DE102010000270A1

DE102010000270A1 - Electrode for a reactor for the production of polycrystalline silicon

Info

Publication number: DE102010000270A1
Application number: DE102010000270A
Authority: DE
Inventors: Robert 83620 Stöcklinger
Original assignee: G+R Technology Group AG 93128; G+R Tech Group AG
Current assignee: G+R Technology Group AG 93128; G+R Tech Group AG
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2011-08-04
Also published as: WO2011092276A1

Abstract

Es ist eine Elektrode (6) für einen Reaktor (10) zbart. Mehrere Elektroden (6) sind hierzu in einem Boden (12) des Reaktors (10) befestigt. Die Elektroden (6) tragen Filamentstäbe (60) aus Reinst-Silizium. Der Elektrodenkörper (4) ist mit mehreren elastischen Elementen (2) in Richtung (5) einer Oberseite (13) des Bodens (12) des Reaktors (10) hin mechanisch vorgespannt. Zwischen der Oberseite (13) des Bodens (12) des Reaktors (10) und einem zur Oberseite (13) des Bodens (12) parallelen Ring (7) des Elektrodenkörpers (4) ist ein radial umlaufendes Dichtelement (3) eingesetzt.There is an electrode (6) for a reactor (10) zbart. For this purpose, several electrodes (6) are fastened in a base (12) of the reactor (10). The electrodes (6) carry filament rods (60) made of pure silicon. The electrode body (4) is mechanically pretensioned by several elastic elements (2) in the direction (5) of an upper side (13) of the bottom (12) of the reactor (10). A radially encircling sealing element (3) is inserted between the top (13) of the bottom (12) of the reactor (10) and a ring (7) of the electrode body (4) parallel to the top (13) of the bottom (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode für einen Reaktor zur Herstellung von polykristallinem Silizium. Eine Vielzahl von Elektroden ist dabei auf einem Boden des Reaktors verteilt. In den einzelnen Elektroden sind Filamentstäbe aus Reinst-Silizium befestigt, wobei über einen Elektrodenkörper den Filamentstäben die erforderliche Stromzufuhr zugeleitet wird, damit die Filamentstäbe eine für die Abscheidung von polykristallinem Silizium erforderliche Temperatur erlangen.The present invention relates to an electrode for a reactor for producing polycrystalline silicon. A plurality of electrodes is distributed on a bottom of the reactor. In the individual electrodes filament rods made of ultra-pure silicon are attached, via an electrode body the filament rods the required power supply is supplied so that the filament rods obtain a temperature required for the deposition of polycrystalline silicon temperature.

Das polykristalline Silizium wird in Reaktoren auf den Filamentstäben abgeschieden. Bei der Abscheidung des polykristallinen Siliziums unterscheidet man im Wesentlichen zwei Prozesse, den Monosilan-Prozess oder das Siemens-Verfahren. Die Verfahren unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Reaktionspartner, aus denen sich das polykristalline Silizium auf den Filamentstäben abscheidet.The polycrystalline silicon is deposited in reactors on the filament rods. In the deposition of the polycrystalline silicon, a distinction is made essentially two processes, the monosilane process or the Siemens process. The processes differ essentially by the reaction partners, from which the polycrystalline silicon is deposited on the filament rods.

Bei dem Siemens-Verfahren wird Trichlorsilan (SiHCl₃) in Anwesenheit von Wasserstoff an den beheizten Reinst-Siliziumstäben bei ca. 1000 bis 1200°C thermisch zersetzt. Das elementare Silizium wächst dabei auf den Filamentstäben auf. Der dabei frei werdende Chlorwasserstoff wird in den Kreislauf zurückgeführt. Der Prozess läuft bei einem Druck von ca. 6,5 bar ab.In the Siemens process, trichlorosilane (SiHCl ₃ ) is thermally decomposed at about 1000 to 1200 ° C. in the presence of hydrogen on the heated ultra-pure silicon rods. The elemental silicon grows on the filament rods. The liberated hydrogen chloride is recycled into the circulation. The process takes place at a pressure of approx. 6.5 bar.

Bei dem Monosilan-Prozess wird Monosilan (SiH₄) in Anwesenheit von Wasserstoff an den beheizten Reinst-Siliziumstäben bei 850 bis 900°C thermisch zersetzt. Das elementare Silizium wächst dabei auf den Filamentstäben auf. Der Monosilan-Prozess läuft bei einem Druck von ca. 2 bis 2,5 bar ab.In the monosilane process, monosilane (SiH ₄ ) is thermally decomposed at 850 to 900 ° C in the presence of hydrogen on the heated ultra-pure silicon rods. The elemental silicon grows on the filament rods. The monosilane process takes place at a pressure of approx. 2 to 2.5 bar.

Die europäische Patentanmeldung EP 2 108 619 A2 offenbart einen Reaktor für die Herstellung von polykristallinem Silizium. Auf dem Reaktorboden ist eine Vielzahl von Elektroden angeordnet, von denen jede einen Siliziumstab trägt, an dem sich das polykristalline Silizium während des Reaktionsprozesses abscheidet. Der Halter für die Elektrode hat eine im Wesentlichen längliche Gestalt und besteht aus Material, das keine Korrosion zeigt. Isolierendes Material ist im Durchlass des Reaktorbodens vorgesehen und isoliert somit die Elektrode gegenüber dem Reaktorboden und hält somit die Elektrode in Position.The European patent application EP 2 108 619 A2 discloses a reactor for the production of polycrystalline silicon. On the reactor bottom, a plurality of electrodes are arranged, each carrying a silicon rod, on which the polycrystalline silicon is deposited during the reaction process. The holder for the electrode has a substantially elongated shape and is made of material that shows no corrosion. Insulating material is provided in the passage of the reactor bottom, thus isolating the electrode from the bottom of the reactor, thus holding the electrode in position.

Die U.S.-Patentanmeldung 2009/0081380 A1 offenbart einen Reaktor zur Herstellung von polykristallinem Silizium. Polykristallines Silizium scheidet sich dabei auf einem Filamentstab aus Reinst-Silizium ab. Die Reinst-Siliziumstäbe sind dabei in einer Elektrode befestigt, welche ebenfalls verteilt am Boden des Reaktors angeordnet sind. Ebenso ist am Boden des Reaktors eine Vielzahl von Einlassdüsen für das Reaktionsgas vorgesehen. Die Austrittsöffnung der Einlassdüsen liegt dabei höher als die Befestigungsebene der Filamentstäbe in der Elektrode. Die Elektroden sind entsprechend der in der europäischen Patentanmeldung EP 2 108 619 dargestellten Ausführungsform ausgestaltet und am Reaktorboden befestigt.US patent application 2009/0081380 A1 discloses a reactor for the production of polycrystalline silicon. Polycrystalline silicon deposits on a filament rod made of ultra-pure silicon. The ultra-pure silicon rods are attached in an electrode, which are also arranged distributed at the bottom of the reactor. Likewise, a plurality of inlet nozzles for the reaction gas is provided at the bottom of the reactor. The outlet opening of the inlet nozzles is higher than the mounting plane of the filament rods in the electrode. The electrodes are as described in the European patent application EP 2 108 619 designed embodiment illustrated and attached to the reactor bottom.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode für die Halterung der Filamentstäbe für die Abscheidung von polykristallinem Silizium derart auszugestalten, dass während des laufenden Produktionsprozesses und unabhängig von den herrschenden Produktionsbedingungen eine Dichtigkeit der Elektrode vom Reaktorinnenraum zur Umgebung gewährleistet ist.The invention has for its object to design an electrode for holding the filament rods for the deposition of polycrystalline silicon such that during the ongoing production process and regardless of the prevailing production conditions a tightness of the electrode from the reactor interior is ensured to the environment.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Elektrode, die die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.The object is achieved by an electrode comprising the features in claim 1.

Erfindungsgemäß sind mehrere Elektroden in einem Boden des Reaktors befestigt. Die Elektroden tragen dabei Filamentstäbe, die in einem Elektrodenkörper sitzen und über den die Stromzufuhr zu den Elektroden bzw. Filamentstäben erfolgt. Der Elektrodenkörper selbst ist mit mehreren elastischen Elementen in Richtung der Oberseite des Bodens des Reaktors hin mechanisch vorgespannt. Zwischen der Oberseite des Bodens des Reaktors und einem zur Oberseite des Bodens parallelen Ring des Elektrodenkörpers ist ein radial umlaufendes Dichtelement eingesetzt. Das Dichtelement selbst ist im Bereich zwischen der Oberseite des Bodens des Reaktors und dem dazu parallelen Ring des Elektrodenkörpers von einem Keramikring abgeschirmt.According to the invention, a plurality of electrodes are mounted in a bottom of the reactor. The electrodes carry filament rods, which sit in an electrode body and via which the power is supplied to the electrodes or filament rods. The electrode body itself is mechanically biased with several elastic elements towards the top of the bottom of the reactor. Between the top of the bottom of the reactor and a parallel to the top of the bottom ring of the electrode body, a radially encircling sealing element is used. The sealing element itself is shielded in the region between the top of the bottom of the reactor and the parallel ring of the electrode body of a ceramic ring.

Der Boden des Reaktors kann dabei als Boden mit einem Zwischenraum oder mit zwei Zwischenräumen ausgebildet sein. Für den Fall, dass lediglich ein Zwischenraum im Reaktorboden ausgebildet ist, wird in diesem Zwischenraum Kühlwasser geführt. Ebenso ist die Umwandung des Reaktors als Doppelwandung ausgebildet, um somit eine Kühlung des Reaktorinnenraums zu erzielen. Für den Fall, dass der Reaktorboden aus zwei Zwischenräumen besteht, wird in einem der Zwischenräume Gas zu den Eintrittsdüsen geführt. In dem anderen Zwischenraum wird, wie bereits oben erwähnt, das für die Kühlung des Reaktorinneren erforderliche Kühlwasser geführt.The bottom of the reactor can be designed as a bottom with a gap or with two spaces. In the event that only a gap is formed in the reactor bottom, cooling water is conducted in this intermediate space. Likewise, the conversion of the reactor is designed as a double wall, so as to achieve a cooling of the reactor interior. In the event that the reactor bottom consists of two spaces, gas is fed to the inlet nozzles in one of the intermediate spaces. In the other intermediate space, as already mentioned above, the cooling water required for the cooling of the interior of the reactor is conducted.

Der Elektrodenkörper erstreckt sich dabei entlang einer Längsachse zumindest bis über eine Unterseite des Bodens hinaus. Das radial umlaufende Dichtelement ist dabei derart ausgebildet, dass es den Elektrodenkörper zumindest ebenfalls bis über die Unterseite des Bodens hinaus umgibt.In this case, the electrode body extends along a longitudinal axis at least to beyond an underside of the bottom. The radially encircling sealing element is designed in such a way that it also surrounds the electrode body at least likewise beyond the underside of the bottom.

Der Boden des Reaktors hat mehrere Durchbrüche ausgebildet, die von der Oberseite des Reaktorbodens bis zur Unterseite des Reaktorbodens reichen. In diesen Durchbrüchen sitzt der Elektrodenkörper zusammen mit dem Dichtelement. Die Durchbrüche besitzen selbstverständlich eine Wandung zu den Zwischenräumen des Reaktorbodens hin. Somit ist es sichergestellt, dass das Kühlwasser bzw. das Reaktionsgas nicht mit den Elektroden in Kontakt tritt.The bottom of the reactor has several apertures formed from the top of the Substrate bottom to the bottom of the reactor floor rich. In these openings, the electrode body sits together with the sealing element. The openings of course have a wall to the interstices of the reactor floor. Thus, it is ensured that the cooling water or the reaction gas does not come into contact with the electrodes.

Die mehreren elastischen Elemente sind mittels eines Gewindestifts am Elektrodenkörper gehaltert. Die elastischen Elemente sind an deren Oberseite von der Unterseite des Bodens abgestützt.The plurality of elastic elements are held by means of a threaded pin on the electrode body. The elastic elements are supported at the top of the bottom of the soil.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils zwei elastische Elemente um 180°C zueinander versetzt am Elektrodenkörper gehaltert. Die elastischen Elemente, welche die Elektroden gegenüber dem Reaktorboden vorspannen, sind als Schraubenfedern ausgebildet.According to a preferred embodiment of the invention, in each case two elastic elements are mounted offset by 180 ° C to each other on the electrode body. The elastic elements, which bias the electrodes relative to the reactor bottom, are designed as helical springs.

Das radial umlaufende Dichtelement besteht aus einem Material mit geringer thermischer Ausdehnung. Bevorzugt besteht das Material des radial umlaufenden Dichtelements aus PTFE.The radially encircling sealing element consists of a material with a low thermal expansion. The material of the radially encircling sealing element preferably consists of PTFE.

Der Elektrodenkörper besitzt in Richtung einer Längsachse einen Hohlraum, in den über eine Zuleitung Kühlwasser zuführbar ist. Im Hohlraum ist ein Rohr geführt, über das in Verbindung mit einer Ableitung das erwärmte Kühlwasser abgeführt wird. Die Kühlung ist erforderlich, da je nach dem verwendeten Prozess für die Herstellung von polykristallinem Silizium im Innenraum des Reaktors eine Temperatur von 800 bis 1200°C vorliegt. Die Elektroden werden mit dem zugeführten Kühlwasser auf eine Temperatur von 150°C gekühlt. Die Kühlung soll dabei auf +/–20°C geregelt sein. Ebenso wird, wie bereits erwähnt, durch die doppelwandige Ausbildung des Reaktors der Reaktor auf eine entsprechende Temperatur gekühlt.The electrode body has in the direction of a longitudinal axis a cavity into which cooling water can be supplied via a feed line. In the cavity, a pipe is guided, via which, in conjunction with a discharge, the heated cooling water is discharged. The cooling is necessary since, depending on the process used for the production of polycrystalline silicon in the interior of the reactor, a temperature of 800 to 1200 ° C is present. The electrodes are cooled with the supplied cooling water to a temperature of 150 ° C. The cooling should be regulated to +/- 20 ° C. Likewise, as already mentioned, the reactor is cooled to a corresponding temperature by the double-walled design of the reactor.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail.

1 zeigt eine perspektivische und zum Teil geschnittene Ansicht eines Reaktors für die Herstellung von polykristallinem Silizium gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a perspective and partially sectional view of a reactor for the production of polycrystalline silicon according to the prior art.

2 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Elektrode, an der die Reinst-Siliziumstäbe für die Abscheidung von polykristallinem Silizium befestigt werden. 2 shows a sectional view of the electrode according to the invention, to which the ultra-pure silicon rods for the deposition of polycrystalline silicon are attached.

3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Elektrode, die im Reaktorboden sitzt, der aus lediglich einem Zwischenraum gebildet ist. 3 shows a side view of the electrode according to the invention, sitting in the reactor bottom, which is formed of only one space.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Elektrode, die bei dem Prozess zur Herstellung von polykristallinem Silizium Verwendung findet. 4 shows a perspective view of the electrode according to the invention, which finds use in the process for producing polycrystalline silicon.

5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit A gekennzeichneten Bereichs. 5 shows an enlarged view of the in 2 A marked area.

6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit B gekennzeichneten Bereichs. 6 shows an enlarged view of the in 2 marked B area.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur oder für die Einordung einer Figur in den Kontext anderer Figuren erforderlich sind.For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure or for the arrangement of a figure in the context of other figures.

1 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Reaktors 10, welcher für die Herstellung von polykristallinem Silizium Verwendung findet. Der Reaktor 10 ist aus dem Stand der Technik bekannt und dient zur Herstellung von polykristallinem Silizium nach dem Monosilan-Prozess. Der Reaktor 10 besitzt einen Boden 12, der eine Vielzahl von Düsen 40 trägt. Durch die Düsen 40 wird frisches Reaktionsgas, dem Wasserstoff beigemischt ist, in den Innenraum 50 des Reaktors 10 eingebracht. Ebenfalls ist auf dem Boden 12 des Reaktors 10 eine Vielzahl von Filamentstäben 60 in dafür vorgesehenen Elektroden 6 befestigt. An den Filamentstäben 60 scheidet sich während des Prozesses das polykristalline Silizium ab. 1 shows a perspective and partially sectioned view of a reactor 10 which is used for the production of polycrystalline silicon. The reactor 10 is known from the prior art and is used to produce polycrystalline silicon after the monosilane process. The reactor 10 owns a floor 12 that has a variety of nozzles 40 wearing. Through the nozzles 40 is fresh reaction gas, the hydrogen is mixed, in the interior 50 of the reactor 10 brought in. Also is on the floor 12 of the reactor 10 a variety of filament rods 60 in dedicated electrodes 6 attached. At the filament rods 60 During the process, the polycrystalline silicon separates out.

In der hier gezeigten Ausführungsform ist eine Gasabführung 51 über ein Innenrohr 52 ausgebildet. Das Innenrohr 52 besitzt eine Gaseintrittsöffnung 53, in die das zum Teil verbrauchte Reaktionsgas eintritt. Dieses Abgas bzw. zum Teil verbrauchte Reaktionsgas liegt dabei bei einem bestimmten Betriebsdruck vor. Der Druck hängt dabei von dem verwendeten Herstellungsprozess ab. Der Reaktor, die Zuleitungen und die Ableitungen für das Reaktionsgas sind doppelwandig ausgebildet, um dadurch eine entsprechende Kühlung zu erreichen. Die Gaseintrittsöffnung 53 für das Innenrohr 52 ist deutlich von der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 beabstandet. Diese Beabstandung ist deshalb notwendig, damit sichergestellt ist, dass frisches in den Reaktorinnenraum 50 eintretendes Reaktionsgas nicht sofort wieder durch die Gaseintrittsöffnung 53 des Innenrohrs 52 austritt. Die Reaktorwand 58 und das Innenrohr 52 sind doppelwandig ausgebildet und können mit Wasser gekühlt werden. Das Innenrohr 52 ist durch den Boden 12 des Reaktors geführt. Aus der Ableitung 51 wird das verbrauchte Reaktionsgas zu einem Wiederaufbereitungssystem (hier nicht dargestellt) geführt. Ebenso ist am Boden 12 des Reaktors 10 eine Zuleitung 54 für frisches Reaktionsgas vorgesehen.In the embodiment shown here is a gas discharge 51 via an inner tube 52 educated. The inner tube 52 has a gas inlet opening 53 into which the partially consumed reaction gas enters. This exhaust gas or partially consumed reaction gas is present at a certain operating pressure. The pressure depends on the manufacturing process used. The reactor, the supply lines and the discharge lines for the reaction gas are double-walled, thereby achieving a corresponding cooling. The gas inlet opening 53 for the inner tube 52 is clearly from the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 spaced. This spacing is therefore necessary to ensure that fresh into the reactor interior 50 entering reaction gas not immediately back through the gas inlet opening 53 of the inner tube 52 exit. The reactor wall 58 and the inner tube 52 are double-walled and can be cooled with water. The inner tube 52 is through the ground 12 led the reactor. From the derivation 51 the spent reaction gas is passed to a reprocessing system (not shown here). Likewise is on the ground 12 of the reactor 10 a supply line 54 intended for fresh reaction gas.

In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Boden 12 des Reaktors 10 aus zwei Zwischenräumen aufgebaut. In dem ersten Zwischenraum 121 wird frisches Reaktionsgas zugeführt, dass sich gleichmäßig auf die Düsen 40 am Boden 12 des Reaktors 10 verteilt, so dass das Reaktionsgas über die Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 in den Innenraum 50 des Reaktors 10 eintritt. Im zweiten Zwischenraum 122 ist Kühlwasser geführt, damit der Boden 12 des Reaktors 10 auf eine bestimmte Temperatur gekühlt bzw. bei dieser Temperatur gehalten werden kann.In the embodiment illustrated here, the floor is 12 of the reactor 10 built up of two spaces. In the first space 121 Fresh reaction gas is fed to the nozzle evenly 40 on the ground 12 of the reactor 10 distributed so that the reaction gas over the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 in the interior 50 of the reactor 10 entry. In the second space 122 Cooling water is routed to the floor 12 of the reactor 10 can be cooled to a certain temperature or maintained at this temperature.

2 zeigt eine Schnittansicht der Elektrode 6, welche im Boden 12 des Reaktors 10 angeordnet ist. Die Elektrode 6 besitzt dabei eine längliche Gestalt und erstreckt sich über die Oberseite 13 und die Unterseite 14 des Bodens 12 des Reaktors 10. Die Elektrode 6 besteht aus einem Elektrodenkörper 14, in dem die Filamentstäbe 16 gehaltert sind. Der Boden 12 des Reaktors 10 besitzt mehrere Halterungen für eine der Vielzahl von Elektroden 6. Die Halterungen sind als Durchbrüche 16 im Boden 12 des Reaktors 10 ausgebildet und durch die Durchbrüche 16 erstrecken sich die Elektroden 6. Der Elektrodenkörper 4 besitzt einen zur Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 parallelen Ring 7. Zwischen dem parallelen Ring 7 und der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 ist ein radial umlaufendes Dichtelement 3 eingesetzt. Analog zum Elektrodenkörper 4 erstreckt sich das radiale Dichtelement 3 ebenfalls entlang der Längsachse des Elektrodenkörpers und überragt ebenfalls die Unterseite 14 des Bodens 12 des Reaktors 10. Unterhalb der Unterseite 14 des Bodens 12 des Reaktors 10 sind am Elektrodenkörper 4 mehrere elastische Elemente 2 befestigt. Diese elastischen Elemente 2 sind dabei derart ausgestaltet, dass sie den Elektrodenkörper 4 in Richtung der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 hin vorspannen. Dadurch, dass zwischen dem parallelen Ring 7 des Elektrodenkörpers 4 und der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 das radial umlaufende Dichtelement 3 vorgesehen ist, ist somit gewährleistet, dass unabhängig von der thermischen Ausdehnung der unterschiedlichen Materialien der Elektrode 6 immer eine ausreichende Dichtigkeit zwischen dem Elektrodenkörper 4 und dem Reaktorboden 12 bzw. der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 gewährleistet ist. Das radial umlaufende Dichtelement 3 besteht bevorzugter Weise aus PTFE. Um das radial umlaufende Dichtelement 3 bzgl. der Temperatureinflüsse zu schützen, ist auf der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 ein Keramikring 15 vorgesehen. Der Keramikring 15 umgibt somit das radial umlaufende Dichtelement 3, welches in den Reaktorinnenraum 50 ragen würde. 2 shows a sectional view of the electrode 6 which are in the ground 12 of the reactor 10 is arranged. The electrode 6 it has an elongated shape and extends over the top 13 and the bottom 14 of the soil 12 of the reactor 10 , The electrode 6 consists of an electrode body 14 in which the filament rods 16 are held. The floor 12 of the reactor 10 has several mounts for one of the plurality of electrodes 6 , The brackets are as breakthroughs 16 in the ground 12 of the reactor 10 trained and through the breakthroughs 16 extend the electrodes 6 , The electrode body 4 owns one to the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 parallel ring 7 , Between the parallel ring 7 and the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 is a radially encircling sealing element 3 used. Analogous to the electrode body 4 extends the radial sealing element 3 also along the longitudinal axis of the electrode body and also extends beyond the bottom 14 of the soil 12 of the reactor 10 , Below the bottom 14 of the soil 12 of the reactor 10 are on the electrode body 4 several elastic elements 2 attached. These elastic elements 2 are designed such that they the electrode body 4 towards the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 to pretend. Because of that between the parallel ring 7 of the electrode body 4 and the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 the radially encircling sealing element 3 is provided, it is thus ensured that, regardless of the thermal expansion of the different materials of the electrode 6 always a sufficient tightness between the electrode body 4 and the reactor bottom 12 or the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 is guaranteed. The radially encircling sealing element 3 is preferably made of PTFE. To the radially encircling sealing element 3 Regarding the temperature influences to protect is on the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 a ceramic ring 15 intended. The ceramic ring 15 thus surrounds the radially encircling sealing element 3 which enters the reactor interior 50 would stand out.

Der Elektrodenkörper 4 hat einen Hohlraum 22 entlang der Längsachse L des Elektrodenkörpers 4 ausgebildet. In den Hohlraum 22 kann über ein Zuleitung 20 Kühlwasser zugeführt werden. Im Hohlraum 22 ist ein Rohr 23 geführt, über das in Verbindung mit einer Ableitung 21 das erwärmte Kühlwasser aus der Elektrode 4 abgeführt werden kann.The electrode body 4 has a cavity 22 along the longitudinal axis L of the electrode body 4 educated. In the cavity 22 can via a supply line 20 Cooling water to be supplied. In the cavity 22 is a pipe 23 led over that in connection with a derivative 21 the heated cooling water from the electrode 4 can be dissipated.

3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Elektrode 6 und deren Einbau in den Boden 12 des Reaktors 10. Die Elektrode 6 besitzt entlang ihrer Längsachse L eine Bauhöhe H und im Innenraum 50 des Reaktors 10 eine Breite B. Auf der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 sitzt die Keramikhülse 15, mit der das radial umlaufende Dichtelement (hier nicht dargestellt) im Wesentlichen von Temperatureinflüssen aus dem Innern des Reaktor geschützt ist. Von der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 erstreckt sich der Durchbruch 16, durch den die Elektrode 6 von der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 zu der Unterseite 14 des Bodens 12 des Reaktors 10 geführt ist. Für die Befestigung und Verspannung der Elektrode 6 ist eine Einstellelement 25 vorgesehen. Wie bereits in der Beschreibung zu 2 erwähnt, wird über eine Zuleitung 20 Kühlwasser zugeführt und über eine Ableitung 21 abgeführt. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Boden 12 des Reaktors 10 mit einem Zwischenraum ausgebildet. In diesem Zwischenraum ist das Kühlwasser für die Kühlung des Bodens 12 des Reaktors 10 geführt. 3 shows a side view of the electrode according to the invention 6 and their installation in the ground 12 of the reactor 10 , The electrode 6 has along its longitudinal axis L a height H and in the interior 50 of the reactor 10 a width B. on the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 sits the ceramic sleeve 15 , with which the radially encircling sealing element (not shown here) is essentially protected from temperature influences from inside the reactor. From the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 extends the breakthrough 16 through which the electrode 6 from the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 to the bottom 14 of the soil 12 of the reactor 10 is guided. For fixing and clamping the electrode 6 is an adjustment 25 intended. As already in the description too 2 mentioned, is via a supply line 20 Cooling water supplied and via a drain 21 dissipated. In the embodiment illustrated here, the floor is 12 of the reactor 10 formed with a gap. In this space is the cooling water for the cooling of the soil 12 of the reactor 10 guided.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Elektrode 6, die in einem Reaktor 10 für die Herstellung von polykristallinem Silizium Verwendung findet. Oberhalb des radial umlaufenden Rings 7 der Elektrode 6 ist die Halterung 27 der Elektrode 6 für die Filamentstäbe 60 vorgesehen. Mittels einer Abstützung 28 wird die Elektrode 6 gegenüber der Unterseite 14 des Bodens 12 des Reaktors 10 abgestützt. Ferner erfolgt eine Abstützung über das Einstellelement 25, welches auf dem Elektrodenkörper 4 aufgeschraubt ist. Am unteren Ende der Elektrode 6 ist die Zuleitung 20 für das Kühlwasser und die Ableitung 21 für das im Innenraum der Elektrode 6 erwärmte Kühlwasser vorgesehen. 4 shows a perspective view of the electrode according to the invention 6 in a reactor 10 used for the production of polycrystalline silicon. Above the radially encircling ring 7 the electrode 6 is the holder 27 the electrode 6 for the filament rods 60 intended. By means of a support 28 becomes the electrode 6 across from the bottom 14 of the soil 12 of the reactor 10 supported. Furthermore, a support via the adjustment takes place 25 which is on the electrode body 4 is screwed on. At the bottom of the electrode 6 is the supply line 20 for the cooling water and the discharge 21 for the inside of the electrode 6 heated cooling water provided.

5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des in 2 mit A gekennzeichneten Bereichs. In 5 wird dabei im Wesentlichen die Verspannung des Elektrodenkörpers 4 dargestellt. In der hier gezeigten Ausführungsform sind zwei elastische Elemente 2 in 180°C gegenüber angeordnet. Die elastischen Elemente 2 sind als Schraubenfedern ausgebildet. Die elastischen Elemente 2 werden über Gewindestifte 29 am Elektrodenkörper 4 gehaltert. Zwischen der Oberseite 30 der elastischen Elemente 2 und der Unterseite 14 des Bodens 12 des Reaktors 10 ist eine Abstützung 28 vorgesehen. Die elastischen Körper 2 stützen sich somit mit deren Oberseite 30 gegenüber der Unterseite 14 des Bodens 12 des Reaktors 10 ab. Die Unterseite 32 der elastischen Elemente 2 ist gegenüber dem Elektrodenkörper 4 abgestützt. Für die Abstützung der elastischen Elemente 2 mit deren Unterseite 32 am Elektrodenkörper 4 ist das Einstellelement 25 vorgesehen. 5 shows an enlarged view of the in 2 A marked area. In 5 This is essentially the tension of the electrode body 4 shown. In the embodiment shown here are two elastic elements 2 arranged in 180 ° C opposite. The elastic elements 2 are designed as coil springs. The elastic elements 2 Be about grub screws 29 on the electrode body 4 supported. Between the top 30 the elastic elements 2 and the bottom 14 of the soil 12 of the reactor 10 is a support 28 intended. The elastic body 2 thus support themselves with their top 30 opposite the bottom 14 of the soil 12 of the reactor 10 from. The bottom 32 the elastic elements 2 is opposite to the electrode body 4 supported. For the support of the elastic elements 2 with its underside 32 on the electrode body 4 is the adjustment element 25 intended.

6 zeigt eine vergrößerte Darstellung des in 2 mit B gekennzeichneten Bereichs. Das elastische Element 2 ist als Schraubenfeder ausgebildet und am Elektrodenkörper 4 mittels eines Gewindestifts 29 gehaltert. Dadurch, dass das Einstellelement am Elektrodenkörper 4 vorgesehen wird, erreicht man eine Verspannung bzw. eine Vorspannung der elastischen Elemente 2, so dass das radial umlaufende Lichtelement 3 zwischen der Oberseite 13 des Bodens 12 des Reaktors 10 und dem dazu parallelen Ring 7 des Elektrodenkörpers 4 eingespannt wird und somit eine Abdichtung herbeiführt. Durch diese Verspannung ist immer gewährleistet, dass unabhängig von den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien der Elektrode 6 immer eine Dichtigkeit gewährleistet ist, so dass kein Reaktionsgas aus dem Innenraum 50 des Reaktors 10 nach außen gelangt. 6 shows an enlarged view of the in 2 marked B area. The elastic element 2 is designed as a helical spring and on the electrode body 4 by means of a threaded pin 29 supported. Characterized in that the adjusting element on the electrode body 4 is provided, one reaches a tension or a bias of the elastic elements 2 so that the radially encircling light element 3 between the top 13 of the soil 12 of the reactor 10 and the parallel ring 7 of the electrode body 4 is clamped and thus causes a seal. This tension always ensures that, regardless of the different expansion coefficients of the different materials of the electrode 6 always a tightness is guaranteed, so that no reaction gas from the interior 50 of the reactor 10 reaches the outside.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The invention has been described with reference to preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that changes and modifications may be made without departing from the scope of the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2108619 A2 [0005]
EP 2108619 [0006]

Claims

Electrode ( 6 ) for a reactor ( 10 ) for producing polycrystalline silicon, wherein a plurality of electrodes ( 6 ) in a soil ( 12 ) of the reactor ( 10 ) and filament rods ( 60 ) of ultra-pure silicon, which in an electrode body ( 4 ) and via which the power is supplied, characterized in that the electrode body ( 4 ) with several elastic elements ( 2 ) in the direction ( 5 ) of an upper side ( 13 ) of the soil ( 12 ) of the reactor ( 10 ) is mechanically biased and that between the top ( 13 ) of the soil ( 12 ) of the reactor ( 10 ) and one to the top ( 13 ) of the soil ( 12 ) parallel ring ( 7 ) of the electrode body ( 4 ) a radially encircling sealing element ( 3 ) is used.

An electrode according to claim 1, wherein the sealing element ( 3 ) in the area between the top ( 13 ) of the soil ( 12 ) of the reactor ( 10 ) and the parallel ring ( 7 ) of the electrode body ( 4 ) of a ceramic ring ( 15 ) is shielded.

Electrode ( 6 ) according to claims 1 and 2, wherein the electrode body ( 4 ) along a longitudinal axis (L) at least to a bottom ( 14 ) of the soil ( 12 ) and that the radially encircling sealing element ( 3 ) is formed such that it the electrode body ( 4 ) at least also over the underside ( 14 ) of the soil ( 12 ) surrounds.

Electrode ( 6 ) according to claim 3, wherein the electrode body ( 4 ) together with the sealing element ( 3 ) in a breakthrough ( 16 ) in the ground ( 12 ) of the reactor ( 10 ) sits.

Electrode ( 6 ) according to claims 1 to 4, wherein the plurality of elastic elements ( 2 ) by means of a threaded pin ( 29 ) on the electrode body ( 4 ), wherein the elastic elements ( 2 ) at the top ( 30 ) on the bottom ( 14 ) of the soil ( 12 ) and wherein the elastic elements ( 2 ) at the bottom ( 32 ) on the electrode body ( 4 ) are supported.

Electrode ( 6 ) according to claims 1 to 5, wherein two elastic elements ( 2 ) offset by 180 ° C to each other on the electrode body ( 4 ) are held.

Electrode ( 6 ) according to claims 1 to 6, wherein the elastic elements ( 2 ) Are coil springs.

Electrode ( 6 ) according to claim 1, wherein the radially encircling sealing element ( 3 ) consists of a material with low thermal expansion.

Electrode ( 6 ) according to claim 8, wherein the material of the radially encircling sealing element ( 3 ) PTFE is.

Electrode ( 6 ) according to claims 1 to 9, wherein the electrode body ( 4 ) a cavity ( 22 ) has formed along the longitudinal axis (L) into which via a supply line ( 20 ) Cooling water can be supplied and wherein in the cavity ( 22 ) a pipe ( 23 ) in connection with a derivative ( 21 ) the heated cooling water is discharged.