Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и евразийские патенты)"
Бюллетень 01´2017

  

(11) 

025524 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

201370086

(22) 

2011.09.28

(51) 

C23C 16/44 (2006.01)
C23C 16/448
(2006.01)
C23C 16/52
(2006.01)
H01L 21/205
(2006.01)

(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) РОКСТАР ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛЛС (US)

(72) 

Дассель Марк В. (US)

(74) 

Носырева Е.Л. (RU)

(54) 

РЕАКТОРНЫЕ СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОГО ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ СЛОЯ И СПОСОБЫ, ПРИГОДНЫЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРЕМНИЯ

(57) 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 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 (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 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.

Увеличить масштаб


наверх