(57)【要約】多結晶シリコンを作製する当該プロセスには、反応チャンバーにおいて、熱分解可能なシリコン化合物をシリコン粒子に接触させることが含まれる。熱分解可能なシリコン化合物の一部が分解されシリコンダストが生成される。当該シリコンダストを、上記反応チャンバーから排出し、当該反応チャンバーへ再循環させる。取り出されたシリコンダストは、シリコン粒子と凝集する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶シリコンを作製するプロセスであって、
シリコンをシリコン粒子上に析出させるため、反応チャンバー内において上記シリコン粒子に熱分解可能なシリコン化合物を接触させる工程と、
上記反応チャンバーから上記シリコンダストを取り出す工程と、
上記の取り出されたシリコンダストをシリコン粒子と結合させるため、上記の取り出されたシリコンダストの少なくとも一部を上記反応チャンバーに導入する工程と、を有し、
上記シリコンが析出されるにしたがって、上記シリコン粒子のサイズが増加し、上記分解可能なシリコン化合物の一部が分解されシリコンダストが生成されるプロセス。
【請求項２】
上記取り出されたシリコンダストの全部が、上記反応チャンバーに導入される請求項１記載のプロセス。
【請求項３】
上記シリコンダストは、使用済みガスとともに上記反応チャンバーから取り出される請求項１又は請求項２記載のプロセス。
【請求項４】
上記取り出されたシリコンダストは、上記使用済みガスから分離される請求項３記載のプロセス。
【請求項５】
上記分解可能なシリコン化合物を含むフィードガスを継続的に上記反応チャンバーに導入し、
上記の取り出されたシリコンダストを、上記反応チャンバーに導入する前に、上記フィードガスに導入する請求項４記載のプロセス。
【請求項６】
上記の取り出されたシリコンダストを濾過により上記使用済みガスから分離する請求項４又は請求項５記載のプロセス。
【請求項７】
上記の取り出されたシリコンダストの一部が、上記使用済みガスの一部とともに上記反応チャンバーに導入される請求項３〜５のいずれかに記載のプロセス。
【請求項８】
上記シリコン粒子の一部が、多結晶粒子製品として上記反応チャンバーから取り除かれる請求項１〜７のいずれかに記載のプロセス。
【請求項９】
上記粒子が、約８００μｍ〜約１２００μｍの公称直径を有する請求項１〜８のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１０】
上記シリコンダストは、約５μｍ未満の公称直径を有する請求項１〜９のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１１】
上記反応炉の温度は、約２００℃〜約１４００℃である請求項１〜１０のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１２】
上記反応炉の温度は、約６００℃〜約７００℃である請求項１〜１０のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１３】
多結晶シリコンを作製するプロセスであって、
多結晶粒子製品を形成するため、シリコンを熱分解可能なシリコン化合物からシリコン粒子上に析出させる工程と、
シリコンダストを生成させるため、上記熱分解可能なシリコン化合物を分解する工程と、
シリコンダストが形成される速度と実質的に等しい速度で上記シリコンダストをシリコン粒子で除去する工程と、を有するプロセス。
【請求項１４】
シリコンを反応チャンバーにおいて上記シリコン粒子上に析出させる請求項１３記載のプロセス。
【請求項１５】
上記シリコンダストを上記反応チャンバーから取り出す請求項１４記載のプロセス。
【請求項１６】
上記の取り出されたシリコンダストを上記反応チャンバーに再循環させる請求項１５記載のプロセス。
【請求項１７】
上記シリコンダストを上記使用済みガスとともに上記反応チャンバーから取り出す請求項１５又は請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１８】
上記の取り出されたシリコンダストを上記使用済みガスから分離する請求項１７記載のプロセス。
【請求項１９】
上記分解可能なシリコン化合物を含むフィードガスを継続的に上記反応チャンバーに導入し、
上記の取り出されたシリコンダストを、上記反応チャンバーへの導入前に、上記フィードガスへ導入する請求項１８記載のプロセス。
【請求項２０】
上記の取り出されたシリコンダストを、濾過により、上記使用済みガスから分離する請求項１８又は請求項１９記載のプロセス。
【請求項２１】
上記の取り出されたシリコンダストの一部を、上記使用済みガスの一部とともに上記反応チャンバーに導入する請求項１７〜２０のいずれかに記載のプロセス。
【請求項２２】
上記シリコン粒子の一部を多結晶粒子製品として上記反応チャンバーから取り除く請求項１３〜２１のいずれかに記載のプロセス。
【請求項２３】
上記粒子製品が、約８００μｍ〜約１２００μｍの公称直径を有する請求項１３〜２２のいずれかに記載のプロセス。
【請求項２４】
上記シリコンダストが、約５μｍ未満の公称直径を有する請求項１３〜２３のいずれかに記載のプロセス。
【請求項２５】
上記反応チャンバーの温度が、約２００℃〜約１４００℃である請求項１３〜２４のいずれかに記載のプロセス。
【請求項２６】
上記反応チャンバーの温度が、約６００℃〜約７００℃である請求項１３〜２４のいずれかに記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶シリコンを作製するための流動層反応炉に関し、より詳細には、例えばシラン等の熱分解可能なシリコン化合物から多結晶シリコンを生産する際に反応炉の生産性を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多結晶シリコンは、例えば、集積回路や太陽電池（すなわちソーラーセル）を含む多くの市販品を作製するために用いられる必要不可欠な原料である。多結晶シリコンは、一般的には、化学気相成長装置により作製される。当該化学気相成長装置において、シリコンは、流動層反応炉内で、熱分解可能なシリコン化合物からシリコン粒子上に析出する。シード粒子が、多結晶シリコン粒子生成物（すなわち、”粒状の”多結晶シリコン）として、当該反応炉から取り出されるまで、シード粒子のサイズが連続的に大きくなる。適当な分解可能なシリコン化合物には、例えば、シランやハロシラン（halosilane）（具体的には、トリクロロシラン）が含まれる。
【０００３】
多結晶シリコン”シード”粒子は、シリコンの析出を開始させるため、反応チャンバーに投入される。結晶シード粒子の粒子サイズは、約５０μｍ〜約８００μｍ、より典型的には、２５０μｍ〜約６００μｍである。通常、２つの種類のシリコンシード粒子が用いられる。シリコンシード粒子の一つのソースは、約２５０μｍ〜約３５０μｍの典型的な粒子サイズとなるまで研削され反応炉から収集された製品粒子である。これとは別に又はこれに加えて、約５００μｍ〜約６００μｍの粒子サイズを有する粒状多結晶製品とともに収集されこれから分離された微小の多結晶粒子をシード粒子として用いてもよい。
【０００４】
様々な反応が当該反応チャンバーにおいて起こる。シランの流動層反応炉システムにおいて起こることが知られている反応メカニズムを大まかに図１に示す。これらのメカニズムは、反応システムにおいて起こりうる全ての一連の反応を構成するものではないため、これは、全く、本発明の態様を制限するものではない。
【０００５】
図１を参照する。シラン系（silane system）において、シランは、成長する結晶粒子上に不均一に析出する（１）。また、シランは分解され、シリコン気相が生成される（３）。当該シリコン気相は均一に核形成され、不所望のシリコンダスト（同義的にシリコン”微粒子”若しくは”粉末”と称する）が形成され（４）、そして、成長するシリコン粒子上に析出されうる（６）。シリコン微粒子は、シラン（２）から、若しくはシリコン気相（５）からシリコンを析出させることにより、サイズが大きくなる。当該微粒子は、凝集しより大きな微粒子（７）を形成しうる。また、シリコン微粒子はより大きな成長シリコン粒子と結合し、換言すれば、シリコン微粒子は、当該より大きな成長シリコン粒子（８）により取り除かれる。
【０００６】
典型的には、シリコンダストの粒子サイズは、約５０μｍ未満であってもよく、いくつかの実施の形態では、約５μｍ未満であってもよい。粒状の多結晶製品は、典型的には、約６００μｍ〜約２０００μｍ、より典型的には、約８００μｍ〜約１２００μｍ、さらに典型的には、約９００μｍ〜約１０００μｍの粒子サイズを有する。
【０００７】
シリコンが、シランから、成長するシリコン粒子上に析出し、水素が、シラン分子から放出される。シリコンダストは、水素ガス及び未反応のシラン並びに当該シランとともに一般的に当該反応炉に加えられたキャリアーガス（集合的に”使用済みガス”）とともに当該反応炉から排出される。当該シリコンダストは、反応炉から排出された使用済みガスから、例えば、バックフィルトレーション、サイクロン分離若しくは液体スクラバーにより分離される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
回収されたシリコンダストは工業的に使用することができるが、しかしながら、粒状多結晶シリコンより価値が低い。例えば、シリコンダストは、チョクラルスキー法により単結晶シリコンを作製するため用いられる。当該方法には、溶融多結晶シリコンと接触させたシード結晶を引き上げることにより、溶融多結晶シリコンから単結晶シリコンを引き上げることが含まれる。シリコンダストが、チョクラルスキー法において用いられるとき、シリコンダストは、溶融することが困難であり、当該溶融液から結晶を引き上げるのはさらに困難である。その結果、シリコンダストは、粒状多結晶シリコンと比較して、ディスカウントして販売されている。そのため、粒状多結晶反応炉システムにおいて製造されるシリコンダストの量を減少させる反応システム及び方法に対してニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面は、多結晶シリコンを作製するためのプロセスであって、シリコン粒子上にシリコンを析出させるため、反応チャンバーにおいてシリコン粒子を熱分解可能なシリコン化合物と接触させ、シリコンが析出するにしたがって、シリコンのサイズが増加するプロセスに関する。シリコン化合物の熱分解によって生成されるシリコン気相の一部は、シリコンダスト（微粒子とも称する）に変換され、当該反応チャンバーから排出される。当該排出されたシリコンダストの少なくとも一部は、反応チャンバーに再循環され、当該再循環されたシリコンダストは、少なくとも部分的にシリコン粒子により取り除かれ、ダスト除去率は、再循環と共に増加する。
【００１０】
本発明の他の側面は、多結晶シリコンを作製するためのプロセスであって、シリコン粒子上にシリコンを析出させるため、反応チャンバーにおいてシリコン粒子を熱分解可能なシリコン化合物と接触させ、シリコンが析出するにしたがって、シリコンのサイズが増加するプロセスに関する。シリコン化合物の熱分解によって生成されるシリコン気相の一部は、シリコンダストに変換され、当該反応チャンバーから排出される。当該排出されたシリコンダストの少なくとも一部若しくは略全部は、反応チャンバーに再循環され、当該再循環されたシリコンダストは、シリコンダストが生成される速度と実質的に同じ速度で、少なくとも部分的に若しくは略完全にシリコン粒子により取り除かれ、それにより、実効的なダスト形成を、ゼロ若しくはゼロ付近の速度まで低減させる。
【００１１】
本発明の上述の側面に関して言及した特徴には様々な限定が存在する。また同様に、別の特徴を本発明の上述の側面に加えてもよい。これらの限定及び付加的な特徴は、個々に若しくは組み合わせて存在してもよい。例えば、本発明の例示した実施の形態のいずれかに関して以下に説明する様々な特徴を本発明の上述の側面のいずれかに、単独で若しくはいずれかの組み合わせにより組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、粒状多結晶シリコン反応炉システムにおいて起こる反応メカニズムの図的な表現である。
【図２】図２は、粒状多結晶シリコン反応炉システムのある態様の概略フロー図である。
【図３】図３は、流動層反応炉の計算された微粒子濃度を時間の関数として示している。時間０は、微粒子が当該反応炉へ最初にリサイクルされた時間である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のプロセスには、熱分解可能な気相のシリコン化合物を含むフィードガスとシリコン粒子とを反応炉に導入することが含まれる。シリコン粒子は、導入されるフィードガスにより流動化される。当該フィードガスは、反応チャンバーにおいて加熱され、シリコン化合物におけるシリコンの少なくとも一部を、気相成長により、シリコン粒子上に析出させる。それにより、シリコン粒子は成長し、一般的に粒状多結晶シリコンと称されるより大きな粒子となる。熱分解可能なシリコン化合物の残りの部分は分解されとりわけシリコン気相が生成される。
【００１４】
シリコン気相は、少なくとも部分的にシリコン粒子上に析出し、それにより、粒子成長に寄与する。しかしながら、これに加えて、シリコン気相は、微小な多結晶シリコン（典型的には多結晶シリコン微粒子と称し、またここでは多結晶シリコンダストと称する）を均一な核形成により形成する。多結晶シリコンダストの少なくとも一部は、反応チャンバーを介して通過する流体に引き込まれ、使用済みのガスとともに排出される。当該使用済みガスは、ガス流からシリコンダストの少なくとも一部を分離するため処理してもよく、シリコンダストを反応チャンバーに返還してもよい。一旦、シリコンダストが反応チャンバーに再導入されると、シリコン粒子に付着され、それにより、シリコンダストがシリコン粒子の表面に付着する前の粒子と比較してサイズが増加した凝集体が形成されることにより、ダスト除去率は増加する。そのため、好ましいことに、本発明の実施の形態に係るプロセスによりシリコンダストは改良され、典型的には、凝集した粒子の一部として販売される粒状粒子より低い料金で販売され、それにより、プロセスの収益性が改善される。
【００１５】
本発明の範囲を逸脱しない限り、上述の反応を実行することが可能なあらゆる反応炉を使用することができることに留意すべきである。このような反応炉は、概して、流動層反応炉と記載される。さらに、本発明の実施の形態に係るプロセスを、単一の流動層反応炉において反応を実行してもよいし、若しくは、直列若しくは並列に配置された一以上の流動層反応炉を組み合わせてもよい。流動層反応炉は、例えば、米国特許公開公報第２００６／０１０５１０５に記載されているように操作することができる。当該内容は、関連する全ての事項であって矛盾しない事項について、本件において引用して援用する。
【００１６】
図２に本発明の実施の形態のプロセスのある態様を説明する概略図を示す。
【００１７】
フィードガス
熱分解可能なシリコン化合物には、一般的に熱により気相に分解されシリコンを生成しうる化合物が含まれる。シリコンソースが提供され多結晶シリコン粒子が成長し多結晶シリコン粒状物が生成される限り、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、分解プロセスにより別の生成物が生成されてもよい。熱分解可能なシリコン化合物ガスには、化学気相成長法により不均一に析出された全てのシリコン含有ガス、例えば、シリコンテトラハイドライド（一般的にシランと称する）、トリクロロシラン、及び、シランの一以上の水素原子が塩素、臭素、フッ素及びヨウ素等のハロゲンにより置換された他のハロゲン化シリコンが含まれる。
【００１８】
ある実施の形態において、当該熱分解可能なシリコン化合物はシランである。シランの化学気相成長（ＣＶＤ）は、わずかに発熱性であり、典型的には実質的に完了まで至り、殆ど不可逆的であり、典型的に少なくとも約１１００℃の温度を要求するトリクロロシラン等のハロゲン化シリコンガスと比較して、約６００℃の低い温度で開始される。さらに、シラン、及びその分解生成物、すなわち、シリコン気相及び水素は、腐食性がなく、汚染しない。比較すると、トリクロロシランの分解は、可逆的であり、不完全な反応である。その結果、腐食性を有する副生成物が生成され、そのため、一般的に、シランは、本発明の実施の形態において用いられる好ましいガスである。しかしながら、本発明の範囲を逸脱しない限り、他の熱分解可能なシリコン含有ガスを使用してもよい。
【００１９】
熱分解可能な化合物を希釈することなく反応炉に導入してもよいし、若しくは、当該ガスを、水素、アルゴン、ヘリウム、もしくはこれらの混合物等のキャリアーガスにより希釈してもよい。分解の間、副生成物である水素が生成される。当該水素は、必要に応じて、反応炉システムのオペレーションにおいて、さらに多量の熱分解可能なフィードガスのためのキャリアーガスとして用いられうる。
【００２０】
反応チャンバー
反応チャンバーは、典型的には、流動層であり、当該反応炉において流動化ガスの上方流によりシリコン粒子を浮遊させる。流動層反応炉は、成長するシリコン粒子と気相との間で高い質量輸送及び熱輸送を提供する。これにより、シリコンの当該粒子への析出率が向上する。流動層反応炉は、概して、円柱状の垂直容器である。しかしながら、流動層オペレーションが可能であれば、いずれの構成を用いてもよい。当該反応炉の特定の寸法は、主に、所望のシステムアウトプット、熱輸送効率及びシステム流体力学等のシステムデザインファクターに依存し、これは、本発明の範囲を逸脱しない限り、システム毎に異なる。典型的には、外部からの熱を用いて、熱分解可能なガスの温度をガスが分解される温度まで上昇させる。加熱方法には、例えば、容量加熱（capacitive heating）、インダクションコイル、電気抵抗素子が含まれる。
【００２１】
反応条件
反応システムのオペレーションの間、反応ゾーンを通過する流動ガス速度は、シリコン粒子の最小流動速度より大きい状態に維持される。反応炉を通過するガスの速度は、概して、流動層内において粒子を流動化させるに必要とされる最小流動速度の約１倍〜約８倍の速度に維持される。いくつかの実施の形態において、当該ガス速度は流動層内において粒子を流動化させるに必要とされる最小流動速度の約２倍〜約５倍であり、少なくとも一つの実施の形態においては、約４倍である。当該最小流動速度は、含まれるガス及び粒子の特性に依存して変化する。当該最小流動速度は、従来の手法により決定してもよい（ペリーのエンジニアのためのハンドブック、７版の１７-４頁参照。当該明細書において、当該文献は引用して援用する）。
【００２２】
最小流動速度は、好ましくは、ガス拡散装置の近くに存在するような条件の下計算される。通常反応装置の他の部分より低い温度を含むこれらの条件を用いて、計算された最小流動速度は、全流動層を流動させるに十分となるようにすることが可能である。当該拡散装置より高い温度において、最小流動速度を計算するために使用される粘性及び速度等の変数は、熱に対して敏感であり、そのため、最小流動速度は十分でなくなり、流動層のより低温の下部において当該流動層を流動させることができなくなる。そのため、より低温の条件に基づいて最小流動速度を計算することにより、確実に、全流動層を流動させる最も低い流動ガス速度を計算することができる。本発明は、特定の最小流動速度に限定される訳ではないけれども、本発明において有用な最小流動速度は、約０．７ｃｍ／秒〜約３５０ｃｍ／秒、さらに好ましくは、約６ｃｍ／秒〜約１５０ｃｍ／秒である。
【００２３】
より高い生産性を達成するためには、通常、最小流動流量より高いガス速度が要求される。ガス速度が最小流動速度を超えて増加すると、過剰のガスによりバブルが形成され、それにより流動層においてボイドが増加する。当該流動層は、ガスを含みシリコン粒子と接触するバブル及び”エマルジョン”から構成されると考えられる。当該エマルジョンの質は、最小流動条件における流動層の質と全く同じである。当該エマルジョンにおける局所的なボイドは、最小の流動層ボイドに近い。さらに、バブルは、最小流動を達成するに必要とされる量を超えて導入されたガスにより発生する。最小流動速度に対する実効ガス速度の比率が増加するにしたがって、バブルの形成は増加する。非常に高い比率においては、大きなガスのスラグが流動層に形成される。流動層のボイドが全ガス流量とともに増加するに伴い、固体とガスとの接触は効率的でなくなる。所定の体積の流動層については、反応ガスと接触する固体の表面積は、流動層ボイドが増加するに従って減少する。そのため、所定の流動層長さでは、熱分解可能なガスの変換が低下する。また、減少したガス滞留時間に亘って、変換が減少しうる。さらに、より微粒子を生成するより大きな速度で、別の不所望の反応が起こりうる。
【００２４】
当該反応炉における温度は、熱分解可能な化合物の熱分解温度範囲であって、シリコンの融点の範囲内に維持される。反応炉の温度は、約２００℃〜約１４００℃、典型的には、約６００℃〜約７００℃、さらに典型的には、約６２５℃〜約６５５℃に維持される。このような温度に反応ゾーンを維持するために用いられる熱は、従来の加熱システム、例えば反応炉の容器の壁面の外部に設けられた電気抵抗ヒーターにより与えられる。当該反応炉における圧力は、流動層の上部において、典型的には約１．７３気圧である。
【００２５】
微粒子分離及び再循環
使用済みガスにおける反応炉から排出されたシリコン微粒子は、反応炉システムダイナミクスに悪影響を与えないよう回収され反応炉に再循環されることが分かっている。再循環された微粒子は、シリコン粒子がより大きくなるにしたがって全体として凝集する可能性があることが分かった。当該微粒子は、部分的に若しくは全体的に反応炉システムへ再循環させてもよい。全微粒子再循環オペレーションの下、当該システムは、定常状態となり、当該状態においては、反応炉における全微粒子生成速度は、微粒子がシリコン粒子により取り除かれ実効的な実際の微粒子生成が略ゼロまで減少する全体レートと等しい。
【００２６】
図２に示すように、使用済みのガスとともに反応炉から排出された微粒子は分離され、反応炉へ再循環させる。シリコン微粒子は、微粒子／ガス分離装置、例えば、バッグフィルトレーション、サイクロン分離若しくは液体スクラバー等において、使用済みガスから分離される。微粒子／ガス分離装置は、反応炉において不均一な核形成により形成された微粒子を使用済みガスから除去する際有用である。好ましくは、当該微粒子／ガス分離装置は、当該使用済みガスにおいて、微粒子の少なくとも約９０％、より好ましくは、微粒子の少なくとも約９５％、最も好ましくは、微粒子の少なくとも約９９％を除去する。
【００２７】
微粒子は、搬送装置（具体的には、空気輸送、スクリューコンベアー、ベルトコンベアーもしくはローラーベルト）若しくは輸送用の他のいずれかの適切な装置により当該微粒子／ガス分離装置から反応炉へ輸送してもよい。微粒子は、反応炉内の如何なる場所に導入してもよいが、反応炉の底部に向かって導入することが好ましい。微粒子は、また、エアーロック若しくは他の適切な装置により反応炉に投入してもよい。さらに別のプロセスコントロールのため、当該微粒子／ガス分離装置から排出された微粒子は、分離されたコンテナ若しくはタンク内に収集してもよいし、また、当該微粒子を当該タンクから上記反応炉へ供給してもよい。また、当該微粒子と上記フィードガス及び／又はキャリアーガスとを組み合わせることにより当該微粒子を再循環させてもよい。
【００２８】
当該微粒子／ガス分離装置から排出された排気には、典型的には、水素及びキャリアーガスが含まれ、これはさらに別の処理に供される。例えば、排気ガスの一部を圧縮し当該システム内で他のプロセスに用いてもよい。これに加えて、若しくはこれに代えて、排気ガスの一部をキャリアーガスとして反応炉に再循環させてもよい。この場合、再循環された微粒子の一部若しくは全部を、微粒子と、当該反応炉に再循環された排気ガスとを組み合わせることにより再循環させてもよい。
【００２９】
微粒子が当該粒子により除去される速度は、当該反応炉において微粒子濃度が増加するに従って、増加する。従来の流動層反応炉システムにおいて、全微粒子生成速度は、概して、全微粒子除去速度より大きい。それにより、排出ガスとともに微粒子を排出することができる。これらの微粒子の一部若しくは全部を再循環させることにより、微粒子濃度が増加し、それに応じて除去率が増加する。
【００３０】
いくつかの実施の形態において、反応炉から排出された微粒子の一部のみが再循環される。微粒子の実質的な生成速度は、当該反応炉において有限であるが、しかしながら、微粒子を再循環させることなくオペレートされる他の同様のシステムにおけるものよりも低い。当該システムの微粒子の選択性（すなわち、最終的に当該システムから微粒子として排出される変換された熱分解可能なガスの割合）は、再循環される微粒子の割合を変更することにより、制御することができる。
【００３１】
いくつかの実施の形態において、反応炉から排出された微粒子の実質的に全部を当該反応炉へ再循環させる。他の実施の形態では、当該微粒子の一部若しくは全部を、当該微粒子が生成された反応炉ではなく別の流動層反応炉に供給する。
【実施例】
【００３２】
実施例１：微粒子を再循環させる流動層システムにおける定常状態条件でのコンピューターシミュレーション
当該具体例は、微粒子を再循環させる流動層反応炉（ＦＲＦＢＲ）において、全微粒子密度の変化を説明する。時間ゼロは、リサイクルの始めにおけるＦＲＦＢＲの条件を意味する。これは、また、微粒子を再循環させない標準的な流動層反応炉において時間平均定常状態を示す。
【００３３】
コンピューターシミュレーションされた具体例において、微粒子の１００％が、粒状多結晶シリコンが生成される流動層反応炉まで戻されるが、当該具体例において、時間の関数である反応炉内の微粒子の濃度を計算した。図３に示すように、当該反応炉における時間ゼロでの平均微粒子濃度は、微粒子を再循環させる前の定常状態微粒子濃度を表す。時間ゼロにおいて、再循環が開始され、当該コンピューターシミュレーションを用いて当該反応炉内の微粒子の平均濃度を時間の関数として計算した。当該濃度は急速に増加したが、新たな定常状態において水平となった。図３に示す結果は、当該反応炉システムにおいて微粒子が連続的に形成されることなく、微粒子が完全に再循環されることを裏付ける。換言すれば、１００％リサイクルを用いることにより、微粒子の濃度は、微粒子除去速度、微粒子が凝集する速度に等しいポイントの新たな定常状態に急速に達した。所定の時間平均定常状態における実際の微粒子密度は、コンピューターシミュレーションモデルにおける近似に依存して変動しうるが、当該システムの定性的挙動はそれにも拘わらず変わらない。
【００３４】
本発明若しくはその好ましい実施の形態の構成要素を導入する際、冠詞”ａ”、”ａｎ”、”ｔｈｅ”、及び”ｓａｉｄ”は、一以上の構成要素が存在することを意味することを意図している。”含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”、”含有する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”及び”有する（ｈａｖｉｎｇ）”なる用語は、包括的であることを意図し、挙げられた構成要素以外の別の要素が存在してもよいことを意味する。
【００３５】
上記に鑑み、本発明のいくつかの目的は達成され、他の有利な効果が得られることは理解されよう。
【００３６】
本発明の範囲を逸脱しない限り上記方法において様々変更しうるため、上記記載に含まれ添付の図面に示された全ての事項は例示であると解すべきであり、限定する意図ではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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