[RU]

1. Реакторная система, предназначенная для производства кремния, которая содержит следующие коснтруктивные элементы: реакционный котел, имеющий внутреннюю область, ограниченную посредством одной или нескольких стенок и предназначенный для удержания газа, содержащего первый газообразный химический компонент, представляющий собой по меньшей мере один из газа силана (SiH ₄ ), газа трихлорсилана (SiHCl ₃ ) или газа дихлорсилана (SiH ₂ Cl ₂ ), поддон с нагреваемой плоской нижней поверхностью, расположенный внутри реакционного котла, снабженный устройством механической вибрации для приведения поддона в колебательное движение в вертикальном направлении, при этом поддон имеет вертикальную стенку, расположенную по всему его периметру, при этом средство для нагрева поддона содержит по меньшей мере один излучающий или электрорезистивный нагревательный элемент, заключенный в герметичный контейнер в реакционном котле, который содержит термоизоляционный материал, который окружает средство нагрева со всех сторон, кроме части, которая контактирует с нижней плоской поверхностью поддона, при этом устройство механической вибрации предназначено для обеспечения механической вибрации поддона и создания псевдоожиженного слоя частиц пыли, гранул или других частиц, содержащихся в поддоне, при заданной амплитуде, частоте или высоте периметровой стенки; система подачи газа, содержащего первый газообразный химический компонент, на поверхность частиц пыли, гранул или других частиц, находящихся в поддоне; система сбора, расположенная снизу относительно поддона и проходящая за внутренний периметр поддона на расстояние, обеспечивающее улавливание большей части полученного продукта реакции, который выходит вследствие вибрации из поддона через периметровую стенку.

2. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере одно из следующего: эксцентрический маховик, пьезоэлектрический преобразователь или акустический преобразователь.

3. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний в диапазоне заданных частот от приблизительно 1 до 4000 циклов/мин при заданной амплитуде от приблизительно 1/100 до 4 дюймов, и высота периметровой стенки составляет от 1/2 до 5 дюймов.

4. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой в диапазоне от приблизительно 500 до 3500 циклов/мин при заданной амплитуде от приблизительно 1/64 до 1/4 дюйма, и высота периметровой стенки составляет от 1/2 до 3 дюймов.

5. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой в диапазоне от приблизительно 1000 до 3000 циклов/мин.

6. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой приблизительно 2500 циклов/мин.

7. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне от приблизительно 1/100 дюйма до 4 дюймов.

8. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне от приблизительно 1/64 до 1/4 дюйма.

9. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне приблизительно от 1/32 до 1/8 дюйма.

10. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой, составляющей приблизительно 1/64 дюйма.

11. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя область реакционного котла предназначена для заполненения газом, содержащим первый химический компонент и третий нереакционноспособный компонент.

12. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что реакционный котел содержит по меньшей мере одну стенку, причем по меньшей мере одна стенка поддерживается охлажденной посредством охладительной рубашки или охлаждающих пластин для воздушного охлаждения, расположенных снаружи реакционного котла.

13. Реакторная система по п.12, отличающаяся тем, что охладительная рубашка выполнена с возможностью обеспечения протекания через нее хладагента, который имеет температуру и скорость потока, контролируемые с установлением желаемого низкого значения температуры газа во внутренней области реакционного котла.

14. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла в пределах 30-500°C.

15. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла в пределах 50-300°C.

16. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла равной 100°C.

17. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла равной 50°C.

18. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 100-1300°C.

19. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 100-900°C.

20. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 200-700°C.

21. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 300-600°C.

22. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона равной приблизительно 450°C.

23. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля скорости распада первого компонента посредством регулировки температуры нижней поверхности поддона.

24. Реакторная система по п.23, отличающаяся тем, что периметровая стенка образует замкнутую поверхность, проходящую вверх от нижней поверхности поддона.

25. Реакторная система по п.24, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью формирования больших гранул путем увеличения высоты периметровой стенки и формирования меньших гранул путем уменьшения высоты периметровой стенки.

26. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания манометрического давления газа во внутренней области реакционного котла в пределах 7-200 фунтов/кв. дюйм.

27. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью добавления к газу во внутренней области реакционного котла, содержащему первый химический компонент, третьего нереакционноспособного компонента, и извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.

28. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного добавления в реакционный котел газа, содержащего первый химический компонент и третий нереакционноспособный компонент, и непрерывного извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.

29. Реакторная система по п.28, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного осуществления контроля степени преобразования первого химического компонента посредством отбора образцов парового пространства внутри реакционного котла.

30. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью периодического добавления газа, содержащего первый химический компонент и третий нереакционноспособный компонент, и периодического извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.

31. Реакторная система по п.30, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного осуществления контроля степени преобразования первого химического компонента посредством отбора образцов парового пространства внутри реакционного котла и/или посредством контроля повышения или снижения давления в реакционном котле.

32. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью добавления в реакционный котел газа, состоящего из газа силана (SiH ₄ ) и разжижителя в виде водорода, извлечения из реакционного котла газа, состоящего из непрореагировавшего газа силана, разжижителя в виде водорода и газообразного водорода, образованного в результате реакции распада, и добавления пыли и гранул, состоящих из кремния, в слой.

33. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью обеспечивать производство поликремния путем распада газа силана, при этом указанный поликремний оседает на пыли, формирующей гранулы, а также на гранулах, формирующих большие по размеру гранулы.

34. Реакторная система по п.33, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью сбора гранул непрерывно со слоя и регулирования среднего размера собранных гранул посредством регулировки высоты периметровой стенки поддона.

35. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью формирования больших по размеру гранул посредством увеличения высоты периметровой стенки контейнера и формирования меньших по размеру гранул посредством уменьшения высоты периметровой стенки контейнера.

36. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/100-1/4 дюйма в диаметре.

37. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/64-3/16 дюйма в диаметре.

38. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/32-1/8 дюйма в диаметре.

39. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул равным 1/8 дюйма в диаметре.

40. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 5-300 фунтов/кв. дюйм.

41. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 14,7-200 фунтов/кв. дюйм.

42. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 30-100 фунтов/кв. дюйм.

43. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла равным 70 фунтов/кв. дюйм.

44. Реакторная система по п.30, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла вначале периодической реакции равным 14,7 фунтов/кв. дюйм, а в конце периодической реакции - в пределах 28-32 фунта/кв. дюйм.

45. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования первого химического компонента посредством регулировки температуры слоя, заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации, концентрации первых компонентов в реакционном котле, давления газа в реакционном котле и времени выдерживания газа в реакционном котле.

46. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования силана посредством регулировки температуры слоя, заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации, концентрации первых компонентов в реакционном котле, давления газа в реакционном котле и времени выдерживания газа в реакционном котле.

47. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 20-100%.

48. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 40-100%.

49. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 80-100%.

50. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана равным 98%.

51. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/4 до 15 дюймов.

52. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 15 дюймов.

53. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 5 дюймов.

54. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 3 дюймов.

55. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки составляет приблизительно 2 дюйма.

56. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, нижняя поверхность поддона выполнена из металла, или графита, или из комбинации металла и графита.

57. Реакторная система по п.56, отличающаяся тем, что металл представляет собой нержавеющую сталь марки 316 SS или никель.

58. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью обеспечивать скорость образования гранул, которая соответствует скорости образования пыли.

59. Реакторная система по п.58, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования скорости образования пыли посредством регулировки заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации и высоты периметровой стенки сторон.

60. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью рекуперации водорода, извлекаемого из реакционного котла для применения в сопутствующих процессах производства силана или для продажи.

61. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования остаточной концентрации газообразного водорода, захваченного гранулами или включенного во второй химический компонент, содержащий гранулы, посредством регулировки концентрации разжижителя в виде водорода в газе, добавляемом в реакционный котел.

62. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-90 мол.%.

63. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-80 мол.%.

64. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-50 мол.%.

65. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-20 мол.%.

66. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что дополнительно содержит выходной шлюзовый бункер, содержащий два или более запорных клапана и промежуточную вторую защитную оболочку, при этом система выполнена с возможностью удаления частиц, выходящих за пределы поддона, из реакционного котла через выходной шлюзовый бункер.

67. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит входной шлюзовый бункер, содержащий два или более запорных клапана и промежуточную вторую защитную оболочку, соединенную с внутренней областью реакционного котла и функционирующую для избирательной подачи частиц во внутреннюю область реакционного котла.

(57) Реферат / Формула:

1. Реакторная система, предназначенная для производства кремния, которая содержит следующие коснтруктивные элементы: реакционный котел, имеющий внутреннюю область, ограниченную посредством одной или нескольких стенок и предназначенный для удержания газа, содержащего первый газообразный химический компонент, представляющий собой по меньшей мере один из газа силана (SiH ₄ ), газа трихлорсилана (SiHCl ₃ ) или газа дихлорсилана (SiH ₂ Cl ₂ ), поддон с нагреваемой плоской нижней поверхностью, расположенный внутри реакционного котла, снабженный устройством механической вибрации для приведения поддона в колебательное движение в вертикальном направлении, при этом поддон имеет вертикальную стенку, расположенную по всему его периметру, при этом средство для нагрева поддона содержит по меньшей мере один излучающий или электрорезистивный нагревательный элемент, заключенный в герметичный контейнер в реакционном котле, который содержит термоизоляционный материал, который окружает средство нагрева со всех сторон, кроме части, которая контактирует с нижней плоской поверхностью поддона, при этом устройство механической вибрации предназначено для обеспечения механической вибрации поддона и создания псевдоожиженного слоя частиц пыли, гранул или других частиц, содержащихся в поддоне, при заданной амплитуде, частоте или высоте периметровой стенки; система подачи газа, содержащего первый газообразный химический компонент, на поверхность частиц пыли, гранул или других частиц, находящихся в поддоне; система сбора, расположенная снизу относительно поддона и проходящая за внутренний периметр поддона на расстояние, обеспечивающее улавливание большей части полученного продукта реакции, который выходит вследствие вибрации из поддона через периметровую стенку.

2. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере одно из следующего: эксцентрический маховик, пьезоэлектрический преобразователь или акустический преобразователь.

3. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний в диапазоне заданных частот от приблизительно 1 до 4000 циклов/мин при заданной амплитуде от приблизительно 1/100 до 4 дюймов, и высота периметровой стенки составляет от 1/2 до 5 дюймов.

4. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой в диапазоне от приблизительно 500 до 3500 циклов/мин при заданной амплитуде от приблизительно 1/64 до 1/4 дюйма, и высота периметровой стенки составляет от 1/2 до 3 дюймов.

5. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой в диапазоне от приблизительно 1000 до 3000 циклов/мин.

6. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой приблизительно 2500 циклов/мин.

7. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне от приблизительно 1/100 дюйма до 4 дюймов.

8. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне от приблизительно 1/64 до 1/4 дюйма.

9. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне приблизительно от 1/32 до 1/8 дюйма.

10. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой, составляющей приблизительно 1/64 дюйма.

11. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя область реакционного котла предназначена для заполненения газом, содержащим первый химический компонент и третий нереакционноспособный компонент.

12. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что реакционный котел содержит по меньшей мере одну стенку, причем по меньшей мере одна стенка поддерживается охлажденной посредством охладительной рубашки или охлаждающих пластин для воздушного охлаждения, расположенных снаружи реакционного котла.

13. Реакторная система по п.12, отличающаяся тем, что охладительная рубашка выполнена с возможностью обеспечения протекания через нее хладагента, который имеет температуру и скорость потока, контролируемые с установлением желаемого низкого значения температуры газа во внутренней области реакционного котла.

14. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла в пределах 30-500°C.

15. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла в пределах 50-300°C.

16. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла равной 100°C.

17. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла равной 50°C.

18. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 100-1300°C.

19. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 100-900°C.

20. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 200-700°C.

21. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 300-600°C.

22. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона равной приблизительно 450°C.

23. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля скорости распада первого компонента посредством регулировки температуры нижней поверхности поддона.

24. Реакторная система по п.23, отличающаяся тем, что периметровая стенка образует замкнутую поверхность, проходящую вверх от нижней поверхности поддона.

25. Реакторная система по п.24, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью формирования больших гранул путем увеличения высоты периметровой стенки и формирования меньших гранул путем уменьшения высоты периметровой стенки.

26. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания манометрического давления газа во внутренней области реакционного котла в пределах 7-200 фунтов/кв. дюйм.

27. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью добавления к газу во внутренней области реакционного котла, содержащему первый химический компонент, третьего нереакционноспособного компонента, и извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.

28. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного добавления в реакционный котел газа, содержащего первый химический компонент и третий нереакционноспособный компонент, и непрерывного извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.

29. Реакторная система по п.28, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного осуществления контроля степени преобразования первого химического компонента посредством отбора образцов парового пространства внутри реакционного котла.

30. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью периодического добавления газа, содержащего первый химический компонент и третий нереакционноспособный компонент, и периодического извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.

31. Реакторная система по п.30, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного осуществления контроля степени преобразования первого химического компонента посредством отбора образцов парового пространства внутри реакционного котла и/или посредством контроля повышения или снижения давления в реакционном котле.

32. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью добавления в реакционный котел газа, состоящего из газа силана (SiH ₄ ) и разжижителя в виде водорода, извлечения из реакционного котла газа, состоящего из непрореагировавшего газа силана, разжижителя в виде водорода и газообразного водорода, образованного в результате реакции распада, и добавления пыли и гранул, состоящих из кремния, в слой.

33. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью обеспечивать производство поликремния путем распада газа силана, при этом указанный поликремний оседает на пыли, формирующей гранулы, а также на гранулах, формирующих большие по размеру гранулы.

34. Реакторная система по п.33, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью сбора гранул непрерывно со слоя и регулирования среднего размера собранных гранул посредством регулировки высоты периметровой стенки поддона.

35. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью формирования больших по размеру гранул посредством увеличения высоты периметровой стенки контейнера и формирования меньших по размеру гранул посредством уменьшения высоты периметровой стенки контейнера.

36. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/100-1/4 дюйма в диаметре.

37. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/64-3/16 дюйма в диаметре.

38. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/32-1/8 дюйма в диаметре.

39. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул равным 1/8 дюйма в диаметре.

40. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 5-300 фунтов/кв. дюйм.

41. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 14,7-200 фунтов/кв. дюйм.

42. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 30-100 фунтов/кв. дюйм.

43. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла равным 70 фунтов/кв. дюйм.

44. Реакторная система по п.30, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла вначале периодической реакции равным 14,7 фунтов/кв. дюйм, а в конце периодической реакции - в пределах 28-32 фунта/кв. дюйм.

45. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования первого химического компонента посредством регулировки температуры слоя, заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации, концентрации первых компонентов в реакционном котле, давления газа в реакционном котле и времени выдерживания газа в реакционном котле.

46. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования силана посредством регулировки температуры слоя, заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации, концентрации первых компонентов в реакционном котле, давления газа в реакционном котле и времени выдерживания газа в реакционном котле.

47. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 20-100%.

48. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 40-100%.

49. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 80-100%.

50. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана равным 98%.

51. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/4 до 15 дюймов.

52. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 15 дюймов.

53. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 5 дюймов.

54. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 3 дюймов.

55. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки составляет приблизительно 2 дюйма.

56. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, нижняя поверхность поддона выполнена из металла, или графита, или из комбинации металла и графита.

57. Реакторная система по п.56, отличающаяся тем, что металл представляет собой нержавеющую сталь марки 316 SS или никель.

58. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью обеспечивать скорость образования гранул, которая соответствует скорости образования пыли.

59. Реакторная система по п.58, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования скорости образования пыли посредством регулировки заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации и высоты периметровой стенки сторон.

60. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью рекуперации водорода, извлекаемого из реакционного котла для применения в сопутствующих процессах производства силана или для продажи.

61. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования остаточной концентрации газообразного водорода, захваченного гранулами или включенного во второй химический компонент, содержащий гранулы, посредством регулировки концентрации разжижителя в виде водорода в газе, добавляемом в реакционный котел.

62. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-90 мол.%.

63. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-80 мол.%.

64. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-50 мол.%.

65. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-20 мол.%.

66. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что дополнительно содержит выходной шлюзовый бункер, содержащий два или более запорных клапана и промежуточную вторую защитную оболочку, при этом система выполнена с возможностью удаления частиц, выходящих за пределы поддона, из реакционного котла через выходной шлюзовый бункер.

67. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит входной шлюзовый бункер, содержащий два или более запорных клапана и промежуточную вторую защитную оболочку, соединенную с внутренней областью реакционного котла и функционирующую для избирательной подачи частиц во внутреннюю область реакционного котла.

---

Евразийское ои 025524 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201370086
(22) Дата подачи заявки 2011.09.28
(51) Int. Cl. C23C16/44 (2006.01) C23C16/448 (2006.01) C23C16/52 (2006.01) H01L 21/205 (2006.01)
(54) РЕАКТОРНЫЕ СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОГО ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ СЛОЯ И СПОСОБЫ, ПРИГОДНЫЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРЕМНИЯ
(31) 61/390,977
(32) 2010.10.07
(33) US
(43) 2013.07.30
(86) PCT/US2011/053675
(87) WO 2012/047695 2012.04.12
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
РОКСТАР ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛЛС
(US)
(72) Изобретатель:
Дассель Марк В. (US)
(74) Представитель:
Носырева Е.Л. (RU)
(56) US-A-5298296 US-A-3640767 JP-A-06003866 KR-A-1020070048169
(57) Системы и способы механического псевдоожижения обеспечивают эффективное, рентабельное производство кремния. Частицы могут подаваться в нагретый лоток или поддон, который подвергается воздействию колебаний или вибраций с тем, чтобы обеспечить реакционную поверхность. Частицы перемещаются вниз в лотке или поддоне, а продукт реакции перемещается вверх в лотке или поддоне по мере того как продукт реакции достигает необходимого состояния. Отходящие газы могут повторно использоваться.
Перекрестная ссылка на родственную заявку
Данная заявка заявляет приоритет согласно разделу 35 свода законов США, пункт 119(e) предварительной заявки на патент США №. 61/390,977, поданной 7 октября 2010 г, которая во всей своей полноте включена в данное описание посредством ссылки.
Область техники
Данное раскрытие относится к реакторам механического псевдоожижения, которые могут быть пригодны для производства кремния, например поликремния, например, посредством химического па-рофазного осаждения.
Предпосышки изобретения
Кремний, в частности поликремний, является основным материалом, из которого изготавливается большое разнообразие полупроводниковых изделий. Кремний составляет основу многих технологий интегральных схем, а также фотоэлектрических преобразователей. Особым спросом в промышленности пользуется кремний высокой чистоты.
Процессы для производства поликремния могут осуществляться в реакционных устройствах различных типов, включая реакторы химического парофазного осаждения и реакторы с псевдоожиженным слоем. Различные аспекты процесса химического парофазного осаждения (ХПО), в частности процесс производства кремния фирмы Siemens или кристаллизация на "раскаленной проволоке", были описаны, например, в ряде патентов США или в опубликованных заявках (см., например, патенты США № 3,011,877; № 3,099,534, № 3,147,141, № 4,150,168, № 4,179,530, № 4,311 ,545 и № 5,118,485).
Как силан, так и трихлорсилан используются в качестве загружаемых материалов для производства поликремния. Силан является более доступным в качестве исходного сырья высокой чистоты, поскольку он более прост в очистке, чем трихлорсилан. Производство трихлорсилана вносит примеси бора и фосфора, которые трудно удалить, поскольку они имеют температуры кипения, близкие к температуре кипения самого трихлорсилана. Хотя как силан, так и трихлорсилан используются в качестве исходного сырья в реакторах химического парофазного осаждения типа Siemens, в таких ректорах более часто используется трихлорсилан. С другой стороны, силан чаще используется в качестве исходного сырья для производства поликремния в реакторах с псевдоожиженным слоем.
Силан имеет недостатки при использовании в качестве исходного сырья или в случае химического парофазного осаждения, или в случае реакторов с псевдоожиженным слоем. Для производства поликремния из силана в реакторе химического парофазного осаждения типа Siemens может требоваться до двух раз больше электроэнергии по сравнению с производством в таком реакторе поликремния из три-хлорсилана. Кроме того, капитальные затраты являются высокими, поскольку реактор химического па-рофазного осаждения типа Siemens обеспечивает выработку лишь приблизительно половины количества поликремния из силана, по сравнению с выходом поликремния из трихлорсилана. Таким образом, преимущества, являющиеся следствием более высокой чистоты силана, нивелируются более высокими капитальными и эксплуатационными затратами при производстве поликремния из силана в реакторе химического парофазного осаждения типа Siemens. Это привело к широкому применению трихлорсилана в качестве загружаемого материала для производства поликремния в таких реакторах.
Силан в качестве исходного сырья для производства поликремния в реакторах с псевдоожиженным слоем обладает преимуществами в отношении потребления электроэнергии по сравнению с реакторами химического парофазного осаждения типа Siemens. Однако существуют недостатки, которые нивелируют преимущества в отношении эксплуатационных затрат. При использовании реакторов с псевдоожи-женным слоем сам по себе процесс может в результате давать поликремний низкого качества, даже при высокой чистоте исходного сырья. Например, может образовываться поликремневая пыль, которая может препятствовать работе посредством формирования зернистого материала внутри реактора и может также уменьшать общий выход. Кроме того, поликремний, производимый в реакторе с псевдоожижен-ным слоем, может содержать остаточный газообразный водород, который посредством последующей обработке должен быть удален. Кроме того, поликремний, производимый в реакторе с псевдоожижен-ным слоем, может также содержать примеси металлов вследствие абразивных условий внутри псевдо-ожиженного слоя. Таким образом, хотя силан высокой чистоты может быть легкодоступным, его применение в качестве исходного сырья для производства поликремния в реакторах обоих типов может быть ограничено вышеуказанными недостатками.
Реакторы химического парофазного осаждения могут использоваться для преобразования первых химических компонентов, присутствующих в парообразной или газообразной форме, в твердый материал. Осаждение может включать и, как правило, включает химическое преобразование первых химических компонентов в один или несколько вторых химических компонентов, при этом один из вторых химических компонентов представляет собой нелетучий компонент.
Химическое осаждение вызывается посредством нагрева подложки до определенной высокой температуры, при воздействии которой первый химический компонент распадается на один или несколько вышеупомянутых вторых химических компонентов, при этом один из вторых химических компонентов представляет собой, по существу, нелетучий компонент. Твердые вещества, образованные и осажденные таким образом, могут быть в форме последовательных кольцевых слоев, осажденных на объемных фор
мах, таких как неподвижные стержни, или осажденных на подвижных подложках, таких как гранулы или другие частицы.
В настоящее время гранулы производят, или вытапливают, в реакторе с псевдоожиженным слоем, где скопление пыли, состоящей из желаемого продукта реакции распада, выполняющей функцию затравки для дополнительного роста, и предварительно сформированных гранул, также состоящих из желаемого продукта реакции распада, суспендируют, или псевдоожижают, посредством газового потока, состоящего из первых химических компонентов и, обычно, из третьих нереакционноспособных газовых химических компонентов, при этом пыль и гранулы выполняют функцию подложки, на которую осаждается один из вторых химических компонентов.
В этой системе третий нереакционноспособный химический компонент выполняет две ключевые функции. Во-первых, третий нереакционноспособный компонент выполняет функцию разжижителя для контроля степени распада с тем, чтобы избыточная пыль, потенциальная потеря выхода, не формировалась в реакторе распада. В этой функции третий нереакционноспособный компонент обычно является главным образом преобладающим компонентом. Во-вторых, третий нереакционноспособный компонент представляет собой средство, посредством которого псевдоожижается слой пыли и гранул. Для осуществления этой второй функции требуется большой объемной скорости потока третьего нереакционноспо-собного газового компонента. Большая объемная скорость потока в результате приводит к большим энергозатратам и проблемам, связанным с образованием чрезмерного количества пыли, вследствие абразивных сил внутри псевдоожиженного слоя, а также к потере выхода, вследствие выдувания пыли из слоя.
Краткое описание изобретения
Как было указано в этом документе, пыль, гранулы или другие частицы механически суспендируют, или псевдоожижают, и, таким образом, подвергают воздействию первых химических компонентов без необходимости в потоке псевдоожижающего газа. Механическое суспендирование, или псевдоожижение, происходит для того, чтобы подвергнуть частицы воздействию первых химических компонентов посредством повторяющейся передачи импульсов в переменном вертикальном и/или горизонтальном направлении и/или посредством механических подъемных устройств. Передача импульсов производится посредством механической вибрации, при этом пыль, гранулы и/или другие частицы нагреваются и контактируют с первыми химическими компонентами. Второй химический компонент, полученный при распаде первых химических компонентов, оседает на пыли, гранулах и других частицах, суспендированных и псевдоожиженных таким образом. Таким образом, пыль преобразуется в большие частицы или гранулы. Пыль для использования в качестве затравочного материала может создаваться из гранул посредством контролированного истирания и/или может добавляться в систему из отдельного источника пыли, гранул или других частиц.
Реакторную систему химического парофазного осаждения можно резюмировать как содержащую механическое средство для обеспечения значительного воздействия газа, содержащего первый газообразный химический компонент, на поверхность большого количества пыли, гранул или других частиц; средство для нагрева пыли, гранул или других частиц или поверхностей пыли, гранул или других частиц до достаточно высокой температуры так, что первый газообразный химический компонент, вступивший в контакт с указанными поверхностями, химически распадается и в значительной мере оседает в виде второго химического компонента на указанных поверхностях; и источник первого газа, выбранного из таких химических компонентов, которые распадаются при нагреве на один или несколько вторых химических компонентов, один из которых является в значительной степени нелетучим компонентом и склонен к осаждению на горячей поверхности в непосредственной близости. Первый химический компонент может представлять собой газ силан (SiH4). Первый химический компоненты может представлять собой газ трихлорсилан (SiHCl3). Первый химический компонент может представлять собой газ дихлорсилан (SiH2Cl2). Механическое средство может представлять собой вибрирующую постель. Вибрирующая постель может содержать по меньшей мере одно из следующего: эксцентрический маховик, пьезоэлектрический преобразователь или акустический преобразователь. Частота вибрации может находиться в диапазоне от 1 до 4000 циклов/мин. Частота вибрации может находиться в диапазоне от 500 до 3500 циклов/мин. Частота вибрации может находиться в диапазоне от 1000 до 3000 циклов/мин. Частота вибрации может составлять 2500 циклов/мин. Амплитуда вибрации может находиться в диапазоне от 1/100 дюйма до 4 дюймов. Амплитуда вибрации может находиться в диапазоне от 1/100 дюйма до 1/2 дюйма. Амплитуда вибрации может находиться в диапазоне от 1/64 дюйма до 1/4 дюйма. Амплитуда вибрации может находиться в диапазоне от 1/32 дюйма до 1/8 дюйма. Амплитуда вибрации может составлять 1/64 дюйма.
Реакторная система может также содержать защитную оболочку с внутренней и внешней областью, при этом, по меньшей мере, часть механических средств содержит вибрирующую постель, расположенную во внутренней области защитной оболочки. Средства для нагрева могут быть, по меньшей мере, частично расположены во внутренней области защитной оболочки. Внутренняя область защитной оболочки может быть заполнена газом, содержащим первый реагент и третий нереакционноспособный компонент. Защитная оболочка может содержать по меньшей мере одну стенку, и по меньшей мере одна стенка может поддерживаться охлажденной посредством охладительной рубашки или охлаждающих пластин
воздушного охлаждения, расположенных снаружи защитной оболочки. Хладагент может протекать через охладительную рубашку и может иметь температуру и скорость потока, контролируемые таким образом, что температура газа во внутренней области защитной оболочки может устанавливаться желаемого низкого значения. Объемная температура газа во внутренней области защитной оболочки может поддерживаться в пределах 30-500°C. Объемная температура газа во внутренней области защитной оболочки может поддерживаться в пределах 50-300°C. Объемная температура газа во внутренней области защитной оболочки может поддерживаться равной 100°C. Объемная температура газа во внутренней области защитной оболочки может поддерживаться равной 50°C.
Вибрирующая постель может содержать плоский поддон с по меньшей мере одной периметровой стенкой, выходящей из него. Вибрирующая постель может содержать нижнюю поверхность, которая может представлять собой плоскую поверхность и может нагреваться. Нижняя и по меньшей мере одна периметровая стенка могут формировать контейнер, и пыль, гранулы или другие частицы второго компонента могут содержаться в контейнере. Температура поверхности нагретой части постели может поддерживаться в пределах 100-1300°C. Температура поверхности нагретой части постели может поддерживаться в пределах 100-900°C. Температура поверхности нагретой части постели может поддерживаться в пределах 200-700°C. Температура поверхности нагретой части постели может поддерживаться в пределах 300-600°C. Температура поверхности нагретой части постели может поддерживаться равной приблизительно 450°C. Скорость распада первого компонента может контролироваться посредством регулировки температуры поверхности.
Размер производимых гранул может контролироваться посредством высоты периметровой стенки контейнера. Большие гранулы могут формироваться посредством увеличения высоты периметровой стенки, а меньшие гранулы могут формироваться посредством уменьшения высоты периметровой стенки. Слой может нагреваться электрическим образом.
Манометрическое давление газа во внутренней области защитной оболочки может поддерживаться в пределах 7 фунтов/кв. дюйм - 200 фунтов/кв. дюйм.
Газ во внутренней области защитной оболочки, содержащий первый реагент и третий нереакцион-носпособный компонент, может быть добавлен в защитную оболочку, а газ, состоящий из первого реагента, третьего нереакционноспособного разжижителя и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада, может извлекаться из защитной оболочки. Газ, содержащий первый реагент и третий нереакционноспособный компонент, может непрерывно добавляться в защитную оболочку, а газ, состоящий из первого реагента, третьего нереакционноспособного разжижителя и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции, может непрерывно извлекаться из защитной оболочки. Контроль степени преобразования первого реагента может осуществляться непрерывно посредством отбора образцов парового пространства внутри защитной оболочки. Газ, содержащий первый реагент и третий нереакционноспособный компонент, может добавляться периодически в защитную оболочку, а газ, состоящий из первого реагента, третьего нереакционноспособного разжижителя и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции, может периодически извлекаться из защитной оболочки. Контроль степени преобразования первого реагента может осуществляться непрерывно посредством отбора образцов парового пространства внутри защитной оболочки и/или посредством контроля повышения или снижения давления в защитной оболочке. Газ, добавляемый в защитную оболочку, может состоять из газа силана (SiH4) и разжижителя в виде водорода, газ, извлекаемый из защитной оболочки, может состоять из непрореагировавшего газа силана, разжижителя в виде водорода и газообразного водорода, образованного в результате реакции распада, а пыль и гранулы, добавляемые в слой, могут состоять из кремния. Распад газа силана может привести к образованию поликремния, который откладывается на пыли, формируя таким образом гранулы, а также на гранулах, формируя таким образом большие гранулы.
Гранулы могут непрерывно собираться со слоя, при этом средний размер собранных гранул может контролироваться посредством регулировки высоты периметровой стенки контейнера. Большие по размеру гранулы могут формироваться посредством увеличения высоты периметровой стенки контейнера, а меньшие гранулы могут формироваться посредством уменьшения высоты периметровой стенки контейнера. Средний размер гранул может контролироваться в пределах 1/100 дюйма в диаметре - 1/4 дюйма в диаметре. Средний размер гранул может контролироваться в пределах 1/64 дюйма в диаметре - 3/16 дюйма в диаметре. Средний размер гранул может контролироваться в пределах 1/32 дюйма в диаметре -1/8 дюйма в диаметре. Средний размер гранул может поддерживаться равным 1/8 дюйма в диаметре.
Абсолютное давление газа внутри защитной оболочки может поддерживаться в пределах 5 фун-тов/кв. дюйм - 300 фунтов/кв. дюйм. Абсолютное давление газа внутри защитной оболочки может поддерживаться в пределах 14,7 фунта/кв. дюйм - 200 фунтов/кв. дюйм. Абсолютное давление газа внутри защитной оболочки может поддерживаться в пределах 30 фунтов/кв. дюйм - 100 фунтов/кв. дюйм. Абсолютное давление газа внутри защитной оболочки может поддерживаться равным 70 фунтов/кв. дюйм. Абсолютное давление газа внутри защитной оболочки вначале периодической реакции может поддерживаться равным 14,7 фунтов/кв. дюйм, а в конце периодической реакции - в пределах 28 фунтов/кв. дюйм - 32 фунта/кв. дюйм.
Преобразование первого химического компонента может контролироваться посредством регулировки температуры слоя, частоты вибрации, амплитуды вибрации, концентрации первого компонента в реакционном котле или в защитной оболочке, давления газа (т.е. первых компонента и разжижителя) в реакционном котле или в защитной оболочке и времени выдерживания газа в защитной оболочке. Преобразование силана может управляться посредством регулировки температуры слоя, частоты вибрации, амплитуды вибрации и времени выдерживания газа в защитной оболочке. Преобразование газа силана может контролироваться в пределах 20-100%. Преобразование газа силана может контролироваться в пределах 40-100%. Преобразование газа силана может контролироваться в пределах 80-100%. Преобразование газа силана может поддерживаться равным 98%.
Высота периметровой стенки может находиться в диапазоне от 1/4 дюйма до 15 дюймов. Высота периметровой стенки может находиться в диапазоне от 1/2 дюйма до 15 дюймов. Высота периметровой стенки может находиться в диапазоне от 1/2 дюйма до 5 дюймов. Высота периметровой стенки может находиться в диапазоне от 1/2 дюйма до 3 дюймов. Высота периметровой стенки может составлять приблизительно 2 дюйма.
Электрический нагрев может осуществляться посредством резистивной нагревательной спирали, расположенной под поверхностью поддона. Резистивная нагревательная спираль может быть расположена в герметичном контейнере. Герметичный контейнер может быть изолирован со всех сторон, кроме стороны, находящейся в непосредственном контакте с нижней стороной поддона. Нижняя сторона поддона может формировать верхнюю сторону герметичного контейнера, удерживающего нагревательную спираль.
Механическое средство для обеспечения значительного воздействия газа, содержащего первые газообразные химические компоненты и разжижающий газ, на поверхность большого количества гранул, и средство для нагрева гранул или поверхностей гранул могут быть выполнены из металла или графита или из комбинации металла и графита. Металл может представлять собой нержавеющую сталь марки 316 SS или никель.
Скорость образования гранул может согласовываться со скоростью образования пыли. Скорость образования пыли может контролироваться посредством регулировки частоты вибрации, амплитуды вибрации и высоты сторон.
Водород, извлекаемый из защитной оболочки, может рекуперироваться для применения в сопутствующих процессах производства силана или для продажи. Остаточная концентрация газообразного водорода, захваченного гранулами или включенного во второй химический компонент, содержащий гранулы, может контролироваться посредством контроля концентрации разжижителя в виде водорода в газе, добавляемом в защитную оболочку. Концентрация разжижителя в виде водорода может регулироваться в пределах 0-90 мол.%. Концентрация разжижителя в виде водорода может регулироваться в пределах 0-80 мол.%. Концентрация разжижителя в виде водорода может регулироваться в пределах 0-90 мол.%. Концентрация разжижителя в виде водорода может регулироваться в пределах 0-50 мол.%. Концентрация разжижителя в виде водорода может регулироваться в пределах 0-20 мол.%.
Гранулы, выходящие за пределы поддона, могут удаляться из нижней части защитной оболочки через механизм шлюзового бункера, содержащий два или более запорных клапана и промежуточную вторую защитную оболочку.
Краткое описание нескольких видов графических материалов
В графических материалах идентичные ссылочные позиции обозначают подобные элементы или действия. Размеры и относительные расположения элементов в графических материалах не обязательно показаны в масштабе. Например, формы различных элементов и углы не показаны в масштабе, и некоторые из этих элементов увеличены и размещены произвольным образом для улучшения удобочитаемости графических материалов. Кроме того, конкретные формы элементов, как показано, не предназначены для предоставления какой-либо информации относительно реальной формы конкретных элементов и выбраны исключительно для удобства узнавания в графических материалах.
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение в частичном разрезе системы, содержащей защитную оболочку под давлением, постель для механического псевдоожижения, расположенную в защитной оболочке, а также различные питающие линии и выходные линии, используемые при производстве кремния, согласно одному показанному варианту осуществления.
Фиг. 2 представляет собой изометрическую схему постели для механического псевдоожижения, механически колеблемой или вибрируемой посредством вращающихся эллиптических подшипников или кулачка (кулачков), согласно одному показанному варианту осуществления.
Фиг. 3 представляет собой вид в поперечном сечении постели для механического псевдоожижения, механически колеблемой или вибрируемой посредством ряда пьезоэлектрических преобразователей, согласно одному показанному варианту осуществления.
Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном сечении постели для механического псевдоожижения, колеблемой или вибрируемый посредством ряда ультразвуковых преобразователей, согласно одному показанному варианту осуществления.
Подробное описание изобретения
В следующем описании определенные конкретные подробности включены с тем, чтобы обеспечить полное понимание различных раскрытых вариантов осуществления. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления могут быть реализованы на практике без использования одной или нескольких из данных конкретных подробностей или посредством других способов, компонентов, материалов и т.п. В иных случаях широко известные конструкции, связанные с системами для производства кремния, включая, но не ограничиваясь этим, внутренние конструкции смесителей, сепараторов, испарителей, клапанов, контроллеров и/или рекомбинационных реакторов, не были показаны или описаны подробно во избежание ненужного мешающего пониманию описания вариантов осуществления.
Если контекст не предусматривает иного, во всем описании и формуле изобретения, приведенной ниже, слово "содержать" и его производные, такие как "содержит" и "содержащий", следует толковать в открытом смысле, то есть как "включая, но не ограничиваясь этим".
Ссылки в данном описании на "один вариант осуществления" или "вариант осуществления", или "другой вариант осуществления", или "некоторые варианты осуществления", или "определенные варианты осуществления" означают, что конкретный признак, конструкция или характеристика, к которым относится ссылка, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления. Таким образом, фразы "в одном варианте осуществления" или "в варианте осуществления", или "в другом варианте осуществления", или "в некоторых вариантах осуществления", или "в определенных вариантах осуществления", появляющиеся в различных местах данного описания, не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут комбинироваться любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления.
Следует отметить, что используемые в данном описании и приложенной формуле изобретения формы единственного числа включают множественное число, за исключением случаев, когда содержание ясно указывает на обратное. Таким образом, например, ссылка на хлорсилан включает отдельный вид хлорсилана, однако может также включать множество видов хлорсиланов. Также следует отметить, что термин "или" обычно употребляется как включающий "и/или", за исключением тех случаев, когда содержание ясно указывает на обратное.
Как используется в данном описании, термин "силан" относится к SiH. Как используется в данном описании, термин "силаны" в целом относится к силану и/или любым его производным. Как используется в данном описании, термин "хлорсилан" относится к производной силана, где один или несколько во-дородов замещены хлором. Термин "хлорсиланы" относится к одному или нескольким видам хлорсила-на. Хлорсиланы представлены на примере монохлорсилана (SiH3Cl или MCS); дихлорсилана (SiH2Cl2 или DCS); трихлорсилана (SiHCl3 или TCS); или тетрахлорсилана, также называемого тетрахлоридом кремния (SiCl4 или STC). Точка плавления и точка кипения силанов повышаются с увеличением атомов хлора в молекуле. Таким образом, например, силан является газом при стандартной температуре и давлении, тогда как тетрахлорид кремния представляет собой жидкость.
Как используется в данном описании, если не указано иное, термин "хлор" относится к атомарному хлору, т.е. к хлору с формулой Cl, а не к молекулярному хлору с формулой Cl2. Как используется в данном описании, термин "кремний" относится к атомарному кремнию, т.е. к кремнию с формулой Si.
Как используется в данном описании, термин "реактор химического парофазного осаждения", или "реактор ХПО", относится к реактору производства фирмы Siemens или к реактору с кристаллизацией на "раскаленной проволоке".
Если не указано иное, термины "кремний" и "поликремний" в данном описании используются взаимозаменяемо при ссылке на кремниевый продукт согласно способам и системам, раскрытым в данном описании.
Если не указано иное, концентрации, указанные в данном описании в виде процентов, следует понимать как концентрации, выраженные в молярных процентах.
Приведенные в данном описании заголовки предназначены лишь для удобства, и они не интерпретируют объем или смысл вариантов осуществления.
Фиг. 1 показывает реакторную систему 100 механического псевдоожижения слоя согласно одному показанному варианту осуществления.
Реакторная система 100 механического псевдоожижения слоя содержит устройство 102 механического псевдоожижения слоя, которое механически псевдоожижает частицы (например, пыль, гранулы), обеспечивает тепло и посредством которого проводят необходимую реакцию (реакции). Реакторная система 100 механического псевдоожижения слоя может также содержать реакционный котел 104 с внутренней областью 106, отделенной от его внешней области 108 посредством одной или нескольких стенок 110 котла. Устройство 102 механического псевдоожижения слоя может быть расположено во внутренней области 106 реакционного котла 104. Реакторная система 100 механического псевдоожижения слоя содержит подсистему 112 подачи реагирующего газа, подсистему 114 подачи частиц, подсистему 116 рекуперации отходящих газов и подсистему 118 сбора прореагировавших компонентов для сбора необхо
димого продукта реакции. Реакторная система 100 механического псевдоожижения слоя может также содержать подсистему 120 автоматического управления, подключенную с тем, чтобы управлять различными другими конструкциями или элементами реакторной системы 100 механического псевдоожижения слоя. Все данные конструкции или подсистемы, в свою очередь, описаны ниже.
Устройство 102 механического псевдоожижения слоя содержит по меньшей мере один лоток или поддон 122 с нижней поверхностью 122а, по меньшей мере один нагревательный элемент 124 (на фиг. 1 указан только один), термически подключенный для нагрева, по меньшей мере, нижней поверхности 122a лотка или поддона 122, и вибратор 126, подключенный для колебания или вибрации, по меньшей мере, нижней поверхности 122a лотка 122. Лоток 122 может также содержать периметровую стенку 122b, проходящую в целом перпендикулярно от нижней поверхности 122a лотка 122. Периметровая стенка 122b и нижняя поверхность 122a формируют углубление 128, которое может временно удерживать материал 130, подвергаемый необходимой реакции. Нижняя поверхность 122a и, возможно, периметровая стенка 122b должны быть сформированы из материала, который не портится быстро при увеличении выработки продуктов реакции. Нижняя поверхность 122a и/или лоток 122 могут быть сформированы из металла или графита, или из комбинации металла и графита. Металл может, например, представлять собой нержавеющую сталь марки 316 SS или никель. Псевдоожижение слоя посредством механически обеспечиваемой вибрации или колебаний - это механизм, посредством которого первая реакционноспо-собная частица включается в слой и находится в непосредственной близости или имеет непосредственный контакт с горячей пылью, гранулами или другими частицами. Термин "механически псевдоожижае-мый слой", используемый в данном описании и формуле изобретения, означает суспендирование или псевдоожижение частиц (например, пыли, гранул или других частиц) посредством колебания или вибрации, при этом колебание или вибрация передается слою или лотку посредством механического, магнитного, акустического или другого механизма. Это отличается от псевдоожижения, вызываемого потоком газа через частицы. Термины "вибрация" и "колебания", а также их производные (например, вибрирующий, осуществляющий колебания) в данном описании и формуле изобретения используются взаимозаменяемо. Кроме того, термины "лоток" или "поддон" в данном описании и формуле изобретения используются взаимозаменяемо для обозначения конструкции, содержащей нижнюю поверхность и по меньшей мере одну стенку, проходящую от нее для образования углубления, способного временно удерживать механически псевдоожижаемый слой.
Нагревательный элемент 124 может быть выполнен различных форм, например в виде одного или нескольких излучающих или резистивных элементов, которые вырабатывают тепло в ответ на электрический ток, пропускаемый через них от источника 132 тока, например, в ответ на управляющий сигнал. Излучающий или резистивный элемент (элементы) могут, например, быть подобны электрическим катушкам, которые обычно можно обнаружить в варочных поверхностях электропечей, или погружных нагревателях.
Нагревательный элемент 124 может быть заключен в герметичный контейнер. Например, излучающий или резистивный элемент (элементы) может быть заключен со всех сторон. Например, термоизоляционный материал 134 может окружать излучающий или резистивный элемент (элементы) со всех сторон, кроме части, которая образует нижнюю поверхность 122a лотка или поддона 122 или которая находится в непосредственной близости к нижней поверхности 122а. Термоизоляционный материал может, например, быть в форме стеклокерамического материала (например, система Li2OxAl2O3xnSiO2 или система LAS), подобного материалу, который применяется в "стеклокерамических" варочных поверхностях, где электрический излучающий или резистивный нагревательные элементы расположены под стеклоке-рамической варочной поверхностью. Термоизоляционный или изолирующий материал может быть в форме, отличающейся от стеклокерамики. Как было отмечено выше, теплоизолятор может применяться на всех сторонах герметичного контейнера, кроме части, которая находится в непосредственной близости с или образует нижнюю поверхность 122a лотка или поддона 122. Механизм теплопередачи может представлять собой теплопроводность, излучение или их комбинацию.
Как описано ниже, по мере реагирования компонента масса и/или объем отдельных объектов 130 могут увеличиваться. Неожиданно, большие объекты перемещаются вверх в лотке или поддоне 122, тогда как меньшие объекты перемещаются вниз. Как только частицы 130 достигают необходимого размера, частицы 130 могут вследствие вибрации преодолевать периметровую стенку 122b, падая обычно вниз в реакционный котел 104.
Давление во внутренней области 106 реакционного котла может быть поднято или поддерживаться повышенным относительно его внешней области 108. Таким образом, стенка 110 котла должна быть выполнена из подходящего материала и подходящей толщины, чтобы выдерживать ожидаемые рабочие давления, которые будут воздействовать на стенку 110 котла. Кроме того, общая форма реакционного котла 104 может быть выбрана или выполнена таким образом, чтобы выдерживать такие ожидаемые рабочие давления. Кроме того, реакционный котел 104 должен быть выполнен таким образом, чтобы выдерживать повторяющиеся циклы нагружения давлением с достаточным коэффициентом запаса.
Реакционный котел 104 может содержать охладительную рубашку 133 с подходящей охлаждающей жидкостью 135, прокачиваемой через нее. Дополнительно или в качестве альтернативы реакционный
котел может содержать охлаждающие пластины 137 (на фиг. 1 указана только одна) или другие охладительные конструкции, которые обеспечивают большую площадь поверхности для рассеивания тепла во внешнюю область 108.
Система 112 подачи реагирующего газа может быть подсоединена для подачи реагирующего газа во внутреннюю область 106 реакционного котла 104. Система 112 подачи реагирующего газа может, например, содержать резервуар с силаном 136. Система 112 подачи реагирующего газа может также содержать резервуар с водородом 138. Хотя и показаны в виде отдельных резервуаров, в некоторых вариантах осуществления может использоваться комбинированный резервуар для силана и водорода. Система 112 подачи реагирующего газа может также содержать одну или несколько труб 140, смесительные клапаны 142, клапаны 144 регулирования потока и другие компоненты (например, воздуходувки, компрессоры), функционирующие с тем, чтобы обеспечивать подачу силана и водорода во внутреннюю область 106 реакционного котла 104. Различные элементы системы 112 подачи реагирующего газа могут управляться вручную или автоматически, как показано опорными стрелками (т.е. односторонними стрелками с обозначениями (c), расположенными в хвостовой части). В частности, соотношение разжи-жителя (т.е. водорода) с реагентом или первым компонентом (т.е. силаном) регулируется.
Подсистема 114 подачи частиц может при необходимости подавать частицы во внутреннюю область 106 реакционного котла 104. Подсистема 114 подачи частиц может содержать резервуар 146 с частицами 148. Подсистема 114 подачи частиц может содержать входной шлюзовый бункер 149, функционирующий для управления доставкой или подачей частиц 148 из резервуара 146 для частиц в углубление 128 лотка или поддона 122 во внутренней области 106 реакционного котла 104. Входной шлюзовый бункер 149 может, например, содержать промежуточную защитную оболочку 151, впускной клапан 153, функционирующий, чтобы избирательно герметизировать впускное отверстие промежуточной защитной оболочки 151, и выпускной клапан 155, функционирующий, чтобы избирательно герметизировать выпускное отверстие промежуточной защитной оболочки 151. Подсистема 114 подачи частиц может дополнительно или в качестве альтернативы содержать подсистему 150 транспортировки для доставки частиц 148 из резервуара 146 для частиц в углубление 128 лотка или поддона 122 во внутренней области 106 реакционного котла 104 или во входной шлюзовый бункер 149. В некоторых вариантах осуществления промежуточная защитная оболочка 151 входного шлюзового бункера может выполнять функцию резервуара для частиц. В любом случае, количество частиц, подаваемое во внутреннюю область 106 реакционного котла или защитной оболочки 104, может регулироваться автоматически или вручную. Подсистема 150 транспортировки может быть выполнена в различных формах. Например, подсистема 150 транспортировки может содержать одну или несколько труб и воздуходувки. Воздуходувки могут избирательно управляться таким образом, чтобы направлять необходимое количество частиц 148 во внутреннюю область реакционного котла 104. Альтернативно, подсистема 150 транспортировки может содержать ленточный транспортер с подходящим приводным механизмом, таким как электрический двигатель, и передачу, такую как зубчатая передача, муфта, шкив или приводной ремень. Альтернативно, подсистема 150 транспортировки может содержать шнек или другой механизм транспортировки. Частицы могут принимать множество форм. Например, частицы могут быть в виде пыли или гранул, которые служат в качестве затравки для необходимой реакции. После затравки механические колебания или вибрация лотка или поддона 122 может создавать дополнительную пыль, при этом может происходить, в некоторой степени, по меньшей мере, самозатравка.
Подсистема 116 рекуперации отходящих газов содержит впускное отверстие 160, гидравлически соединенное с внутренней областью 106 реакционного котла 104. Подсистема 116 рекуперации отходящих газов может содержать одну или несколько труб 162, клапаны 164 регулирования потока и другие компоненты (например, воздуходувки, компрессоры), рекуперирующие отходящий газ из внутренней области 106 реакционного котла 104. Один или несколько компонентов подсистемы 116 рекуперации отходящих газов может управляться вручную или автоматически, как показано посредством управляющих сигналов (односторонними стрелками с обозначениями (c), расположенными в хвостовой части). Подсистема 116 рекуперации отходящих газов может возвращать рекуперированный отходящий газ в резервуар (резервуары) системы 112 подачи реагирующего газа. Подсистема 116 рекуперации отходящих газов может возвращать рекуперированный отходящий газ прямо в резервуар (резервуары) без какой-либо обработки или может возвращать рекуперированный отходящий газ после соответствующей обработки. Например, подсистема 116 рекуперации отходящих газов может содержать подсистему 165 очистки. Подсистема 165 очистки может очищать некоторые или все из вторых компонентов (например, водород) из потока отходящих газов. Это может быть полезно, поскольку при реакции может производиться добыча чистых вторых компонентов. Например, может производиться добыча чистого водорода при распаде силана в кремний.
Подсистема 118 сбора прореагировавших компонентов собирает необходимый продукт реакции 170, который выпадает из лотка или поддона 122 устройства 102 механического псевдоожижения слоя. Подсистема 118 сбора прореагировавших компонентов может содержать воронку или желоб 172, расположенный снизу относительно лотка или поддона 122 и проходящий за периметр лотка или поддона 122
на достаточное расстояние, чтобы обеспечить улавливание большей части полученного продукта 170 реакции. Подходящая труба 174 может гидравлически соединять воронку или желоб 172 с выходным шлюзовым бункером 176. Клапан 178 регулирования входящего потока управляется вручную или автоматически посредством (управляющих сигналов, показанных односторонней стрелкой с обозначениями (c) в хвостовой части) для избирательного соединения впускного отверстия 180 выходного шлюзового бункера 176 с внутренней областью 106 реакционного котла 104. Клапан 182 регулирования выходящего потока управляется вручную или автоматически (управляющие сигналы, показанные односторонней стрелкой с обозначениями (c) в хвостовой части) для избирательной подачи прореагировавшего компонента из выходного шлюзового бункера 176 через его выпускное отверстие 184. Промежуточная вторая защитная оболочка может использоваться для сбора гранул или частиц, выходящих за пределы лотка или поддона 122.
Подсистема 120 управления может быть коммуникационно подключена с тем, чтобы управлять одним или несколькими элементами 100. Подсистема 120 управления может содержать один или несколько датчиков, которые вырабатывают сигналы датчика (показанные односторонними стрелками с обозначением T, заключенным в окружность, расположенную в хвостовой части), указывающие на рабочий параметр одного или нескольких компонентов реакторной системы 100 механического псевдоожижения слоя. Например, подсистема 120 управления может содержать датчик температуры (например, термопару) 186 для выработки сигналов, указывающих на температуру, например сигналов, указывающих на температуру нижней поверхности 122a лотка или поддона 122 или его содержимого 130. Также, например, подсистема 120 управления может содержать датчик 188 давления для выработки сигналов, указывающих на давление (показанные односторонними стрелками с обозначением P, заключенным в окружность, расположенной в хвостовой части). Такие сигналы о давлении могут, например, указывать на давление во внутренней области 106 реакционного котла 104. Подсистема 120 управления может также получать сигналы от датчиков, связанных с различными клапанами, воздуходувками, компрессорами и другим оборудованием. Это может указывать на расположение или состояние конкретных деталей оборудование и/или указывать на рабочие характеристики конкретных деталей оборудования, такие как скорость потока, температура, давление, частота вибрации, плотность, вес и/или размер.
Подсистема 120 управления может использовать различные сигналы датчика при автоматическом управлении одним или несколькими элементами реакторной системы 100 механического псевдоожижения слоя согласно определенному набору инструкций или логике. Например, подсистема 120 управления может вырабатывать сигналы для управления различными элементами, такими как клапан (клапаны), нагреватель (нагреватели), двигатели, исполнительные механизмы или преобразователи, воздуходувки, компрессоры и т.п. Таким образом, например, подсистема 120 управления может быть коммуникационно подключена и сконфигурирована для управления одним или несколькими клапанами, транспортерами или другими механизмами транспортировки с тем, чтобы избирательным образом подавать частицы во внутреннюю область реакционного котла или защитной оболочки. Также, например, подсистема 120 управления может быть коммуникационно подключена и сконфигурирована для управления частотой вибрации или колебаний лотка или поддона 122 с тем, чтобы обеспечивать должное псевдоожижение. Подсистема 120 управления может быть коммуникационно подключена и сконфигурирована с тем, чтобы управлять температурой лотка или поддона, или его содержимого. Это может быть выполнено посредством управления протеканием тока через излучающий или резистивный нагревательный элемент (элементы). Также, например, подсистема 120 управления может быть коммуникационно подключена и сконфигурирована для управления потоком реагирующего газа во внутреннюю область реакционного котла или защитной оболочки. Это может быть выполнено посредством управления одним или несколькими клапанами, например, посредством соленоидов, реле или других исполнительных механизмов и/или посредством управления одной или несколькими воздуходувками или компрессорами, например, посредством управления скоростью связанного электродвигателя. Также, например, подсистема 120 управления может быть коммуникационно подключена и сконфигурирована для управления извлечением реагирующего газа из реакционного котла или защитной оболочки. Это может быть выполнено посредством обеспечения подходящих управляющих сигналов для управления одним или несколькими клапанами, заслонками, воздуходувками, вытяжками посредством одного или нескольких соленоидов, реле, электродвигателей или других исполнительных механизмов.
Подсистема 120 управления может быть выполнена в различных формах. Например, подсистема 120 управления может содержать программируемый универсальный компьютер с одним или несколькими микропроцессорами и памятью (например, RAM, ROM, Flash-память, вращающиеся носители информации). В качестве альтернативы или дополнительно подсистема 120 управления может содержать программируемую вентильную матрицу, специализированную интегральную схему и/или программируемый логический контроллер.
Фиг. 2 показывает постель 200 для механического псевдоожижения, содержащую лоток или поддон 202, колеблемый или вибрируемый посредством вращающегося эллиптического подшипника или одного или нескольких кулачков 204, при этом кулачки могут быть синхронизированы, согласно одному пока
занному варианту осуществления.
Лоток или поддон 202 содержит нижнюю поверхность 202a и периметровую стенку 202b, проходящую перпендикулярно ей с тем, чтобы формировать углубление для временного удерживания материала, подвергаемого реакции. Несколько нагревательных элементов 206 (показаны пунктирной линией) проходят через лоток или поддон 202 и функционируют с тем, чтобы нагревать, по меньшей мере, нижнюю поверхность 202a и содержимое, контактирующее с нижней поверхностью 202а.
Лоток или поддон 202 может быть подвешен относительно основания 208 посредством одного или нескольких упругих элементов 210 (на фиг. 2 указан только один). Упругие элементы 210 обеспечивают колебание или вибрацию лотка или поддона 202, по меньшей мере, в одном направлении или ориентации относительно основания 208. Упругие элементы 210 могут, например, принимать форму одной или нескольких пружин. Упругие элементы 210 могут принимать форму геля, резины или вспененной резины. Альтернативно, лоток или поддон 202 может быть соединен с основанием 208 посредством одного или нескольких магнитов (например, посредством постоянных магнитов, электромагнитов, железных элементов). В еще одном дополнительном варианте осуществления лоток или поддон 202 может быть подвешен относительно основания 208 посредством одного или нескольких проводов, кабелей, веревок или пружин.
Эллиптический подшипник или кулачок 204 приводится посредством исполнительного механизма, например электродвигателя 212. Электродвигатель 212 может быть соединен эллиптическим подшипником или кулачком 204 с возможностью передачи приводного усилия посредством передачи 214. Передача 214 может принимать различные формы, например форму одной или нескольких зубчатых передач, шкивов, ремней, приводных валов или магнитов, для соединения физически и/или магнитным образом электродвигателя 212 с эллиптическим подшипником или кулачком 204. Эллиптический подшипник или кулачок 204 последовательно колеблет слой или лоток 20 по мере вращения эллиптического подшипника или кулачка 204.
Фиг. 3 показывает постель 300 для механического псевдоожижижения, содержащую лоток или поддон 302, механически колеблемый или вибрируемый посредством некоторого количества пьезоэлектрических преобразователей или исполнительных механизмов 304 (на фиг. 3 указаны два), согласно другому показанному варианту осуществления.
Лоток или поддон 302 содержит нижнюю поверхность 302a и периметровую стенку 302b, проходящую перпендикулярно ее периметра, для формирования углубления для удерживания материала в нем. Ряд нагревательных элементов 306 (на фиг. 3 указан только один) термически соединен с нижней поверхностью 302a и функционирует с тем, чтобы нагревать, по меньшей мере, нижнюю поверхность 302a и содержимое, контактирующее с нижней поверхностью 302а. Как было раскрыто выше, нагревательные элементы 306 могут принимать форму излучающих элементов или электрорезистивных элементов. Альтернативно, могут применяться другие элементы, например, использующие лазеры или нагретые текучие среды.
Лоток или поддон 302 соединен с основанием 308. В некоторых вариантах осуществления лоток или поддон 302 физически соединен с основанием 308 лишь посредством пьезоэлектрических преобразователей 304. В других вариантах осуществления лоток или поддон 302 физически соединен с основанием 308 посредством одного или нескольких упругих элементов (например, пружин, гелей, резины, вспененной резины). В дополнительных вариантах осуществления лоток или поддон 302 может быть соединен с основанием 308 посредством одного или нескольких магнитов (например, посредством постоянных магнитов, электромагнитов, железных элементов). В еще одном дополнительном варианте осуществления лоток или поддон 302 может быть подвешен относительно основания 308 посредством одного или нескольких проводов, кабелей, веревок или пружин.
Ряд пьезоэлектрических преобразователей 304 физически соединен с лотком или поддоном 302. Пьезоэлектрические преобразователи 304 электрически соединены с источником 310 тока, который прикладывает изменяющийся по величине ток с тем, чтобы вызвать колебание или вибрацию пьезоэлектрическими преобразователями 304 лотка или поддона 202 относительно основания. Электрический ток может контролироваться с тем, чтобы получить необходимую частоту колебаний или вибрации.
Фиг. 4 показывает постель 400 для механического псевдоожижижения, содержащую лоток или поддон 402, механически колеблемый или вибрируемый посредством ряда ультразвуковых преобразователей или исполнительных механизмов 404 (на фиг. 4 указано два), согласно другому показанному варианту осуществления.
Лоток или поддон 402 содержит нижнюю поверхность 402a и периметровую стенку 402b, проходящую перпендикулярно ее периметра, для формирования углубления для удерживания материала в нем. Ряд элементов 406 (на фиг. 4 указан только один) термически соединен с нижней поверхностью 402a и функционирует с тем, чтобы нагревать, по меньшей мере, нижнюю поверхность 402a и содержимое, контактирующее с нижней поверхностью 402а. Как было раскрыто выше, нагревательные элементы 406 могут принимать форму излучающих элементов или электрорезистивных элементов и могут быть укрыты изолирующим слоем (например, стеклокерамикой). Альтернативно, могут применяться другие нагревательные элементы, например, использующие лазеры или нагретые текучие среды.
Лоток или поддон 402 соединен с основанием 408. Лоток или поддон 402 может быть физически соединен с основанием 408 лишь посредством одного или нескольких упругих элементов 410 (например, пружин, гелеобразных элементов). Альтернативно, лоток или поддон 402 может быть соединен с основанием 408 посредством одного или нескольких магнитов (например, посредством постоянных магнитов, электромагнитов, железных элементов). В еще одном дополнительном варианте осуществления лоток или поддон 402 может быть подвешен относительно основания 408 посредством одного или нескольких проводов, кабелей, веревок или пружин.
Ряд ультразвуковых преобразователей 404 функционирует с тем, чтобы вырабатывать ультразвуковые волны и распространять такие ультразвуковые волны давления на лоток или поддон 402 или их содержимое. Пьезоэлектрические преобразователи 404 электрически соединены с источником 412 тока, который прикладывает изменяющийся по величине ток с тем, чтобы вызвать ультразвуковыми преобразователями 404 колебание или вибрацию лотка или поддона 402 или их содержимого относительно основания 408. Электрический ток может контролироваться с тем, чтобы получить необходимую частоту колебаний или вибрации.
Пример
Первые химические компоненты могут принимать множество форм, в том числе форму газа силана (SiH4), газа трихлорсилана (SiHCl3) или газа дихлорсилана (SiH2Cl2). Они могут быть предоставлены в газообразной форме в реакционном котле или в защитной оболочке 104.
Вторые химические компоненты могут принимать форму пыли, гранул или других частиц и могут располагаться в углублении, сформированном лотком или поддоном. Высота периметровой стенки может эффективным образом контролировать размер гранул или других производимых частиц. В частности, более высокая периметровая стенка относительно нижней поверхности лотка или поддона будет способствовать образованию больших гранул или других частиц. Высота периметровой стенки может находиться в диапазоне от 1/2 дюйма до 15 дюймов. Высота в диапазоне от 1/2 дюйма до 10 дюймов; в диапазоне от 1/2 дюйма до 5 дюймов; в диапазоне от 1/2 дюйма до 3 дюймов или равная приблизительно 2 дюйма может быть особенно предпочтительной.
Третий нереакционноспособный компонент может быть добавлен в реагент или в защитную оболочку 104. Третий нереакционноспособный компонент выполняет функцию разжижителя.
Нагреваться может, по меньшей мере, нижняя поверхность лотка или поддона. Температуры в диапазоне 100-900°C; 200-700°C; 300-600°C или приблизительно 450°C могут быть особенно предпочтительны. Скорость распада первого компонента может эффективно контролироваться посредством регулировки температуры нижней поверхности лотка или поддона.
Колебание или вибрация могут осуществляться вдоль одной или нескольких осей или вокруг одной или нескольких осей. Колебания или вибрации могут осуществляться в любом диапазоне частот. Особенно предпочтительные частоты могут находиться в диапазоне от 1 до 4000 циклов/мин; в диапазоне от 500 до 3500 циклов/мин; в диапазоне от 1000 до 3000 циклов/мин или составлять 2500 циклов/мин. Могут применяться различные интенсивности или амплитуды колебаний или вибрации. Амплитуда в диапазоне от 1/100 дюйма до 1/2 дюйма; в диапазоне от 1/64 дюйма до 1/4 дюйма; в диапазоне от 1/32 дюйма до 1/8 дюйма или приблизительно 1/64 дюйма может быть особенно предпочтительной.
Объемная температура газа во внутренней области 106 реакционного котла или защитной оболочки 104 может контролироваться. Температура в диапазоне 30-500°C; в диапазоне 50-300°C; равная приблизительно 100°C или приблизительно 50°C может быть особенно предпочтительна.
Давление газа внутри реакционного котла или защитной оболочки 104 может контролироваться. Манометрическое давление в пределах от 7 фунтов/кв. дюйм до 200 фунтов/кв. дюйм может быть особенно предпочтительным. Абсолютное давление в пределах от 5 фунтов/кв. дюйм до 300 фунтов/кв. дюйм; в пределах от 14,7 фунтов/кв. дюйм до 200 фунтов/кв. дюйм; в пределах от 30 фунтов/кв. дюйм до 100 фунтов/кв. дюйм; составляющее приблизительно 70 фунтов/кв. дюйм может быть особенно предпочтительным. Абсолютное давление газа внутри реакционного котла или защитной оболочки 104 вначале периодической реакции может поддерживаться равным 14,7 фунтов/кв. дюйм, а в конце периодической реакции может находиться в пределах от 28 фунтов/кв. дюйм до 32 фунтов/кв. дюйм.
Вторые компоненты, образованные в результате реакции распада, могут извлекаться из реакционного котла или защитной оболочки 104. Они могут извлекаться периодически или непрерывно. Следует отметить, что низкая плотность газа вторых компонентов (например, водорода), образованных при распаде первых компонентов (например, силана), относительно более высокой плотности первых компонентов упрощает отделение вторых компонентов от псевдоожиженного слоя или частиц. Это позволяет первым компонентам быть в непосредственной близости или иметь непосредственный контакт с горячей пылью, гранулами или другими частицами. Например, водород имеет склонность к перемещению вверх в механически псевдоожиженном слое частиц, тогда как силан склонен тонуть в нем.
Преобразование газа силана может контролироваться в пределах 20-100%; в пределах 40-100%; в пределах 80-100% или может составлять приблизительно 98%.
Подсистема управления или оператор могут осуществлять контроль преобразования первого реагента. Например, контроль степени преобразования может осуществляться непрерывно посредством от
бора образцов парового пространства внутри реакционного котла или защитной оболочки 104.
Газ, содержащий первый реагент и третьи нереакционноспособные компоненты, может периодически добавляться в реакционный котел или защитную оболочку 104. Газ, содержащий первый реагент, третий нереакционноспособный разжижитель и один из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада, может извлекаться периодически из реакционного котла или защитной оболочки 104. Газ, добавляемый в реакционный котел или защитную оболочку 104, может, например, содержать газ силан (SiH4) и разжижитель в виде водорода, а газ, извлекаемый из реакционного котла или защитной оболочки 104, может содержать непрореагировавший газ силан, разжижитель в виде водорода и газообразный водород, образованный в результате реакции распада. Пыль, гранулы или другие частицы, добавляемые в лоток или поддон 122, могут содержать кремний.
Распад газа силана может приводить к образованию поликремния, который откладывается на пыли, формируя таким образом гранулы или другие частицы, а также на гранулах, формируя таким образом большие гранулы или частицы. Гранулы или другие частицы могут непрерывно собираться из слоя или лотка 122. Средний размер производимых гранул может быть в пределах от 1/100 дюйма в диаметре до 1/4 дюйма в диаметре; в пределах от 1/64 дюйма в диаметре до 3/16 дюйма в диаметре; в пределах от 1/32 дюйма в диаметре до 1/8 дюйма в диаметре или равным 1/8 дюйма в диаметре.
Скорость образования гранул может согласовываться со скоростью образования пыли. Скорость образования пыли может контролироваться посредством регулировки частоты вибрации, амплитуды вибрации и/или высоты периметровой стенки.
Водород, извлекаемый из реакционного котла или защитной оболочки 104, может рекуперироваться для применения в сопутствующих процессах производства силана или для продажи.
Остаточная концентрация газообразного водорода, захваченного гранулами или включенного во второй химический компонент, содержащий гранулы, может контролироваться посредством контроля концентрации разжижителя в виде водорода в газе, добавляемом в защитную оболочку. Концентрация разжижителя в виде водорода может находиться в пределах 0-90 мол.%; в пределах 0-80 мол.%; в пределах 0-90 мол.%; в пределах 0 -50 мол.%или в пределах 0-20 мол.%.
Системы и процессы производства кремния, раскрытые и рассмотренные в данном описании, могут иметь значительные преимущества над используемыми в данный момент системами и способами.
Системы и процессы подходят для производства или кремния полупроводниковой чистоты, или кремния солнечного качества. Использование в производственном процессе силана в качестве исходного материала обеспечивает более быстрое производство кремния высокой чистоты. Силан гораздо более прост в очистке. Благодаря своей низкой точке кипения он может быстро очищаться и при очистке не имеет склонности к захвату загрязняющих веществ, как это может произойти при подготовке и очистке трихлорсилана в качестве исходного материала. Кроме того, в определенных способах производства трихлорсилана используют углерод или графит, которые могут включаться в продукт или реагировать с хлорсиланами с образованием углеродсодержащих соединений.
Вышеприведенное описание проиллюстрированных вариантов осуществления, включая описанные в реферате, не следует понимать как исчерпывающее или ограничивающее варианты осуществления точными формами, которые были раскрыты. Хотя конкретные варианты осуществления и примеры были описаны выше для иллюстративных целей, различные эквивалентные модификации могут быть выполнены без отклонения от сути и объема раскрытия, как будет понятно специалистам в данной области техники. Идеи различных вариантов осуществления, приведенные выше, могут быть применены к другим системам, способам и/или процессам производства кремния, а не только к примерным системам, способам и устройствам, в общем описанным выше.
Например, в подробном описании, приведенном выше, описаны различные варианты осуществления систем, процессов и/или устройств с использованием структурных схем, диаграмм, блок-схем и примеров. В той мере, в которой такие структурные схемы, диаграммы, блок-схемы и примеры содержат одну или несколько функций и/или операций, специалистам в данной области техники будет понятно, что каждая функция и/или операция в таких структурных схемах, диаграммах, блок-схемах и примерах может быть осуществлена индивидуально и/или совместно посредством широкого диапазона системных компонентов, аппаратного обеспечения, программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения или фактически любой их комбинации.
В определенных вариантах осуществления используемые системы или производимые устройства могут содержать меньшее количество конструкций или компонентов меньшего размера, чем в описанных выше конкретных вариантах осуществления. В других вариантах осуществления используемые системы или производимые устройства могут содержать конструкции или компоненты в дополнение к описанным в данном описании конструкциям или компонентам. В других вариантах осуществления используемые системы или производимые устройства могут содержать конструкции или компоненты, расположенные иным образом по сравнению с описанными в данном описании конструкциями или компонентами. Например, в некоторых вариантах осуществления могут быть дополнительные нагреватели и/или смесители, и/или сепараторы в системе для обеспечения эффективного управления температурой, давлением или скоростью потока. Кроме того, при осуществлении процедур или способов, описанных в дан
ном описании, может быть меньшее количество операций, дополнительных операций, или операции могут осуществляться в другом порядке по сравнению с описанными в данном описании операциями. Удаление, добавление или перестановка компонентов системы или устройства или функциональный характер процессов или способов будут хорошо понятны специалисту в данной области техники в свете данного раскрытия.
Осуществление способов и функционирование систем для производства поликремния, описанных в данном описании, могут осуществляться под управлением автоматических подсистем управления. Такие автоматические подсистемы управления могут содержать один или несколько подходящих датчиков (например, датчики потока, датчики давления, датчики температуры), исполнительные механизмы (например, двигатели, клапаны, соленоиды, демпферы), химические анализаторы и системы на основе процессоров, которые выполняют инструкции, хранимые в считываемом процессором устройстве хранения, с тем чтобы автоматически управлять различными компонентами и/или потоком, давлением и/или температурой материалов на основании, по меньшей мере, частично данных или информации от датчиков, анализаторов и/или данных, вводимых пользователем.
Принимая во внимание управление и функционирование систем и процессов или конструкцию систем и устройств для производства поликремния, в определенных вариантах осуществления данный объект может быть осуществлен посредством специализированных интегральных схем (ASIC). Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что раскрытые в данном описании варианты осуществления полностью или частично могут быть эквивалентно реализованы в стандартных интегральных схемах в виде одной или нескольких компьютерных программ, запускаемых на одном или нескольких компьютерах (например, в виде одной или нескольких программ, запускаемых на одной или нескольких компьютерных системах), в виде одной или нескольких программ, запускаемых на одном или нескольких контроллерах (например, микроконтроллерах), в виде одной или нескольких программ, запускаемых на одном или нескольких процессорах (например, микропроцессорах), в виде программно-аппаратного обеспечения или в виде фактически любой их комбинации. Соответственно, разработка схемного решения и/или написание кода для программного обеспечения и/или для программно-аппаратного обеспечения будут хорошо понятны специалисту в данной области техники в свете данного раскрытия.
Различные варианты осуществления, описанные выше, могут быть скомбинированы с тем, чтобы обеспечить дополнительные варианты осуществления. Аспекты вариантов осуществления могут быть модифицированы, при необходимости, с тем, чтобы использовать концепции различных патентов, заявок и публикаций для обеспечения дополнительных вариантов осуществления.
Эти и другие изменения могут быть внесены в варианты осуществления в свете вышеприведенного подробного описания. В целом, в нижеследующей формуле изобретения используемые термины не должны рассматриваться как ограничивающие формулу конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в описании и формуле, но они должны рассматриваться как включающие все возможные варианты осуществления наряду с полным объемом эквивалентов, к которым данная формула приписана. Соответственно, формула не ограничивается описанием.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Реакторная система, предназначенная для производства кремния, которая содержит следующие коснтруктивные элементы:
реакционный котел, имеющий внутреннюю область, ограниченную посредством одной или нескольких стенок и предназначенный для удержания газа, содержащего первый газообразный химический компонент, представляющий собой по меньшей мере один из газа силана (SiH4), газа трихлорсилана (SiHCl3) или газа дихлорсилана (SiH2Cl2),
поддон с нагреваемой плоской нижней поверхностью, расположенный внутри реакционного котла, снабженный устройством механической вибрации для приведения поддона в колебательное движение в вертикальном направлении, при этом поддон имеет вертикальную стенку, расположенную по всему его периметру,
при этом средство для нагрева поддона содержит по меньшей мере один излучающий или электро-резистивный нагревательный элемент, заключенный в герметичный контейнер в реакционном котле, который содержит термоизоляционный материал, который окружает средство нагрева со всех сторон, кроме части, которая контактирует с нижней плоской поверхностью поддона,
при этом устройство механической вибрации предназначено для обеспечения механической вибрации поддона и создания псевдоожиженного слоя частиц пыли, гранул или других частиц, содержащихся в поддоне, при заданной амплитуде, частоте или высоте периметровой стенки;
система подачи газа, содержащего первый газообразный химический компонент, на поверхность частиц пыли, гранул или других частиц, находящихся в поддоне;
система сбора, расположенная снизу относительно поддона и проходящая за внутренний периметр поддона на расстояние, обеспечивающее улавливание большей части полученного продукта реакции, который выходит вследствие вибрации из поддона через периметровую стенку.
2. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере одно из следующего: эксцентрический маховик, пьезоэлектрический преобразователь или акустический преобразователь.
3. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний в диапазоне заданных частот от приблизительно 1 до 4000 циклов/мин при заданной амплитуде от приблизительно 1/100 до 4 дюймов, и высота периметровой стенки составляет от 1/2 до 5 дюймов.
4. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой в диапазоне от приблизительно 500 до 3500 циклов/мин при заданной амплитуде от приблизительно 1/64 до 1/4 дюйма, и высота периметровой стенки составляет от 1/2 до 3 дюймов.
5. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой в диапазоне от приблизительно 1000 до 3000 циклов/мин.
6. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной частотой приблизительно 2500 циклов/мин.
7. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне от приблизительно 1/100 дюйма до 4 дюймов.
8. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне от приблизительно 1/64 до 1/4 дюйма.
9. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой в диапазоне приблизительно от 1/32 до 1/8 дюйма.
10. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство механической вибрации содержит по меньшей мере один источник вибраций или колебаний, выполненный с возможностью произведения вибраций или колебаний с заданной амплитудой, составляющей приблизительно 1/64 дюйма.
11. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя область реакционного котла предназначена для заполненения газом, содержащим первый химический компонент и третий нереакци-онноспособный компонент.
12. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что реакционный котел содержит по меньшей мере одну стенку, причем по меньшей мере одна стенка поддерживается охлажденной посредством охладительной рубашки или охлаждающих пластин для воздушного охлаждения, расположенных снаружи реакционного котла.
13. Реакторная система по п.12, отличающаяся тем, что охладительная рубашка выполнена с возможностью обеспечения протекания через нее хладагента, который имеет температуру и скорость потока, контролируемые с установлением желаемого низкого значения температуры газа во внутренней области реакционного котла.
14. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла в пределах 30-500°C.
15. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла в пределах 50-300°C.
16. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла равной 100°C.
17. Реакторная система по п.13, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры газа во внутренней области реакционного котла равной 50°C.
18. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 100-1300°C.
19. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 100-900°C.
20. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 200-700°C.
21. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона в пределах 300-600°C.
22. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания температуры поверхности нагретой части поддона равной приблизительно 450°C.
23. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля
10.
скорости распада первого компонента посредством регулировки температуры нижней поверхности поддона.
24. Реакторная система по п.23, отличающаяся тем, что периметровая стенка образует замкнутую поверхность, проходящую вверх от нижней поверхности поддона.
25. Реакторная система по п.24, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью формирования больших гранул путем увеличения высоты периметровой стенки и формирования меньших гранул путем уменьшения высоты периметровой стенки.
26. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания манометрического давления газа во внутренней области реакционного котла в пределах 7-200 фунтов/кв. дюйм.
27. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью добавления к газу во внутренней области реакционного котла, содержащему первый химический компонент, третьего нереакционноспособного компонента, и извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.
28. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного добавления в реакционный котел газа, содержащего первый химический компонент и третий нере-акционноспособный компонент, и непрерывного извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.
29. Реакторная система по п.28, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного осуществления контроля степени преобразования первого химического компонента посредством отбора образцов парового пространства внутри реакционного котла.
30. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью периодического добавления газа, содержащего первый химический компонент и третий нереакционноспособный компонент, и периодического извлечения из реакционного котла газа, состоящего из первого химического компонента, третьего нереакционноспособного компонента и одного из вторых компонентов, образованных в результате реакции распада.
31. Реакторная система по п.30, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью непрерывного осуществления контроля степени преобразования первого химического компонента посредством отбора образцов парового пространства внутри реакционного котла и/или посредством контроля повышения или снижения давления в реакционном котле.
32. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью добавления в реакционный котел газа, состоящего из газа силана (SiH4) и разжижителя в виде водорода, извлечения из реакционного котла газа, состоящего из непрореагировавшего газа силана, разжижителя в виде водорода и газообразного водорода, образованного в результате реакции распада, и добавления пыли и гранул, состоящих из кремния, в слой.
33. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью обеспечивать производство поликремния путем распада газа силана, при этом указанный поликремний оседает на пыли, формирующей гранулы, а также на гранулах, формирующих большие по размеру гранулы.
34. Реакторная система по п.33, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью сбора гранул непрерывно со слоя и регулирования среднего размера собранных гранул посредством регулировки высоты периметровой стенки поддона.
35. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью формирования больших по размеру гранул посредством увеличения высоты периметровой стенки контейнера и формирования меньших по размеру гранул посредством уменьшения высоты периметровой стенки контейнера.
36. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/100-1/4 дюйма в диаметре.
37. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/64-3/16 дюйма в диаметре.
38. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул в пределах 1/32-1/8 дюйма в диаметре.
39. Реакторная система по п.35, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля среднего размера гранул равным 1/8 дюйма в диаметре.
40. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 5-300 фунтов/кв. дюйм.
41. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 14,7-200 фунтов/кв. дюйм.
42. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла в пределах 30-100 фунтов/кв. дюйм.
43. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержа
24.
ния абсолютного давления газа внутри реакционного котла равным 70 фунтов/кв. дюйм.
44. Реакторная система по п.30, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью поддержания абсолютного давления газа внутри реакционного котла вначале периодической реакции равным 14,7 фунтов/кв. дюйм, а в конце периодической реакции - в пределах 28-32 фунта/кв. дюйм.
45. Реакторная система по п.27, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования первого химического компонента посредством регулировки температуры слоя, заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации, концентрации первых компонентов в реакционном котле, давления газа в реакционном котле и времени выдерживания газа в реакционном котле.
46. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования силана посредством регулировки температуры слоя, заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации, концентрации первых компонентов в реакционном котле, давления газа в реакционном котле и времени выдерживания газа в реакционном котле.
47. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 20-100%.
48. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 40-100%.
49. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана в пределах 80-100%.
50. Реакторная система по п.46, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью контроля преобразования газа силана равным 98%.
51. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/4 до 15 дюймов.
52. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 15 дюймов.
53. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 5 дюймов.
54. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки находится в диапазоне от 1/2 до 3 дюймов.
55. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота периметровой стенки составляет приблизительно 2 дюйма.
56. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, нижняя поверхность поддона выполнена из металла, или графита, или из комбинации металла и графита.
57. Реакторная система по п.56, отличающаяся тем, что металл представляет собой нержавеющую сталь марки 316 SS или никель.
58. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью обеспечивать скорость образования гранул, которая соответствует скорости образования пыли.
59. Реакторная система по п.58, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования скорости образования пыли посредством регулировки заданной частоты вибрации, заданной амплитуды вибрации и высоты периметровой стенки сторон.
60. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью рекуперации водорода, извлекаемого из реакционного котла для применения в сопутствующих процессах производства силана или для продажи.
61. Реакторная система по п.32, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования остаточной концентрации газообразного водорода, захваченного гранулами или включенного во второй химический компонент, содержащий гранулы, посредством регулировки концентрации разжижи-теля в виде водорода в газе, добавляемом в реакционный котел.
62. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-90 мол.%.
63. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-80 мол.%.
64. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-50 мол.%.
65. Реакторная система по п.61, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования концентрации разжижителя в виде водорода в пределах 0-20 мол.%.
66. Реакторная система по п.34, отличающаяся тем, что дополнительно содержит выходной шлюзо-вый бункер, содержащий два или более запорных клапана и промежуточную вторую защитную оболочку, при этом система выполнена с возможностью удаления частиц, выходящих за пределы поддона, из реакционного котла через выходной шлюзовый бункер.
67. Реакторная система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит входной шлюзовый бункер, содержащий два или более запорных клапана и промежуточную вторую защитную оболочку, соединенную с внутренней областью реакционного котла и функционирующую для избирательной подачи частиц во внутреннюю область реакционного котла.
44.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025524
- 1 -
025524
- 1 -
025524
- 1 -
025524
- 1 -
025524
- 4 -
025524
- 16 -