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KR20170101985A - 하부 밀봉 장치를 갖는 실리콘 증착 반응기 - Google Patents

하부 밀봉 장치를 갖는 실리콘 증착 반응기 Download PDF

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KR20170101985A
KR20170101985A KR1020177021534A KR20177021534A KR20170101985A KR 20170101985 A KR20170101985 A KR 20170101985A KR 1020177021534 A KR1020177021534 A KR 1020177021534A KR 20177021534 A KR20177021534 A KR 20177021534A KR 20170101985 A KR20170101985 A KR 20170101985A
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KR
South Korea
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ring
liner
inner shell
disposed
annular
Prior art date
Application number
KR1020177021534A
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English (en)
Inventor
마이클 브이. 스팽글러
매튜 제이. 밀러
제프리 에이. 한센
Original Assignee
알이씨 실리콘 인코포레이티드
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
Application filed by 알이씨 실리콘 인코포레이티드 filed Critical 알이씨 실리콘 인코포레이티드
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Abstract

고순도 실리콘으로 코팅된 입자를 제조하기 위한 유동층 반응기 시스템이 개시된다. 용기는 외부 쉘, 상기 외부 쉘 내측의 절연층, 상기 외부 쉘 내측의 동심 내부 쉘, 및 상기 내부 쉘의 내측에 배치되고 반응기 챔버를 한정하는 동심 라이너를 갖는다. 상기 내부 쉘 및 라이너는 오링 밀봉 장치에 의해 그들의 하부에서 함께 밀봉되어 반응기 챔버 내의 기체가 상기 내부 쉘과 상기 라이너 사이의 공간으로 유입되는 것을 방지한다. 중앙 유입구 노즐이 반응기 챔버 내에서 수직 기체 플룸을 생성한다.

Description

하부 밀봉 장치를 갖는 실리콘 증착 반응기
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은 2014년 12월 31일자로 출원된 미국 가출원 제62/099,057호의 이익을 주장하며, 이는 인용에 의해 그 전문이 본 명세서에 통합된다.
[기술분야]
본 개시는 유동층(fluidized bed)에서 실리콘 함유 기체(silicon-bearing gas)를 열분해(pyrolytic decomposition)하여 실리콘으로 코팅된 입자를 제조하는 반응기에 관한 것이다.
유동층에서의 실리콘 함유 기체의 열분해는 우수한 질량 및 열 전달, 증가된 증착 표면, 및 연속 제조로 인하여 광전지 및 반도체 산업용 폴리실리콘을 제조하기 위한 매력적인 공정이다. 지멘스형(Siemens-type) 반응기와 비교할 때, 유동층 반응기는 더 적은 에너지를 소비하면서 상당히 더 높은 제조 속도를 제공한다. 유동층 반응기는 연속적이고 고도로 자동화될 수 있어 인건비를 상당히 절감할 수 있다.
이러한 유동층 반응기는 WO2011063007A2에 기재되어 있으며, 도 1에 도시되어 있다. 이러한 반응기에서, 내부 쉘(inner shell)은 반응기를 통해 일반적으로 수직으로 연장되고, 일반적으로 원형 단면을 갖는 일반적으로 원통형이다. 내부 쉘의 내측에 배치된 라이너(liner)는 반응기를 통해 일반적으로 수직으로 연장되고, 또한 일반적으로 원형 단면을 갖는 일반적으로 원통형이다. 라이너는 반응기 챔버를 한정하고, 실리콘으로 코팅된 입자에 의한 손상으로부터 내부 쉘을 보호한다. 라이너는 실리콘 입자의 오염을 회피하도록 선택된 재료 또는 재료들로 구성된다. 따라서, 라이너는 유동층 내의 시드(seed) 및 생성물 입자를 내부 쉘 및/또는 용기(vessel) 벽 재료에 의한 오염으로부터 보호한다.
WO2011063007A2의 내부 쉘 및 라이너는 갭(gap)에 의해 분리되어 원통 형상의 환형 공간을 내부 쉘과 라이너 사이에 제공한다. 기체 및 미립자 재료가 반응 챔버로부터 상기 공간으로 유입되는 것을 방지하기 위해 내부 쉘의 하부에 밀봉부(seal)가 제공된다.
내부 쉘 및 라이너가 상이한 열팽창 계수를 갖는 상이한 재료로 제조되기 때문에, 또한 반응기의 운전 동안 반응 챔버 내의 기체 압력이 내부 쉘과 라이너 사이의 공간 내의 기체 압력과 상이하기 때문에 문제가 발생할 수 있다.
이러한 시스템에서 구체적인 문제는 내부 쉘과 라이너 사이에 밀봉 효과가 없다는 것이다. 이러한 시스템에서 전형적인 밀봉 장치(seal arrangement)는 두 개의 편평한 수평 금속 표면들 사이에 배치된 편평 가스켓(flat gasket)이다. 이러한 장치는 가스켓이 편평한 표면들 사이의 마찰에 의해서만 제 위치에 고정되기 때문에 문제가 있다. 유동층 반응기는 운전 동안 상당한 진동을 일으킨다. 그 결과, 진동 및 압력 서지가 반응기의 하부에 있는 부재들을 주변으로 이동시키기 때문에 편평 가스켓은 두 개의 편평한 금속 표면들 사이에서 천천히 빠져나온다.
공정 업셋(process upset)이 있을 때, 편평 가스켓의 내측을 향한 에지면(edge surface)이 반응기 챔버 내의 실리콘 입자와 직접 접촉할 수 있는 것 또한 문제였다. 가스켓은 고온의 실리콘 입자와 직접 접촉하여 과열되어 파손된다. 편평 가스켓의 가장 안쪽 부분이 파손되어 떨어져 나가면, 고온의 실리콘 입자가 다음 층에 작용하여 결국 전체 가스켓을 통해 "연소(burn)"되고, 이로써 밀봉의 무결성(integrity)이 파괴된다. 이는 또한 생성물 품질에 영향을 미친다. 파손된 가스켓 재료의 일부는 반응기 챔버로 유입되어 그 안에 포함된 실리콘 입자를 오염시킨다.
따라서, 실리콘 증착용 유동층 반응기에 존재하는 조건 하에서 효과적으로 작동할 수 있는 밀봉 장치가 필요하다.
고순도 실리콘으로 코팅된 입자의 제조를 위한 유동층 반응기 시스템이 개시된다. 상기 유동층 반응기 시스템은 상기 유동층에서의 입자의 오염을 최소화하는 재료로 구성된 라이너를 포함한다. 이러한 반응기에서 내부 쉘은 반응기를 통해 일반적으로 수직으로 연장되고, 일반적으로 원형 단면을 갖는 일반적으로 원통형이다. 내부 쉘의 내측에 배치된 라이너는 반응기를 통해 일반적으로 수직으로 연장되고, 또한 일반적으로 원형 단면을 갖는 일반적으로 원통형이다. 상기 라이너는 반응기 챔버를 한정하고, 실리콘으로 코팅된 입자와의 접촉으로 인한 손상으로부터 내부 쉘을 보호한다.
하나의 시스템은 외부 쉘, 상기 외부 쉘의 내부면에 인접한 절연층, 상기 절연층의 내측에 배치되며, 복수의 히터의 내측에 배치된 일반적으로 원통형의 내부 쉘을 갖는 용기를 포함한다. 유리하게는, 상기 내부 쉘은 고온 합금으로 제조된다. 일반적으로 원통형의 라이너는 내부 쉘 내에 배치되며, 내부 쉘과 라이너 사이에 제공되는 원통 형상의 환형 공간을 갖는다. 상기 라이너는 복수의 시드 입자 및/또는 실리콘으로 코팅된 입자를 포함하는 반응 챔버를 한정한다. 상기 라이너는, 이에 한정되는 것은 아니나, 석영, 실리콘, 저니켈 합금, 고온 합금, 코발트 합금, 실리콘 질화물(silicon nitride), 그라파이트, 실리콘 탄화물(silicon carbide), 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함한 비오염 재료로 제조될 수 있다.
상기 내부 쉘 및 라이너의 하단면(bottom end surfaces)은 반응기의 하부 근처에서 지지된다. 지지 조립체는 상기 내부 쉘과 라이너 사이의 공간의 하부를 밀봉하여 기체 및 미립자 재료가 상기 공간으로 유입되는 것을 차단하도록 배열된 구성 요소를 포함한다. 상기 조립체는 유리하게는 인접한 스틸 반응기 부재의 대향 표면들 사이에 하나 이상의 오링(O-ring)을 포함할 것이다. 각각의 오링은 스틸 반응기 부분의 수평면에 한정된 환형 채널 또는 홈에 포함된다. 오링은 반응기 챔버를 한정하는 표면 또는 표면들의 방사상 외측으로의 거리에 배치되며, 따라서 오링은 챔버 내에 배치된 고온 실리콘 입자와 닿지 않는다. 그 결과, 오링과의 접촉으로 인한 실리콘 입자의 오염이 없다. 고온의 입자가 오링에 닿을 수 없기 때문에, 또한 스틸 부분이 대부분의 열을 흡수하여 이를 멀리 전도할 것이기 때문에 이러한 오링의 무결성이 유지된다. 유리하게는, 오링은 내부 쉘과 라이너 사이에 배치되는 스틸 밀봉 링의 상부면 및 하부면 둘 다에 제공된다. 상기 스틸 밀봉 링은 방열(heat dissipation)을 돕는다. 각각의 오링은 환형 홈에 배치되기 때문에 상기 오링은 제 위치에서 벗어날 수 없다.
상기 시스템은 반응 기체 유입구 노즐, 하나 이상의 기체 유동용 유입구(예를 들면, 복수의 유동화 노즐(fluidization nozzle)), 및 하나 이상의 실리콘 생성물 제거용 배출구를 더 포함한다.
상술한 내용이 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 이하의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 유동층 반응기의 개략적인 단면 정면도(cross-sectional elevational view)이다.
도 2는 유동층 반응기의 일부분을 확대한 단면 정면도로서, 외부 쉘, 절연층, 내부 쉘 팽창 장치를 갖는 내부 쉘, 및 라이너를 도시한다.
도 3은 도 2의 유동층 반응기의 일부분을 확대한 단면 정면도로서, 내부 쉘 및 라이너용 하부 지지 시스템의 세부 사항을 도시한다.
도 4는 도 3의 선 4--4를 따라 취한 부분 단면도이다.
실리콘 함유 기체의 열분해, 및 유동화 실리콘 입자 또는 다른 시드 입자(예를 들면, 실리카, 그라파이트 또는 석영 입자) 상의 실리콘의 증착에 의한 폴리실리콘의 형성을 위한 유동층 반응기 시스템이 본 명세서에 개시된다.
실리콘으로 코팅된 입자는 반응기 챔버 내의 실리콘 함유 기체의 열분해, 및 상기 챔버 내의 유동층 내의 입자 상의 실리콘 증착에 의해 성장한다. 초기에는 작은 시드 입자 상에 증착된다. 입자가 상업적 용도에 적합한 크기로 성장할 때까지 증착이 계속되고, 그 후에 성장한 입자가 수득된다.
시드 입자는 실리콘 코팅에 적합한 임의의 바람직한 조성을 가질 수 있다. 적합한 조성물은 용융되거나 기화되지 않고 반응기 챔버에 존재하는 조건 하에서 분해되거나 화학 반응을 일으키지 않는 것이다. 적합한 시드 입자 조성물의 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 실리콘, 실리카, 그라파이트 및 석영을 포함한다.
실리콘은 실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 고차(higher order) 실란(SinH2n +2), 디클로로실란(SiH2Cl2), 트리클로로실란(SiHCl3), 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4), 디브로모실란(SiH2Br2), 트리브로모실란(SiHBr3), 실리콘 테트라브로마이드(SiBr4), 디아이오도실란(SiH2I2), 트리아이오도실란(SiHI3), 실리콘 테트라아이오다이드(SiI4) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 실리콘 함유 기체의 분해에 의해 입자 상에 증착된다. 상기 실리콘 함유 기체는 염소(Cl2), 염화수소(HCl), 브롬(Br2), 브롬화수소(HBr), 요오드(I2), 요오드화수소(HI) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중 임의의 것으로 정의되는 1종 이상의 할로겐 함유 기체와 혼합될 수 있다. 상기 실리콘 함유 기체는 또한 수소(H2), 또는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 및 네온(Ne)으로부터 선택된 1종 이상의 불활성 기체를 포함한 1종 이상의 다른 기체와 혼합될 수 있다. 특정 구현예들에 있어서, 상기 실리콘 함유 기체는 실란이고, 상기 실란은 수소와 혼합된다.
상기 실리콘 함유 기체는 임의 동반한 수소, 할로겐 함유 기체 및/또는 불활성 기체들과 함께 유동층 반응기의 챔버 중앙으로 도입되고, 상기 챔에서 열분해되어 상기 챔버 내의 시드 입자 상에 증착하는 실리콘을 생성한다.
도 1은 코팅된 입자를 제조하기 위한 유동층 반응기(10)의 일반적 구성을 도시한다. 도 1의 반응기는 WO2011063007A2의 반응기와 유사하며, 특히 실란의 열분해에 의한 실리콘 제조에 매우 적합하다. 반응기(10)는 일반적으로 기저부(base)(170)로부터 상부 헤드(top head)(172)까지 일반적으로 수직으로 연장되고, 수직 중심축(A1)을 가지며, 상이한 높이에서 상이한 단면 치수를 가질 수 있는 용기(12)를 포함한다. 도 1에 도시된 반응기는 상이한 단면 치수의 5개의 영역(I-V)을 갖는다.
반응기(10)는 외부 쉘(80)을 갖는다. 하나 이상의 히터(100)는 영역(Ⅳ)에서 외부 쉘(80)의 내측에 배치된다. 일부 시스템들에서 히터(100)는 복사(radiant) 히터이다. 반응기(10)는 또한 내부층 히터(internal bed heater)(90)를 포함할 수 있다. 절연층(130)은 외부 쉘(80)의 내부면을 따라 배치된다. 절연층(130)은 외부 쉘(80)을 복사 히터(100)로부터 열적으로 절연시킨다.
내부 쉘(140)은 반응기(10)의 영역(II-V)을 통해 수직으로 연장된다. 도시된 내부 쉘은 일반적으로 원형 단면을 갖는 일반적으로 원통형이다. 상기 내부 쉘은 반응기(10)의 조건을 견딜 수 있고, 열을 유동층 내로 전달하는 데 사용되는 고온에 잘 맞는 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 상기 내부 쉘의 내부 및 외부 압력이 유사하기 때문에 내부 쉘이 얇을 수 있다. 일부 시스템들에서 상기 내부 쉘은 5 내지 10 mm(예를 들면, 6 내지 8 mm)의 두께를 갖는다.
제거 가능할 수 있는 라이너(150)는 내부 쉘(140)의 내부면(142)으로부터 작은 거리에서 내부 쉘(140) 내에 배치된다. 도시된 라이너(150)는 일반적으로 원통형이며, 일반적으로 원형의 수평 단면을 갖고, 내부 쉘(140)과 동심이며, 영역(II-V)을 통해 일반적으로 수직으로 연장된다. 라이너(150)는 적어도 부분적으로 반응기 챔버(15)를 한정하는 내부면(151)을 갖는다.
라이너(150)는 유동층의 격납을 제공하고, 이를 반응기의 다른 구성 요소로부터 분리시킨다. 구체적으로, 라이너(150)는 유동층 내의 실리콘으로 코팅된 입자 및 시드 입자에 의한 손상으로부터 내부 쉘(140)을 보호하고, 내부 쉘 및/또는 용기 벽 재료에 의한 오염으로부터 입자를 보호한다.
라이너(150)는 입자를 오염시키지 않도록 선택된 재료로 구성되며, 바람직하게는 1600 ℉(870 ℃)의 온도를 유지하고 안정성을 유지할 수 있는 재료로 제조된다. 라이너(150)에 적합한 재료는, 이에 한정되는 것은 아니나, 석영, 실리콘, 저니켈 합금, 고온 합금, 코발트 합금, 실리콘 질화물, 그라파이트, 실리콘 탄화물, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함한 비오염 재료를 포함한다. 특정 시스템들에서 상기 라이너는 실리콘 탄화물, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 구성된다. 실리콘 탄화물은 유리하게는 2.2-2.4 x 10-6/℉ 또는 3.9-4.0 x 10-6/℃의 낮은 열팽창 계수를 갖는다.
도 2는 개선된 반응기 시스템의 외부 쉘(80)에서 그것의 라이너(150)로의 개선된 반응기 시스템의 구성을 도시하며, 개선된 하부 밀봉부를 포함한다. 절연층(130)은 외부 쉘(80)에 인접하여 배치되고, 하부 밀봉 지지 링(220)과 상부 밀봉 링(230) 사이에서 지지된다. 내부 쉘(140)은 절연층(130)의 내측에 배치되고, 하부 밀봉 지지 링(220)에 의해 지지된다. 내부 쉘(140)은 외부면(141) 및 내부면(142)을 갖는다. 도시된 표면들(141, 142)은 표면이 갈라지는 내부 쉘(140)의 하부 부분을 제외하고는 동심이며, 일반적으로 원통형이다. 라이너(150)는 내부 쉘(140)의 내측에 배치된다. 수평 열팽창이 가능하도록 내부 쉘(140)과 라이너(150) 사이에는 좁은 갭(예를 들어, 수평으로 측정될 때 1.5 mm)이 있다. 상기 갭으로 인해 하부 밀봉부와 내부 쉘(140)의 상부 사이에 환형 공간(240)이 존재한다. 상기 도시된 구현예에서, 환형 공간(240)의 측면 경계는 원형 실린더인 수직으로 연장되는 두 개의 동심면(concentric surfaces)(142, 152)에 의해 한정된다. 하부 밀봉 조립체의 다양한 구성 요소들은 기체가 반응기 챔버(15)의 하부로부터 내부 쉘(140)과 라이너(150) 사이의 공간(240)으로 통과하는 것을 차단하기 위해 내부 쉘(140)에서 라이너(150)로 연장되는 밀봉부를 함께 제공한다.
외부 쉘(80), 내부 쉘(140) 및 하부 밀봉 지지 링(220) 각각은 유동층을 가열하고 생성물을 냉각시키는 것과 관련된 온도 구배를 견디는 데 적합한 재료로 구성된다. 적합한 재료는, 이에 한정되는 것은 아니나, 오스테나이트계(austenitic) 스테인리스 스틸, INCOLOY® 합금과 같은 고온 합금, INCONEL® 합금 및 코발트 합금(예를 들면, RENE® 41)을 포함한다.
절연층(130)과 내부 쉘(140) 사이에는 복사 히터(미도시)가 배치될 수 있다.
팽창 조인트 시스템(expansion joint system)은 내부 쉘(140)의 상부면으로부터 위로 연장되는 내부 쉘 팽창 장치(160)를 포함한다. 내부 쉘 팽창 장치(160)는 반응기(10)의 운전 동안 내부 쉘(140)의 수직 열팽창이 가능하도록 압축될 수 있다. 장치(160)는 기밀(gas-tight seal)을 제공할 필요가 없다.
도시된 내부 쉘 팽창 장치(160)는 내부 쉘(140)과 팽창 지지부 사이에서 연장된다. 상기 팽창 지지부는 상부 밀봉 링(230)에 견고하게 부착된는 부재들(241, 242)을 포함한다. 상기 팽창 조인트 시스템은 상기 반응기의 내부 쉘(140)과 외부 쉘(80)의 차등 팽창(differential expansion)을 수용한다. 도시된 내부 쉘 팽창 장치(160)는 내부 쉘(140)의 내부 직경과 유사한 내부 직경을 갖는 일반적으로 원통형의 스프링형 장치이다. 내부 쉘 팽창 장치(160)는 내부 쉘(140)에 하향 압력을 가하도록 구성된다. 특정 시스템들에서 내부 쉘 팽창 장치(160)는 편평한 와이어 또는 웨이브 스프링의 나선형 코일, 즉 와이어 내에 웨이브를 갖는 편평한 와이어의 원통형 적층물이다.
반응기에서 온도가 상승함에 따라 내부 쉘(140)은 팽창하고, 내부 쉘 팽창 장치(160)는 위로 밀고 압축된다. 냉각시 내부 쉘(140)은 수축하고, 내부 쉘 팽창 장치(160)는 팽창된다. 내부 쉘 팽창 장치(160)는 또한 내부 쉘(140)에 압력을 가한다. 선택적으로, 팽창 스프링(165)이 라이너(150) 상에 제공되어 상기 라이너의 열팽창을 수용할 수 있다.
내부 쉘(140) 및 라이너(150)의 하단부는 기체가 유동층으로부터 내부 쉘과 라이너 사이의 환형 공간(240)으로 유동하지 않도록 지지되고 밀봉된다. 라이너(150)는 매끄럽고 편평하게 연마된 환형 하부면(154)을 가져 우수한 하부 밀봉 형성을 돕는다. 도시된 시스템에서 라이너(150)의 하부면(154)은 일반적으로 수평으로 연장된다.
도 3은 도 2의 하부 밀봉 장치를 보다 상세히 도시한다. 도시된 장치에서 라이너(150)는 내부 쉘(140)에 의해 지지되고, 기밀을 제공하도록 라이너(150)와 내부 쉘(140) 사이에 하나 이상의 가스켓이 제공된다. 도시된 하부 밀봉 지지 링(220)과 같은 지지 부재는 고리 형상이고, 기저부(170) 위의 높이에서 외부 쉘(80)에 부착되며, 플랜지(flange) 방식으로 외부 쉘(80)로부터 내측으로 연장되고, 내부 쉘(140)을 지지한다. 하부 밀봉 지지 링(220)은 외부 쉘(80)을 향한 외부 에지면(260), 및 도 4에 도시된 하부 밀봉 지지 링(220)을 통해 일반적으로 수직으로 연장되는 중앙 개구부(264)를 한정하는 내부 에지면(262)을 갖는다. 내부 쉘(140)은 상부(upper portion)(270) 및 하부(lower portion)(272)를 갖는다. 도시된 하부(272)는 밀봉 지지 링(220) 상에 놓인 편평한 하부면을 갖는다. 하부(272)는 상부(270)에 대해 방사상 내측으로 돌출한 플랜지(274)를 포함하며, 플랜지(274)는 일반적으로 수평인 위를 향한 레지면(ledge surface)(276)을 갖는다. 라이너(150)는 레지면(276)에 의해 지지된다. 도 3에 도시된 유리한 장치에서 내부 쉘(140)의 하부(272)는 상부(270)보다 수평으로 측정될 때 더 두껍다. 하부(272)의 두께가 더 두꺼울수록 내부 쉘(140)이 밀봉 지지 링(220) 상에 놓이도록 더 넓은 기저부를 제공한다. 유리하게는, 하부(272)는 내부 쉘(140)의 기저부가 볼트를 수용하는 보어(bores)를 한정할 수 있거나, 용기 지지 링(220)과 같이 상기 내부 쉘을 용기에 고정하기 위한 스터드(studs)를 지지할 수 있도록 충분히 두꺼울 것이다. 도시된 시스템에서 외부면(141)은 추가적인 두께를 제공하기 위해 내부 쉘(140)의 하부를 향해 넓어진다.
도시된 시스템에서 환형 부재가 내부 쉘(140)에 연결되어 라이너(150)에 대한 지지를 제공한다. 도시된 환형 부재는 라이너(150)와 레지면(276) 사이에 배치된 밀봉 링(280)이며, 밀봉 링(280)은 레지면(276)에 의해 지지되고, 라이너(150)는 밀봉 링(280)에 의해 지지된다. 밀봉 링(280)은 환형 상부면(285) 및 환형 하부면(286)을 가지며, 이들 표면 둘 다는 일반적으로 편평하고 일반적으로 수평으로 연장된다. 밀봉 링(280)은 또한 밀봉 링(280)을 통하여 도 4에 도시된 일반적으로 수직으로 연장하는 개구부(284)를 한정하는 환형 내부 에지면(282)을 갖는다. 밀봉 링(280)은 페라이트계(ferritic) 스테인리스 스틸(예를 들면, 등급 410 스테인리스 스틸)일 수 있다.
밀봉 링(280)의 상부면(285)은 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널을 한정한다. 도 3 및 4에 도시된 시스템에서, 상부면(285)은 하나의 원형 채널(288)을 한정한다. 종종 "상부 오링"으로 지칭되는 오링(290)이 환형 상향 개방 채널(288) 내에 제공된다. 상기 오링은 상기 오링의 위와 아래에 배치된 표면과 결합하여 이러한 표면들 사이에 밀봉을 형성한다. 대안으로서, 복수의 채널이 상부면(285)에 제공될 수 있으며, 복수의 오링이 라이너(150)와 밀봉 링(280) 사이에 제공될 수 있다. 오링(290)은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 구체적으로, 오링(290)은 중공 코어 스테인레스 스틸일 수 있거나, DuPontTM Kalrez® 퍼플루오로엘라스토머(FFKM)와 같은 퍼플루오로엘라스토머 재료일 수 있다.
상기 시스템은 또한 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이 환형 중간 링(300)을 포함할 수 있다. 도시된 중간 링(300)은 밀봉 링(280)과 레지면(276) 사이에 배치되며, 중간 링(300)은 레지면(276)에 의해 지지되고, 밀봉 링(280)은 중간 링(300)에 의해 지지된다. 도시된 중간 링은 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널(308)을 한정하는 상부면(304)을 갖는다. 종종 "하부 오링"으로 지칭되는 오링(310)은 하나 이상의 환형 상향 개방 채널(308) 내에 제공된다. 상기 오링은 상기 오링의 위와 아래에 배치된 표면들과 결합하여 이러한 표면들 사이에 밀봉을 형성한다. 도 3 및 4의 구현예에서, 하나의 오링(310)이 하나의 채널(308) 내에 제공된다. 대안으로서, 복수의 채널(308)이 제공될 수 있으며, 복수의 오링이 제공될 수 있다. 오링(310)은 DuPontTM Viton® 플루오로엘라스토머와 같은 중합체로 제조될 수 있거나, DuPontTM Kalrez® 퍼플루오로엘라스토머(FFKM)와 같은 퍼플루오로엘라스토머 재료일 수 있다.
도시된 구현예에서, 환형 상부 가스켓(294)은 주로 라이너(150)의 하부면(154)과의 접촉으로 인한 마모로부터 오링을 보호하기 위해 밀봉 링(280)과 라이너(150) 사이에 배치된다. 환형 하부 가스켓(296)은 밀봉 링(280)과 레지면(276) 사이에 배치된다. 구체적으로, 환형 상부 가스켓(294)은 밀봉 링(280)의 상부면(285)과 라이너(150) 사이에 배치되며, 환형 하부 가스켓(296)은 밀봉 링(280)의 하부면(286)과 레지면(276) 사이에 배치된다. 이러한 가스켓은 전형적으로 불필요하며, 생략될 수 있다. 그러나, 가스켓(294, 296) 중 하나 또는 둘 다가 필요에 따라 제공될 수 있다. 상기 가스켓은 GRAFOIL® 플렉시블 그라파이트 가스켓 재료와 같은 그라파이트 재료로 제조될 수 있으며, 이는 가스켓이 반응기의 운전 동안 옆으로 미끄러지지 않을 정도로 충분히 단단하다. 상부 가스켓(294)이 없는 시스템에서 라이너(150)의 하부면(154)은 밀봉 링(280)의 상부면(285)에 놓이고, 하나 이상의 오링(290)이 라이너(150)와 밀봉 링(280) 사이의 밀봉부와 접촉하여 밀봉을 형성한다. 하부 가스켓(296)이 없는 시스템에서 밀봉 링(280)의 하부면(286)은 중간 링(300)의 상부에 놓이며, 하나 이상의 오링(310)이 밀봉 링(280)과 중간 링(300) 사이의 밀봉부와 접촉하여 밀봉을 형성한다.
유입구 노즐(20)이 중앙 통로(22)를 통해 제1 기체를 주입하고 중앙 통로(22)를 둘러싼 환형 통로(24)를 통해 제2 기체를 주입하기 위해 제공된다. 유리하게는, 노즐(20)은 실란이 반응기(10)의 수직 중심선(A1) 근처의 플룸(plume)(180)에 주입되도록 배치된다. 특정 장치들에서 중앙 유입구 노즐(20)은 단면이 실질적으로 원형인 두 개의 실질적으로 원통형 관을 포함한다. 제1 기체는 실리콘 함유 기체, 또는 실리콘 함유 기체, 수소 및/또는 불활성 기체(예를 들어, 헬륨, 아르곤)의 혼합물이다. 또한, 제1 기체는 할로겐 함유 기체를 포함할 수 있다. 전형적으로 제2 기체는 제1 기체 혼합물 중의 수소 및/또는 불활성 기체와 실질적으로 동일한 조성을 갖는다. 특정 장치들에서 제1 기체는 실란과 수소의 혼합물이고, 제2 기체는 수소이다.
도시된 반응기(10)는 복수의 유동화 기체 노즐(40)을 더 포함한다. 추가의 수소 및/또는 불활성 기체가 상기 반응기 층 내에서 입자를 유동화시키기에 충분한 기체 유동을 제공하도록 유동화 노즐(40)을 통해 반응기 내로 이송될 수 있다.
또한, 생성물이 샘플링되는 샘플 노즐(50) 및 반응기 내의 압력을 모니터링하기 위한 하나 이상의 압력 노즐(60)이 제공되며, 상기 노즐은 중앙 유입구 노즐(20)로부터 측 방향으로 변위된다. 하나 이상의 퍼지 기체/냉각 기체 노즐(70, 72)이 유동화 노즐(40) 하부에 배치되고, 외부 쉘(80)을 통해 그리고 반응기(10) 내로 방사상으로 연장된다.
반응기(10)는 시드 입자가 반응기 챔버(15) 내로 도입될 수 있는 시드 노즐(110)을 갖는다. 반응기(10)는 또한 반응기 챔버(15)로부터 실리콘으로 코팅된 입자를 제거하기 위한 하나 이상의 생성물 배출구(120)를 갖는다.
운전시, 시드 입자의 층이 반응기 챔버(15) 내로 제공되고, 단 하나의 중앙 유입구 노즐(20) 및 보조 유동화 노즐(40)을 통해 주입된 기체에 의해 유동화된다. 반응기 챔버(15) 내의 내용물은 가열된다. 상기 실리콘 함유 기체는 분해되어 유동층 내의 시드 입자 상에 실리콘을 증착시킨다. 냉각 기체가 냉각 기체 노즐(70, 72)을 통해 챔버(15) 내로 도입된다.
도시된 반응기는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 아니됨이 인식되어야 한다. 오히려 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 한정된다.

Claims (21)

  1. 실리콘 증착 반응기 시스템으로서, 상기 시스템은
    기저부(base), 상부 헤드(top head), 및 상기 기저부와 상기 상부 헤드 사이에서 일반적으로 수직으로 연장된 일반적으로 관형의 외부 쉘(outer shell)을 갖는 용기(vessel);
    상기 외부 쉘의 내측에 배치된 일반적으로 관형의 내부 쉘로서, 일반적으로 수직으로 연장되며, 상기 용기에 의해 지지되는 내부 쉘;
    상기 내부 쉘의 내측에 배치된 일반적으로 관형의 라이너(liner)로서, 일반적으로 수직으로 연장되며, 상기 내부 쉘에 의해 지지되고, 유동층(fluidized bed) 내의 복수의 실리콘 입자를 함유하기에 적합한 챔버를 적어도 부분적으로 한정하는 내부면을 갖는 라이너;
    상기 챔버 내에 기체를 주입하기 위한 적어도 하나의 노즐; 및
    상기 챔버로부터 기체를 제거하기 위한 적어도 하나의 배출구;를 포함한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 쉘은 상부 및 하부를 갖고, 상기 하부는 상기 상부에 대해 방사상 내측으로 돌출한 플랜지(flange)를 포함하고, 상기 플랜지는 일반적으로 수평인 위를 향한 레지면(ledge surface)을 갖고; 및
    상기 라이너는 상기 레지면에 의해 지지되는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 라이너 및 상기 레지면 사이에 배치된 밀봉 링(seal ring)을 더 포함하고, 상기 밀봉 링은 상기 레지면에 의해 지지되고, 상기 라이너는 상기 밀봉 링에 의해 지지되고, 상기 밀봉 링은 상기 밀봉 링을 통해 일반적으로 수직으로 연장되는 개구부를 한정하는 환형 내부 에지면을 갖는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀봉 링은 환형 상부면 및 환형 하부면을 갖고;
    상기 밀봉 링의 상부면은 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널을 한정하고; 및
    오링(O-ring)이 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널 내에 배치되어 상기 라이너 및 상기 밀봉 링 사이에 밀봉을 제공하는 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밀봉 링 및 상기 라이너 사이에 배치된 상부 가스켓(gasket)을 더 포함한 시스템.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 링 및 상기 레지면 사이에 배치된 하부 가스켓을 더 포함한 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하부 가스켓이 상기 밀봉 링의 하부면 및 상기 레지면 사이에 배치된 시스템.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 링 및 상기 레지면 사이에 배치된 중간 링을 더 포함하고, 상기 중간 링은 상기 레지면에 의해 지지되고, 상기 밀봉 링은 상기 중간 링에 의해 지지된 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중간 링이 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널을 한정하는 환형 상부면을 갖고; 및
    오링이 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널에 배치된 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밀봉 링, 및 상기 중간 링의 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널 내에 배치된 상기 오링 사이에 배치된 하부 가스켓을 더 포함한 시스템.
  11. 실리콘 증착 반응기 시스템으로서, 상기 시스템은
    기저부, 상부 헤드, 및 상기 기저부와 상기 상부 헤드 사이에서 일반적으로 수직으로 연장된 일반적으로 관형의 외부 쉘을 갖는 용기;
    상기 외부 쉘의 내측에 배치된 일반적으로 관형의 내부 쉘로서, 일반적으로 수직으로 연장되며, 상기 용기에 의해 지지되고, 내부면을 갖는 내부 쉘;
    상기 내부 쉘의 내측에 배치된 일반적으로 관형의 라이너로서, 일반적으로 수직으로 연장되며, 관형 공간이 상기 내부 쉘 및 상기 라이너 사이에 한정되도록 상기 내부 쉘의 내부면으로부터 이격된 외부면을 갖고, 유동층 내의 복수의 실리콘 입자를 함유하기에 적합한 챔버를 적어도 부분적으로 한정하는 내부면을 갖고, 오링 밀봉부에 의해 상기 라이너의 하부 근처 위치에서 상기 내부 쉘로 밀봉되어 기체가 상기 챔버로부터 상기 공간으로 유입될 수 없는 라이너;
    상기 챔버 내에 기체를 주입하기 위한 적어도 하나의 노즐; 및
    상기 챔버로부터 기체를 제거하기 위한 적어도 하나의 배출구;를 포함한 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 라이너가 상기 내부 쉘에 의해, 또는 상기 내부 쉘에 연결된 환형 부재에 의해 지지되고; 및
    상기 오링 밀봉부가 상기 라이너 및 상기 내부 쉘 사이에 밀봉을 제공하거나, 또는 상기 라이너 및 상기 내부 쉘에 연결된 상기 환형 부재 사이에 밀봉을 제공하도록 배치된 적어도 하나의 오링을 포함한, 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내부 쉘이 상부 및 하부를 갖고, 상기 하부는 상기 상부에 대해 방사상 내측으로 돌출한 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지는 일반적으로 수평인 위로 향한 레지면을 갖고; 및
    상기 라이너가 상기 레지면에 의해 지지된 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 내부 쉘에 연결된 환형 부재를 포함하고, 상기 환형 부재는 상기 라이너 및 상기 내부 쉘 사이에 배치되고, 상기 라이너는 상기 밀봉 링에 의해 지지되고, 상기 밀봉 링은 상기 밀봉 링을 통해 일반적으로 수직으로 연장되는 개구부를 한정하는 환형 내부 에지면을 갖는 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 밀봉 링이 환형 상부면 및 환형 하부면을 갖고;
    상기 밀봉 링의 상기 상부면은 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널을 한정하고;
    오링이 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널 내에 배치되어 상기 라이너 및 상기 밀봉 링 사이에 밀봉을 제공하는 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 밀봉 링 및 상기 라이너 사이에 배치된 상부 가스켓을 더 포함한 시스템.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 링 및 상기 내부 쉘 사이에 배치된 하부 가스켓을 더 포함한 시스템.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 링 및 상기 내부 쉘 사이에 배치된 중간 링을 더 포함하고, 상기 밀봉 링이 상기 중간 링에 의해 지지된 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 중간 링이 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널을 한정하는 환형 상부면을 갖고; 및
    상기 시스템이 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널 내에 배치되어 상기 밀봉 링 및 상기 중간 링 사이에 밀봉을 제공하는 오링을 더 포함한 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 밀봉 링, 및 상기 중간 링의 적어도 하나의 환형 상향 개방 채널 내에 배치된 상기 오링 사이에 배치된 하부 가스켓을 더 포함한 시스템.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 쉘 및 상기 밀봉 링 사이에 배치된 오링 밀봉부를 더 포함한 시스템.
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3121915B2 (ja) * 1992-06-01 2001-01-09 東京エレクトロン株式会社 封止装置
US5690795A (en) * 1995-06-05 1997-11-25 Applied Materials, Inc. Screwless shield assembly for vacuum processing chambers
US6645344B2 (en) * 2001-05-18 2003-11-11 Tokyo Electron Limited Universal backplane assembly and methods
KR100756310B1 (ko) * 2006-02-07 2007-09-07 한국화학연구원 입자형 다결정실리콘 제조용 고압 유동층반응기
US9023425B2 (en) * 2009-11-18 2015-05-05 Rec Silicon Inc Fluid bed reactor
CN202898011U (zh) * 2012-11-01 2013-04-24 江苏中靖新能源科技有限公司 一种用于制氢剂反应的双层反应器

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