Aparato para producir silicio policristalino.
Aparato para producir silicio policristalino que calienta una barra (4) de simiente de silicio en un reactor (1)al que se suministra un gas de materia prima,
y deposita silicio policristalino sobre la superficie de la barra(4) de simiente de silicio, comprendiendo el aparato:
un electrodo (23, 47) que se extiende en una dirección vertical para soportar la barra (4) de simiente desilicio;
un soporte (22, 46) de electrodos que tiene un conducto de flujo de enfriamiento formado en el mismo en elque circula un medio de enfriamiento, e insertado en un orificio (21) pasante formado en una placa (2)inferior del reactor (1) para soportar el electrodo (23, 47); y
un material (34) de aislamiento anular dispuesto entre una superficie periférica interna del orificio (21)pasante y una superficie periférica externa del soporte (22, 46) de electrodos para aislar eléctricamente laplaca (2) inferior y el soporte (22, 46) de electrodos entre sí,
caracterizado porque una superficie periférica externa del soporte (22, 46) de electrodos está dotada deuna parte (25, 45) de diámetro aumentado que entra en contacto con al menos una parte de una carasuperior de un extremo superior del material (34) de aislamiento anular y tiene una parte del conducto deflujo de enfriamiento formada en el mismo;
el orificio (21) pasante de la placa (2) inferior incluye una parte (21A) recta inferior y una parte (21B) desección decreciente superior cuyo diámetro aumenta gradualmente hacia arriba;
una abertura de un extremo superior de la parte (21B) de sección decreciente está formada con uncontrataladro (33) cuyo diámetro aumenta más que el diámetro interno máximo de las partes (21B) desección decreciente;
el material (34) de aislamiento anular incluye un elemento (36) cónico dispuesto en la parte (21B) desección decreciente del orificio (21) pasante;
el extremo superior del elemento (36) cónico del material (34) de aislamiento anular sobresale ligeramentehacia arriba desde el extremo superior de la parte (21B) de sección decreciente del orificio (21) pasante, yestá hecho para enfrentarse al contrataladro (33); y
el elemento (36) cónico tiene un diámetro externo más grande que el diámetro externo máximo de la parte(21B) de sección decreciente en su extremo superior para sobresalir de la cara inferior del contrataladro(33) y para no sobresalir hacia arriba desde el extremo superior del contrataladro (33).
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09163297.
Solicitante: MITSUBISHI MATERIALS CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 3-2, Otemachi 1-chomeChiyoda-ku Tokyo JAPON.
Inventor/es: ENDOH,TOSHIHIDE, TEBAKARI,MASAYUKI, ISHII,TOSHIYUKI, SAKAGUCHI,MASAAKI.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C01B33/035 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 33/00 Silicio; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00 tienen prioridad; persilicatos C01B 15/14; carburos C01B 32/956). › por descomposición o reducción de compuestos de silicio gaseosos o vaporizados en presencia de filamentos calientes de silicio, de carbono o de un metal refractario, p. ej. tántalo o tungsteno, o en presencia de varillas de silicio calientes sobre las cuales el silicio formado se deposita con obtención de una varilla de silicio, p. ej. proceso Siemens.
PDF original: ES-2391438_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Aparato para producir silicio policristalino
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un aparato para producir silicio policristalino que deposita silicio policristalino sobre la superficie de una barra de simiente de silicio calentada para producir una barra de silicio policristalino. Se reivindica prioridad de la solicitud de patente japonesa n.º 2008-164298, presentada el 24 de junio de 2008, y la solicitud de patente japonesa n.º 2009-135831, presentada el 5 de junio de 2009.
Estado de la técnica
Se conoce un aparato que emplea el método Siemens como aparato para producir silicio policristalino. En el aparato para producir silicio policristalino usando el método Siemens, una cantidad de barras de simiente de silicio están dispuestas en el reactor. Se calientan las barras de simiente de silicio en el reactor, y se suministra gas de materia prima incluyendo una mezcla de gas de gas de clorosilano y gas de hidrógeno al reactor para entrar en contacto con las barras de simiente de silicio calentadas. Sobre una superficie de una barra de simiente de silicio, se produce silicio policristalino mediante una reacción de reducción de hidrógeno y una reacción de descomposición térmica del gas de materia prima.
En un aparato de este tipo para producir silicio policristalino, las barras de simiente de silicio están dispuestas para disponerse en vertical sobre los electrodos dispuestos en una parte inferior interna del reactor. A continuación, se aplica una corriente eléctrica a las barras de simiente de silicio desde los electrodos, y las barras de simiente de silicio generan calor mediante su resistencia. En este momento, el gas de materia prima que se lanza a modo de chorro desde abajo entra en contacto con las superficies de las barras de simiente de silicio para formar barras de silicio policristalino. Está prevista una pluralidad de los electrodos que soportan las barras de simiente de silicio para distribuirse sobre casi toda la región de la cara inferior interna del reactor, y tal como se describe en la publicación de patente japonesa sin examinar n.º 2007-107030, se proporciona en orificios pasantes de una placa inferior del reactor para rodearse por un material de aislamiento anular.
En el aparato para producir silicio policristalino descrito anteriormente, la temperatura del gas en el reactor se eleva a de 500 a 600ºC a un máximo. Por tanto, los soportes de electrodos que soportan electrodos se enfrían haciendo circular agua de enfriamiento en los soportes de electrodos. Sin embargo, como el material de aislamiento proporcionado entre los orificios pasantes de una placa inferior del reactor y los soportes de electrodos no pueden enfriarse directamente, su forma puede dañarse debido al calor en el reactor, que puede provocar un deterioro de la función de aislamiento. En este caso, si se usa un material de aislamiento a base de cerámica, existe la posibilidad de que el material de aislamiento se dañe, como el material de aislamiento no puede absorber la diferencia de expansión térmica entre la placa inferior del reactor y el soporte de electrodos.
Objeto de la invención
La presente invención se ideó en vista de un problema de este tipo, y un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para producir silicio policristalino que pueda absorber la diferencia de expansión térmica entre una placa inferior de un reactor y los soportes de electrodos, y pueda realizar un aislamiento excelente.
El aparato para producir silicio policristalino de la presente invención es tal como se define en la reivindicación 1. Incluye un reactor al que se suministra un gas de materia prima, y una barra de simiente de silicio calentada en el reactor, y deposita silicio policristalino sobre la superficie de la barra de simiente de silicio. El aparato para producir silicio policristalino de la presente invención tiene un electrodo, un soporte de electrodos, y un material de aislamiento anular. El electrodo se extiende en una dirección vertical para soportar la barra de simiente de silicio. El soporte de electrodos tiene un conducto de flujo de enfriamiento formado en el mismo en el que circula un medio de enfriamiento, y el soporte de electrodos está insertado en un orificio pasante formado en una placa inferior del reactor para soportar el electrodo. El material de aislamiento anular se dispone entre una superficie periférica interna del orificio pasante y una superficie periférica externa del soporte de electrodos para aislar eléctricamente la placa inferior y el soporte de electrodos entre sí. Además, en el aparato para producir silicio policristalino de la presente invención, una superficie periférica externa del soporte de electrodos está dotada de una parte de diámetro aumentado que entra en contacto con al menos una parte de una cara superior de un extremo superior del material de aislamiento anular y tiene una parte del conducto de flujo de enfriamiento formada en el mismo.
Es decir, la cara superior del extremo superior del material de aislamiento anular en el estado insertado en la placa inferior del reactor se dirige hacia el interior del reactor. Por tanto, si el material de aislamiento se mantiene en el estado de estar expuesto al reactor desde un espacio entre la superficie periférica interna del orificio pasante y el soporte de electrodos, el calor radiante desde la barra de simiente de silicio o similar con el reactor actuará directamente sobre el extremo superior del material de aislamiento anular a través de la superficie periférica interna del orificio pasante y el soporte de electrodos. En esta presente invención, el soporte de electrodos se dota de una
parte de diámetro aumentado que entra en contacto con al menos una parte de la cara superior del extremo superior del material de aislamiento anular, por lo que el soporte de electrodos absorbe el calor radiante dirigido a la cara superior. Por tanto, puede reducirse el calor radiante que actúa directamente sobre el material de aislamiento anular. Además, como el medio de enfriamiento también circula a través de la parte de diámetro aumentado, puede mejorarse el efecto de enfriamiento sobre el material de aislamiento anular.
En el aparato para producir silicio policristalino de la presente invención, preferiblemente, la parte de diámetro aumentado cubre toda la cara superior del extremo superior del material de aislamiento anular. En este caso, como la parte de diámetro aumentado se proporciona para cubrir toda la cara superior del extremo superior del material de aislamiento anular por lo que el calor radiante desde el reactor se interrumpe mediante la parte de diámetro aumentado, el material de aislamiento anular puede protegerse de manera más eficaz del calor radiante. Adicionalmente, como toda la cara superior del extremo superior del material de aislamiento anular se enfría mediante la parte de diámetro aumentado, puede evitarse de manera más eficaz el deterioro de la forma y la función de aislamiento del material de aislamiento anular.
En el aparato para producir silicio policristalino de la presente invención, preferiblemente, el medio de enfriamiento enfría la parte de diámetro aumentado, y a continuación enfría las proximidades del electrodo. En este caso, el medio de enfriamiento que circula a través del interior del soporte de electrodos enfría la parte de diámetro aumentado de una temperatura relativamente baja, y a continuación enfría las proximidades del electrodo de una temperatura relativamente alta, de modo que la parte de diámetro aumentado puede mantenerse a una baja temperatura. Por tanto, puede evitarse de manera eficaz que la temperatura del material de aislamiento anular alcance una alta temperatura.
En el aparato para producir silicio policristalino de la presente invención, preferiblemente, el conducto de flujo de enfriamiento tiene un conducto de flujo periférico externo a través del que se hace circular el medio de enfriamiento en una parte periférica externa en el soporte de electrodos hacia su extremo superior a lo largo de la dirección longitudinal del soporte de electrodos, y un conducto de flujo periférico interno a través del que se hace circular el medio de enfriamiento dentro del conducto de flujo periférico externo hacia el extremo inferior del soporte de electrodos a lo largo de la dirección longitudinal, y una parte del conducto de flujo periférico externo se forma en la parte de diámetro aumentado. En este caso, el medio de enfriamiento se hace circular en la parte periférica externa... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Aparato para producir silicio policristalino que calienta una barra (4) de simiente de silicio en un reactor (1)
al que se suministra un gas de materia prima, y deposita silicio policristalino sobre la superficie de la barra 5 (4) de simiente de silicio, comprendiendo el aparato:
un electrodo (23, 47) que se extiende en una dirección vertical para soportar la barra (4) de simiente de silicio;
un soporte (22, 46) de electrodos que tiene un conducto de flujo de enfriamiento formado en el mismo en el que circula un medio de enfriamiento, e insertado en un orificio (21) pasante formado en una placa (2) inferior del reactor (1) para soportar el electrodo (23, 47) ; y
un material (34) de aislamiento anular dispuesto entre una superficie periférica interna del orificio (21)
pasante y una superficie periférica externa del soporte (22, 46) de electrodos para aislar eléctricamente la placa (2) inferior y el soporte (22, 46) de electrodos entre sí,
caracterizado porque una superficie periférica externa del soporte (22, 46) de electrodos está dotada de una parte (25, 45) de diámetro aumentado que entra en contacto con al menos una parte de una cara
superior de un extremo superior del material (34) de aislamiento anular y tiene una parte del conducto de flujo de enfriamiento formada en el mismo;
el orificio (21) pasante de la placa (2) inferior incluye una parte (21A) recta inferior y una parte (21B) de sección decreciente superior cuyo diámetro aumenta gradualmente hacia arriba;
una abertura de un extremo superior de la parte (21B) de sección decreciente está formada con un contrataladro (33) cuyo diámetro aumenta más que el diámetro interno máximo de las partes (21B) de sección decreciente;
el material (34) de aislamiento anular incluye un elemento (36) cónico dispuesto en la parte (21B) de sección decreciente del orificio (21) pasante;
el extremo superior del elemento (36) cónico del material (34) de aislamiento anular sobresale ligeramente hacia arriba desde el extremo superior de la parte (21B) de sección decreciente del orificio (21) pasante, y
está hecho para enfrentarse al contrataladro (33) ; y
el elemento (36) cónico tiene un diámetro externo más grande que el diámetro externo máximo de la parte (21B) de sección decreciente en su extremo superior para sobresalir de la cara inferior del contrataladro
(33) y para no sobresalir hacia arriba desde el extremo superior del contrataladro (33) .
2. Aparato para producir silicio policristalino según la reivindicación 1,
Caracterizado porque la parte (25, 45) de diámetro aumentado cubre toda la cara superior del extremo superior del material (34) de aislamiento anular.
3. Aparato para producir silicio policristalino según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el conducto de flujo de enfriamiento tiene un conducto de flujo periférico externo a través del que se hace circular el medio de enfriamiento en una parte periférica externa en el soporte (22,
50 46) de electrodos hacia su extremo superior a lo largo de la dirección longitudinal del soporte (22, 46) de electrodos, y un conducto de flujo periférico interno a través del que se hace circular el medio de enfriamiento dentro del conducto de flujo periférico externo hacia el extremo inferior del soporte (22, 46) de electrodos a lo largo de la dirección longitudinal, y una parte del conducto de flujo periférico externo se forma en la parte (25, 45) de diámetro aumentado.
4. Aparato para producir silicio policristalino según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque el material (34) de aislamiento anular está hecho de una resina de aislamiento de alto punto de fusión que tiene elasticidad.
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