TW201305376A - 用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的匣盒反應器 - Google Patents

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Abstract

本發明係藉由提供在封裝之坩堝內部而非在水冷卻反應器之整體空腔內部發生沉積反應而克服西門子反應器的限制。不希望沉積至反應器的內壁上，因為其導致欲生產之材料的損失，而實際上希望沉積至坩堝的內壁上，因為其由於增加沉積表面積而增加體積沉積率。坩堝本身位在匣盒反應器的內部，其可在坩堝與反應器壁間具有熱遮蔽物以顯著地降低散熱能量損失。一般西門子反應器所使用之達至60至70%能量損失至其未遮蔽之水冷卻璧。

Description

用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的匣盒反應器
本發明係關於化學氣相沉積製程，且尤關於用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的匣盒反應器
2009年10月22日申請之美國專利申請案第12/597,151("151專利申請案")係說明西門子反應器之限制，包含
1.多晶矽條棒之低平均表面積導致低體積沉積率及由此導致低西門子反應器生產率(以經歷一段特定時間所生產之多晶矽質量測量，通常為每年的公噸數)。
2.表面積對多晶矽條棒之體積之低比率，其為了保持達到有意義之沉積體積而延長時間之沉積所需之表面溫度導致高能量消耗。
3.條棒採收製程之勞動密集及易於汙染的本質。
說明於’151專利申請案之發明藉由提供高表面積電氣加熱之沉積板克服上述前兩個限制。經由CVD製程以高體積率將矽沉積在這些沉積板上然後藉由額外加熱沉積板而予以回收。此額外加熱造成在沉積板界面上沉積之多晶矽的非常薄層液化，可以機械力或重力自沉積板拉開沉積之多晶矽的固體外殼。相對於使用習知種子條棒，在西門子反應器中使用大尺寸沉積板增加反應器的生產率，而使用小尺寸沉積板減少反應器的能量消耗同時保持相對於使用種子條棒之相同生產率。然而，西門子反應器之進一步 限制依然存在，包含但不限於：
1.從條棒至反應器壁之高散熱能量損失，其必須被冷卻以防止多晶矽沉積至除了條棒外之反應器壁上。
2.由於沉積表面積對反應器整體空腔體積之低比率所導致之沉積氣體分子與沉積表面積之低接觸百分比。受到反應平衡所管控之相對於理論轉化率之氣體中之矽對條棒上之矽之低實際轉化率係低接觸百分比的結果。
本發明係藉由提供在封裝之坩堝內部而非在水冷卻反應器之整體空腔內部發生沉積反應而克服上述西門子反應器的限制。不希望沉積至反應器的內壁上，因為其導致欲生產之材料的損失，而實際上希望沉積至坩堝的內壁上，因為其由於增加沉積表面積而增加體積沉積率。坩堝本身位在匣盒反應器的內部，其可在坩堝與反應器壁間具有熱遮蔽物以顯著地降低散熱能量損失。一般西門子反應器所使用之達至60至70%能量損失至其未遮蔽之水冷卻璧。
此外，坩堝中之沉積表面積對空腔體積的比率比西門子反應器中之條棒沉積表面積對整體空腔體積的比率高甚多，其導致氣體分子與沉積表面積之高甚多之接觸百分比。其接著導致氣體中之材料對沉積表面上之材料之高甚多之實際轉化率。
本發明係提供一種用於藉由化學氣相沉積("CVD")製 程生產材料，包含但不限於多晶矽之匣盒反應器，其中僅在放置於反應器內部之坩堝內沉積而非在反應器之整個空腔內沉積。電氣加熱之沉積匣盒係懸浮在坩堝內而坩堝係靠著匣盒反應器之水冷卻頂部組件予以封裝。此頂部組件具有分別輸送沉積氣體混合物及移除排放氣體之多樣性的入口噴嘴及出口環形物。
將沉積匣盒加熱至所需之溫度時，欲生產之材料自沉積氣體混合物分裂開而沉積至沉積匣盒及坩堝之內壁上。一旦建構沉積材料的外殼使得其填充坩堝之大部份的空體積時，關掉沉積氣體混合物的流動並將沉積匣盒進一步加熱至或高於材料的熔點。此造成沉積匣盒界面上的材料薄層液化而外殼自匣盒拆卸。然後具有外殼之坩堝可自沉積匣盒及匣盒反應器之頂部組件分離。另一選擇是，可使外殼與進一步加熱之沉積匣盒保持接觸直至整個外殼熔化，然後自匣盒及匣盒反應器之頂部組件分離具有熔化材料之坩堝。
具有固體或熔化材料之坩堝可移至反應器之另一分隔之區域，其中經由額外的控制加熱及冷卻可使材料結晶化。另一選擇是，可經由自熔化材料控制移除進一步加熱之沉積匣盒而達成結晶化。另一選擇是，可自坩堝移除具有固體材料之坩堝沒有結晶化，用於別處之進一步加工。
坩堝內含有沉積氣體混合物可使坩堝被熱遮蔽物所圍繞，顯著地降低對水冷卻反應器壁的散熱損失。散熱損失為習知沉積反應器之高消耗能量的主要成因，其中沉積 氣體混合物在反應器之整個空腔內流動並沉積在材料之曝露之種子條棒上(使用種子條棒之該種反應器亦稱為"西門子反應器")。熱遮蔽物無法使用於該種構型，因為材料一樣會沉積在其上而浪費掉。相較於習知沉積反應器，匣盒反應器的額外好處包含由於沉積匣盒之大沉積表面積而有更高之生產率以及由於消除與合併生產步驟而降低生產時間與勞力。
2009年10月22日申請之美國專利申請案第12/597,151("151專利申請案")，經由高表面積氣體-固體或氣體-液體界面之高純度矽之沉積及經由液相之回收，其整體併入本專利申請案列為參考。同時申請之名稱：用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的沉積匣盒之共同申請案，其整體亦併入本申請案列為參考。本專利申請案亦主張2011年7月1日申請之美國暫時專利申請案第61504148號("148暫時專利申請案")，生產高純度非晶形及結晶形矽及其它材料的沉積匣盒，以及2011年7月1日申請之美國暫時專利申請案第61504145號("145暫時專利申請案")，生產高純度非晶形及結晶形矽及其它材料的匣盒反應器的優先權，其兩者整體併入本文。在’151專利申請案中，"沉積板"一詞係定義為其上沉積著矽之表面，但當說明本專利申請案之實際實體元件時為了強化清晰之目的，"沉積表面"係定義為其上沉積著材料之表面，"沉積板"係定義為其上沉積著材料(較佳在兩側面以及一個或多個邊緣上)之實際實體平板(相對其邊緣，在其側面具有顯著更大表面積之物件)。 因此沉積板的側面及邊緣皆為沉積表面。"沉積匣盒"一詞係定義為分佈條棒與固體沉積板之組合或者簡單之迴紋波形圖案化之沉積板，其任一者皆可併入絕緣層或隔片。"西門子反應器"一詞係定義為初始設計為利用種子條棒之沉積反應器。
用於經由CVD製程生產材料之匣盒反應器50之一較佳實施例的主要元件示於第1圖。在此實施例中，反應器頂部組件1係用於支撐沉積匣盒2(其見述於’148和’145專利申請案及同時申請之用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的沉積匣盒之申請案)，使沉積氣體混合物分佈在沉積匣盒2之沉積表面上，移除排放氣體，以及影響排放氣體與沉積氣體混合物間之熱交換。若所要之最終產物為多結晶材料，則沉積匣盒2之陣列較佳具有正方形平面剖面，若所要之最終產物為單結晶材料，則較佳為圓形平面剖面。反應器頂部組件1藉由併入密閉密封墊之反應器凸緣9貼附於反應器中間組件3。反應器中間組件3容置結晶化加熱器4。可自反應器中間組件3上升及下降之反應器底部組件6容置坩堝臺座5，其備有在方向固體化期間冷卻坩堝之底部冷卻器10且其能夠垂直移動。反應器之所有組件皆併入熱遮蔽物以使散熱能量損失達到最小。
如第2圖所示，反應器頂部組件1、反應器中間組件3、及反應器底部組件6的反應器壁35較佳為圓形平面剖面，且其較佳亦為水冷卻。若想要多結晶材料，則熱遮蔽物13、沉積匣盒2之陣列、結晶化加熱器4、及底部冷卻器 10的平面剖面較佳為正方形，若想要單結晶材料，則較佳為圓形。
第3圖係顯示符合反應器頂部組件之沉積匣盒2之陣列之一較佳實施例的透視圖。沉積匣盒2藉由其電極垂片53而以電極托座57連接至分佈條棒32。有16個分隔大約5cm之沉積匣盒2且其具有大約42cm之高度及大約75cm之長度。假設沉積匣盒2上及坩堝內壁上之沉積外殼厚度大約為2cm，則在此較佳實施例中係將沉積匣盒2之陣列設計為符合通常使用於沉積材料，包含但不限於多晶矽之結晶化之85cm×85cm坩堝的內部。
匣盒反應器50之較佳實施例係以下述較佳之七個步驟操作之：
1.坩堝負載步驟示於第4圖。較佳使反應器底部組件6下降，而較佳為石英之坩堝11精準地位在坩堝臺座5上。
2.惰性氣體淨化步驟示於第5圖。較佳使反應器底部組件6上升並密封反應器底部組件6及反應器中間組件3之密閉反應器凸緣9。使用反應器氣體入口18及反應器頂部組件1氣體入口和出口，以惰性氣體，較佳為氮氣淨化反應器空腔。較佳亦使匣盒反應器50達至操作壓力(較佳為6巴之範圍)。
3.預加熱步驟示於第6圖。較佳使坩堝臺座5上升使得坩堝11之頂部邊緣靠著氣體密封墊19按壓而形成密閉密封墊。然後較佳將沉積匣盒2電氣地預加 熱至最佳化之沉積溫度，當沉積材料為多晶矽時，其較佳為850℃至1150℃。匣盒反應器50中之熱遮蔽物13使散熱能量損失達到最小且使水冷卻反應器壁35之冷卻負荷達到最小。
4.沉積序列步驟示於第7圖。較佳將沉積氣體混合物(當沉積材料為多晶矽時，其較佳為三氯矽烷及氫氣或單矽烷)自反應器頂部組件1中之氣體入口泵進至坩堝11中同時在坩堝之反應器空腔外部的其餘部份保持著惰性氣體，其較佳為氮氣。為了安全，惰性氣體較佳比沉積氣體於稍微較高之壓力，由而氣體密封墊19外漏之不太可能發生的事件，惰性氣體會外漏至坩堝11中而非可燃之沉積氣體混合物外漏至坩堝11外部。或者在此較佳實施例中，若反應器凸緣9中有外漏，則惰性氣體會外漏至匣盒反應器50之外部而非可燃之沉積氣體混合物外漏至匣盒反應器50之外部，其比西門子反應器具有額外之安全性改善。較佳選擇可承受相對較高溫度之氣體密封墊19，對其而言有較佳之密封材料，如碳為主之材料，但氣體密封墊較佳經歷相對較小之壓力差異化。較佳使泵進至坩堝11中之沉積氣體混合物與沉積匣盒2之加熱沉積表面接觸，進行沉積反應，轉化成排放氣體再經由反應器頂部組件1中之氣體出口移除之。在此較佳實施例中，持續此製程直至在沉積表面上累積材料外殼14，由 而填充坩堝11內部之大部份的空體積。於此點，以適合之惰性氣體，較佳為氬氣淨化坩堝11的內部及外部，較佳係對坩堝11的內部及外部兩者抽真空。然後，將沉積表面進一步加熱至或高於材料的熔點，造成沉積匣盒2之沉積表面上的材料薄層液化而材料外殼自沉積匣盒2拆卸。
5.結晶化步驟示於第8圖。較佳使攜帶著坩堝11及材料外殼14之坩堝臺座5下降至反應器中間組件3中，再藉由結晶化加熱器4進一步加熱材料外殼14直至其變成液體材料15。熱遮蔽物13較佳可併入反射層以使散熱能量損失達到最小以及反射層外部之絕緣層以使對流和傳導之能量損失達到最小。在此較佳實施例中，經由包含活化底部冷卻器10、控制結晶化加熱器4、及/或移動坩堝臺座5遠離結晶化加熱器4之一種或多種手段達成方向固體化。在此結晶化步驟期間，關閉旋轉之熱遮蔽物12以在坩堝11之頂部上提供絕緣以使能量損失達到最小。固體化前面16向上移動通過液體材料15，在其後面形成結晶材料鑄塊17。在上述結晶化步驟之另一較佳實施例中，材料外殼14可藉由沉積匣盒2予以完全地熔化同時坩堝11依然在完全上升之位置。然後可以控制之方式使坩堝11下降同時沉積匣盒2持續加熱液體矽再活化底部冷卻器10以起動方向固體化。此較佳實施例藉由保持固體化前面16更 平而具有加速結晶化製程以及生產較高品質之結晶矽的潛力。上述之兩個較佳實施例皆導致生產多結晶材料，對沉積匣盒2之陣列、坩堝11、及底部冷卻器10而言，較佳為正方形平面剖面幾何形狀。然而，在另一較佳實施例中，若此平面剖面幾何形狀為圓形且從反應器頂部組件1將旋轉之拉引條棒導入至液體材料15中，則亦可藉由Czochralski結晶化製程生產單結晶鑄塊。最後，在另一較佳實施例中，可省略此整個結晶化步驟而匣盒反應器50可使用於僅僅在坩堝中生產非晶形材料，用於別處之進一步加工。
6.冷卻及空氣淨化步驟示於第9圖，其中以循環惰性氣體，較佳為氬氣取代真空，用於對流冷卻。在充份冷卻坩堝以有助於後續處理後，在未密封且下降之反應器底部組件6之製備中以空氣淨化惰性氣體。在較佳實施例中，其中省略結晶化步驟，亦可省略坩堝11及材料外殼14的冷卻，由而如所應用般可使後續加工步驟之能量消耗達到最小。
7.坩堝卸貨步驟示於第10圖。反應器底部組件較佳未密封且下降而使具有結晶材料鑄塊17之坩堝11卸貨。
匣盒反應器50之較佳實施例的特點為在反應器頂部組件1中所達成沉積氣體混合物之有效分佈及預加熱。在第11圖中，其係反應器頂部組件1之側面正視圖，沉積氣 體混合物經由沉積氣體混合物入口20進入沉積氣體混合物入口歧管29。在此較佳實施例中，沉積氣體混合物被趕到多樣性之沉積氣體混合物入口噴嘴24中，其向下延伸且在直接位於沉積匣盒2上方之反應器頂部組件1之底部表面打開。沉積氣體混合物經由各沉積氣體混合物噴嘴24噴吐，在沉積匣盒2間向下移動，再撞擊坩堝11的底部。撞擊坩堝11底部之沉積氣體混合物之相鄰氣流的阻隔效果使沉積氣體混合物之橫向擴散達到最小而迫使其較佳以渦流或湍流動作，在離開沉積氣體混合物噴嘴24之沉積氣體混合物(較佳為向下氣流)與沉積匣盒2間主導性地溢流流動(亦請參見第12，13圖，特別是第14圖)。此湍流較佳導致沉積氣體混合物與沉積匣盒2之更完全的接觸，因此導致沉積氣體混合物中之材料對沉積表面上之材料之更完全的轉化。
在此較佳實施例中，排放氣體持續向上移動，其經由圍繞著沉積氣體混合物入口噴嘴24之排放氣體出口環形物25移除之，而且其係唯一的流出途徑。經由排放氣體出口環形物25向上移動之此加熱之排放氣體將經由其內之沉積氣體混合物噴嘴24向下移動之沉積氣體混合物加熱。其亦將在排放氣體後冷卻器26中之排放氣體出口環形物之外部移動之冷卻水加熱。沉積氣體混合物分佈圖案之其他較佳實施例包含個別之交替入口和出口噴嘴或者一排交替入口和出口噴嘴。
將排放氣體收集至來自排放氣體出口歧管27中之多 樣性排放氣體出口環形物25之單一氣流中再經由排放氣體出口22離開反應器頂部組件。同時，已在排放氣體後冷卻器26中被加熱之冷卻水流至沉積氣體混合物預加熱器28，其中其對剛剛進入沉積氣體混合物入口噴嘴24之沉積氣體混合物提供初始加熱。然後此冷卻水經由冷卻水出口21離開反應器頂部組件1。
第11及13圖係顯示具有直接位在沉積匣盒2間之間隙上方之沉積氣體混合物入口噴嘴24之反應器頂部組件1(其貼附於分佈條棒32)之一較佳實施例。第11及13圖亦顯示經由分佈條棒32以平行方式電氣連接之沉積匣盒2，其本身經由分佈條棒電極31(其靠著排放氣體後冷卻器26之側壁形成電氣絕緣之密閉密封墊)連接至電源供應器。在另一較佳構型中，電極垂片53或電極托座57可經由反應器頂部組件1之頂部透過絕緣鋼管向上及向外延伸且可連接至在反應器頂部組件1之頂部上之點的電源供應器。
自沉積匣盒2沉積及分離後之坩堝11的較佳實施例示於第15圖。沉積至坩堝11之內壁及沉積匣盒2之沉積表面上之材料填充坩堝之大部份的體積且窄沉積匣盒空洞36依然取代沉積匣盒2。
匣盒反應器相較於西門子反應器的較佳好處：
1.由於較高之沉積表面積而有較快之體積沉積速率。
2.沉積氣體混合物中之材料對沉積表面上之材料之較高的實際轉化率，此係歸因於可能由沉積匣盒幾 何形狀與氣體入口噴嘴幾何形狀的組合所造成之沉積表面積對沉積氣體混合物包含體積之較高比率及沉積氣體混合物與沉積表面之更完全的接觸。
3.由於使由沉積匣盒幾何形狀所引起之散熱損失達到最小而節省能量。自加熱之沉積表面所發出之大多數的散熱係由相鄰之沉積表面所吸收。
4.由於使對水冷卻反應器壁之散熱，傳導，及對流之熱損失達到最小而節省能量。因為沉積係發生在密封之坩堝的內部，坩堝外部之反應器壁可被熱遮蔽物阻隔。
5.由於為了結晶化，從沉積溫度而非從環境溫度熔化材料，故而節省能量。無論係在匣盒反應器中或分別之結晶化設備中發生結晶化，材料已經在坩堝中而無需直接處理，因此無需冷卻至環境溫度。
6.消除來自處理之材料污染及消除減少來自處理之污染的操作，如酸蝕刻。
7.消除對裝載至坩堝中之外殼材料變成可管理之大小之塊片的操作。
8.由於自熔化之矽控制抽出沉積匣盒而有更快且更高品質之結晶化。
9.由於沉積氣體混合物至排放氣體之更完全的轉化，因此較少的排放氣體以處理匣盒反應器的下流而節省設備。
10.相較於西門子反應器中之各條棒對之個別的電極 對，簡化由以平行或串聯方式連接沉積匣盒之單一電極對所組成之電氣系統。
11.由於可燃之沉積氣體混合物被密封在坩堝之額外壁的內部且反應器空腔中之惰性氣體保持在比坩堝中之沉積氣體混合物稍微較高之壓力而增加安全性。
12.可輕易伸縮之設計。簡單地增加匣盒反應器之平面截面以包含較高數目之沉積氣體混合物入口噴嘴及較高數目之較長的沉積匣盒，且亦增加沉積匣盒的高度，可顯著地增加匣盒反應器的生產容量，無需大工程改造匣盒反應器的其餘部份。可輕易伸縮之方向固體化(其對熔化材料之外部加熱會是一個挑戰)可經由自熔化的矽加熱及控制抽出沉積匣盒而達成之。
1‧‧‧反應器頂部組件
2‧‧‧沉積匣盒
3‧‧‧反應器中間組件
4‧‧‧結晶化加熱器
5‧‧‧坩堝臺座
6‧‧‧反應器底部組件
9‧‧‧反應器凸緣
10‧‧‧底部冷卻器
11‧‧‧坩堝
12‧‧‧旋轉之熱遮蔽物
13‧‧‧熱遮蔽物
14‧‧‧材料外殼
15‧‧‧液體材料
16‧‧‧固體化前面
17‧‧‧結晶材料鑄塊
18‧‧‧反應器氣體入口
19‧‧‧氣體密封墊
20‧‧‧沉積氣體混合物入口
21‧‧‧冷卻水出口
22‧‧‧排放氣體出口
23‧‧‧冷卻水口
24‧‧‧沉積氣體混合物入口噴嘴
25‧‧‧排放氣體出口環形物
26‧‧‧排放氣體後冷卻器
27‧‧‧排放氣體出口歧管
28‧‧‧沉積氣體混合物預加熱器
29‧‧‧沉積氣體混合物入口歧管
31‧‧‧分佈條棒電極
32‧‧‧分佈條棒
35‧‧‧反應器壁
36‧‧‧沉積匣盒空洞
50‧‧‧匣盒反應器
53‧‧‧電極垂片
57‧‧‧電極托座
第1圖係顯示匣盒反應器之主要元件之一較佳實施例的正視圖。
第2圖係顯示匣盒反應器之主要元件之一較佳實施例的平面圖。
第3圖係顯示匣盒反應器之沉積匣盒之一較佳實施例的透視圖。
第4圖係顯示具有下降之底部組件及負載之坩堝之匣盒反應器之一較佳實施例的正視圖。
第5圖係顯示具有上升之底部組件及以惰性氣體加壓 之反應器之匣盒反應器之一較佳實施例的正視圖。
第6圖係顯示具有上升之坩堝及預加熱之沉積匣盒之匣盒反應器之一較佳實施例的正視圖。
第7圖係顯示在沉積序列期間匣盒反應器之一較佳實施例的正視圖。
第8圖係顯示在以反應器中之惰性氣體方向固體化期間匣盒反應器之一較佳實施例的正視圖。
第9圖係顯示在冷卻及空氣淨化期間匣盒反應器之一較佳實施例的正視圖。
第10圖係顯示具有下降之底部組件及卸貨之坩堝之匣盒反應器之一較佳實施例的正視圖。
第11圖係顯示反應器頂部組件之一較佳實施例的側面正視圖。
第12圖係顯示反應器頂部組件之一較佳實施例的前正視圖。
第13圖係顯示反應器頂部組件之一較佳實施例的平面圖(向上看)。
第14圖係顯示在沉積期間顯示氣體流動圖案之坩堝之一較佳實施例的側面正視圖。
第15圖係顯示在沉積後顯示材料外殼之坩堝之一較佳實施例的平面圖。
1‧‧‧反應器頂部組件
2‧‧‧沉積匣盒
3‧‧‧反應器中間組件
4‧‧‧結晶化加熱器
5‧‧‧坩堝臺座
6‧‧‧反應器底部組件
9‧‧‧反應器凸緣
10‧‧‧底部冷卻器
13‧‧‧熱遮蔽物
35‧‧‧反應器壁
50‧‧‧匣盒反應器

Claims (4)

  1. 一種經由化學氣相沉積製程生產材料之方法，包括：a.提供可自周圍之自由空間予以密封之容器，b.提供可被加熱且可被放置在該容器內部之沉積表面，c.提供沉積氣體混合物流動至該容器中同時避免沉積氣體混合物在該容器周圍之自由空間中流動，d.提供排放氣體自該容器流動同時避免排放氣體在該容器周圍之自由空間中流動，e.將沉積表面放置在該容器內部，從周圍的自由空間密封該容器，加熱沉積表面，使沉積氣體混合物流動至該容器中，及使排放氣體自該容器流出，使得材料外殼沉積至沉積表面上且實質地填充該容器之空體積，f.停止及淨化流動至該容器中之沉積氣體混合物再以下述任一方式持續生產循環：i.在沉積表面係由與沉積材料相同之材料所製成之情形下，簡單地開封該容器，再回收以材料外殼實質地填充之該容器，用於進一步加工，ii.在沉積表面係由材料或比欲生產之材料具有更高熔點之材料的組合所製成且想要固體產物之情形下：1.進一步加熱沉積表面至或高於材料的熔點使得沉積表面界面上的材料薄層液化且材料外殼拆卸，2.開封該容器且自該容器中拆卸的材料外殼 分離加熱之沉積表面，3.回收以材料外殼實質地填充之該容器，用於進一步加工，iii.在沉積表面係由材料或比欲生產之材料具有更高熔點之材料的組合所製成且想要熔化產物之情形下：1.進一步加熱沉積表面至或高於材料的熔點，並使沉積表面與材料保持接觸直至材料熔化，2.開封該容器且自該容器中熔化材料分離加熱之沉積表面，3.回收以熔化材料實質地填充之該容器，用於進一步加工，iv.在沉積表面係由材料或比欲生產之材料具有更高熔點之材料的組合所製成且想要結晶產物之情形下：1.進一步加熱沉積表面至或高於材料的熔點，並使沉積表面與材料保持接觸直至材料熔化，2.開封該容器且以控制之速率自熔化材料分離加熱之沉積表面使得發生材料之特定冷卻及結晶化，3.回收以結晶化材料實質地填充之該容器，用於進一步加工。
  2. 一種經由化學氣相沉積製程生產材料之方法及反應器，包括： a.提供可自周圍之自由空間予以密封之反應器，b.提供可被放置在反應器內部且可自反應器內部之其餘自由空間予以密封之容器，c.提供可被加熱且可被放置在該容器內部之沉積表面，d.提供沉積氣體混合物從該反應器外部流動至該容器(其係在反應器內)內部同時避免沉積氣體混合物在反應器內部之其餘自由空間中流動，e.提供排放氣體從該容器(其係在反應器內)內部流動至該反應器外部同時避免排放氣體在反應器內部之其餘自由空間中流動，f.將該容器放置在該反應器內部再從周圍的自由空間密封該反應器，g.將沉積表面放置在該容器內部再從反應器內部之其餘自由空間密封該容器，h.加熱沉積表面，使沉積氣體混合物流動至該容器中，及使排放氣體自該容器流出，使得材料外殼沉積至沉積表面上且實質地填充該容器之空體積，i.停止及淨化流動至該容器中之沉積氣體混合物再以下述任一方式持續生產循環：i.在沉積表面係由與沉積材料相同之材料所製成之情形下，簡單地開封該容器，開封該反應器，再回收以材料外殼實質地填充之該容器，用於進一步加工，ii.在沉積表面係由材料或比欲生產之材料具有 更高熔點之材料的組合所製成且想要固體產物之情形下：1.進一步加熱沉積表面至或高於材料的熔點使得沉積表面界面上的材料薄層液化且材料外殼拆卸，2.開封該容器且自該容器中拆卸的材料外殼分離加熱之沉積表面，3.開封該反應器再回收以材料外殼實質地填充之該容器，用於進一步加工，iii.在沉積表面係由材料或比欲生產之材料具有更高熔點之材料的組合所製成且想要熔化產物之情形下：1.進一步加熱沉積表面至或高於材料的熔點，並使沉積表面與材料保持接觸直至材料熔化，2.開封該容器且自該容器中熔化材料分離加熱之沉積表面，3.開封該反應器再回收以熔化材料實質地填充之該容器，用於進一步加工，iv.在沉積表面係由材料或比欲生產之材料具有更高熔點之材料的組合所製成且想要結晶產物之情形下：1.進一步加熱沉積表面至或高於材料的熔點使得沉積表面界面上的材料薄層液化且材料外殼拆卸， 2.以下述任一方式熔化材料：a.藉由使加熱之沉積板與材料保持接觸直至材料熔化，而利用沉積表面熔化，b.利用在該容器外部但在該反應器內部之加熱器熔化，包括：i.開封該容器且自該容器中拆卸的材料外殼分離加熱之沉積表面，ii.利用在該容器外部但在該反應器內部之加熱器熔化該容器中之材料。
  3. 以下述任一方式使熔化材料結晶化：a.開封該容器且以控制之速率自熔化材料分離加熱之沉積表面使得發生材料之特定冷卻及結晶化，b.由在該容器外部但在該反應器內部之加熱器以控制之速率提供加熱使得發生材料之特定冷卻及結晶化，c.提供在該容器外部但在該反應器內部之冷卻器且由此冷卻器以控制之速率提供冷卻使得發生材料之特定冷卻及結晶化，d.以控制之速率提供浸漬在熔化材料中且自熔化材料拉出之旋轉拉引條棒使得發生材料之結晶化。
  4. 開封該反應器再回收以結晶化材料實質地填充之該容器，用於進一步加工。
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