KR100921210B1 - Poly silicon deposition device - Google Patents

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silicon core
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유호정
박성은
엄일수
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Abstract

PURPOSE: A poly silicon deposition apparatus is provided to heighten the deposit efficiency that the source gas is evaporated in the silicon core load by raising the surface temperature of the silicon core rod. CONSTITUTION: A poly silicon deposition apparatus(100) contains an electrode portion(121), a silicon core rod part(122), a silicon core rod heating portion(123), and a gas blowing nozzle(124) of the plural number. The electrode portion installs in the floor of the reactor(110). The electrode portion includes the first electrode(121a) and the second electrode(121b) which are installed to be located as the prescribed distance. The silicon core rod part contains the first silicon core rod(122a), the second silicon core rod(122b), and the third silicon core rod(122c). The silicon core rod heating portion includes the first heating element(123a), and the second heating element(123b). The plural gas blowing nozzles are formed on the surface of the first and the second heating elements.

Description

폴리 실리콘 증착장치{POLY SILICON DEPOSITION DEVICE}POLY SILICON DEPOSITION DEVICE

본 발명은 반도체나 태양광 산업에서의 주원료로 사용되는 폴리 실리콘을 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 코어 로드(core rod) 표면에 폴리 실리콘을 증착시키는 폴리 실리콘 증착장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for manufacturing polysilicon used as a main raw material in the semiconductor or photovoltaic industry, and more particularly, to a polysilicon deposition apparatus for depositing polysilicon on a silicon core rod surface. .

반도체나 태양광 산업에서의 주원료로 사용되는 다결정 실리콘(폴리실리콘이라고도 함)을 제조하기 위해서는 쿼츠나 모래 등을 카본과 환원반응시켜 금속급 실리콘을 만들어야 한다. 금속급 실리콘은 다시 추가적인 정제과정을 거쳐 태양전지급 실리콘이나 반도체급 실리콘으로 만들어 진다. 금속급 폴리실리콘의 정제 방법으로는 크게 Siemens(지멘스)법, Fluidized bed(유동층)법, VLD(Vapor-to-Liquid Deposition) 방식과 금속급 실리콘을 직접 정제하는 방법 등이 있다.In order to manufacture polycrystalline silicon (also called polysilicon), which is used as a main raw material in the semiconductor or photovoltaic industry, metal-grade silicon must be made by reducing and reacting quartz or sand with carbon. Metal grade silicon is further refined and made into solar cell grade or semiconductor grade silicon. Metal polysilicon purification methods include Siemens (Siemens) method, Fluidized bed (fluidized bed) method, VLD (Vapor-to-Liquid Deposition) method and direct purification of metal grade silicon.

이중에서 가장 일반적으로 많이 사용되고 있는 방법이 지멘스(Siemens)법이다. 이 방법은 염화실란(chlorosilane)이나 모노실란(monosilane)이 수소와 혼합된 원료가스를 열분해하여 실리콘 코어 로드에 증착시켜 다결정 실리콘을 제조하는 것이다. 이 방법은 실리콘 코어 로드에 전기를 통하게 하여 그 저항열에 따라 실리콘 코어 로드 전체를 발열시키는데, 실리콘은 상온에서는 전기 저항이 매우 크기 때문 에 전기가 잘 통전이 되지 않는다. 그러나 실리콘을 약 1000℃까지 가열하게 되면 전기 저항이 대폭적으로 낮아지기 때문에 전기가 잘 통전된다. 따라서 폴리 실리콘 제조 공정 초기에 실리콘 코어 로드를 가열하는 수단이 필요하다.The most commonly used method is the Siemens method. In this method, polycrystalline silicon is produced by thermally decomposing a source gas mixed with chlorosilane or monosilane with hydrogen and depositing it on a silicon core rod. In this method, the silicon core rod is energized and heats the entire silicon core rod according to the heat of resistance. Since the silicon has a very high electrical resistance at room temperature, the electricity is not energized well. However, when the silicon is heated to about 1000 ° C, the electrical resistance is drastically lowered, so electricity is well supplied. Therefore, a means for heating the silicon core rods early in the polysilicon manufacturing process is needed.

종래에는 반응기 내부의 실리콘 코어 로드 옆에 카본 로드를 설치하여 공정 초기에 카본 로드에 전기를 흘려 발열시키고, 이 열에 따라 실리콘 코어 로드의 온도를 올리는 방법을 사용하였다. 그러나 이 방법은 카본 로드에도 실리콘이 증착되기 때문에 원료가스 사용효율이 떨어지고, 카본에 의한 오염이 발생하는 문제점이 있다.Conventionally, a carbon rod is installed next to a silicon core rod in a reactor to generate electricity by flowing electricity to the carbon rod at the beginning of the process, and to increase the temperature of the silicon core rod according to the heat. However, in this method, since silicon is deposited on the carbon rod, there is a problem in that the use efficiency of the raw material gas is reduced and carbon contamination occurs.

한편, 미국특허등록공보 제6,749,824호에서는 실리콘 코어 로드 외부에 유도코일을 설치하여 초기 가열을 하였다. 이 방법은 실리콘은 유도가열에 의해 발열이 힘들고, 유도 코일관의 영향을 받아 증착이 불균일하게 되는 단점이 있다. 또한 일본특허공개공보 2001-278611에서는 적외선 조사에 의해 실리콘 코어 로드를 초기 가열하였다. 이 방법은 적외선 조사를 위해 반응기 일부분의 창을 설치하여 하고, 이 때문에 높은 증착 온도에서는 이 부분의 열손실이 많고 이 부근에서 증착된 실리콘의 품질은 편차가 크게 되는 문제점이 있다.On the other hand, in US Patent No. 6,749,824, an induction coil was installed outside the silicon core rod to perform initial heating. This method has a disadvantage that silicon is difficult to generate heat by induction heating, and deposition is not uniform due to the influence of the induction coil tube. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-278611 initially heats a silicon core rod by infrared irradiation. This method is to install a window of a portion of the reactor for the infrared irradiation, because of this, there is a problem that there is a large heat loss of this portion at high deposition temperature and the quality of the silicon deposited in the vicinity is large deviation.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘 코어 로드를 초기 가열하는데 사용되는 전력의 효율이 높고, 고순도의 폴리 실리콘을 얻을 수 있는 폴리 실리콘 증착 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in the above background, and an object of the present invention is to provide a polysilicon deposition apparatus capable of obtaining high-efficiency, high-purity polysilicon used for initial heating of a silicon core rod.

본 발명의 다른 목적은 원료가스의 이용효율과 증착효율이 높은 폴리 실리콘 증착 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polysilicon deposition apparatus having high utilization efficiency and deposition efficiency of source gas.

본 발명의 또다른 목적은 폴리 실리콘 증착이 이루어지는 반응기 내부의 상태를 외부에서 용이하게 확인할 수 있는 폴리 실리콘 증착 장치를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a polysilicon deposition apparatus that can easily check the state inside the reactor in which polysilicon deposition is made.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 폴리 실리콘 증착장치는, 원료가스가 투입되는 가스 투입구 및 외부로 가스를 배출하는 가스 배출구가 형성되는 반응기의 바닥에 설치되며 소정 거리만큼 이격되게 설치되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극부와, 전극부의 제 1 전극으로부터 전류를 입력받아 전극부의 제2 전극으로 전류를 통전시키면서 자체 발열하는 실리콘 코어 로드부와, 실리콘 코어 로드부로부터 소정 간격만큼 떨어져 실리콘 코어 로드부를 둘러싸며 내부에 발열수단이 설치되는 발열체를 포함하는 실리콘 코어 로드 가열부, 및 반응기의 가스 투입구를 통해 발열체 내부에 투입되는 원료가스가 실리콘 코어 로드부를 향하여 흐르도록 발열체의 표면에 형성되는 가스 분사부를 포함한다.In order to achieve the above object, the polysilicon deposition apparatus according to an aspect of the present invention, is installed on the bottom of the reactor is formed a gas inlet for the source gas is introduced and the gas outlet for discharging the gas to a predetermined distance An electrode part including a first electrode and a second electrode spaced apart from each other, a silicon core rod part that generates current while receiving current from the first electrode of the electrode part and conducting current to the second electrode of the electrode part, and a silicon core rod A silicon core rod heating unit including a heating element spaced apart from the unit by a predetermined interval and including a heating element installed therein, and a source gas introduced into the heating element through the gas inlet of the reactor flows toward the silicon core rod unit. And a gas injection part formed on the surface of the heating element.

본 발명의 다른 양상에 따른 폴리 실리콘 증착장치는, 제1, 제2 발열체의 내부에 형성되는 발열수단이 제1, 제2 발열체의 높이 방향으로 설치되는 다수개의 히터를 포함하되 다수개의 히터는 제1, 제2 발열체의 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a polysilicon deposition apparatus includes a plurality of heaters in which heat generating means formed in the first and second heating elements are installed in a height direction of the first and second heating elements, but the plurality of heaters may include a plurality of heaters. It is characterized by being installed at regular intervals around the first and second heating elements.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 폴리 실리콘 증착장치는, 복수개의 가스 분사 노즐이 제1, 제2 발열체의 표면의 높이 방향으로 일정한 간격만큼 떨어진 위치에 설치되는 적어도 2 개이상의 노즐을 포함하는 다수의 노즐군을 포함하되 다수의 노즐군은 제1, 제2 발열체의 표면 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a polysilicon deposition apparatus including a plurality of nozzles including at least two nozzles in which a plurality of gas injection nozzles are provided at positions spaced apart by a predetermined distance in the height direction of the surface of the first and second heating elements. Including a nozzle group, a plurality of nozzle group is characterized in that the predetermined intervals are installed around the surface of the first, second heating element.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 폴리 실리콘 증착장치는, 제1, 제2 발열체의 표면에 설치되는 노즐군이 제1, 제2 발열체의 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 다수개의 히터들 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.Polysilicon deposition apparatus according to another aspect of the present invention, the nozzle group provided on the surface of the first, second heating element is provided between a plurality of heaters are installed at regular intervals around the first, second heating element. It is characterized by.

상기한 구성에 따르면, 본 발명의 폴리 실리콘 증착 장치는 발열체가 실리콘 코어 로드 주변을 둘러싸고 발열체 내부로 투입된 원료가스가 예열된 후에 실리콘 코어 로드로 분사됨으로써, 실리콘 코어 로드를 초기 가열하는데 사용되는 전력의 효율이 높고 원료가스에서 분해된 실리콘 기체가 실리콘 코어 로드에 증착되는 증착효율이 높은 유용한 효과가 있다.According to the above configuration, the polysilicon deposition apparatus of the present invention is injected into the silicon core rod after the heating element is wrapped around the silicon core rod and the raw material gas introduced into the heating element is preheated, thereby reducing the amount of power used to initially heat the silicon core rod. High efficiency and high deposition efficiency in which the silicon gas decomposed from the source gas is deposited on the silicon core rod has a high useful effect.

또한, 본 발명의 폴리 실리콘 증착 장치는 제1, 제2 발열체의 내부에 형성되는 발열수단이 제1, 제2 발열체의 높이 방향으로 설치되는 다수개의 히터를 포함하 며 다수개의 히터는 제1, 제2 발열체의 둘레에 일정한 간격으로 설치됨으로써, 실리콘 코어 로드의 표면 온도를 고르게 높여 주어 원료가스에서 분해된 실리콘 기체가 실리콘 코어 로드에 증착되는 증착효율이 높은 유용한 효과가 있다.In addition, the polysilicon deposition apparatus of the present invention includes a plurality of heaters in which the heating means formed inside the first and second heating elements are installed in the height direction of the first and second heating elements, and the plurality of heaters include the first and second heaters. By being installed at regular intervals around the second heating element, the surface temperature of the silicon core rod is evenly increased, so that the deposition efficiency of the silicon gas decomposed from the source gas is deposited on the silicon core rod.

또한, 본 발명의 폴리 실리콘 증착 장치는 복수개의 가스 분사 노즐이 제1, 제2 발열체의 표면의 높이 방향으로 일정한 간격만큼 떨어진 위치에 설치되는 적어도 2 개이상의 노즐을 포함하는 다수의 노즐군을 포함하고 다수의 노즐군은 제1, 제2 발열체의 표면 둘레에 일정한 간격으로 설치됨으로써, 가스 분사 노즐이 실리콘 코어 로드와 매우 가까운 위치에 골고루 형성되어 가스 분사 노즐에서 빠져나온 원료가스에서 분해된 실리콘 기체가 실리콘 코어 로드에 증착되는 증착효율이 높은 유용한 효과가 있다.In addition, the polysilicon deposition apparatus of the present invention includes a plurality of nozzle groups including at least two nozzles in which a plurality of gas injection nozzles are provided at positions spaced apart by a predetermined interval in the height direction of the surfaces of the first and second heating elements. The plurality of nozzle groups are installed at regular intervals around the surfaces of the first and second heating elements, so that the gas injection nozzles are evenly formed at very close positions to the silicon core rods, and thus the silicon gas decomposed from the raw material gas discharged from the gas injection nozzles. The deposition efficiency deposited on the silicon core rod has a high useful effect.

또한, 본 발명의 폴리 실리콘 증착 장치는 제1, 제2 발열체의 표면에 설치되는 노즐군이 제1, 제2 발열체의 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 다수개의 히터들 사이에 설치됨으로써, 다수개의 히터들의 복사열이 가스 분사 노즐을 통해 실리콘 코어 로드로 전달되어 원료가스에서 분해된 실리콘 기체가 실리콘 코어 로드에 불균일하게 증착되는 것을 방지하여 증착효율이 높은 유용한 효과가 있다.In addition, in the polysilicon deposition apparatus of the present invention, the nozzle group provided on the surfaces of the first and second heating elements is installed between a plurality of heaters installed at regular intervals around the first and second heating elements, thereby providing a plurality of heaters. Radiation heat from the gas is transferred to the silicon core rod through the gas injection nozzle to prevent the silicon gas decomposed from the source gas is deposited unevenly on the silicon core rod has a useful deposition efficiency is high.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.

도 1 은 본 발명에 따른 폴리 실리콘 증착장치의 단면도를 도시한 실시예이 고, 도 2 는 도1에 따른 폴리 실리콘 증착장치의 제1 발열체(123a)를 포함하는 AA 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a polysilicon deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of AA including a first heating element 123a of the polysilicon deposition apparatus according to FIG. 1.

먼저 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리 실리콘 증착장치(100)는 크게 원료가스가 투입되는 가스 투입구(111) 및 외부로 가스를 배출하는 가스 배출구(112)가 형성되는 반응기(110)와, 반응기(110)의 내부공간에 설치되며 가스 투입구(111)를 통해 공급되는 원료가스를 열분해하여 폴리 실리콘을 증착하는 폴리 실리콘 증착부(120)를 포함한다. 본 명세서에서 원료가스는 염화실란(chlorosilane)이나 모노실란(monosilane)이며, 원료가스는 수소와 같은 캐리어 가스와 혼합되어 공급된다. First, as shown in FIG. 1, the polysilicon deposition apparatus 100 according to the present invention includes a reactor 110 in which a gas inlet 111 into which a raw material gas is introduced and a gas outlet 112 through which gas is discharged to the outside are formed. And a polysilicon deposition unit 120 installed in the inner space of the reactor 110 to deposit polysilicon by pyrolysing the source gas supplied through the gas inlet 111. In the present specification, the source gas is chlorosilane or monosilane, and the source gas is supplied mixed with a carrier gas such as hydrogen.

폴리 실리콘 증착부(120)는 일 실시예에 있어서, 전극부(121)와, 실리콘 코어 로드부(122)와, 실리콘 코어 로드 가열부(123)와, 복수개의 가스 분사 노즐(124)를 포함하는 가스 분사부를 포함한다. In one embodiment, the polysilicon deposition part 120 includes an electrode part 121, a silicon core rod part 122, a silicon core rod heating part 123, and a plurality of gas injection nozzles 124. It includes a gas injection unit.

전극부(121)는 실리콘 코어 로드부(122)로 전류를 공급하기 위한 것으로, 반응기(110)의 바닥에 설치되며 소정 거리만큼 이격되게 설치되는 제1 전극(121a)과 제2 전극(121b)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(121a)과 제2 전극(121b)은 그라파이트(graphite) 재질의 전극으로 구현될 수 있다. 또한, 제1 전극(121a)과 제2 전극(121b)은 반응기(110) 바닥과 절연되게 설치된다.The electrode part 121 is for supplying current to the silicon core rod part 122 and is installed on the bottom of the reactor 110 and is spaced apart by a predetermined distance from the first electrode 121a and the second electrode 121b. It includes. Here, the first electrode 121a and the second electrode 121b may be implemented as electrodes of graphite material. In addition, the first electrode 121a and the second electrode 121b are installed to be insulated from the bottom of the reactor 110.

실리콘 코어 로드부(122)는 전극부(121)의 제1 전극(121a)으로부터 전류를 입력받아 전극부(121)의 제2 전극(121b)으로 전류를 통전시키면서 자체 발열하면서, 원료가스에서 분해된 실리콘 가스를 증착시키는 역할을 한다. 실리콘 코어 로 드부(122)는 전극부(121)의 제1 전극(121a)과 연결되며 반응기(110)의 바닥과 수직한 방향으로 설치되는 제1 실리콘 코어 로드(122a)와, 전극부(121)의 제2 전극(121b)과 연결되며 반응기(110)의 바닥과 수직한 방향으로 설치되는 제2 실리콘 코어 로드(122b)와, 제1 실리콘 코어 로드(122a) 및 제2 실리콘 코어 로드(122b)를 연결하는 제3 실리콘 코어 로드(122c)를 포함한다.The silicon core rod part 122 receives current from the first electrode 121a of the electrode part 121 and decomposes the raw material gas while heating itself while supplying current to the second electrode 121b of the electrode part 121. It serves to deposit the silicon gas. The silicon core load part 122 is connected to the first electrode 121a of the electrode part 121 and is installed in a direction perpendicular to the bottom of the reactor 110 and the electrode part 121. A second silicon core rod 122b and a first silicon core rod 122a and a second silicon core rod 122b that are connected to the second electrode 121b of FIG. 11 and installed in a direction perpendicular to the bottom of the reactor 110. ), The third silicon core rod 122c is connected thereto.

실리콘 코어 로드 가열부(123)는 실리콘 코어 로드부(122)에 전류를 입력하기 전에 실리콘 코어 로드부(122)를 가열하는 역할을 한다. 실리콘 코어 로드 가열부(123)는 제1 실리콘 코어 로드(122a)로부터 소정 간격만큼 떨어져 제1 실리콘 코어 로드(122a)를 둘러싸며 내부에 발열수단(1231)이 설치되는 제1 발열체(123a)와, 제2 실리콘 코어 로드(122b)로부터 소정 간격만큼 떨어져 제2 실리콘 코어 로드(122b)를 둘러싸며 내부에 발열수단(1231)이 설치되는 제2 발열체(123b)를 포함한다. The silicon core rod heating part 123 serves to heat the silicon core rod part 122 before inputting a current to the silicon core rod part 122. The silicon core rod heating part 123 may be spaced apart from the first silicon core rod 122a by a predetermined distance to surround the first silicon core rod 122a and the first heating element 123a having the heating means 1231 installed therein. And a second heating element 123b surrounding the second silicon core rod 122b spaced apart from the second silicon core rod 122b and having a heat generating means 1231 installed therein.

발열수단(1231)은 SiC(탄화규소), MoSi2(규화몰리브덴), 그라파이트 등 세라믹 히터 또는 Fe-Cr(철-크롬)계, Ni-Cr(니켈-크롬)계, Fe-Cr-Al(철-크롬-알루미늄)계 금속 히터로 구현될 수 있다. The heat generating means 1231 may be a ceramic heater such as SiC (silicon carbide), MoSi 2 (molybdenum silicide), graphite, or Fe-Cr (iron-chromium) system, Ni-Cr (nickel-chromium) system, or Fe-Cr-Al ( Iron-chromium-aluminum) -based metal heaters.

여기서, 도 2를 참조하면, 일실시예에 있어서, 제1 발열체(123a)의 내부에 형성되는 발열수단(1231)은 제1 발열체(123a)의 높이 방향으로 설치되는 다수개의 히터를 포함하되, 다수개의 히터는 제1 발열체(123a)의 둘레에 일정한 간격, 예컨대 60도 간격으로 6개의 히터가 설치될 수 있고, 90도 간격으로 4개의 히터가 설치 될 수 있다. Here, referring to FIG. 2, in one embodiment, the heating means 1231 formed in the first heating element 123a includes a plurality of heaters installed in the height direction of the first heating element 123a. In the plurality of heaters, six heaters may be installed around the first heating element 123a at regular intervals, for example, at 60-degree intervals, and four heaters may be installed at 90-degree intervals.

다시 도 1을 참조하면, 복수개의 가스 분사 노즐(124)은 반응기(110)의 가스 투입구(111)를 통해 제1, 제2 발열체(123a, 123b) 내부에 투입되는 원료가스가 각각 제1, 제2 실리콘 코어 로드(122a, 122b)를 향하여 흐르도록 제1, 제2 발열체(123a, 123b)의 표면에 형성된다. 복수개의 가스 분사 노즐(124)을 통해 분사되는 원료가스는 열분해되고, 분해된 실리콘 기체는 제1, 제2 실리콘 코어 로드(122a, 122b)에 증착된다. 원료가스는 제1, 제2 발열체(123a, 123b) 내부에 투입되어 발열수단(1231)에 의해 예열되어 제1, 제2 실리콘 코어 로드(122a, 122b)로 분사됨으로 인해, 본 발명의 폴리 실리콘 증착장치는 원료가스의 열분해가 빠르게 일어날 수 있다.Referring back to FIG. 1, the plurality of gas injection nozzles 124 may include source gases introduced into the first and second heating elements 123a and 123b through the gas inlet 111 of the reactor 110, respectively. It is formed on the surfaces of the first and second heating elements 123a and 123b so as to flow toward the second silicon core rods 122a and 122b. The source gas injected through the plurality of gas injection nozzles 124 is pyrolyzed, and the decomposed silicon gas is deposited on the first and second silicon core rods 122a and 122b. The raw material gas is injected into the first and second heating elements 123a and 123b, preheated by the heat generating means 1231, and injected into the first and second silicon core rods 122a and 122b, thereby providing the polysilicon of the present invention. In the deposition apparatus, pyrolysis of source gas may occur rapidly.

도 1과 도 2를 참조하면, 일실시예에 있어서, 복수개의 가스 분사 노즐(124)은 제1 발열체(123a)의 표면의 높이 방향으로 일정한 간격만큼 떨어진 위치에 설치되는 적어도 2 개이상의 노즐(124)을 포함하는 다수의 노즐군(1241)을 포함한다. 또한, 복수개의 가스 분사 노즐(124)에 포함되는 다수의 노즐군(1241)은 제1 발열체(123a)의 표면 둘레에 일정한 간격으로 설치된다. 이에 따라 가스 분사 노즐(124)이 제1 실리콘 코어 로드(122a)와 매우 가까운 위치에 골고루 형성되어 실리콘 증착효율이 높다. 즉, 가스 분사 노즐(124)에서 빠져나온 원료가스에서 분해된 실리콘 기체는 제1 실리콘 코어 로드(122a)에 바로 증착되어 실리콘 로드(210)를 형성한다.1 and 2, in one embodiment, the plurality of gas injection nozzles 124 may include at least two nozzles installed at positions spaced apart by a predetermined interval in a height direction of the surface of the first heating element 123a ( And a plurality of nozzle groups 1241 including 124. In addition, the plurality of nozzle groups 1241 included in the plurality of gas injection nozzles 124 are provided at regular intervals around the surface of the first heating element 123a. Accordingly, the gas injection nozzle 124 is formed evenly at a position very close to the first silicon core rod 122a, so that the silicon deposition efficiency is high. That is, the silicon gas decomposed from the source gas exiting the gas injection nozzle 124 is deposited directly on the first silicon core rod 122a to form the silicon rod 210.

또한, 제1 발열체(123a)의 표면 둘레에 일정한 간격으로 설치 노즐군(1241) 은, 제1 발열체(123a)의 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 다수개의 히터(1231)들 사이에 설치된다. 이에 따라 다수개의 히터(1231)들의 복사열이 가스 분사 노즐(124)을 통해 제1 실리콘 코어 로드(122a)로 전달되어 원료가스에서 분해된 실리콘 기체가 제1 실리콘 코어 로드(122a)에 불균일하게 증착되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the installation nozzle group 1241 at regular intervals around the surface of the first heating element 123a is provided between the plurality of heaters 1231 provided at regular intervals around the first heating element 123a. Accordingly, radiant heat of the plurality of heaters 1231 is transferred to the first silicon core rod 122a through the gas injection nozzle 124 so that silicon gas decomposed from the source gas is unevenly deposited on the first silicon core rod 122a. Can be prevented.

도 1을 참조하면, 반응기(110)는 내부에 제1 냉각로드(113a)가 설치된 바닥 냉각체(113)와, 바닥 냉각체(113)의 일 단에 제1,제2 실리콘 코어 로드(122a, 112b)와 평행한 방향으로 설치되며 내부에 제2 냉각로드(114a)가 형성된 하부 냉각체(114)와, 하부 냉각체(114)의 상부면에 설치되며 내부에 각각 제3 냉각로드(115a)가 형성되는 상부 냉각체(115)와, 상부 냉각체(116) 상부에 설치되며 내부에 제4 냉각로드(116a)가 형성된 돔 냉각체(116)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the reactor 110 includes a bottom cooling body 113 having a first cooling rod 113a installed therein, and first and second silicon core rods 122a at one end of the bottom cooling body 113. , Installed in a direction parallel to 112b and having a lower cooling body 114 having a second cooling rod 114a therein, and an upper surface of the lower cooling body 114, respectively, and having a third cooling rod 115a therein. The upper cooling body 115 is formed, and the dome cooling body 116 is installed above the upper cooling body 116 and the fourth cooling rod 116a is formed therein.

도 1에는 도시되지 않았지만, 반응기(110)는 제1 내지 제 4 냉각로드(113a∼116a) 각각에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 냉각수 공급장치는 원료가스가 반응기 내부로 공급되는 시점부터 하부 냉각체(114)의 제2냉각로드(114a)에 가장 낮은 온도를 갖는 냉각수를 공급한다. Although not shown in FIG. 1, the reactor 110 includes a cooling water supply device for supplying cooling water to each of the first to fourth cooling rods 113a to 116a. In a preferred embodiment, the cooling water supply device supplies the cooling water having the lowest temperature to the second cooling rod 114a of the lower cooling body 114 from the time when the source gas is supplied into the reactor.

대부분의 공급된 원료 가스는 열분해에 되어 제1, 제2 실리콘 코어 로드(112a, 112b)에 증착되지만, 일부 실리콘 분말은 실리콘 제1, 제2 실리콘 코어 로드(112a, 112b)에 증착되지 않고 반응기(110) 내부에 증착되기도 한다. 실리콘 분말의 증착 반응은 온도가 낮은 곳일수록 용이하게 일어나므로, 하부 냉각체(114)의 온도를 가장 낮게 제어하여 하부 냉각체(114)에 실리콘 분말을 증착하도록 유도 한다. 돔 냉각체(116)나 상부 냉각체(115)에 실리콘 분말이 많이 증착될 경우, 실리콘 로드(210)의 품질에 악영향을 미칠 수 있고, 바닥 냉각체(113)에 실리콘 분말이 많이 증착될 경우에는 가스 배출구(112)을 막을 위험이 있기 때문이다.Most of the supplied feed gas is pyrolyzed and deposited on the first and second silicon core rods 112a and 112b, but some silicon powder is not deposited on the silicon first and second silicon core rods 112a and 112b and the reactor It may also be deposited inside 110. Since the deposition reaction of the silicon powder occurs easily where the temperature is low, the lowest temperature of the lower cooling body 114 is controlled to induce the deposition of the silicon powder on the lower cooling body 114. When a large amount of silicon powder is deposited on the dome cooler 116 or the upper coolant 115, it may adversely affect the quality of the silicon rod 210 and when a large amount of silicon powder is deposited on the bottom coolant 113. This is because there is a risk of blocking the gas outlet 112.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 폴리 실리콘 증착장치(100)는 반응기(110)의 내부를 외부에서 확인할 수 있도록 해주는 투시창(117)을 더 포함한다. 투시창(117)은 실리콘 로드(도 2의 도면부호 210)의 직경을 측정하기 위한 것으로, 일례로 상부 냉각체(115)에 설치될 수 있다. 또한, 투시창(117)에 실리콘 분말이 많이 증착되어 내부를 확인하기 어려울 수 있으므로 투시창(117)의 유리에 열선을 부착하여 온도를 높여 실리콘 분말의 증착을 최대한 억제하여 내부 확인을 용이하게 할 수 있다.In one embodiment, the polysilicon deposition apparatus 100 according to the present invention further includes a viewing window 117 to allow the inside of the reactor 110 to be identified from the outside. The viewing window 117 is for measuring the diameter of the silicon rod (210) in FIG. 2, and may be installed in the upper cooling body 115. In addition, since a large amount of silicon powder is deposited on the see-through window 117, it may be difficult to check the inside thereof, thereby attaching a hot wire to the glass of the see-through window 117 to increase the temperature to suppress the deposition of the silicon powder to the maximum, thereby facilitating the internal check. .

도 3 은 본 발명에 따른 실리콘 코어 로드의 온도 분포도를 나타낸 것이다. 3 shows a temperature distribution diagram of the silicon core rod according to the present invention.

통상적으로, 실리콘 코어 로드(122a)의 표면 온도가 고르게 분포되어야 원료가스에서 분해된 실리콘 기체가 실리콘 코어 로드(122a)에 증착되는 증착효율이 높아진다. 도 3은 본 발명에 따른 폴리 실리콘 증착장치를 이용하여 실리콘 코어 로드(122a)의 표면 온도 분포를 실험한 결과로서, 히터(1231)와 실리콘 코어 로드(122a) 사이의 온도분포(31)는 850℃∼950℃ 범위 내에 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 폴리 실리콘 증착장치는 원료가스에서 분해된 실리콘 기체가 실리콘 코어 로드(122a)에 증착되는 증착효율을 높일 수 있는 것으로 예상된다.In general, the surface temperature of the silicon core rod 122a is evenly distributed so that the deposition efficiency of the silicon gas decomposed from the source gas is deposited on the silicon core rod 122a. 3 is a result of experimenting the surface temperature distribution of the silicon core rod 122a using the polysilicon deposition apparatus according to the present invention, the temperature distribution 31 between the heater 1231 and the silicon core rod 122a is 850 It is in the range of 캜 to 950 캜. Accordingly, the polysilicon deposition apparatus according to the present invention is expected to increase the deposition efficiency in which the silicon gas decomposed from the source gas is deposited on the silicon core rod 122a.

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참 고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.So far, the present specification has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention, but this is merely exemplary, and the description Those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from the embodiments of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

도 1 은 본 발명에 따른 폴리 실리콘 증착장치의 단면도를 도시한 실시예,1 is an embodiment showing a cross-sectional view of a polysilicon deposition apparatus according to the present invention,

도 2 는 도1에 따른 폴리 실리콘 증착장치의 제1 발열체(123a)를 포함하는 AA 단면도,FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the first heating element 123a of the polysilicon deposition apparatus of FIG. 1;

도 3 은 본 발명에 따른 실리콘 코어 로드의 온도 분포도를 나타낸 것이다. 3 shows a temperature distribution diagram of the silicon core rod according to the present invention.

<주요 도면 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks>

100: 폴리 실리콘 증착 장치100: polysilicon deposition apparatus

110: 반응기110: reactor

111: 가스 투입구 112: 가스 배출구111: gas inlet 112: gas outlet

113: 바닥 냉각체 113a: 제1 냉각로드113: bottom cooling body 113a: first cooling rod

114: 하부 냉각체 114a: 제2 냉각로드114: lower cooling body 114a: second cooling rod

115: 상부 냉각체 115a: 제3 냉각로드115: upper cooling body 115a: third cooling rod

116: 돔 냉각체 116a: 제4 냉각로드116: dome cooling body 116a: fourth cooling rod

117: 투시창117: viewing window

120: 폴리 실리콘 증착부120: polysilicon deposition unit

121: 전극부 121: electrode portion

121a: 제 1전극 121b: 제2 전극121a: first electrode 121b: second electrode

122: 실리콘 코어 로드부122: silicon core rod portion

122a: 제1 실리콘 코어 로드 122b: 제2 실리콘 코어 로드122a: first silicon core rod 122b: second silicon core rod

122c: 제3 실리콘 코어 로드122c: third silicon core rod

123: 실리콘 코어 로드 가열부123: silicon core rod heating part

123a: 제1 발열체 123b: 제2 발열체123a: first heating element 123b: second heating element

1231: 발열수단1231: heating means

124: 가스 분사 노즐 1241: 노즐군124: gas injection nozzle 1241: nozzle group

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 원료가스가 투입되는 가스 투입구 및 외부로 가스를 배출하는 가스 배출구가 형성되는 반응기의 내부공간에 설치되며 상기 원료가스를 열분해하여 폴리 실리콘을 증착하는 폴리 실리콘 증착장치에 있어서, 상기 폴리 실리콘 증착장치가 : A polysilicon deposition apparatus installed in an inner space of a reactor in which a gas inlet through which a source gas is introduced and a gas outlet through which gas is discharged to the outside is formed, and pyrolyzes the source gas to deposit polysilicon. : 상기 반응기의 바닥에 설치되며, 소정 거리만큼 이격되게 설치되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극부;An electrode unit disposed on the bottom of the reactor and including a first electrode and a second electrode spaced apart by a predetermined distance; 상기 전극부의 제1 전극과 연결되며 상기 반응기의 바닥과 수직한 방향으로 설치되는 제1 실리콘 코어 로드와, 상기 전극부의 제2 전극과 연결되며 상기 반응기의 바닥과 수직한 방향으로 설치되는 제2 실리콘 코어 로드와, 상기 제1 실리콘 코어 로드 및 제2 실리콘 코어 로드를 연결하는 제3 실리콘 코어 로드를 포함하는 실리콘 코어 로드부;A first silicon core rod connected to the first electrode of the electrode part and installed in a direction perpendicular to the bottom of the reactor, and second silicon connected to a second electrode of the electrode part and installed in a direction perpendicular to the bottom of the reactor A silicon core rod unit including a core rod and a third silicon core rod connecting the first silicon core rod and the second silicon core rod; 상기 제1 실리콘 코어 로드로부터 소정 간격만큼 떨어져 상기 제1 실리콘 코어 로드를 둘러싸며 내부에 발열수단이 설치되는 제1 발열체와, 상기 제2 실리콘 코어 로드로부터 소정 간격만큼 떨어져 상기 제2 실리콘 코어 로드를 둘러싸며 내부에 발열수단이 설치되는 제2 발열체를 포함하는 실리콘 코어 로드 가열부; 및A first heating element that is arranged to be spaced apart from the first silicon core rod by a predetermined distance and surrounds the first silicon core rod, and has a heating means installed therein; A silicon core rod heating part including a second heating element surrounded by a heating element; And 상기 반응기의 가스 투입구를 통해 상기 제1, 제2 발열체 내부에 투입되는 원료가스가 각각 상기 제1, 제2 실리콘 코어 로드를 향하여 흐르도록 상기 제1, 제2 발열체의 표면에 형성되는 복수개의 가스 분사 노즐; A plurality of gases are formed on the surface of the first and second heating elements so that the source gas introduced into the first and second heating elements through the gas inlet of the reactor flows toward the first and second silicon core rods, respectively. Spray nozzles; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 증착장치.Polysilicon deposition apparatus comprising a. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제1, 제2 발열체의 내부에 형성되는 발열수단이, Heat generating means formed in the first, the second heating element, 상기 제1, 제2 발열체의 높이 방향으로 설치되는 다수개의 히터를 포함하되, Including a plurality of heaters installed in the height direction of the first, second heating element, 상기 다수개의 히터는 상기 제1, 제2 발열체의 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 증착장치.The plurality of heaters are polysilicon deposition apparatus, characterized in that installed at regular intervals around the first, second heating elements. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 복수개의 가스 분사 노즐이:The plurality of gas injection nozzles: 상기 제1, 제2 발열체의 표면의 높이 방향으로 일정한 간격만큼 떨어진 위치에 설치되는 적어도 2 개이상의 노즐을 포함하는 다수의 노즐군을 포함하되, It includes a plurality of nozzle group including at least two nozzles are installed at a position spaced apart by a predetermined interval in the height direction of the surface of the first, second heating element, 상기 다수의 노즐군은 상기 제1, 제2 발열체의 표면 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 증착장치.And the plurality of nozzle groups are installed at regular intervals around the surfaces of the first and second heating elements. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1, 제2 발열체의 표면에 설치되는 노즐군은, The nozzle group provided on the surface of the said 1st, 2nd heating element is 상기 제1, 제2 발열체의 둘레에 일정한 간격으로 설치되는 다수개의 히터들 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 증착장치.Polysilicon deposition apparatus characterized in that installed between the plurality of heaters are installed at regular intervals around the first, second heating element. 제 4 항에 있어서, 상기 반응기가:The reactor of claim 4 wherein the reactor is: 내부에 제1 냉각로드가 설치된 바닥 냉각체;A bottom cooling body provided with a first cooling rod therein; 상기 바닥 냉각체의 일 단에 수직한 방향으로 설치되며 내부에 제2 냉각로드가 형성된 하부 냉각체;A lower cooling body installed in a direction perpendicular to one end of the bottom cooling body and having a second cooling rod formed therein; 상기 하부 냉각체의 상부면에 설치되며 내부에 각각 제3 냉각로드가 형성되는 상부 냉각체; An upper cooling body installed on an upper surface of the lower cooling body and having third cooling rods formed therein; 상기 상부 냉각체의 상부면에 설치되며 내부에 제4 냉각로드가 형성된 돔 냉각체; 및A dome cooling body installed on an upper surface of the upper cooling body and having a fourth cooling rod formed therein; And 상기 제1 내지 제 4 냉각로드 각각에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치;를 포함하되, Includes; a cooling water supply device for supplying cooling water to each of the first to fourth cooling rods, 여기서, 상기 냉각수 공급장치는 원료가스가 반응기 내부로 공급되는 시점부터 상기 하부 냉각체의 제2 냉각로드에 가장 낮은 온도를 갖는 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 증착장치.Here, the cooling water supply apparatus polysilicon deposition apparatus characterized in that for supplying the cooling water having the lowest temperature to the second cooling rod of the lower cooling body from the time when the source gas is supplied into the reactor. 제 8 항에 있어서, 상기 반응기가:9. The reactor of claim 8 wherein the reactor is: 상기 반응기의 내부를 외부에서 확인할 수 있도록 해주는 투시창; 및A viewing window for allowing the inside of the reactor to be checked from the outside; And 상기 투시창에 부착되는 열선;A heating wire attached to the viewing window; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 증착장치.Polysilicon deposition apparatus further comprising a.
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