ポリシリコンの製造装置及び方法
【課題】電気加熱の負担を減少させ、電気消耗量を減少させるとともに、従来に比べて短期間にポリシリコンを製造できる装置及び方法を提供する。
【解決手段】反応チャンバーと、前記反応チャンバー内にシランガスを供給するためのガス供給部と、前記ガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するためのレーザー照射部と、前記ポリシリコン粒子を収容するためのポリシリコン粒子収容部とを含んでポリシリコンの製造装置を構成する。
【解決手段】反応チャンバーと、前記反応チャンバー内にシランガスを供給するためのガス供給部と、前記ガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するためのレーザー照射部と、前記ポリシリコン粒子を収容するためのポリシリコン粒子収容部とを含んでポリシリコンの製造装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシリコンに関するもので、より具体的には、レーザーを用いてポリシリコンを製造する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリシリコンは、結晶構造が多結晶状態であるとともに、純度が非常に高いので、現在、半導体素子、太陽電池などに商業的に広く用いられている。
【０００３】
以下、一般的なポリシリコンの製造方法を説明する。
【０００４】
まず、珪石／珪砂（主成分：ＳｉＯ2 ）と黒鉛（主成分：Ｃ）とをアーク放電炉で反応させ、純度が約９９％の金属級Ｓｉ（Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｓｉ：ＭＧ−Ｓｉ）を製造する。
【０００５】
次に、前記Ｍｅ−Ｓｉを出発物質としてガス化工程を通してシラン原料を合成、分離及び精製し、高純度を有するガス状態のシラン原料を製造する。製造される高純度シランガスとしては、化学式ＳｉＨＣｌ3 で表現される三塩化シラン（ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎ：ＴＣＳ）ガスまたは化学式ＳｉＨ４で表現されるモノシラン（ｍｏｎｏｓｉｌａｎ：ＭＳ）ガスがある。
【０００６】
前記三塩化シランガスは、ＭＧ−ＳｉをＨＣｌと反応させて得るもので、前記モノシランガスは、ＭＧ−ＳｉをＳｉＣｌ4 及びＨ2 と反応させたり、またはＭＧ−ＳｉをＳｉＦ4 及びＮａＡｌＨ4 と反応させて得るものである。
【０００７】
次に、化学気相蒸着工程を用いて前記高純度シランガスからシリコンを析出し、固体状態のポリシリコンを製造する。
【０００８】
シランガスは、高温の環境下で水素還元反応及び熱分解反応を通してＳｉ微粒子を生成させるが、このように生成されたＳｉ微粒子が結晶シードの表面に析出され、多結晶のポリシリコンが得られる。
【０００９】
以下、このようにシランガスを用いて固体状態のポリシリコンを製造する従来の方法を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、従来のポリシリコン製造装置の概略図で、これは、鐘形反応器（Ｂｅｌｌ−Ｊａｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）１０を用いてシランガスからポリシリコンを製造する装置に関するものである。以下、図１による装置を用いてポリシリコンを製造する従来の方法を説明する。
【００１１】
まず、前記鐘形反応器１０の内部に約６〜７ｍｍの細い太さを有するＳｉコアフィラメント２０を∩形状に位置させ、前記Ｓｉコアフィラメント２０の末端を電極３０に連結する。次に、予熱器を用いて３００℃以上で予熱することで、前記Ｓｉコアフィラメント２０の比抵抗を低下させ、電気抵抗加熱を可能にする。次に、電極３０を通して所定の電位差の電気を供給し、前記Ｓｉコアフィラメント２０を高い温度で加熱し、シランガス及び水素ガスからなる反応ガスを前記鐘形反応器１０の内部に供給する。そうすると、前記Ｓｉコアフィラメント２０の表面にＳｉが析出されながら、次第に前記Ｓｉコアフィラメント２０の太さが増加するようになる。このような電気抵抗加熱及びＳｉ析出工程を数日〜数十日以上維持し、直径が約１０〜１５ｃｍになる棒形ポリシリコン製品が得られる。
【００１２】
しかしながら、このような従来の方法によると、電気抵抗加熱を用いてシランガスを分解してＳｉを析出する方式上の限界によって、次のような短所がある。
【００１３】
第一に、電気抵抗加熱を用いてシランガスを分解し、Ｓｉを円滑に析出するためには、反応器内部の温度を１０００℃以上に維持すべきであるが、それによって、電気加熱の負担が非常に大きく、電気消耗量が莫大であり、初期設備投資費が非常に高いという短所がある。
【００１４】
第二に、電気抵抗加熱を用いてシランガスを分解し、Ｓｉを析出することで所望の大きさのポリシリコン製品を得るためには、場合によって数十日以上の長期間の時間が必要であるので、生産性が低下するという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記のような従来の短所を解決するために考案されたもので、その目的は、電気加熱の負担を減少させ、電気消耗量を減少させるとともに、従来に比べて短期間にポリシリコンを製造できる装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明は、反応チャンバーと、前記反応チャンバー内にシランガスを供給するためのガス供給部と、前記ガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するためのレーザー照射部と、前記ポリシリコン粒子を収容するためのポリシリコン粒子収容部とを含んで構成されるポリシリコンの製造装置を提供する。
【００１７】
このとき、前記レーザー照射部は、レーザービームが前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行することで、前記ガス供給部と前記ポリシリコン粒子収容部との間の領域に照射されるように設置される。
【００１８】
前記ポリシリコン粒子収容部は、前記反応チャンバーで生成されるポリシリコン粒子が進入できるように開放された入口を通して前記反応チャンバーと連通され、前記反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、前記容器が前記反応チャンバーから分離された後、前記容器の開放された入口を密封するとき、前記容器の内部に酸素が流入することを遮断するために、前記容器を取り囲みながら前記反応チャンバーに連結された補助チャンバーと、を含んで構成される。
【００１９】
また、本発明は、反応チャンバーと、前記反応チャンバー内にシランガスを供給するためのガス供給部と、前記ガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するためのレーザー照射部と、前記ポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成するためのインゴット形成部とを含んで構成されるポリシリコンの製造装置を提供する。
【００２０】
このとき、前記レーザー照射部は、レーザービームが前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行することで、前記ガス供給部と前記インゴット形成部との間の領域に照射されるように設置される。また、前記インゴット形成部は、ポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子が溶融される溶融炉と、前記溶融炉を加熱するための加熱部とを含んで構成される。
【００２１】
前記ガス供給部で供給されるシランガスが前記反応チャンバーの側面と接触することを遮断するために、前記反応チャンバーにエア・カーテン形成部が追加的に形成される。
【００２２】
前記レーザー照射部で照射されるレーザービームが前記反応チャンバーの内部に透過されるように、前記反応チャンバーの所定領域にはウィンドウが形成される。
【００２３】
前記レーザー照射部は、レーザービームを発振するレーザー発振部と、前記発振されたレーザービームの均一度を向上させるための光学系と、レーザービームを受信するレーザーパワー受信部と、を含んで構成され、このとき、前記レーザー発振部及び光学系は前記反応チャンバーの一方側外部に位置し、前記レーザーパワー受信部は前記反応チャンバーの他方側外部に位置する。
【００２４】
また、本発明は、ガス供給部を通して反応チャンバー内にシランガスを供給する工程と、前記反応チャンバー内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する工程と、ポリシリコン粒子収容部で前記ポリシリコン粒子を収容する工程とを含むポリシリコンの製造方法を提供する。
【００２５】
このとき、前記レーザービームを照射する工程は、レーザービームを前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部と前記ポリシリコン粒子収容部との間の領域にレーザービームを照射する工程からなる。
【００２６】
前記ポリシリコン粒子収容部は、前記反応チャンバーで生成されるポリシリコン粒子が進入できるように開放された入口を通して前記反応チャンバーと連通され、前記反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、前記容器を取り囲みながら前記反応チャンバーに連結された補助チャンバーとを含んで構成され、前記ポリシリコン粒子を収容する工程以後に、前記ポリシリコン粒子を収容している容器を前記反応チャンバーから分離した後、前記補助チャンバー内で前記容器の開放された入口に対する密封工程を追加的に行うことができる。
【００２７】
また、本発明は、ガス供給部を通して反応チャンバー内にシランガスを供給する工程と、前記反応チャンバー内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する工程と、インゴット形成部で前記ポリシリコン粒子を収容した後、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成する工程とを含むポリシリコンの製造方法を提供する。
【００２８】
このとき、前記レーザービームを照射する工程は、レーザービームを前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部と前記インゴット形成部との間の領域にレーザービームを照射する工程からなる。
【００２９】
前記シランガスを供給する工程は、供給されるシランガスが前記反応チャンバーの側面と接触することを遮断するために、前記反応チャンバーの側面にエア・カーテンを形成する工程を追加的に含むことができる。
【発明の効果】
【００３０】
上記のような構成の本発明によると、次のような効果がある。
【００３１】
本発明によると、シランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するので、従来の方法に比べて短期間にポリシリコンを得ることができるという長所がある。
【００３２】
すなわち、レーザーは、単一波長の光であるので、分解する原料ガスに対する選択性を有し、高エネルギーのビームであるので、多光子吸収による原料ガスの分解が比較的短期間に容易に行われるという特性がある。したがって、本発明によると、このような特性のレーザービームを用いてシランガスを分解し、ポリシリコン粒子を析出することで、電気抵抗加熱のみを用いてシランガスを分解する従来の方法に比べてシリコン粒子の析出時間が短縮される。
【００３３】
特に、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させるように照射することで、ガス供給部から反応チャンバーの内部に広く供給されるシランガスとレーザービームとの接触面積が増大し、大量のシランガスが短い時間に熱分解されるという利点がある。
【００３４】
また、本発明によると、従来のように結晶シードの表面にポリシリコンを析出するのでなく、結晶シードなしに直接ポリシリコン粒子を析出し、析出されたポリシリコン粒子を溶融してインゴットを製造するので、別途に結晶シードを製造する必要がないという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のポリシリコン製造装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【図３】本発明の別実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付された図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、実施例は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、適宜設計変更可能である。
【００３７】
図２は、本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【００３８】
図２に示すように、本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造装置１は、反応チャンバー１００、ガス供給部２００、レーザー照射部３００及びポリシリコン粒子収容部４００を含んで構成される。
【００３９】
前記反応チャンバー１００は、シランガスが熱分解されながら、ポリシリコン粒子が析出される反応空間である。図示していないが、前記反応チャンバー１００の内部を真空状態に維持するために、真空ポンプが前記反応チャンバー１００に連結され、反応ガスを排気するための排気口が前記反応チャンバー１００に連結される。
【００４０】
前記ガス供給部２００は、前記反応チャンバー１００内に三塩化シランガスまたはモノシランガスなどのシランガスを供給するためのもので、前記反応チャンバー１００の上側に形成される。前記ガス供給部２００は、前記反応チャンバー１００の内部に位置するガス供給ノズル２３０と、前記ガス供給ノズル２３０と連通され、前記反応チャンバー１００の外部まで延長されるガス供給配管２６０とを含んで構成される。また、図示していないが、前記ガス供給配管２６０の末端には、シランガスを収容しているガス供給タンクが連結される。
【００４１】
前記ガス供給タンクに収容しているシランガスは、前記ガス供給配管２６０を通して前記ガス供給ノズル２３０に移動した後、前記ガス供給ノズル２３０から前記反応チャンバー１００内に供給される。供給されるシランガスは、前記反応チャンバー１００の上側から下側に移動するが、このとき、シランガスが反応チャンバー１００の側面と接触することを遮断するために、前記反応チャンバー１００には、エア・カーテン形成部１５０が追加的に構成される。すなわち、エア・カーテン形成部１５０では、アルゴン（Ａｒ）などのガスを前記反応チャンバー１００の上側面から下側面に噴射してエア・カーテンを形成することで、シランガスが反応チャンバー１００の側面と接触することを遮断する。
【００４２】
前記レーザー照射部３００は、前記ガス供給部２００で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を析出するためのものである。前記レーザー照射部３００で照射されるレーザービームは、前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行することで、大量のシランガスを短い時間に熱分解するようになる。すなわち、前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行するレーザービームは、前記ガス供給部２００と前記ポリシリコン粒子収容部４００との間の領域に照射されることで、シランガスを熱分解するようになるが、前記ガス供給部２００で供給されるシランガスは、反応チャンバー１００の上部で広く供給されて下部に移動するので、前記ガス供給部２００と前記ポリシリコン粒子収容部４００との間の領域にレーザービームが照射される場合、レーザービームとシランガスとの接触面積が増大し、大量のシランガスが短い時間に熱分解されるという利点がある。
【００４３】
前記レーザー照射部３００は、ＣＯ2 レーザーなどの赤外線レーザー照射装置からなり、レーザー発振部３２０、光学系３４０及びレーザーパワー受信部３６０を含んで構成される。前記レーザー発振部３２０は、レーザービームを発振するためのもので、前記光学系３４０は、発振されたレーザービームの均一度を向上させるためのもので、前記レーザーパワー受信部３６０は、レーザービームを受信するもので、前記レーザー発振部３２０及び光学系３４０は、前記反応チャンバー１００の一方側外部に位置し、前記レーザーパワー受信部３６０は、前記反応チャンバー１００の他方側外部に位置する。
【００４４】
このように、前記レーザー照射部３００が前記反応チャンバー１００の外部に設置されるので、照射されるレーザービームが前記反応チャンバー１００の内部に透過されるように、前記反応チャンバー１００の所定領域にはウィンドウ１８０が形成される。前記ウィンドウ１８０は、石英またはＺｎＳｅなどの透過性物質を用いて形成する。ただし、前記反応チャンバー１００の全体を石英またはＺｎＳｅなどの透過性物質を用いて形成することもできる。
【００４５】
前記ポリシリコン粒子収容部４００は、前記シランガスの熱分解によって析出されたポリシリコン粒子を収容するためのもので、前記反応チャンバー１００の下側に形成され、自由落下するポリシリコン粒子を収容するようになる。
【００４６】
前記ポリシリコン粒子収容部４００は、容器４１０及び補助チャンバー４３０からなる。前記容器４１０は、開放された入口４１０ａを通して前記反応チャンバー１００と連通される。したがって、前記反応チャンバー１００で生成されるポリシリコン粒子は、前記開放された入口４０１ａを通して前記容器４１０の内部に進入するようになる。このように得られたポリシリコン粒子は、別途の溶融炉で溶融してインゴット形態で製造することができ、このために、前記ポリシリコン粒子を収容している容器４１０を別途の溶融炉に移動させる必要がある。したがって、前記容器４１０は、前記反応チャンバー１００から分離可能に構成される。また、前記容器４１０を別途の溶融炉に移動させる場合、前記容器４１０の内部に酸素が流入すると、前記容器４１０内に収容されたポリシリコン粒子が酸化されるという問題が発生するので、前記容器４１０を前記反応チャンバー１００から分離した後には、前記容器４１０の開放された入口４１０ａを密封する工程が要求される。さらに、前記容器４１０の開放された入口４１０ａを密封するときにも、前記容器４１０内に酸素が流入しない雰囲気で行うべきであるので、前記容器４１０を取り囲むように前記補助チャンバー４３０が形成される。前記補助チャンバー４３０は、前記容器４１０を取り囲みながら前記反応チャンバー１００に連結されており、前記容器４１０が前記反応チャンバー１００から分離された後、前記補助チャンバー４３０内で前記容器４１０の開放された入口４１０ａに対する密封工程が行われるようになり、前記容器４１０内に酸素が流入することが遮断される。
【００４７】
以下、このような図２による製造装置を用いた本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造方法を説明する。
【００４８】
まず、前記ガス供給部２００のガス供給ノズル２３０を通して反応チャンバー１００の内部に三塩化シランガスまたはモノシランガスなどのシランガスを供給する。このとき、反応チャンバー１００内部の圧力は、数ｍＴｏｒｒ〜数百Ｔｏｒｒの範囲内に制御することができる。
【００４９】
また、前記シランガスを供給するとともに、供給されるシランガスが前記反応チャンバー１００の側面と接触することを遮断するために、エア・カーテン形成部１５０を通してアルゴン（Ａr）などのガスを噴射し、前記反応チャンバー１００の側面にエア・カーテンを形成することができる。
【００５０】
次に、前記レーザー照射部３００を通して前記反応チャンバー１００内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する。
【００５１】
このとき、前記レーザービームを前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部２００とポリシリコン粒子収容部４００との間の領域にレーザービームを照射することで、大量のシランガスを短い時間に熱分解してポリシリコン粒子を析出する。
【００５２】
一方、前記シランガスの供給工程とレーザービームの照射工程は同時に進行することもでき、シランガスの供給工程及びレーザービームの照射工程のうちいずれか一つの工程を他の工程より先に進行することもできる。
【００５３】
次に、ポリシリコン粒子収容部４００で前記ポリシリコン粒子を収容する。具体的には、前記反応チャンバー１００と連通される開放された入口４１０ａを通して前記容器４１０内にポリシリコン粒子を収容する。その後、前記容器４１０を前記反応チャンバー１００から分離した後、前記容器４１０を取り囲んでいる前記補助チャンバー４３０内で前記開放された入口４１０ａに対する密封工程を行うことができ、密封された前記容器４１０を別途の溶融炉に移動させ、インゴット形態のポリシリコンを製造することができる。
【００５４】
図３は、本発明の他の実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【００５５】
図３による製造装置は、ポリシリコン粒子収容部４００の代わりにインゴット形成部５００を構成したことを除いては、上述した図２による製造装置と同一である。したがたって、同一の構成に対しては同一の図面符号を付与し、同一の構成に対する具体的な説明は省略する。
【００５６】
図３に示すように、本発明の他の実施例に係るポリシリコンの製造装置は、反応チャンバー１００、ガス供給部２００、レーザー照射部３００及びインゴット形成部５００を含んで構成される。
【００５７】
前記インゴット形成部５００は、前記反応チャンバー１００の下側に形成され、自由落下するポリシリコン粒子を収容するとともに、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成するためのものである。
【００５８】
前記インゴット形成部５００は、溶融炉５１０及び加熱部５３０を含んで構成される。前記溶融炉５１０は、自由落下するポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子が溶融される空間で、前記加熱部５３０は、前記溶融炉５１０を加熱するためのもので、熱線ヒーターからなる。前記加熱部５３０の周りは、絶縁体５５０によって取り囲まれて構成される。一方、前記インゴット形態のポリシリコン粒子を搬出するために、前記インゴット形成部５００を前記反応チャンバー１００から分離可能に構成することができる。
【００５９】
以下、このような図３による製造装置を用いた本発明の他の実施例に係るポリシリコンの製造方法を説明する。上述した実施例と同一の部分に対する具体的な説明は省略する。
【００６０】
まず、前記ガス供給部２００のガス供給ノズル２３０を通して反応チャンバー１００の内部に三塩化シランガスまたはモノシランガスなどのシランガスを供給する。
【００６１】
次に、前記レーザー照射部３００を通して前記反応チャンバー１００内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する。
【００６２】
このとき、前記レーザービームを前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部２００とインゴット形成部５００との間の領域にレーザービームを照射することで、大量のシランガスを短い時間に熱分解してポリシリコン粒子を析出する。
【００６３】
次に、インゴット形成部５００で前記ポリシリコン粒子を収容した後、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成する。このとき、加熱部５３０を通して溶融炉５１０を１０００〜１２００℃の温度で加熱することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 反応チャンバー
２００ ガス供給部
３００ レーザー照射部
４００ ポリシリコン粒子収容部
５００ インゴット形成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシリコンに関するもので、より具体的には、レーザーを用いてポリシリコンを製造する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリシリコンは、結晶構造が多結晶状態であるとともに、純度が非常に高いので、現在、半導体素子、太陽電池などに商業的に広く用いられている。
【０００３】
以下、一般的なポリシリコンの製造方法を説明する。
【０００４】
まず、珪石／珪砂（主成分：ＳｉＯ2 ）と黒鉛（主成分：Ｃ）とをアーク放電炉で反応させ、純度が約９９％の金属級Ｓｉ（Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｓｉ：ＭＧ−Ｓｉ）を製造する。
【０００５】
次に、前記Ｍｅ−Ｓｉを出発物質としてガス化工程を通してシラン原料を合成、分離及び精製し、高純度を有するガス状態のシラン原料を製造する。製造される高純度シランガスとしては、化学式ＳｉＨＣｌ3 で表現される三塩化シラン（ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎ：ＴＣＳ）ガスまたは化学式ＳｉＨ４で表現されるモノシラン（ｍｏｎｏｓｉｌａｎ：ＭＳ）ガスがある。
【０００６】
前記三塩化シランガスは、ＭＧ−ＳｉをＨＣｌと反応させて得るもので、前記モノシランガスは、ＭＧ−ＳｉをＳｉＣｌ4 及びＨ2 と反応させたり、またはＭＧ−ＳｉをＳｉＦ4 及びＮａＡｌＨ4 と反応させて得るものである。
【０００７】
次に、化学気相蒸着工程を用いて前記高純度シランガスからシリコンを析出し、固体状態のポリシリコンを製造する。
【０００８】
シランガスは、高温の環境下で水素還元反応及び熱分解反応を通してＳｉ微粒子を生成させるが、このように生成されたＳｉ微粒子が結晶シードの表面に析出され、多結晶のポリシリコンが得られる。
【０００９】
以下、このようにシランガスを用いて固体状態のポリシリコンを製造する従来の方法を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、従来のポリシリコン製造装置の概略図で、これは、鐘形反応器（Ｂｅｌｌ−Ｊａｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）１０を用いてシランガスからポリシリコンを製造する装置に関するものである。以下、図１による装置を用いてポリシリコンを製造する従来の方法を説明する。
【００１１】
まず、前記鐘形反応器１０の内部に約６〜７ｍｍの細い太さを有するＳｉコアフィラメント２０を∩形状に位置させ、前記Ｓｉコアフィラメント２０の末端を電極３０に連結する。次に、予熱器を用いて３００℃以上で予熱することで、前記Ｓｉコアフィラメント２０の比抵抗を低下させ、電気抵抗加熱を可能にする。次に、電極３０を通して所定の電位差の電気を供給し、前記Ｓｉコアフィラメント２０を高い温度で加熱し、シランガス及び水素ガスからなる反応ガスを前記鐘形反応器１０の内部に供給する。そうすると、前記Ｓｉコアフィラメント２０の表面にＳｉが析出されながら、次第に前記Ｓｉコアフィラメント２０の太さが増加するようになる。このような電気抵抗加熱及びＳｉ析出工程を数日〜数十日以上維持し、直径が約１０〜１５ｃｍになる棒形ポリシリコン製品が得られる。
【００１２】
しかしながら、このような従来の方法によると、電気抵抗加熱を用いてシランガスを分解してＳｉを析出する方式上の限界によって、次のような短所がある。
【００１３】
第一に、電気抵抗加熱を用いてシランガスを分解し、Ｓｉを円滑に析出するためには、反応器内部の温度を１０００℃以上に維持すべきであるが、それによって、電気加熱の負担が非常に大きく、電気消耗量が莫大であり、初期設備投資費が非常に高いという短所がある。
【００１４】
第二に、電気抵抗加熱を用いてシランガスを分解し、Ｓｉを析出することで所望の大きさのポリシリコン製品を得るためには、場合によって数十日以上の長期間の時間が必要であるので、生産性が低下するという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記のような従来の短所を解決するために考案されたもので、その目的は、電気加熱の負担を減少させ、電気消耗量を減少させるとともに、従来に比べて短期間にポリシリコンを製造できる装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明は、反応チャンバーと、前記反応チャンバー内にシランガスを供給するためのガス供給部と、前記ガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するためのレーザー照射部と、前記ポリシリコン粒子を収容するためのポリシリコン粒子収容部とを含んで構成されるポリシリコンの製造装置を提供する。
【００１７】
このとき、前記レーザー照射部は、レーザービームが前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行することで、前記ガス供給部と前記ポリシリコン粒子収容部との間の領域に照射されるように設置される。
【００１８】
前記ポリシリコン粒子収容部は、前記反応チャンバーで生成されるポリシリコン粒子が進入できるように開放された入口を通して前記反応チャンバーと連通され、前記反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、前記容器が前記反応チャンバーから分離された後、前記容器の開放された入口を密封するとき、前記容器の内部に酸素が流入することを遮断するために、前記容器を取り囲みながら前記反応チャンバーに連結された補助チャンバーと、を含んで構成される。
【００１９】
また、本発明は、反応チャンバーと、前記反応チャンバー内にシランガスを供給するためのガス供給部と、前記ガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するためのレーザー照射部と、前記ポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成するためのインゴット形成部とを含んで構成されるポリシリコンの製造装置を提供する。
【００２０】
このとき、前記レーザー照射部は、レーザービームが前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行することで、前記ガス供給部と前記インゴット形成部との間の領域に照射されるように設置される。また、前記インゴット形成部は、ポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子が溶融される溶融炉と、前記溶融炉を加熱するための加熱部とを含んで構成される。
【００２１】
前記ガス供給部で供給されるシランガスが前記反応チャンバーの側面と接触することを遮断するために、前記反応チャンバーにエア・カーテン形成部が追加的に形成される。
【００２２】
前記レーザー照射部で照射されるレーザービームが前記反応チャンバーの内部に透過されるように、前記反応チャンバーの所定領域にはウィンドウが形成される。
【００２３】
前記レーザー照射部は、レーザービームを発振するレーザー発振部と、前記発振されたレーザービームの均一度を向上させるための光学系と、レーザービームを受信するレーザーパワー受信部と、を含んで構成され、このとき、前記レーザー発振部及び光学系は前記反応チャンバーの一方側外部に位置し、前記レーザーパワー受信部は前記反応チャンバーの他方側外部に位置する。
【００２４】
また、本発明は、ガス供給部を通して反応チャンバー内にシランガスを供給する工程と、前記反応チャンバー内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する工程と、ポリシリコン粒子収容部で前記ポリシリコン粒子を収容する工程とを含むポリシリコンの製造方法を提供する。
【００２５】
このとき、前記レーザービームを照射する工程は、レーザービームを前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部と前記ポリシリコン粒子収容部との間の領域にレーザービームを照射する工程からなる。
【００２６】
前記ポリシリコン粒子収容部は、前記反応チャンバーで生成されるポリシリコン粒子が進入できるように開放された入口を通して前記反応チャンバーと連通され、前記反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、前記容器を取り囲みながら前記反応チャンバーに連結された補助チャンバーとを含んで構成され、前記ポリシリコン粒子を収容する工程以後に、前記ポリシリコン粒子を収容している容器を前記反応チャンバーから分離した後、前記補助チャンバー内で前記容器の開放された入口に対する密封工程を追加的に行うことができる。
【００２７】
また、本発明は、ガス供給部を通して反応チャンバー内にシランガスを供給する工程と、前記反応チャンバー内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する工程と、インゴット形成部で前記ポリシリコン粒子を収容した後、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成する工程とを含むポリシリコンの製造方法を提供する。
【００２８】
このとき、前記レーザービームを照射する工程は、レーザービームを前記反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部と前記インゴット形成部との間の領域にレーザービームを照射する工程からなる。
【００２９】
前記シランガスを供給する工程は、供給されるシランガスが前記反応チャンバーの側面と接触することを遮断するために、前記反応チャンバーの側面にエア・カーテンを形成する工程を追加的に含むことができる。
【発明の効果】
【００３０】
上記のような構成の本発明によると、次のような効果がある。
【００３１】
本発明によると、シランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するので、従来の方法に比べて短期間にポリシリコンを得ることができるという長所がある。
【００３２】
すなわち、レーザーは、単一波長の光であるので、分解する原料ガスに対する選択性を有し、高エネルギーのビームであるので、多光子吸収による原料ガスの分解が比較的短期間に容易に行われるという特性がある。したがって、本発明によると、このような特性のレーザービームを用いてシランガスを分解し、ポリシリコン粒子を析出することで、電気抵抗加熱のみを用いてシランガスを分解する従来の方法に比べてシリコン粒子の析出時間が短縮される。
【００３３】
特に、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させるように照射することで、ガス供給部から反応チャンバーの内部に広く供給されるシランガスとレーザービームとの接触面積が増大し、大量のシランガスが短い時間に熱分解されるという利点がある。
【００３４】
また、本発明によると、従来のように結晶シードの表面にポリシリコンを析出するのでなく、結晶シードなしに直接ポリシリコン粒子を析出し、析出されたポリシリコン粒子を溶融してインゴットを製造するので、別途に結晶シードを製造する必要がないという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のポリシリコン製造装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【図３】本発明の別実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付された図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、実施例は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、適宜設計変更可能である。
【００３７】
図２は、本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【００３８】
図２に示すように、本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造装置１は、反応チャンバー１００、ガス供給部２００、レーザー照射部３００及びポリシリコン粒子収容部４００を含んで構成される。
【００３９】
前記反応チャンバー１００は、シランガスが熱分解されながら、ポリシリコン粒子が析出される反応空間である。図示していないが、前記反応チャンバー１００の内部を真空状態に維持するために、真空ポンプが前記反応チャンバー１００に連結され、反応ガスを排気するための排気口が前記反応チャンバー１００に連結される。
【００４０】
前記ガス供給部２００は、前記反応チャンバー１００内に三塩化シランガスまたはモノシランガスなどのシランガスを供給するためのもので、前記反応チャンバー１００の上側に形成される。前記ガス供給部２００は、前記反応チャンバー１００の内部に位置するガス供給ノズル２３０と、前記ガス供給ノズル２３０と連通され、前記反応チャンバー１００の外部まで延長されるガス供給配管２６０とを含んで構成される。また、図示していないが、前記ガス供給配管２６０の末端には、シランガスを収容しているガス供給タンクが連結される。
【００４１】
前記ガス供給タンクに収容しているシランガスは、前記ガス供給配管２６０を通して前記ガス供給ノズル２３０に移動した後、前記ガス供給ノズル２３０から前記反応チャンバー１００内に供給される。供給されるシランガスは、前記反応チャンバー１００の上側から下側に移動するが、このとき、シランガスが反応チャンバー１００の側面と接触することを遮断するために、前記反応チャンバー１００には、エア・カーテン形成部１５０が追加的に構成される。すなわち、エア・カーテン形成部１５０では、アルゴン（Ａｒ）などのガスを前記反応チャンバー１００の上側面から下側面に噴射してエア・カーテンを形成することで、シランガスが反応チャンバー１００の側面と接触することを遮断する。
【００４２】
前記レーザー照射部３００は、前記ガス供給部２００で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を析出するためのものである。前記レーザー照射部３００で照射されるレーザービームは、前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行することで、大量のシランガスを短い時間に熱分解するようになる。すなわち、前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行するレーザービームは、前記ガス供給部２００と前記ポリシリコン粒子収容部４００との間の領域に照射されることで、シランガスを熱分解するようになるが、前記ガス供給部２００で供給されるシランガスは、反応チャンバー１００の上部で広く供給されて下部に移動するので、前記ガス供給部２００と前記ポリシリコン粒子収容部４００との間の領域にレーザービームが照射される場合、レーザービームとシランガスとの接触面積が増大し、大量のシランガスが短い時間に熱分解されるという利点がある。
【００４３】
前記レーザー照射部３００は、ＣＯ2 レーザーなどの赤外線レーザー照射装置からなり、レーザー発振部３２０、光学系３４０及びレーザーパワー受信部３６０を含んで構成される。前記レーザー発振部３２０は、レーザービームを発振するためのもので、前記光学系３４０は、発振されたレーザービームの均一度を向上させるためのもので、前記レーザーパワー受信部３６０は、レーザービームを受信するもので、前記レーザー発振部３２０及び光学系３４０は、前記反応チャンバー１００の一方側外部に位置し、前記レーザーパワー受信部３６０は、前記反応チャンバー１００の他方側外部に位置する。
【００４４】
このように、前記レーザー照射部３００が前記反応チャンバー１００の外部に設置されるので、照射されるレーザービームが前記反応チャンバー１００の内部に透過されるように、前記反応チャンバー１００の所定領域にはウィンドウ１８０が形成される。前記ウィンドウ１８０は、石英またはＺｎＳｅなどの透過性物質を用いて形成する。ただし、前記反応チャンバー１００の全体を石英またはＺｎＳｅなどの透過性物質を用いて形成することもできる。
【００４５】
前記ポリシリコン粒子収容部４００は、前記シランガスの熱分解によって析出されたポリシリコン粒子を収容するためのもので、前記反応チャンバー１００の下側に形成され、自由落下するポリシリコン粒子を収容するようになる。
【００４６】
前記ポリシリコン粒子収容部４００は、容器４１０及び補助チャンバー４３０からなる。前記容器４１０は、開放された入口４１０ａを通して前記反応チャンバー１００と連通される。したがって、前記反応チャンバー１００で生成されるポリシリコン粒子は、前記開放された入口４０１ａを通して前記容器４１０の内部に進入するようになる。このように得られたポリシリコン粒子は、別途の溶融炉で溶融してインゴット形態で製造することができ、このために、前記ポリシリコン粒子を収容している容器４１０を別途の溶融炉に移動させる必要がある。したがって、前記容器４１０は、前記反応チャンバー１００から分離可能に構成される。また、前記容器４１０を別途の溶融炉に移動させる場合、前記容器４１０の内部に酸素が流入すると、前記容器４１０内に収容されたポリシリコン粒子が酸化されるという問題が発生するので、前記容器４１０を前記反応チャンバー１００から分離した後には、前記容器４１０の開放された入口４１０ａを密封する工程が要求される。さらに、前記容器４１０の開放された入口４１０ａを密封するときにも、前記容器４１０内に酸素が流入しない雰囲気で行うべきであるので、前記容器４１０を取り囲むように前記補助チャンバー４３０が形成される。前記補助チャンバー４３０は、前記容器４１０を取り囲みながら前記反応チャンバー１００に連結されており、前記容器４１０が前記反応チャンバー１００から分離された後、前記補助チャンバー４３０内で前記容器４１０の開放された入口４１０ａに対する密封工程が行われるようになり、前記容器４１０内に酸素が流入することが遮断される。
【００４７】
以下、このような図２による製造装置を用いた本発明の一実施例に係るポリシリコンの製造方法を説明する。
【００４８】
まず、前記ガス供給部２００のガス供給ノズル２３０を通して反応チャンバー１００の内部に三塩化シランガスまたはモノシランガスなどのシランガスを供給する。このとき、反応チャンバー１００内部の圧力は、数ｍＴｏｒｒ〜数百Ｔｏｒｒの範囲内に制御することができる。
【００４９】
また、前記シランガスを供給するとともに、供給されるシランガスが前記反応チャンバー１００の側面と接触することを遮断するために、エア・カーテン形成部１５０を通してアルゴン（Ａr）などのガスを噴射し、前記反応チャンバー１００の側面にエア・カーテンを形成することができる。
【００５０】
次に、前記レーザー照射部３００を通して前記反応チャンバー１００内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する。
【００５１】
このとき、前記レーザービームを前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部２００とポリシリコン粒子収容部４００との間の領域にレーザービームを照射することで、大量のシランガスを短い時間に熱分解してポリシリコン粒子を析出する。
【００５２】
一方、前記シランガスの供給工程とレーザービームの照射工程は同時に進行することもでき、シランガスの供給工程及びレーザービームの照射工程のうちいずれか一つの工程を他の工程より先に進行することもできる。
【００５３】
次に、ポリシリコン粒子収容部４００で前記ポリシリコン粒子を収容する。具体的には、前記反応チャンバー１００と連通される開放された入口４１０ａを通して前記容器４１０内にポリシリコン粒子を収容する。その後、前記容器４１０を前記反応チャンバー１００から分離した後、前記容器４１０を取り囲んでいる前記補助チャンバー４３０内で前記開放された入口４１０ａに対する密封工程を行うことができ、密封された前記容器４１０を別途の溶融炉に移動させ、インゴット形態のポリシリコンを製造することができる。
【００５４】
図３は、本発明の他の実施例に係るポリシリコンの製造装置の概略図である。
【００５５】
図３による製造装置は、ポリシリコン粒子収容部４００の代わりにインゴット形成部５００を構成したことを除いては、上述した図２による製造装置と同一である。したがたって、同一の構成に対しては同一の図面符号を付与し、同一の構成に対する具体的な説明は省略する。
【００５６】
図３に示すように、本発明の他の実施例に係るポリシリコンの製造装置は、反応チャンバー１００、ガス供給部２００、レーザー照射部３００及びインゴット形成部５００を含んで構成される。
【００５７】
前記インゴット形成部５００は、前記反応チャンバー１００の下側に形成され、自由落下するポリシリコン粒子を収容するとともに、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成するためのものである。
【００５８】
前記インゴット形成部５００は、溶融炉５１０及び加熱部５３０を含んで構成される。前記溶融炉５１０は、自由落下するポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子が溶融される空間で、前記加熱部５３０は、前記溶融炉５１０を加熱するためのもので、熱線ヒーターからなる。前記加熱部５３０の周りは、絶縁体５５０によって取り囲まれて構成される。一方、前記インゴット形態のポリシリコン粒子を搬出するために、前記インゴット形成部５００を前記反応チャンバー１００から分離可能に構成することができる。
【００５９】
以下、このような図３による製造装置を用いた本発明の他の実施例に係るポリシリコンの製造方法を説明する。上述した実施例と同一の部分に対する具体的な説明は省略する。
【００６０】
まず、前記ガス供給部２００のガス供給ノズル２３０を通して反応チャンバー１００の内部に三塩化シランガスまたはモノシランガスなどのシランガスを供給する。
【００６１】
次に、前記レーザー照射部３００を通して前記反応チャンバー１００内にレーザービームを照射することで、前記シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する。
【００６２】
このとき、前記レーザービームを前記反応チャンバー１００の一方側から他方側に進行させ、前記ガス供給部２００とインゴット形成部５００との間の領域にレーザービームを照射することで、大量のシランガスを短い時間に熱分解してポリシリコン粒子を析出する。
【００６３】
次に、インゴット形成部５００で前記ポリシリコン粒子を収容した後、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成する。このとき、加熱部５３０を通して溶融炉５１０を１０００〜１２００℃の温度で加熱することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 反応チャンバー
２００ ガス供給部
３００ レーザー照射部
４００ ポリシリコン粒子収容部
５００ インゴット形成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応チャンバーと、
その反応チャンバー内にシランガスを供給するガス供給部と、
そのガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するレーザー照射部と、
得られたポリシリコン粒子を収容するポリシリコン粒子収容部と、を備える
ことを特徴とするポリシリコンの製造装置。
【請求項２】
レーザー照射部が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とポリシリコン粒子収容部との間の領域に照射する
請求項１に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項３】
ポリシリコン粒子収容部が、反応チャンバーで生成されたポリシリコン粒子が進入可能な開口を介して反応チャンバーと連通され、反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、その容器が反応チャンバーから分離された後、容器の開口を密封するとき、容器の内部に酸素が流入することを遮断するために、容器を取り囲みながら反応チャンバーに連結された補助チャンバーと、を備える
請求項１または２に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項４】
ポリシリコン粒子収容部が、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成するインゴット形成部を備える
請求項１ないし３のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項５】
レーザー照射部が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とインゴット形成部との間の領域に照射する
請求項４に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項６】
インゴット形成部が、ポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子を溶融する溶融炉と、溶融炉を加熱する加熱部と、を備える
請求項４または５に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項７】
ガス供給部で供給されるシランガスが、反応チャンバーの側面と接触することを遮断するエア・カーテン形成部を、反応チャンバーに設けた
請求項１ないし６のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項８】
レーザー照射部で照射されるレーザービームを、反応チャンバーの内部に透過させるウィンドウを、反応チャンバーに設けた
請求項１ないし７のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項９】
レーザー照射部が、レーザービームを発振するレーザー発振部と、発振されたレーザービームの均一度を向上させる光学系と、レーザービームを受信するレーザーパワー受信部と、を備え、
レーザー発振部及び光学系が、反応チャンバーの一方側外部に位置し、レーザーパワー受信部が、反応チャンバーの他方側外部に位置する
請求項１ないし８のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項１０】
ガス供給部を通して反応チャンバー内にシランガスを供給する工程と、
反応チャンバー内にレーザービームを照射することで、シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する工程と、
ポリシリコン粒子をポリシリコン粒子収容部で収容する工程と、を有する
ことを特徴とするポリシリコンの製造方法。
【請求項１１】
レーザービームを照射する工程が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とポリシリコン粒子収容部との間の領域に照射する工程である
請求項１０に記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１２】
ポリシリコン粒子収容部が、反応チャンバーで生成されるポリシリコン粒子が進入可能な開口を介して反応チャンバーと連通され、反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、その容器を取り囲みながら反応チャンバーに連結された補助チャンバーとを備えた構成において、
ポリシリコン粒子を収容する工程以後に、ポリシリコン粒子を収容している容器を反応チャンバーから分離した後、補助チャンバー内で容器の開口に対する密封工程を行う
請求項１０または１１に記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１３】
ポリシリコン粒子をポリシリコン粒子収容部で収容する工程において、インゴット形成部でポリシリコン粒子を収容した後、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成する工程を有する
請求項１０ないし１２のいずれかに記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１４】
レーザービームを照射する工程が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とインゴット形成部との間の領域に照射する工程である
請求項１３に記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１５】
シランガスを供給する工程が、供給されるシランガスが反応チャンバーの側面と接触することを遮断するために、反応チャンバーの側面にエア・カーテンを形成する工程を有する
請求項１０ないし１４のいずれかに記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１】
反応チャンバーと、
その反応チャンバー内にシランガスを供給するガス供給部と、
そのガス供給部で供給されるシランガスにレーザービームを照射し、シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成するレーザー照射部と、
得られたポリシリコン粒子を収容するポリシリコン粒子収容部と、を備える
ことを特徴とするポリシリコンの製造装置。
【請求項２】
レーザー照射部が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とポリシリコン粒子収容部との間の領域に照射する
請求項１に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項３】
ポリシリコン粒子収容部が、反応チャンバーで生成されたポリシリコン粒子が進入可能な開口を介して反応チャンバーと連通され、反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、その容器が反応チャンバーから分離された後、容器の開口を密封するとき、容器の内部に酸素が流入することを遮断するために、容器を取り囲みながら反応チャンバーに連結された補助チャンバーと、を備える
請求項１または２に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項４】
ポリシリコン粒子収容部が、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成するインゴット形成部を備える
請求項１ないし３のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項５】
レーザー照射部が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とインゴット形成部との間の領域に照射する
請求項４に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項６】
インゴット形成部が、ポリシリコン粒子を収容し、収容したポリシリコン粒子を溶融する溶融炉と、溶融炉を加熱する加熱部と、を備える
請求項４または５に記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項７】
ガス供給部で供給されるシランガスが、反応チャンバーの側面と接触することを遮断するエア・カーテン形成部を、反応チャンバーに設けた
請求項１ないし６のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項８】
レーザー照射部で照射されるレーザービームを、反応チャンバーの内部に透過させるウィンドウを、反応チャンバーに設けた
請求項１ないし７のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項９】
レーザー照射部が、レーザービームを発振するレーザー発振部と、発振されたレーザービームの均一度を向上させる光学系と、レーザービームを受信するレーザーパワー受信部と、を備え、
レーザー発振部及び光学系が、反応チャンバーの一方側外部に位置し、レーザーパワー受信部が、反応チャンバーの他方側外部に位置する
請求項１ないし８のいずれかに記載のポリシリコンの製造装置。
【請求項１０】
ガス供給部を通して反応チャンバー内にシランガスを供給する工程と、
反応チャンバー内にレーザービームを照射することで、シランガスを熱分解してポリシリコン粒子を形成する工程と、
ポリシリコン粒子をポリシリコン粒子収容部で収容する工程と、を有する
ことを特徴とするポリシリコンの製造方法。
【請求項１１】
レーザービームを照射する工程が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とポリシリコン粒子収容部との間の領域に照射する工程である
請求項１０に記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１２】
ポリシリコン粒子収容部が、反応チャンバーで生成されるポリシリコン粒子が進入可能な開口を介して反応チャンバーと連通され、反応チャンバーから分離可能に構成された容器と、その容器を取り囲みながら反応チャンバーに連結された補助チャンバーとを備えた構成において、
ポリシリコン粒子を収容する工程以後に、ポリシリコン粒子を収容している容器を反応チャンバーから分離した後、補助チャンバー内で容器の開口に対する密封工程を行う
請求項１０または１１に記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１３】
ポリシリコン粒子をポリシリコン粒子収容部で収容する工程において、インゴット形成部でポリシリコン粒子を収容した後、収容したポリシリコン粒子を溶融してインゴットを形成する工程を有する
請求項１０ないし１２のいずれかに記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１４】
レーザービームを照射する工程が、レーザービームを反応チャンバーの一方側から他方側に進行させ、ガス供給部とインゴット形成部との間の領域に照射する工程である
請求項１３に記載のポリシリコンの製造方法。
【請求項１５】
シランガスを供給する工程が、供給されるシランガスが反応チャンバーの側面と接触することを遮断するために、反応チャンバーの側面にエア・カーテンを形成する工程を有する
請求項１０ないし１４のいずれかに記載のポリシリコンの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２４１６７３（Ｐ２０１０−２４１６７３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９２８２（Ｐ２００９−１９９２８２）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（５０９２４４８９１）ティーエスティーアイ テック コーポレート リミテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】ＴＳＴＩ Ｔｅｃｈ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（５０９２４４８９１）ティーエスティーアイ テック コーポレート リミテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】ＴＳＴＩ Ｔｅｃｈ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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