KR101842373B1 - 유동층 반응기를 조작하는 방법 - Google Patents

유동층 반응기를 조작하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101842373B1
KR101842373B1 KR1020167002240A KR20167002240A KR101842373B1 KR 101842373 B1 KR101842373 B1 KR 101842373B1 KR 1020167002240 A KR1020167002240 A KR 1020167002240A KR 20167002240 A KR20167002240 A KR 20167002240A KR 101842373 B1 KR101842373 B1 KR 101842373B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
reactor
purging
trichlorosilane
purge
Prior art date
Application number
KR1020167002240A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160022930A (ko
Inventor
더크 벡케세르
Original Assignee
와커 헤미 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 와커 헤미 아게 filed Critical 와커 헤미 아게
Publication of KR20160022930A publication Critical patent/KR20160022930A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101842373B1 publication Critical patent/KR101842373B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • C01B33/10742—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material
    • C01B33/10757—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane
    • C01B33/10763—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane from silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1809—Controlling processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/03—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition of silicon halides or halosilanes or reduction thereof with hydrogen as the only reducing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • C01B33/10742—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material
    • C01B33/10757—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof prepared by hydrochlorination of silicon or of a silicon-containing material with the preferential formation of trichlorosilane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 반응기 및 공급 가스 라인을 비활성 가스로 플러싱하는 단계 a; 반응기 및 공급 가스 라인을 H2로 플러싱하는 단계 b; 및 반응기 및 공급 가스 라인을 할로겐 실란으로 또는 할로rps 실란을 함유하는 혼합물로 플러싱하는 단계 c를 갖는, 유동층 반응기를 조작하는 방법에 관한 것이다.

Description

유동층 반응기를 조작하는 방법{PROCESS FOR OPERATING A FLUIDIZED BED REACTOR}
본 발명은 유동층 반응기(fluidized bed reactor)를 조작하는 방법(또는 공정)에 관한 것이다.
유동층 반응기는, 예를 들어 350-400℃에서 금속공학 규소(metallurgical silicon)와 HCl의 반응에 의한 트리클로로실란(TCS)의 제조에, 사용된다. 마찬가지로, 금속공학 규소와 STC/H2(STC = 사염화규소)로부터 유동층 반응기에서 TCS를 제조하는 것도 가능하다.
유동층 반응기는 또한 다결정질 규소 그래뉼의 제조에도 사용된다. 이는 유동층에서 가스 흐름에 의한 규소 입자의 유동화에 의해 달성되고, 그 유동층은 가열 장치에 의해 고온으로 가열된다. 규소 함유 반응 가스의 첨가 결과로서, 열분해 반응이 그 고온 입자 표면에서 진행된다. 이는 그 규소 입자 상에 원소 규소를 침착시키고 그 개별 입자는 직경상 성장한다. 성장된 입자의 규칙적인 회수 및 시드 입자(본 출원서에서 이후 "시드"라고 칭함)로서 보다 작은 규소 입자의 첨가를 통해, 그 공정은 모든 관련 이점을 지니면서 연속적으로 조작될 수 있다. 기술되는 규소 함유 반응물 가스는 규소-할로겐 화합물(예, 클로로실란 또는 브로모실란), 모노실란(SiH4) 및 이들 가스와 수소의 혼합물이다. 이러한 종의 침착 공정 및 이를 위한 장치는, 예를 들어 US 4786477 A로부터 공지되어 있다.
유동층 반응기의 해체 및 재조립에서, 산소 및 공기 습도가 주위 환경을 통해 반응기 내부 및 불가피하게 열리는 파이프라인 내로 유입된다.
US 8017024 B2에는 유동층 반응기에서 다결정질 규소 그래뉼을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 침착이 종료된 후, 반응기 내부가 냉각되고, 동시에 비활성 가스, 예컨대 H2, N2, Ar, He 또는 이들 가스의 혼합물에 의해 퍼징된다. 이어서, 그 냉각된 규소 입자가 배출되고, 반응기가 해체되며, 반응기 튜브가 새로운 튜브로 교체되고, 반응기가 재조립되며, 규소 입자가 그 반응기 튜브 내로 도입된다. 이어서, 규소 입자가 가열되고 새로운 침착 조작이 시작된다.
US 6827786 B2에는 또한 유동층 반응기가 기술되어 있다. 그 의도는 낮은 수준의 탄소 및 산소 불순물을 갖는 가스와 그 그래뉼을 접촉시킴으로써 에너지를 회수하는 데 있다.
기술된 문제점들로 인하여 본 발명의 목적이 생기게 되었다.
상기 목적은 비활성 가스에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 퍼지(purge) a; H2에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 퍼지 b; 할로실란에 의하거나 할로실란을 포함하는 혼합물에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 퍼지 c를 포함하는, 유동층 반응기를 조작하는 공정에 의해 달성된다.
H2에 의한 퍼징(purging)은 100-1000℃의 온도로의 가열과 함께 동시에 수행되는 것이 바람직하다.
순서 a-b-c의 퍼지 조작, 즉 우선 비활성 가스에 의한 퍼징, 이어서 H2에 의한 퍼징, 이어서 할로실란에 의하거나 또는 할로실란을 포함하는 혼합물에 의한 퍼징 다음에는 할로실란을 포함하는 반응 가스에 의한, 시드 입자 상에서의 다결정질 규소의 침착이 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 고순도 다결정질 규소 그래뉼은 유동층에서 규소의 시드 결정 상에서의 반응 가스의 침착에 의해 생성되는 것이 바람직하다.
반응 가스는 수소와 할로실란의 혼합물로 구성되는 것이 바람직하고, 수소와 트리클로로실란의 혼합물로 구성되는 것이 보다 더 바람직하다.
침착은 700℃ 내지 1200℃의 반응 영역 내의 유동층 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
유동층에서 초기 하전된 시드 입자는 규소 무함유 유동화 가스, 바람직하게는 수소에 의해 유동화되고 열적 방사선에 의해 가열되는 것이 바람직하다.
그 열 에너지는 2차원 라디에이터(two-dimensional radiator)에 의해 유동층의 원주 위로 균일하게 도입되는 것이 바람직하다.
반응 구역에서는, 규소 함유 반응 가스가 CVD 반응 때문에 원소 규소로서 규소 입자 상에 침착된다.
미반응된 반응 가스, 유동화 가스 및 가스상 반응 부산물이 반응기로부터 제거된다.
침착된 규소가 부여된 입자를 유동층으로부터 규칙적으로 회수하고 시드 결정을 첨가함으로써, 그 공정은 연속적으로 조작될 수 있다.
반응 구역에서 유동층 온도는 850℃ 내지 1100℃인 것이 보다 바람직하고, 900℃ 내지 1050℃인 것이 가장 바람직하다.
반응 가스는 하나 이상의 노즐을 통해 유동층 내로 주입되는 것이 바람직하다.
유동층에서 절대 압력은 0.1 MPa 내지 1.1 MPa인 것이 바람직하고, 0.15 MPa 내지 0.7 MPa인 것이 보다 바람직하며, 0.2 MPa 내지 0.5 MPa인 것이 가장 바람직하다.
유동층을 통과하여 이송되는 총 가스 부피를 기준으로 규소 함유 반응 가스의 농도는 10 mol% 내지 50 mol%인 것이 바람직하고, 15 mol% 내지 40 mol%인 것이 보다 바람직하다.
반응 가스 노즐을 통해 이송되는 총 가스 부피를 기준으로 반응 가스 노즐에서 규소 함유 반응 가스의 농도는 20 mol% 내지 50 mol%인 것이 바람직하다.
유동층에서 반응 가스의 평균 체류 시간은 100 ms 내지 10 s인 것이 바람직하고, 150 ms 내지 5 s인 것이 보다 바람직하며, 200 ms 내지 2 s인 것이 특히 바람직하다.
유동층은 기포 형성 유동층(bubble-forming fluidized bed)으로서 조작되는 것이 바람직하다. 유동층의 직경으로까지 유동층에서의 기포의 성장이 존재하고, 이어서 기포가 충돌할 때까지 기포가 고체 슬러그(slug)로서 치밀한 유동층 재료를 상향으로 밀어내는 것인 슬러깅(slugging) 조작 모드가, 예를 들어 (평평한 층) 층 높이 대 층 직경의 최소 비율의 선택과 같은 수단을 통해, 또는 유동층에서 기계적 기포 브레이커의 배열을 통해, 회피되는 것이 바람직하다.
반응 가스가 할로실란을 포함하는 것인 시드 입자 상의 다결정질 규소의 침착 다음에는 할로실란을 포함하는 반응 가스의 공급의 종결과 이어서 퍼지 조작 b-a, 즉 우선 H2에 의한 퍼징 및 후속적으로 비활성 가스에 의한 퍼징, 후속적으로 반응기의 개방 및 해체가 수행되는 것이 바람직하다.
비활성 가스에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 추가 퍼지가 반응기의 해체와 재조립 사이에서 수행되는 것이 바람직하다.
퍼지 a, b 및 c 중 하나 이상은 압력 스윙 퍼징(pressure swing purging)에 의해 향상되는 것이 바람직하다.
비활성 가스는 질소 또는 희귀 가스, 예를 들면 헬륨 또는 아르곤인 것이 바람직하다.
본 발명은 반응기가 할로실란/수소 혼합물에 의해 개시되기 전에 그 반응기의 비활성화를 제공한다. 이는 첫째 수소/산소 가스 폭발을 회피하는 작용을 하고, 둘째 수분 또는 수분에 의해 야기된 불순물(강철로부터 유래된 인)로 인한 다결정질 규소 그래뉼 생성물의 오염을 회피하는 작용을 한다. 본 발명의 퍼지 조작은 종래 기술로부터 공지된 절차보다 훨씬 더 효과적인 것으로 밝혀졌다.
또한 반응기가 정지될 때에도, 할로실란/수소 혼합물이 공급되는 상을 제1 개방으로부터 비활성화로 분리하는 것이 유리한데, 그렇지 않을 경우 반응 가스가 환경 내로 나아갈 수 있기 때문이다.
따라서, 비활성 가스, 이어서 수소(개시될 때)에 의하거나 수소, 이어서 비활성 가스(정지될 때)에 의한 퍼징은 침착 전 및 후에 반응 조건으로부터 주위 조건을 분리하는 작용을 한다.
할로실란은 클로로실란인 것이 바람직하다. 트리클로로실란을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
비활성화는, 적당한 상들 사이에서, 한정된 시간 동안 한정된 부피 유량으로 비활성 가스를 사용하는 퍼지 조작에 의해 수행된다.
개시될 때, 퍼징은 우선 비활성 가스에 의해 수행되고, 이어서 반응기가 트리클로로실란/수소 혼합물에 의해 충전된다.
중지될 때, 트리클로로실란/수소 공급의 중단 후, 퍼징은 우선 비활성 기체에 의해 수행되고, 이어서 반응기가 개방된다.
본 발명의 특정 이점들로는
- 비활성 상태가 제어된 운전 곡선에 의해 달성된다는 점,
- 임의의 폭발성 혼합물이 예방된다는 점,
- 수분의 진입을 통한 생성물 오염이 감소된다는 점
이 있다.
구체적인 이점은 비활성 가스에 의한 퍼징 공정이 시드 입자에 의해 도입된 수분으로 인한 오염을 추가적으로 감소시킨다는 점이다.
퍼지 조작에서, 반응기 및 파이프라인의 부피는 퍼지 시간 및 퍼지 가스 부피 둘 다에 있어서 중요하다. 추가로, 후기 침착 공정에서 생성된 규소 그래뉼의 생성물 품질의 원하는 수준은 퍼지 시간 및 퍼지 가스 부피에 영향을 미친다. 반도체 산업에서 고순도 생성물이 필요한 경우에는, 이에 따라 태양광 응용분야(solar application)의 경우보다 더 오랫 동안 퍼징하는 것이 반드시 필수적이다.
바람직한 개시 절차:
1. 퍼지 조작 a: O2 및 수분의 제거를 위해 한정된 시간 동안 비활성 가스(N, Ar, He)에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 퍼징
퍼지 조작 a는 0.5 h 내지 10 h의 시간 동안 수행된다. 여기서 유동화 가스 및 반응 가스를 위한 가스 가열기는 실온에서 운전된다. 퍼징은 10 내지 500　m3(STP)/h의 퍼지 가스 유량으로 수행되고, 퍼지 가스는 100% 비활성 가스, 예를 들면 질소로 구성된다.
2. 퍼지 조작 b: 비활성 가스의 제거를 위해 한정된 시간 동안 H2에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 퍼징
퍼지 조작 b는 2 h 내지 100 h의 시간 동안 수행된다. 여기서 가스 가열기는 100 내지 1000℃의 온도에서 운전된다. 퍼징은 200 내지 1000 m3(STM)/h의 퍼지 가스 유량으로 수행되고, 퍼지 가스는 100% 수소로 구성된다.
3. 퍼지 조작 c: 일정한 공탑 가스 속도(superficial gas velocity)로, 반대 램프로(in opposite ramps) H2의 클로로실란 또는 클로로실란의 혼합물로의 교환
퍼지 조작 c는 2 h 내지 50 h의 시간 동안 수행된다. 여기서 퍼지 가스 유량은 다음의 기준이 충족되도록 설정된다:
유동화 층을 통과하여 이송되는 총 가스 부피를 기준으로 반응 가스 노즐에서 규소 함유 반응 가스의 농도는 10 mol% 내지 50 mol%인 것이 바람직하고, 15 mol% 내지 40 mol%인 것이 보다 바람직하다.
반응 가스 노즐을 통과하여 이송되는 총 가스 부피를 기준으로 규소 함유 반응 가스의 농도는 20 mol% 내지 50 mol%인 것이 바람직하다.
결과적으로, 퍼징은 침착에도 사용되는 동일 가스 부피로 수행된다. 이러한 시간에서 침착된 그래뉼은 등외품 재료로 품질 저하된다. 여기서 가스 가열기는 100 내지 1000℃의 온도에서 운전된다. 반응기 가열기가 작동된다.
퍼징은 연속적일 수 있거나, 또는 그렇지 않을 경우 압력 스윙 퍼징에 의해 향상될 수 있다.
바람직한 정지 조작:
1. 클로로실란 공급의 종료;
2. 퍼지 조작 b: H2에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 퍼징. 퍼지 조작 b는 1 내지 20 h의 시간 동안 수행된다. 여기서, 가스 가열기는 100 내지 1000℃의 온도에서 작동된다. 퍼징은 50 내지 800 m3(STM)/h의 퍼지 가스 유량으로 수행된다.
3. 비활성 가스(N2, Ar, He)에 의한 반응기 및 입력 가스 라인의 비활성화. 퍼지 조작 a는 1 h 내지 20 h의 시간 동안 수행된다. 여기서 가스 가열기는 실온에서 운전된다. 퍼징은 10 내지 500 m3(STM)/h의 퍼지 가스 유량으로 수행된다.
4. 플랜트의 개방 및 해체
퍼징은 또한 압력 스윙 퍼징에 의해 향상될 수 있다.
뱃치(batch)의 변경 동안, 정지시간 퍼징은 추가적으로 비활성 가스에 의해 수행될 수 있다.
이 목적을 위해, 반응기로 유도되고 반응기로부터 멀리 유도되는 모든 파이프라인은 비활성 가스에 의해 퍼징된다. 그 퍼지 가스 유량은 실온에서 1 내지 500 m3(STP)/h의 범위이다.
반응기가 재조립된 직후에 개시되지 않는다면, 정지시간 퍼징은 조립된 상태에서 수행된다. 이는 반응기로 유도되고 반응기로부터 멀리 유도되는 모든 파이프라인 및 반응기 자체를 비활성 가스에 의해 1 내지 500 m3(STM)/h의 퍼지 가스 유량으로 퍼징하는 것을 수반한다. 이러한 수단은 중단 시간 동안 오염이 형성되는 것을 방지한다. 오염은, 예를 들면, 잔류 화합물이 사공간 또는 파이프 아암으로부터 탈기될 때 부식의 결과로서, 야기될 수 있다. 이는 생성물 품질에 악영향을 미친다.
이후, 본 발명은 도 1 및 도 2에 의해 보다 상세히 예시된다.
도 1은 개시의 과정에서 시간에 대하여 비활성 가스, H2 및 클로로실란 가스 스트림의 비율의 프로파일을 도시한 것이다.
도 2는 정지의 과정에서 시간에 대하여 비활성 가스, H2 및 클로로실란 가스 스트림의 비율의 프로파일을 도시한 것이다.
도 1은 퍼징이 우선 몇 시간 동안 비활성 가스에 의해 전적으로 수행된다는 것을 보여준다. 이어서, 퍼징은 마찬가지로 몇 시간 동안 단지 H2에 의해서만 수행된다. 이후, 상기 언급된 농도를 결과로 형성하도록, 클로로실란이 H2 가스 스트림에 첨가된다.
도 2는 클로로실란 공급이 우선 정지되고, H2 공급이 증가되며, 퍼징이 몇 시간 동안 H2에 의해 전적으로 수행된다는 것을 보여준다. 이후, 퍼징이 마찬가지로 몇 시간 동안 단지 비활성 가스에 의해서만 수행된다.
실시예
퍼지 조작 b에서는 내부 직경 400 mm의 반응기를 2 h의 시간 동안 퍼징한다. 가스 유량은 600 m3(STP)/h이고, 반응 가스 및 유동화 가스에 대한 가스 가열기는 500℃의 온도로 설정한다. 인 및 붕소 도펀트에 대한 개시 곡선은, ＜ 800 ppta의 인 오염 및 ＜ 50 ppta의 붕소 오염을 갖는 최고 품질의 재료가 2 주의 반응기 운전 시간 후에만 생성될 수 있도록, 비교적 정체된다(sluggish). 이 재료는 태양광 응용분야에 적합하지만, 반도체 응용분야에 적합하지 않다.
퍼지 조작 b에서는 내부 직경 400 mm의 반응기를 30 h의 시간 동안 퍼징한다. 가스 유량은 600 m3(STP)/h이고, 반응 가스 및 유동화 가스에 대한 가스 가열기는 100℃의 온도로 설정한다. 인 및 붕소 도펀트에 대한 개시 곡선은 ＜ 800 ppta의 인 오염 및 ＜ 50 ppta의 붕소 오염을 갖는 최고 품질의 재료가 1.5 주의 반응기 운전 시간 후에만 생성될 수 있도록, 정체된다. 이 재료는 태양광 응용분야에 적합하지만, 반도체 응용분야에 적합하지 않다.
퍼지 조작 b에서는 내부 직경 400 mm의 반응기를 30 h의 시간 동안 퍼징한다. 가스 유량은 200 m3(STM)/h이고, 반응 가스 및 유동화 가스에 대한 가스 가열기는 500℃의 온도로 설정한다. 인 및 붕소 도펀트에 대한 개시 곡선은, ＜ 800 ppta의 인 오염 및 ＜ 50 ppta의 붕소 오염을 갖는 최고 품질의 재료가 2 주의 반응기 운전 시간 후에만 생성될 수 있도록, 정체된다. 이 재료는 태양광 응용분야에 적합하지만, 반도체 응용분야에 적합하지 않다.
퍼지 조작 b에서는 내부 직경 400 mm의 반응기를 30 h의 시간 동안 퍼징한다. 가스 유량은 600 m3(STM)/h이고, 반응 가스 및 유동화 가스에 대한 가스 가열기는 500℃의 온도로 설정된다. 단지 2일의 운전 시간 후에, ＜ 200 ppta의 인 오염 및 ＜ 30 ppta의 붕소 오염을 갖는, 반도체 산업용 최고 품질의 재료가 얻어진다.
발명의 효과
본 발명의 공정에서는, 비활성 상태가 제어된 운전 곡선에 의해 달성되고, 임의의 폭발성 혼합물이 예방되며, 수분의 진입을 통한 생성물 오염이 감소된다.

Claims (10)

  1. 규소 및 HCl로부터 또는 규소 및 H2/테트라클로로실란으로부터 트리클로로실란을 제조하는 조작에서 또는 트리클로로실란으로부터 규소를 제조하는 조작에서 유동층 반응기(fluidized bed reactor)를 조작하는 방법으로서,
    퍼지 (a)에서, O.5 내지 10 h(시간) 동안 10 내지 500 m3(STP)/h의 가스 유량으로 실온에서 비활성 가스로 반응기 및 입력 가스 라인을 퍼징하는 단계;
    이후 퍼지 (b)에서, 가스 가열기에 의해 100-1000℃의 온도로 가열된 H2로 반응기 및 입력 가스 라인을 퍼징하는 단계로서, 상기 퍼징은 2 내지 100 h 동안 200 내지 1000 m3(STP)/h의 가스 유량으로 수행되는 것인 퍼징 단계; 및
    이후 퍼지 (c)에서, 가스 가열기에 의해 100-1000℃의 온도로 가열된, 트리클로로실란 또는 트리클로로실란을 포함하는 혼합물로 반응기 및 입력 가스 라인을 퍼징하는 단계로서, 상기 퍼징은 유동층을 통과하여 이송되는 총 가스 유량을 기준으로 트리클로로실란 또는 트리클로로실란 혼합물의 농도가 10 mol% 내지 50 mol%이고 반응 가스 노즐을 통해 이송되는 총 가스 유량을 기준으로 트리클로로실란 또는 트리클로로실란 혼합물의 농도가 20 mol% 내지 50 mol%가 되도록 하는 퍼지 가스의 양으로 2 내지 50 h 동안 수행되는 것인 퍼징 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 순서 (a)-(b)-(c)의 퍼지 조작 다음에 트리클로로실란을 포함하는 반응 가스로부터 시드 입자 상에 다결정질 규소의 침착이 수행되는 것인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 반응 가스가 수소 및 트리클로로실란을 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 반응 가스가 트리클로로실란을 포함하는 것인 시드 입자 상에서의 다결정질 규소의 침착 다음에 트리클로로실란을 포함하는 반응 가스의 공급을 종료하는 단계, 퍼지 (b)에서 가스 가열기에 의해 100-1000℃의 온도로 가열된 H2로 반응기 및 입력 가스 라인을 퍼징하는 단계로서, 상기 퍼징은 1 내지 20 h 동안 50 내지 800 m3(STP)/h의 가스 유량으로 수행되는 것인 퍼징 단계, 이어서 1 내지 20 h 동안 10 내지 500 m3(STP)/h의 가스 유량으로 실온에서 비활성 가스로 반응기 및 입력 가스 라인을 퍼징하는 단계, 및 이어서 반응기를 개방 및 해체하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 반응기가 이어서 재조립되고 시드 입자가 첨가되는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 반응기의 해체와 재조립 사이에 비활성 가스로 반응기 및 입력 가스 라인의 추가 퍼지를 수행하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 퍼지 (a), (b) 및 (c) 중 하나 이상이 압력 스윙 퍼징(pressure swing purging)에 의해 향상되는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 비활성 가스가 질소 또는 희귀 가스인 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020167002240A 2013-06-27 2014-06-17 유동층 반응기를 조작하는 방법 KR101842373B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013212406.6A DE102013212406A1 (de) 2013-06-27 2013-06-27 Verfahren zum Betreiben eines Wirbelschichtreaktors
DE102013212406.6 2013-06-27
PCT/EP2014/062661 WO2014206805A1 (de) 2013-06-27 2014-06-17 Verfahren zum betreiben eines wirbelschichtreaktors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160022930A KR20160022930A (ko) 2016-03-02
KR101842373B1 true KR101842373B1 (ko) 2018-03-26

Family

ID=50943323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167002240A KR101842373B1 (ko) 2013-06-27 2014-06-17 유동층 반응기를 조작하는 방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10526206B2 (ko)
EP (1) EP3013744B1 (ko)
JP (1) JP6178006B2 (ko)
KR (1) KR101842373B1 (ko)
CN (1) CN105339303B (ko)
DE (1) DE102013212406A1 (ko)
ES (1) ES2647501T3 (ko)
MY (1) MY170696A (ko)
SA (1) SA515370311B1 (ko)
TW (1) TWI526395B (ko)
WO (1) WO2014206805A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016203082A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Abscheidung einer In Situ-Beschichtung auf thermisch und chemisch beanspruchten Bauteilen eines Wirbelschichtreaktors zur Herstellung von hochreinem Polysilicium
EP3649078A1 (de) * 2016-12-14 2020-05-13 Wacker Chemie AG Verfahren zur herstellung von polykristallinem silicium
CN109562951A (zh) * 2016-12-14 2019-04-02 瓦克化学股份公司 用于制备多晶硅的方法
US20220041455A1 (en) * 2018-12-18 2022-02-10 Wacker Chemie Ag Process for preparing chlorsilanes
CN115594184B (zh) * 2022-10-31 2023-10-10 唐山三孚硅业股份有限公司 电子级四氯化硅生产系统及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4359490A (en) 1981-07-13 1982-11-16 Fairchild Camera & Instrument Corp. Method for LPCVD co-deposition of metal and silicon to form metal silicide
US4416913A (en) * 1982-09-28 1983-11-22 Motorola, Inc. Ascending differential silicon harvesting means and method
US4642228A (en) * 1985-07-24 1987-02-10 Angel Sanjurjo Fluxing system for reactors for production of silicon
KR880000618B1 (ko) * 1985-12-28 1988-04-18 재단법인 한국화학연구소 초단파 가열 유동상 반응에 의한 고순도 다결정 실리콘의 제조 방법
JP3737863B2 (ja) * 1996-11-26 2006-01-25 株式会社トクヤマ 粒状ポリシリコンの製造方法
US6827786B2 (en) 2000-12-26 2004-12-07 Stephen M Lord Machine for production of granular silicon
DE10203833B4 (de) 2002-01-31 2007-02-08 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zur Differenzdruckregelung an Epitaxiereaktoren
KR100813131B1 (ko) 2006-06-15 2008-03-17 한국화학연구원 유동층 반응기를 이용한 다결정 실리콘의 지속 가능한제조방법
DE102006037020A1 (de) * 2006-08-08 2008-02-14 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem polykristallinem Silicium mit reduziertem Dotierstoffgehalt
US20100276002A1 (en) * 2007-09-20 2010-11-04 Nuofu Chen Process and apparatus for producing polysilicon sheets
WO2012033644A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-15 Dow Corning Corporation Method for preparing a trihalosilane

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013212406A1 (de) 2014-12-31
EP3013744B1 (de) 2017-09-20
JP6178006B2 (ja) 2017-08-09
ES2647501T3 (es) 2017-12-21
KR20160022930A (ko) 2016-03-02
CN105339303B (zh) 2017-12-19
US10526206B2 (en) 2020-01-07
WO2014206805A1 (de) 2014-12-31
EP3013744A1 (de) 2016-05-04
US20160145109A1 (en) 2016-05-26
SA515370311B1 (ar) 2017-06-27
TW201500280A (zh) 2015-01-01
CN105339303A (zh) 2016-02-17
MY170696A (en) 2019-08-26
TWI526395B (zh) 2016-03-21
JP2016530184A (ja) 2016-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101842373B1 (ko) 유동층 반응기를 조작하는 방법
KR100813131B1 (ko) 유동층 반응기를 이용한 다결정 실리콘의 지속 가능한제조방법
US7935327B2 (en) Silicon production with a fluidized bed reactor integrated into a siemens-type process
TWI555888B (zh) 流化床反應器和用於製備粒狀多晶矽的方法
US7927984B2 (en) Silicon production with a fluidized bed reactor utilizing tetrachlorosilane to reduce wall deposition
US8168123B2 (en) Fluidized bed reactor for production of high purity silicon
CA2778829C (en) Process for producing polysilicon
JP6246905B2 (ja) 多結晶シリコンを製造する反応器、およびそのような反応器の構成部品上のシリコン含有層を除去する方法
KR19990023573A (ko) 고순수 실리콘 입자의 제조방법
JP2003526731A (ja) Ｃｖｄコールドウォールチャンバおよび排気ラインの清浄方法
EP1720800A1 (en) Process for producing silicon
KR20120023678A (ko) 고순도 폴리실리콘의 제조를 위한 방법 및 장치
KR101819012B1 (ko) 유동층 반응기 및 과립상 폴리실리콘의 제조 방법
US20120148728A1 (en) Methods and apparatus for the production of high purity silicon
KR20040025590A (ko) 컵 반응기에서 기체상 물질의 열분해에 의한 고체의침착방법
JP5684345B2 (ja) 多結晶シリコンの堆積のための方法
US20180051373A1 (en) Mechanically vibrated based reactor systems and methods
EP0045600B1 (en) Improved method for producing semiconductor grade silicon
JPH06100312A (ja) 顆粒状多結晶シリコン抜き出し装置
JP5370209B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JP2011178611A (ja) シリコン生成方法
JPH0494117A (ja) 気相成長装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant