KR101561426B1 - 입상 실리콘 생산 방법 및 장치 - Google Patents

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알이씨 실리콘 인코포레이티드
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Abstract

실리콘 과립(silicon granule)들이 유동층 반응기 내에서 챔버 안의 시드 입자들 위에 화학 기상 증착에 의하여 생성된다. 상기 챔버는 상기 챔버 내의 기포의 성장을 제한하도록 크기와 형상을 갖고 가열된 유체가 상기 챔버 내의 가스로 열을 전달하도록 관통하여 통과하는 내부 통로들을 갖는 방해 요소, 또는 기포 파괴기를 포함한다.

Description

입상 실리콘 생산 방법 및 장치{Method and apparatus for producing granular silicon}
본 발명은 입상 실리콘(granular silicon) 생산을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 출원은 2009년 1월 9일에 출원된 미국 가출원 61/143,697의 이익을 주장하며, 상기 가출원은 참조에 의하여 본 명세서에 통합된다.
유동층 반응기(fluidized bed reactor) 내부에서 실란(silane)으로부터의 실리콘 증착은 외부 에너지원을 필요로 하는 흡열 반응이다. 그러한 반응기 내부에서 원하는 작동 온도를 유지하는 것은 어렵다.
열은 반응기 벽을 통하여 가해질 수 있다. 선택적으로, 상기 반응기로 들어가기 전에 반응물 스트림이 미리 가열될 수 있다. 일부 경우에는, 에너지가 또한 마이크로웨이브 또는 레이저와 같은 전자기파 방사를 통하여 발송(beam in)될 수 있다. 이들 방법들의 각각은 어떤 한계를 갖는다.
마이크로웨이브 옵션은 반응기에 연결된 적절한 발생기를 필요로 한다. 발생기는 반응의 온도 및 압력을 견딜 수 있어야 한다. 반응물들은 발생기가 생성하는 방사(radiation)의 파장을 흡수할 수 있어야 하는 반면, 생성물들은 반응이 원료로 되돌아가지 않도록 동일한 방사를 흡수해서는 안된다. 발생기는 또한 합리적인 효율로 작동하여야 한다. 이들 조건들은 유동층 반응기 설계에서 전자기파 방사를 주요 에너지원으로서 사용하는 것을 심각하게 제한해 왔다.
벽을 통하여 반응기를 가열하는 것은 단순하고 효율적이다. 그러나, 높은 열 플럭스는 벽의 강도를 심각하게 열화시킬 수 있는 높은 온도를 요구한다. 낮은 강도를 보상하기 위하여 벽의 두께를 증가시키는 것은 열 흐름을 감소시키고, 이것은 벽을 통한 열을 드라이브하기 위하여 더욱 높은 온도를 요구한다. 더 높은 열은 벽을 더욱 약하게 하고, 이것은 곧 생산량을 감소시키는 지점에 도달하는 악순환을 만든다. 또한, 반응기의 단면적은 반응기의 직경의 제곱으로 증가하는 반면, 열전달을 위한 가능한 면적(반응기의 둘레)는 직경에 선형으로 증가한다. 그러므로 반응기의 크기는 열전달 용량에 의하여 제한된다.
반응물이 반응기에 들어가기 전에 반응물을 가열하는 것은 반응기 벽을 통하여 열을 전달할 필요를 없앤다. 그러나 반응물이 너무 뜨거우면 파이프 공급 중에 원하지 않는 반응을 초래할 위험이 있다. 반응기 내에서 유동층(fluidized bed) 전체가 원하는 온도로 유지되어야 한다. 흡열 반응을 수행할 때, 전체 층(bed)을 통하여 원하는 온도를 유지하도록 반응물들이 반응기에 들어가기 전에 과열된다(superheated). 과열의 양은 (반응물들이 유동층 반응기를 들어가는) 층의 바닥이 원하는 작동 온도의 훨씬 위가 되도록 매우 높을 수 있다. 이러한 과도한 바닥 온도는 원하지 않는 부반응을 일으킬 수 있거나, 반응물들이 의도한 바 대로 층 부피의 전체에 걸쳐 반응하는 대신 반응기에 도달하자마자 바로 반응하도록 할 수 있다. 어느 경우든, 낮은 수율 또는 입구 포트에서의 막힘을 초래할 수 있다.
많은 유동층 반응기들에서 독립적인 이슈는 특정 조건 하에서 주요 반응 영역 내의 층(bed) 안에서 큰 기포들의 형성이다. 큰 기포들은 몇 가지 이유로 인하여 보통 바람직하지 않다.
먼저, 열 및 물질 전달이 기포가 작을 때 최선으로 일어난다. 반응기는 많은 수의 작은 입자들로 만들어진 층(bed)과 유체상(fluid phase) 사이에서 반응물들, 생성물들 및 에너지를 교환함으로써 기능한다. 열 및 물질 전달은 기포의 표면에서 일어난다. 물질 및 에너지 수송이 종종 생산 속도를 결정짓는 제한 요소이므로, 더 빠른 수송이 바람직하다. 수송 속도를 향상시키기 위한 두 가지 방법은 기포 내에 더 얇은 경계층을 갖게 하는 것과 수송에 사용될 수 있는 표면적을 증가시키는 것이다. 불행하게도, 기포의 경계층은 반응기 조건에 의하여 결정되고 쉽게 변경되지 않는다. 그러나, 기술적으로, 표면적은 유동층 반응기 시스템을 적은 수의 큰 기포들 대신 많은 작은 기포들을 갖도록 설계함에 의하여 크게 확대될 수 있다. 더 작은 기포들을 생성하는 한 가지 방법은 기포 파괴기(bubble breaker)라고 불리는 기계적인 장치를 설치하는 것이다. 이 장치는 큰 기포들을 분쇄하여 복수의 더 작은 기포들로 부수고 혼합을 더욱 촉진시킨다.
큰 기포들의 또 다른 원하지 않는 효과는, 특히 기체-고체 시스템에서, 기포들이 층의 상당한 부분을 들어올린 후 갑자기 떨어뜨림에 따라서 기포들이 층을 아래 위로 격렬하게 튀게 하는 것이다. 이러한 압력 변동은 기체 속도를 변화시킴에 의하여 층의 적절한 작동을 방해할 수 있고, 이것은 최적의 생산성에 해를 끼칠 수 있다. 압력 변동은 또한 반응기 구조 및 임의의 직접 연결된 지지 장치에 기계적인 스트레스를 야기시킬 수 있다. 다시, 기포 크기를 감소시키기 위하여 기포 파괴기를 사용하는 것은 큰 기포들의 원하지 않는 효과들을 감소시키거나 제거한다.
기포 파괴기들은 전형적으로, 흐름 방향에 가로질러 설치된 거친 메쉬 스크린 또는 바 그리드(grid of bar) 또는 파이프와 같은 정적인 물체들이다. 전통적으로 이들의 역할은 큰 기포들을 분쇄하고 그 대신에 몇 개의 작은 기포들을 생성하는 것이고, 그렇지 않으면 반응기 내에서 반응에 참여하지 않는다.
유동층 반응기 안에서 시드(seed) 입자 위의 화학 기상 증착을 위한 장치 및 방법들이 본 명세서에서 기술된다. 실리콘을 함유한 가스들을 고체 형태의 다결정 실리콘으로 변환하는 향상된 기술들이 또한 기술된다.
기술된 배치들에서, 방해 요소(obstructing member) 또는 기포 파괴기가 유동층 반응기 내에 제공된다. 기포 파괴기는 반응 영역으로 열으 가하기 위한 부가적인 표면적을 제공하도록 구성된다. 이 효과는 반응기의 벽 온도를 감소시키고, 반응기의 직경을 증가시키기 위하여 또는 둘 다를 위하여 사용될 수 있다.
하나 이상의 파이프들 또는 유사한 도관들이 기포들을 분쇄하기 위한 적절한 위치에 기포 파괴기를 제공하도록 반응기 내에 위치한다. 원하는 반응 온도 위로 가열된 가스는 기포 파괴기 내의 통로를 통하여 흐른다. 열이 가스로부터 반응 영역으로 전달된다. 기포 파괴기로부터 나온 냉각된 가스는 폐회로 내에서 펌핑되어 가열기로 되돌아 가거나, 출구 온도로 반응기 입구로 보내지거나, 또는 재가열되어 어떤 다른 온도로 반응기 입구로 보내질 수 있다.
특정 배치들에서, 기포 파괴기는 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 전체적으로 U자 형상의 파이프 또는 튜브를 포함한다. 개별적인 튜브들을 통한 흐름은 직렬 또는 병렬일 수 있다.
도 1은 유동층 반응기 용기 내에서 입자들 위로의 실리콘 증착을 위한 시스템의 모식도이다.
도 2는 도 1의 2-2를 따라 잘라진 유동층 반응기 용기 내에서 입자들 위로의 실리콘 증착을 위한 반응기의 모식적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 반응기 내에 위치한 U 튜브 구조의 모식적인 수직도이다.
반응기 챔버 내의 시드 입자들 위로의 실리콘의 화학 기상 증착을 위한 장치 및 방법들이 본 명세서에 기술된다. 적어도 하나의 실리콘 함유 가스가, 선택적으로 하나 이상의 희석 가스들과 함께 유동층 내에서 실리콘 입자들의 집단(body)을 유지하도록 반응기 내로 주입된다. 실리콘 함유 가스가 유동층 내에서 분해함에따라, 실리콘이 실리콘 시드 입자들 위로 증착되어 증가된 크기의 실리콘 과립들을 생성한다.
기술된 배치들에서, 방해 요소 또는 "기포 파괴기"가 큰 기포들을 더 작은 기포들로 파괴하기 위하여 챔버 내에 제공된다. 기포 파괴기는 열을 챔버 내의 유동층으로 전달하도록 가열된 유체를 반응기 내부를 통하여 통과시키기 위한 하나 이상의 도관들 또는 튜브들을 포함한다. 튜브들의 높은 표면적은 열을 효율적으로 반응 영역의 중심부로 추가하는 것을 가능하게 한다.
도 1 및 도 2는 유동화된 시드 입자들 위로 실리콘을 증착시키기 위한 유동층 반응기(10)의 일 예를 보여준다. 유동층 반응기는 챔버(12)를 한정하는 벽(11)을 갖는 용기를 포함한다. 입구(13)가 반응 가스를 챔버(12) 안으로 전달하기 위하여 제공되고, 출구(14)가 배출 가스를 챔버로부터 배출하기 위하여 제공된다.
반응기(10)는 하나 이상의 튜브를 포함하는 방해 요소(15)를 챔버(12) 내에 갖는다. 도시된 기포 파괴기는 반응기(10)의 상부 헤드(18)로부터 아래로 매달린 파이프 구조로 이루어져 있다.
도시된 파이프 구조는 전체적으로 U자 형상이고, 챔버를 통하여 위로 이동하는 큰 기포들(예를 들면, 챔버(12)의 단면의 50% 보다 큰 직경을 갖는 기포들)을 파괴하기 위하여 서로 충분히 근접하여 위치하는 두 개의 파이프들 또는 튜브들(16)로 구성된다. 두 개의 U자 형상의 튜브들(16)은 병렬로 연결된 통로들(17)을 한정한다. 다른 응용들에서 튜브들은 직렬로 연결될 수 있고, 반응기(10)의 크기와 전달될 열량에 따라서 더 많거나 더 적은 튜브들이 사용될 수 있다. 유리하게, 기포 파괴기(15)의 길이는 반응기(10)의 높이의 약 50-75% 이다. 다르게 표현하면, 기포 파괴기의 바닥이 반응기(10)의 바닥(24)으로부터 챔버(12)의 약 4분의 1 내지 중간의 높이에 있다.
기포 파괴기 튜브들(16)은 층의 진동 및 변동을 견디도록 고정된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스트래핑(20)이 진동 및 움직임을 최소화하도록 전체적으로 U자 형상의 기포 파괴기 튜브들을 한 묶음으로 묶도록 제공될 수 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, U자 형상의 튜브들은 튜브의 가장 낮은 부분들(21)이 서로 얹혀있도록 적층될 수 있다. 베이스 부분들(21)은 유리하게는 함께 묶여서 구조를 더 강화하고 움직임을 금지하도록 할 수 있다.
기포 파괴기들은 가혹한 조건들, 특히 유동층 반응기 안의 높은 온도를 견딜 수 있는 물질로 만들어져야 한다. 기포 파괴기의 외부는 비드 마모(bead abrasion)를 견딜 수 있는 물질로 만들어져야 한다. 상기 물질들은 또한 반응기 내의 온도, 반응물들 및 생성물들과 양립할 수 있어야 한다. 기포 파괴기 튜브들의 내부는 가열된 유체와 반응하지 않는 물질로 만들어져야 한다. 가열된 유체는 파이프와 반응하지 않는 임의의 가열된 액체 또는 기체일 수 있다. 그러나 본 명세서에 기술된 바와 같이, 가열된 유체가 층의 유동화에 참여하기 위하여 기포 파괴기로부터 재가열기를 통하여 반응 챔버로 통과될 수 있는 가스인 경우에 최대 효율이 얻어진다.
본 명세서에서 기술된 기포 파괴기들은 가장 좋게는 하나 이상의 다른 유형의 가열기와 조합하여 사용된다. 전기 가열기들(미도시)이 유리하게는 반응기의 바닥에 또는 바닥에 가깝게 제공된다. 과거에, 전기 가열기들은 유동층 반응기(10)의 벽에 탑재되었으나, 그러한 벽에 탑재된 가열기들은 그러한 반응기들의 작동에 내재된 진동에 의하여 불리하게 영향을 받는 경향이 있다. 기포 파괴기는 반응기 챔버의 상부 영역에 열을 가하는데 사용될 수 있으므로, 벽에 탑재된 전기 가열기들을 피할 수 있다. 바닥에 위치한 가열기들은 진동에 영향을 덜 받으므로 연장된 사용 수명을 가질 수 있다.
기술된 기포 파괴기 시스템들은 열을 반응 챔버의 중심에 투입하므로, 증가된 단면적과 따라서 증가된 반응챔버 부피의 반응 챔버를 갖는 반응기를 만드는 것이 가능하며, 이것은 효율을 향상시킬 수 있다.
US 특허 5,798,137과 같은 간행물에 일반적으로 기술된 바와 같은 공정을 사용한, 실란(SiH4)의 분해에 의한 실리콘의 증착에 관하여, 상기 도시된 시스템의 작동이 하나의 예시적인 예로서 본 명세서 내에서 논의된다. 수소 가스가 전형적으로 그러한 시스템들에서 희석제로서 사용된다. 유사한 장치 및 방법들이 폴리실란 (SinH2n +2), 클로로실란(예를 들면, 실리콘 테트라클로라이드, 트리클로로실란, 디클로로실란), 브로모실란, 아이오도실란 및 이들의 조합과 같은 다른 알려진 실리콘 함유 전구체 가스들에 대하여 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
처음에, 실리콘 시드 입자들(26)이 도 1에 도시된 유형의 반응기의 챔버(12) 내에 놓여진다. 챔버(12)의 내용물들이 적절한 온도로 가열된다.
실란 및 임의의 다른 유동화 가스들이 반응기(10)의 베이스(24)에서 또는 베이스(24) 근처에서 챔버(12)안으로 주입된다. 도시된 시스템에서, 실란이 가스 공급원(25)으로부터 파이프(22)를 통하여 반응기의 입구(13)로 전달된다. 수소가 공급원(30)으로부터 유동층 반응기 안으로 하나 이상의 일반적인 주입기(42)를 통하여 주입된다. 주입된 가스들은 함께 위쪽 방향으로 흐르고, 반응기 내에서 시드 입자들(26)의 층의 유동화를 야기한다. 유동층의 상부로부터 배출된 가스는 챔버(12)로부터 출구(14)를 통하여 배출된다.
튜브들(16)은 기포 파괴기의 역할을 하고, 유동층 내에 형성된 큰 가스 기포들(예를 들면, 챔버(12)의 단면적의 50% 보다 큰 직경을 갖는 기포들)을 더 작은 기포들(예를 들면, 챔버(12)의 단면적의 20% 보다 작은 직경을 갖는 기포들)로 파괴한다.
챔버(12)로 열을 가하기 위하여, 가열된 유체가 기포 파괴기 튜브들(16)의 통로들(17)을 통과한다. 도시된 시스템에서, 수소가 공급원(30)으로부터 제1 수소 가열기(32)로 흐르는데, 이것은 수소의 온도를 약 1000℃까지 올리고 따라서 가열된 유체, 특히 가열된 수소의 공급원으로서 작동한다. 뜨거운 수소는 그후 튜브들(16)을 통과하여 흘러서 열을 층(26)의 중심으로 전달한다. 수소가 튜브들(16)을 통과함에 따라서 수소는 약 700℃로 냉각된다. 냉각된 수소는 기포 파괴기로부터 재가열기(40)로 흐르는데, 재가열기(40)는 수소를 원하는 유동층 반응기 입구 온도인 약 800℃로 가열한다. 뜨거운 수소 가스는 그 후 통상적인 방법으로 하나 이상의 주입기(42)를 통하여 유동층 반응기(10) 안으로 주입된다.
튜브들을 통한 적절한 가스 흐름 속도가 원하는 양의 열을 전달하기 위하여 요구된다. 튜브들을 나온 가스가 챔버로 재순환되므로, 최대 가스 흐름 속도는 반응기를 작동시키기 위한 가스 필요량에 의하여 결정된다. 최소 흐름 속도는 전달될 열의 원하는 양 및 기포 파괴기의 표면적에 의존한다. 흐름 속도가 감소함에 따라, 가스의 온도는 충분한 열을 챔버로 전달하기 위하여 증가되어야 한다. 그러나 온도는 튜브 물질의 녹는점에 도달하거나 넘어설 정도로 높을 수 없다. 또한, 과잉 열은 바람직하지 않은 부반응이 가스 자체 내에서 일어나게 할 수 있다. 따라서, 흐름 속도는 가스 온도가 튜브들의 녹는점 아래에 있도록 하고, 원하지 않는 부반응이 일어나는 온도보다 아래에 있도록 하면서도, 여전히 원하는 양의 열을 챔버로 전달할 정도로 충분하여야 한다.
기포 파괴기 내의 파이프들의 최적의 크기와 수는 그러므로 필요한 열전달 영역, 기포들을 파괴하는데 필요한 기하학적 구조 및 기포 파괴기의 필요한 구조적인 일체성(integrity)에 의존한다. 파이프들의 크기와 수는, 부분적으로, 다음의 방정식을 사용하여 결정된다:
Q=UA(dt)
여기에서 Q는 열전달이고, U는 튜브 벽들의 열 전도도이고, A는 튜브들의 표면적이고, dt는 챔버 내의 유동층과 튜브들 내의 가스 온도의 온도차이이다. 파이프들의 수 또는 파이프 크기의 증가는 표면적 A를 증가시켜서, 더 많은 열전달 Q를 초래한다. 그러나, 파이프들은 유동층 내의 흐름을 제한할 정도로 크거나 많을 수 없다.
열전달 Q는 반응기 내에 필요한 열의 양을 결정하고 반응기 벽을 통하여 챔버 안으로 전달되는 모든 열을 뺌으로써 (또는 반응기 벽을 통하여 챔버로부터 소실되는 모든 열을 더함으로써) 계산될 수 있다. 외부의 가스 예열기에 의하여 챔버로 가해지는 모든 열이 또한 원하는 Q 값에 도달하기 위하여 빼진다. 외부의 가스 예열기는 기포 파괴기 내의 가스의 최초 온도를 낮출 수 있다. 가스는 열을 반응 영역으로 기포 파괴기 벽을 통하여 전달한다. 가스는 그후 기포 파괴기를 나와서, 가스 예열기로 재가열되고, 반응 영역으로 공급된다. 그러므로, 동일한 부피의 가스가 실제적으로 2 증가량(increments)의 열을 반응 영역으로 전달한다.
일부 구현예들에서, 반응 자체가 열을 생성하여 챔버가 냉각되는 것이 필요할 수 있다. 그러한 경우들에서, 차가운, 비활성 가스 또는 유체가 반응 영역으로부터 과잉 열을 흡수하거나 제거하기 위하여 튜브들을 통하여 흘려진다. 가열된 가스를 반응 영역으로 재순환시키기 보다는, 가열된 가스는 배출되거나 열을 요구하는 다른 공정으로 전달된다.
일단 Q가 결정되면, A가 계산된다. 기포 파괴기의 실제의 기하학적 구조는 전형적으로 경험에 의하여 결정된다. 고려할 요소들은 유체 상 상태(phase state)(즉, 기체, 액체 또는 고체), 시드 입자 크기 분포, 입자들과 유체의 밀도, 반응 영역 내에서의 원하는 온도, 및 반응 엔탈피의 변화를 포함한다.
계산들은 반응, 예를 들면, 실리콘 증착을 지지하기 위한 적절한 열이 도 2 및 도 3에 보이는 바와 같이 두 개의 전체적으로 U자 형상인 파이프들(16)로 구성된 기포 파괴기와 병렬의 두 개의 파이프들을 통한 가스 흐름으로 반응 영역 안으로 전달될 수 있음을 보여준다. 기포 파괴기를 통한 이동 중의 가스로부터 제거되지 못한 모든 열은, 주입기(42)를 통한 반응기 안으로의 주입 전에 더 적은 재가열이 필요한 측면에서 재활용된다.
유동층의 층 영역의 활성은 열전달을 감소시킬 보통의 표면 경계 필름을 제거한다. 그러므로 열전달 계수가 보통의 열 교환기에 대한 경우보다 더 높다. 층 활성은 또한 층 입자들을 주변으로 이동시켜서, 기포 파괴기에 의하여 가열된 입자들을 반응 영역을 관통하여 운반한다.
상기 기술된 기포 파괴기 시스템들은 다양한 목적을 위한 실리콘 증착 유동층 반응기의 반응 챔버 안의 온도 조건들을 조절하는데 유용하다. 기포 파괴기를 통하여 흐르는 기체 또는 액체의 온도는 예를 들면 유동층 반응기가 반응물의 농도를 희석시키지 않으면서 적절한 반응 조건을 유지하기 위하여 냉각될 필요가 있을 때 또는 반응이 어떠한 최소 온도에서 그러나 부반응 또는 분해가 수율을 감소시킬 어떠한 최대 온도 아래에서 진행하여야 할 경우에 더 높거나 더 낮게 조절될 수 있다.
일부 배치들(미도시)에서, 실리콘 함유 반응 가스가 기포 파괴기를 통과하는 가열된 유체로서 사용된다. 상기 가스는 튜브들에 들어가기 전에 예열된다. 기포 파괴기를 통하여 흐른 후에, 상기 가스는 재가열기로 흐르고, 재가열기는 그후 실리콘 함유 반응 가스를 원하는 유동층 반응기 입구 온도로 가열한다. 실리콘 함유 가스는 후속으로 입구를 통하여 그것이 분해되어 시드 입자들 위로 실리콘을 증착하는 반응 챔버 안으로 통과한다. 가열 유체가 반응 가스일 때, 초기 공급 압력의 단지 작은 증가는 그것을 기포 파괴기 파이프 구조를 통하여 반응기 안으로 밀어넣기에 충분하다. 뜨거운 가스를 다시 가압할 필요가 없다.
일반적으로, 기포 파괴기 튜브들을 통과하여 흐르는 기체 또는 액체는 작동 온도에서 안정하여야 한다. 특히, 그것은 튜브들을 곧 막히게 할 고체로 분해해서는 안된다. 실리콘 함유 반응 가스, 특히 실란이 튜브들을 통과하는 배치에서, 고체 실리콘이 증착될 수 있다. 그러나, 기포 파괴기의 진동이 증착이 너무 두꺼워지기 전에 전형적으로 실리콘을 박편으로 떨어지게 할 것이다.
본 발명의 원리들이 적용될 수 있는 많은 가능한 구현예들의 견지에서, 도시된 구현예들은 단지 본 발명의 바람직한 예들이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여져서는 안된다는 것이 인식되어야 한다. 오히려, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의하여 정의된다.
앞의 그리고 다른 본 발명의 목적들, 특징들 및 유리한 점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 더욱 명백해질 것이다.

Claims (18)

  1. 실리콘을 포함하는 가스의 열분해에 의한 입상 실리콘(granular silicon)의 생산 방법으로서,
    실리콘 함유 가스를 반응기 내의 챔버 내의 실리콘 입자들의 유동층(fluidized bed)을 통하여 위쪽으로 통과시켜서 상기 실리콘 함유 가스로부터의 실리콘을 상기 입자들 위에 증착하는 단계;
    상기 챔버 내에 위치하는 방해 요소를 제공하는 단계로서, 상기 방해 요소는 상기 반응기의 상부 헤드로부터 아래로 매달려 있고, 상기 방해 요소는 상기 유동층 내의 가스 기포들을 파괴하도록 구성(configured)되어 있고, 상기 방해 요소는 상기 챔버 내로 연장하는 복수의 튜브들을 포함하며, 또한 상기 방해 요소는 하나 이상의 통로를 한정하는, 단계;
    상기 유동층으로 열을 전달하기 위하여, 가열된 수소 또는 가열된 실리콘 함유 가스를 상기 복수의 튜브들을 통하여 통과시키는 단계; 및
    상기 튜브들을 나오는 수소 또는 실리콘 함유 가스를 재가열하고, 그 후 상기 재가열된 수소 또는 상기 재가열된 실리콘 함유 가스를 상기 챔버 내로 주입하는 단계;를 포함하는
    입상 실리콘의 생산 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열된 수소 또는 상기 가열된 실리콘 함유 가스는 상기 복수의 튜브들을 통하여 병렬로 통과하는 입상 실리콘의 생산 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가열된 수소 또는 상기 가열된 실리콘 함유 가스는 상기 복수의 튜브들을 통하여 직렬로 통과하는 입상 실리콘의 생산 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해 요소를 제공하는 단계는 상기 챔버를 통하여 위쪽으로 이동하는 기포들을 파괴하도록 위치하는 복수의 전체적으로 U자 형상의 튜브들을 포함하는 방해 요소를 제공하는 단계를 포함하는 입상 실리콘의 생산 방법.
  7. 실리콘을 포함하는 가스의 열분해에 의한 입상 실리콘의 생산 방법으로서,
    실리콘 함유 가스를 반응기 내의 챔버 내의 실리콘 입자들의 유동층을 통하여 위쪽으로 통과시켜서 상기 실리콘 함유 가스로부터의 실리콘을 상기 입자들 위로 증착하는 단계;
    상기 챔버 내에 위치하고 상기 유동층 내의 가스 기포들을 파괴하도록 구성된 방해 요소로서, 상기 챔버 안으로 연장하고 하나 이상의 통로를 한정하는 복수의 전체적으로 U자 형상의 튜브들을 포함하는 방해 요소를 제공하는 단계;
    상기 유동층으로 열을 전달하기 위하여, 가열된 수소를 상기 하나 이상의 통로들을 통하여 통과시키는 단계;
    상기 하나 이상의 통로들을 떠나는 수소를 재가열 하는 단계; 및
    상기 재가열된 수소를 상기 챔버 안으로, 상기 재가열된 수소가 상기 층을 유동화하는데 참여하도록 위치하는 입구를 통하여, 주입하는 단계;를 포함하는 입상 실리콘의 생산 방법.
  8. 실리콘을 포함하는 가스의 열분해에 의한 입상 실리콘의 생산용 반응기로서,
    실리콘 입자들의 유동층을 포함하도록 챔버를 한정하는 용기;
    상기 챔버 내의 복수의 실리콘 입자들;
    상기 실리콘 입자들을 통과하여 위쪽으로 흐르도록 상기 챔버 안으로 실리콘 함유 가스를 전달하도록 위치하는 입구;
    상기 챔버로부터 배출 가스를 배출하기 위한 출구;
    상기 챔버 내에 위치하는 방해 요소로서, 상기 방해 요소는 상기 반응기의 상부 헤드로부터 아래로 매달려 있고, 상기 방해 요소는 상기 유동층 내의 가스 기포들을 파괴하도록 구성되어 있고, 상기 방해 요소는 상기 챔버 내로 연장하는 복수의 튜브들을 포함하며, 또한 상기 방해 요소는 하나 이상의 통로를 한정하는, 방해 요소; 및
    가열된 수소 가스, 가열된 실리콘 함유 가스 또는 이들의 혼합물의 공급원을 포함하는 가열된 가스의 공급원으로서, 상기 공급원은 상기 하나 이상의 통로들로 가열된 가스를 공급하도록 연결되며, 상기 하나 이상의 통로들은, 상기 하나 이상의 통로들로부터 나오는 가열된 가스가 상기 유동층을 유동화하는데 참여할 수 있도록 배치된 챔버 입구에 연결되는, 가열된 가스의 공급원;을 포함하는
    입상 실리콘 생산용 반응기.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 튜브들은 상기 챔버 안으로 연장하고 병렬로 연결된 둘 이상의 튜브들을 포함하는 입상 실리콘 생산용 반응기.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 튜브들은 상기 챔버 안으로 연장하고 직렬로 연결된 둘 이상의 튜브들을 포함하는 입상 실리콘 생산용 반응기.
  12. 제8 항, 제10 항 및 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 튜브들은 전체적으로 U자 형상이고, 상기 챔버 내의 층(bed)을 통하여 위쪽으로 이동하는 기포들을 파괴하도록 배열되고 위치되는 입상 실리콘 생산용 반응기.
  13. 제8 항, 제10 항 및 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열된 유체의 공급원은 가열된 수소 가스의 공급원을 포함하는 입상 실리콘 생산용 반응기.
  14. 제8 항, 제10 항 및 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열된 유체의 공급원은 가열된 실리콘 함유 가스의 공급원을 포함하는 입상 실리콘 생산용 반응기.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제8 항, 제10 항 및 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열된 가스를 상기 하나 이상의 통로들로부터 받아서 상기 받은 가스가 상기 챔버 안으로 주입되기 전에 상기 받은 가스를 더 가열하도록 위치하는 재가열기를 더 포함하는 입상 실리콘 생산용 반응기.
  18. 실리콘을 포함하는 가스의 열분해에 의한 입상 실리콘 생산용 반응기로서,
    실리콘 입자들의 유동층을 포함하도록 챔버를 한정하는 용기;
    상기 챔버 내의 복수의 실리콘 입자들;
    상기 실리콘 입자들을 통하여 위쪽으로 흐르도록 상기 챔버 안으로 실리콘 함유 가스를 전달하도록 위치하는 입구;
    상기 챔버로부터 배출 가스를 배출하기 위한 출구;
    상기 챔버 내에 위치하고 상기 유동층 내의 가스 기포들을 파괴하도록 구성된 방해 요소로서, 상기 챔버 안으로 연장하고 가열된 수소를 포함하기 위하여 하나 이상의 통로를 한정하는 복수의 전체적으로 U자 형상의 튜브들을 포함하는 방해 요소; 및
    상기 하나 이상의 통로들로 가열된 수소를 공급하도록 연결된 가열된 수소의 공급원;
    상기 하나 이상의 통로들로부터 흘러나오는 가열된 수소를 받도록 연결된 도관으로서, 상기 하나 이상의 통로들로부터 받은 가열된 수소가 상기 층을 유동화하는데 참여하도록 상기 챔버 안으로 주입될 수 있도록 위치하는 챔버 입구로 연결된 도관; 및
    상기 하나 이상의 통로들로부터 흘러나오는 수소를 상기 수소가 상기 챔버 입구에 도달하기 전에 더 가열하도록 위치하는 재가열기를 포함하는 입상 실리콘 생산용 반응기.
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