JP2010501459A - 多結晶シリコンの精製及び析出の効率を改善するための方法及び装置本出願は、参照によって本明細書に全体が組み込まれる2006年8月18日出願の米国特許仮出願第60/838,479号の優先権を主張する。 - Google Patents
多結晶シリコンの精製及び析出の効率を改善するための方法及び装置本出願は、参照によって本明細書に全体が組み込まれる2006年8月18日出願の米国特許仮出願第60/838,479号の優先権を主張する。 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】精製システムは、温度及び滞留時間の厳密な制御によって様々な度合いの固体シリコンの精製及び析出が実現されるよう固体と気体が輸送される二相流動床を含む温度制御された反応装置又は槽の1つ以上の系列と、FeSi及びFeI2等の高融点不純物の化合物の分離及び回収と、四ヨウ化シリコンの精製、分離及びリサイクルと、ヨウ素還流によって促進された、連続分別蒸留塔の中のAlI3等の低沸点液体不純物のヨウ化物化合物の分離及び回収と、分別蒸留塔の下流の液体混合物中の不純物ヨウ化物及び元素シリコンを含む非常に細かな固体粒子の分離及び回収と、プロセスからの固体及び液体のヨウ化物不純物廃棄物の流れの酸化からの原料ヨウ素の回収を含む。
【選択図】図1
Description
本明細書中で言及されるすべての刊行物及び特許出願は、それぞれの個別の刊行物又は特許出願が参照によって組み込まれると特異的に個別に示されたと同じ程度に、参照によって本明細書に組み込まれる。
10a 配管(不活性ガス)
11 配管
12 配管
13 配管
14 分離装置(サイクロン)
15 配管(蒸気)
16 配管
20 流動床析出装置
21 配管
22 配管
23 配管
24 配管
25 熱交換器
26 配管
27 分離装置(サイクロン)
28 配管
29 配管
30 高温フィルタ
31 配管
32 熱交換器
33 槽(フィルターケーキ)
34 配管
35 熱交換器
36 配管
36a 配管
40 棚段‐塔蒸留塔
41 熱交換器
42 配管(還流)
43 配管(ヨウ化ホウ素)
44 配管(液体SiI4)
45 配管(ヨウ化リン、ヨウ化炭素)
46 リボイラ
47 配管(蒸気)
48 配管(ヨウ化アルミニウム、高沸点液体ヨウ化物)
49 配管(アルゴン気体)
50 固体‐液体フィルタ
51 配管(液体ヨウ素)
52 配管(液体混合物)
53 槽(フィルターケーキ))
54 配管(液体混合物)
60 流動床析出装置
61 配管
62 熱交換器
63 槽
64 配管
65 分離装置(サイクロン)
66 配管
67 配管
70 流動床反応装置
70a 配管(不活性気体))
71 配管
72 分離装置(サイクロン)
73 配管
74 配管
80 コンデンサ
81 配管
82 配管
10 撹拌槽
11 配管
12 配管
13 配管
20
21 配管
22 配管
30 ヒータ
31 配管
40 燃焼ヒータ
41 配管
50 流動床反応装置
51 分離装置(サイクロン)
52 配管
53 配管
54 配管
60 熱交換器
61 配管
70 コンデンサ
71 配管
72 液体‐固体フィルタ
73 配管(フィルターケーキ)
74 配管
80 熱交換器
81 配管
90 冷却器
91 配管
100 ろ布フィルタ
101 配管
102 配管
Claims (26)
- シリコンを精製する方法であって、
(a)不純な固体シリコン原料と、精製されたリサイクルシリコンを含む蒸気とを第1の流動床反応装置の中へ供給する工程、
(b)過剰の不純な固体シリコンと蒸気混合物とを含む生成物を、前記第1の流動床反応装置から取り出す工程、
(c)前記生成物を固‐気分離装置の中へ移送する工程、
(d)前記生成物を分離された固体と分離された蒸気とに分離する工程、
(e)前記分離された固体の微粉部分を前記固‐気分離装置から取り出し、前記分離された固体の粗粒部分を前記第1の流動床反応装置へ戻す工程、
(f)前記分離された蒸気を第2の流動床反応装置へ移送する工程、
(g)最初に純シリコン種晶粒子を前記第2の流動床反応装置へ供給する工程、及び
(h)純シリコン粒を前記第2の流動床反応装置から取り出す工程
を含む方法。 - 前記第2の流動床反応装置は800℃から1000℃の間の温度に維持される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の流動床反応装置は1200℃から1350℃の間の温度に維持される、請求項2に記載の方法。
- 前記精製されたリサイクル蒸気はSI4の蒸気及びI2の蒸気を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記蒸気混合物はSI2、SI4、I2、I及び前記不純な固体シリコン原料からのヨウ素含有不純物蒸気を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記固‐気分離装置は、前記第1の流動床反応装置と同様な温度に維持される、請求項5に記載の方法。
- 前記第2の流動床反応装置は、前記第1の流動床反応装置より実質的に低い温度に維持される、請求項6に記載の方法。
- 前記第2の流動床反応装置内で、前記分離された蒸気中のSI2は、蒸気中にある間に反応して純粋な固体シリコンの核を形成し、前記初期シリコン種晶粒子と反応して前記種晶粒子の上に前記純シリコン粒の膜を形成する、請求項7に記載の方法。
- SI4、I2、I、SI3及び前記不純なシリコン原料からのヨウ素含有不純物蒸気の混合物が、前記第2の流動床反応装置から取り出される、請求項8に記載の方法。
- 前記混合物及び前記純シリコン粒は、第2の固‐気分離装置へ供給される、請求項9に記載の方法。
- 前記第2の固‐気分離装置は、前記第2の流動床反応装置より低い温度に維持されて、前記第2の流動床の下流の前記気相中のシリコン核形成を最小限にする、請求項10に記載の方法。
- 前記第2の固‐気分離装置からの純粋な固体シリコンの核は前記第2の流動床反応装置へ戻される、請求項11に記載の方法。
- 内部空洞を有して形成された、温度制御された反応装置、及び
前記空洞内の流動床、
を含み、前記流動床は、シリコン材料と少なくとも1つの不活性材料との組み合わせによって形成されているシリコンを精製するための槽。 - 前記不活性材料は、シリカ、アルゴン又は不活性気体の少なくとも1つである、請求項13に記載の槽。
- 請求項13に記載の槽であって、蒸気/固体混合物を分離する分離装置も組み込まれている槽。
- シリコンを精製する方法であって、
初期レベルの純度を有するシリコン原料とヨウ素ベースの蒸気とを、第1の温度に設定された第1の温度調節された槽の中へ供給する工程、
前記シリコン原料を、前記ヨウ素ベースの蒸気と反応させてシリコン蒸気生成物を提供する工程、
前記シリコン蒸気生成物を、第2の温度に設定された第2の温度調節された槽の中へ移送する工程、及び
前記第2の温度調節された槽内で、前記シリコン蒸気生成物から、前記シリコン原料の前記初期レベルの純度より高いレベルの純度を有する固体シリコン生成物を形成させる工程
を含む方法。 - 前記第1及び第2の温度制御された槽は、温度調節を支援するための流動床を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記流動床は、シリコン材料及び不活性材料で形成される、請求項16に記載の方法。
- 前記シリコン材料はシリコン種晶粒子からなる、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の温度制御された槽の温度と前記第2の温度制御された槽の温度との間に、温度勾配が存在する、請求項16に記載の方法。
- 第2の温度制御された槽は、前記第1の温度制御された槽より実質的に低い温度に維持される、請求項16に記載の方法。
- 前記蒸気生成物は、SI2、SI4、I2、I、ヨウ素含有不純物蒸気、リサイクルSI4、リサイクルI2蒸気、又はそれらの組み合わせを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記シリコン蒸気生成物は、前記第2の温度調節された槽への移送の前に、固体‐蒸気分離装置を用いて分離される、請求項16に記載の方法。
- 前記シリコン蒸気生成物は、熱制御条件下で、熱交換器を通して前記第2の温度調節された槽へ移送される、請求項16に記載の方法。
- 前記固体シリコン生成物は、前記第2の温度調節された槽内で、シリコン種晶粒子の存在下に形成される、請求項16に記載の方法。
- 第1の温度範囲内で動作する、シリコンヨウ化物蒸気生成物を発生させるための第1の温度調節されたチャンバ、
第2の温度範囲内で動作する、前記シリコンヨウ化物蒸気生成物を受け取るための第2の温度調節されたチャンバ、及び
前記第1の温度調節されたチャンバと前記第2の温度調節されたチャンバとの間に配置された、それらの間に選択可能な温度勾配を提供して固体シリコン生成物の形成を促進するための熱交換器
を含むシリコン処理モジュール。
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