도는 30℃ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  11. 반응기;
    상기 반응기 내에 설치되며, 표면에 폴리실리콘이 증착되는 한쌍 이상의 실리콘 필라멘트들을 구비하는 필라멘트 모듈들;
    냉매가 흐르는 냉매채널을 각각 가지며, 상단이 상기 실리콘 필라멘트의 상단보다 높게 위치하는 더미바들(dummy bars);
    상기 냉매채널에 각각 연결되어 상기 냉매를 공급하는 냉매공급라인들;
    상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되어 상기 실리콘 필라멘트를 둘러싸는 자켓;
    상기 자켓에 열전달매체를 공급하여 상기 자켓을 기설정된 온도로 가열하는 열전달매체 공급라인;
    상기 자켓의 내주면을 따라 상기 실리콘 필라멘트의 길이방향을 따라 배치되며, 상기 자켓의 내부에 반응가스를 공급하는 하나 이상의 가스노즐; 및
    상기 가스노즐에 상기 반응가스를 공급하는 가스공급라인을 포함하되,
    상기 필라멘트 모듈들 및 상기 더미바들은 상기 반응기의 중심을 기준으로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반응기는,
    상기 실리콘 필라멘트 및 상기 더미바가 고정되는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트의 상부에 연결되어 반응공간을 형성하는 쉘(shell)을 더 포함하며,
    상기 베이스 플레이트는 상기 반응공간 내부의 가스를 배출하는 배출포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 더미바의 온도는 상기 쉘의 내벽온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 더미바의 온도는 상기 자켓의 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 필라멘트 모듈들은 상기 반응기의 중심을 기준으로 내측동심원 상에 위치하는 내측 필라멘트 모듈들 및 상기 반응기의 중심을 기준으로 외측동심원 상에 위치하는 외측 필라멘트 모듈들을 구비하며,
    상기 더미바들은 상기 반응기의 중심을 기준으로 내측동심원 상에 위치하는 내측 더미바들 및 상기 반응기의 중심을 기준으로 외측동심원 상에 위치하는 외측 더미바들을 구비하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 제조장치.
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KR20150057768A (ko) * 2013-11-20 2015-05-28 한화케미칼 주식회사 폴리실리콘 제조 장치

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