(57)【要約】【課題】熱伝達効率のよいリアクタのためのサセプタ配置を提供する。【解決手段】リアクタのためのサセプタ配置は、リアクタ中で使用されるプロセスガスを加熱するように構成されたヒータエレメントを含む。また、ヒータエレメントの径方向内向きに配置され、径方向内側プロセスガス経路に沿ってその中にプロセスガスをルーティングするように構成された内側サセプタ部分が含まれる。更に、ヒータエレメントの径方向外向きに配置され、径方向外側プロセスガス経路に沿ってその中にプロセスガスをルーティングするように構成された外側サセプタ部分が含まれ、径方向内側プロセスガス経路と径方向外側プロセスガス経路とは、流体結合され、ヒータエレメントから実質的に流体分離される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタのためのサセプタ配置であって、
前記リアクタ中で使用されるプロセスガスを加熱するように構成されたヒータエレメントと、
前記ヒータエレメントの径方向内向きに配置され、径方向内側プロセスガス経路に沿ってその中に前記プロセスガスをルーティングするように構成された内側サセプタ部分と、
前記ヒータエレメントの径方向外向きに配置され、径方向外側プロセスガス経路に沿ってその中に前記プロセスガスをルーティングするように構成された外側サセプタ部分と、
を備え、
前記径方向内側プロセスガス経路と前記径方向外側プロセスガス経路とが、流体結合され、前記ヒータエレメントから実質的に流体分離される、リアクタのためのサセプタ配置。
【請求項２】
前記内側サセプタ部分が、第１の内側サセプタ壁及び第２の内側サセプタ壁を備え、前記第１の内側サセプタ壁と前記第２の内側サセプタ壁とが、前記径方向内側プロセスガス経路を画定し、前記外側サセプタ部分が、第１の外側サセプタ壁及び第２の外側サセプタ壁を備え、前記第１の外側サセプタ壁と前記第２の外側サセプタ壁とが、前記径方向外側プロセスガス経路を画定する、請求項１に記載のサセプタ配置。
【請求項３】
前記径方向外側プロセスガス経路と前記径方向内側プロセスガス経路とを流体結合する端部プロセスガス経路を画定する端部サセプタ部分を更に備える、請求項１又は２に記載のサセプタ配置。
【請求項４】
前記内側サセプタ部分及び前記外側サセプタ部分が、黒鉛、炭化ケイ素被覆黒鉛、炭化ケイ素被覆炭素繊維、及び炭化ケイ素を含む炭化ケイ素系化合物のうちの少なくとも１つで形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項５】
前記外側サセプタ部分により画定される少なくとも１つの開口部であって、前記開口部が、その中にヒータ電極を受けるように構成される、開口部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項６】
前記リアクタが、テトラクロロシランと水素とを反応させてトリクロロシランと塩化水素とにすることによって、トリクロロシランを生成するように構成された水素化リアクタである、請求項１から５のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項７】
前記ヒータエレメントが、前記内側サセプタ部分と前記外側サセプタ部分とにより径方向に画定されたヒータ領域に配設される、請求項１から６のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項８】
前記ヒータ領域が、ヒータエレメント保護流体を用いてパージされる、請求項７に記載のサセプタ配置。
【請求項９】
前記ヒータエレメント保護流体が、ガス状のテトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、窒素、アルゴン、及び塩化水素のうちの少なくとも１つである、請求項８に記載のサセプタ配置。
【請求項１０】
前記ヒータエレメントが、前記内側サセプタ部分及び前記外側サセプタ部分に熱を均等に分布させるように配置される、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１１】
前記ヒータエレメントが、前記内側サセプタ部分及び前記外側サセプタ部分から等距離に配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１２】
前記内側サセプタ部分、前記外側サセプタ部分及び前記ヒータエレメントが、それぞれ円筒形である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１３】
前記端部サセプタ部分が、前記サセプタ配置の頂部領域に近接して配置される、請求項３に記載のサセプタ配置。
【請求項１４】
前記外側サセプタ部分と前記内側サセプタ部分との間に延びる底部サセプタ部分を更に備え、前記端部サセプタ部分と前記底部サセプタ部分と前記内側サセプタ部分と前記外側サセプタ部分とが、前記ヒータエレメントを包囲する、請求項１３に記載のサセプタ配置。
【請求項１５】
前記外側サセプタ部分の径方向外向きに配設される熱シールドを更に備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１６】
前記プロセスガスが、多量部の水素と、少量部の、テトラクロロシラン、クロロシラン、塩化水素、ポリシラン、及び炭素含有クロロシランのうちの少なくとも１つとを含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１７】
リアクタのためのプロセスガスを加熱する方法であって、
ヒータ領域内に配置されたヒータエレメントを加熱することであって、前記ヒータ領域が、外側サセプタ部分と内側サセプタ部分と端部サセプタ部分とにより少なくとも部分的に画定される、ことと、
前記外側サセプタ部分と前記内側サセプタ部分と前記端部サセプタ部分とによって画定され、それら各部分を通って延びるプロセスガス経路を通してプロセスガスをルーティングすることと、
を含み、
前記プロセスガス経路が前記ヒータエレメントから流体分離される、リアクタのためのプロセスガスを加熱する方法。
【請求項１８】
ガス状のテトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、窒素、アルゴン、及び塩化水素のうちの少なくとも１つを含むヒータエレメント保護流体を用いて、ヒータ領域をパージすることを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記内側サセプタ部分及び前記外側サセプタ部分に対して等しい分布で前記ヒータエレメントから熱を分布させることを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ヒータエレメントの径方向外向きの領域及び前記ヒータエレメントの径方向内向きの領域に沿った前記プロセスガス経路を通して前記プロセスガスをルーティングすることを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書には、リアクタ、より詳細には、熱交換リアクタのためのサセプタ配置、並びにリアクタのためのプロセスガスを加熱する方法が開示される。
【背景技術】
【０００２】
ある特定のリアクタは、その中で使用するためにプロセスガスを加熱することを必要とする。リアクタは、プロセスガスを加熱し、互いに反応させるサセプタスタックを含み得る。そのような加熱を必要とするリアクタの１つの特定のタイプは、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）の水素化反応を促進にするための、高温でのテトラクロロシラン及び水素（Ｈ２）を使用したトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）及び塩化水素の生成に関する。得られたトリクロロシランは、高純度（例えば、電子グレード及び／又はソーラーグレード）のポリシリコンを生成する、又は高純度化されて最終的に生成する、ために使用される。
【０００３】
上述の反応を得るために、プロセスガスは、サセプタの外側に配置されるヒータエレメントを用いて加熱される。ヒータエレメントは、サセプタの外壁を加熱し、放射及び対流エネルギーを介して熱伝達が生じる。熱エネルギーは次いで、サセプタ壁を通って、対流及び伝導性の熱伝達によってプロセスガス中へと伝導する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の外部配置型ヒータエレメントは、サセプタスタックに面して実際に発生する放射熱のおよそ半分になり、それにより、最適な熱伝達効率よりも少ない結果となる。更に、上述の構成におけるヒータエレメントの動作は、構造応力の増大につながる温度にヒータエレメントを維持することを必要とし、それにより、構成要素寿命が短くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的実施形態によれば、リアクタのためのサセプタ配置は、リアクタ中で使用されるプロセスガスを加熱するように構成されたヒータエレメントを含む。また、ヒータエレメントの径方向内向きに配置され、径方向内側プロセスガス経路に沿ってその中にプロセスガスをルーティングするように構成された内側サセプタ部分が含まれる。更に、ヒータエレメントの径方向外向きに配置され、径方向外側プロセスガス経路に沿ってその中にプロセスガスをルーティングするように構成された外側サセプタ部分が含まれ、径方向内側プロセスガス経路と径方向外側プロセスガス経路とは、流体結合され、ヒータエレメントから実質的に流体分離される。
【０００６】
別の例示的実施形態によれば、リアクタのためのプロセスガスを加熱する方法が提供される。方法は、ヒータ領域内に配置されたヒータエレメントを加熱することを含み、ヒータ領域は、外側サセプタ部分と内側サセプタ部分と端部サセプタ部分とにより少なくとも部分的に画定される。方法はまた、外側サセプタ部分と内側サセプタ部分と端部サセプタ部分とにより画定され、それら各部分を通って延びるプロセスガス経路を通してプロセスガスをルーティングすることを含み、プロセスガス経路はヒータエレメントから流体分離される。
【０００７】
本発明としてみなされる主題が具体的に指し示され、本明細書の末尾の特許請求の範囲において明確に特許請求される。以下の詳細な説明を添付図面と合わせて解釈すると、本発明の前述及び他の特徴部及び利点は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】リアクタの端部の部分概略図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａにおけるリアクタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１及び図２を参照すると、リアクタ１０の一部分が概略的に示されている。本明細書で開示する実施形態は、多数の種類の企図されたリアクタと共に採用され得るが、実施形態は、テトラクロロシランとも称されるシリコンテトラクロロシランの水素化に関連するリアクタとの使用において特に有益である。そのようなリアクタは、約６００℃よりも高い温度で水素ガスとテトラクロロシランとを接触させるプロセスを含む。同時に、反応する水素ガスとテトラクロロシランとの組み合わせはプロセスガスと称されるが、プロセスガスはまた、トリクロロシランなどの１つ以上の追加のクロロシラン、塩化水素、ヘキサクロロジシランなどのポリシラン、窒素、アルゴン、メタン、及び／又は、メチルトリクロロシラン若しくはメチルジクロロシランなどの炭素含有クロロシランを含み得ることを了解されたい。約６００℃を上回る温度におけるテトラクロロシランの水素化は、プロセスを行うためのリアクタとして知られている。しばしば、プロセスは、動作効率を増大させるために、約８００℃から１，４００℃の範囲内の温度で実行されるが、１，６００℃までの温度が採用され得る。リアクタに供給されるテトラクロロシラン、又は、テトラクロロシラン及び上述のその他のクロロシラン類と水素ガスとのモル比は、ここでの実施形態の実施には重要でない。高温において、プロセスガスの反応はテトラクロロシランを水素化して、上記で説明したように、電子グレート及びソーラーグレードのコンポーネントとしての価値を有するポリシリコンの生成において有用であるトリクロロシランを伴って、トリクロロシラン及び塩化水素を生成する。
【００１０】
リアクタ１０は、水素ガスとテトラクロロシランとの間の反応中にプロセスガス１４を収容するサセプタ配置１２を含む。従って、プロセスガス１４は、加熱及び反応のためにそこを通してルーティングされる。サセプタ配置１２は、第１の内側サセプタ壁１８と第２の内側サセプタ壁２０とを有する内側サセプタ部分１６を含む。第１の内側サセプタ壁１８と第２の内側サセプタ壁２０とは、本明細書では径方向内側プロセスガス経路２２と称するプロセスガス経路と共に、プロセスガス流路回路全体の一部であるプロセスガス経路を画定する。サセプタ配置１２はまた、第１の外側サセプタ壁２６と第２の外側サセプタ壁２８とを有する外側サセプタ部分２４を含む。第１の外側サセプタ壁２６と第２の外側サセプタ壁２８とは、本明細書では径方向外側プロセスガス経路３０と称するプロセスガス経路と共に、プロセスガス流路回路全体の一部であるプロセスガス経路を画定する。サセプタ配置１２の端部位置に近接して端部サセプタ部分３２が配置され、径方向外側プロセスガス経路３０と径方向内側プロセスガス経路２２とを流体結合する端部プロセスガス経路３４を画定する。サセプタ配置１２は、多数の構成で形成され得る。例示的な図示の実施形態では、サセプタ配置１２は、全体的に円筒形の幾何学的形状を有し、端部サセプタ部分３２は、構造全体の頂部に近接して配置されるが、端部サセプタ部分３２は、端部プロセスガス経路３４が径方向外側プロセスガス経路３０と径方向内側プロセスガス経路２２を流体結合する限り、底部位置又はそれらの間の何らかの領域を指し得ることを了解されたい。
【００１１】
サセプタ配置１２は、高温リアクタに好適な材料で構築される。例えば、サセプタ配置１２は、黒鉛、炭化ケイ素被覆黒鉛、炭化ケイ素被覆炭素繊維、炭化ケイ素を含む炭化ケイ素系化合物、又はそれらの組み合わせで形成され得る。前掲のリストは例示的なものにすぎず、限定を意図するものではない。
【００１２】
サセプタ配置１２を形成するために使用される高精度な材料にかかわらず、内側サセプタ部分１６は、それらの間に空間を設けて外側サセプタ部分２４の径方向内向きに配置される。より詳細には、第２の内側サセプタ壁２０は、第１の内側サセプタ壁１８の径方向外向きに配設され、第１の外側サセプタ壁２６は、第２の内側サセプタ壁２０の径方向外向きに配設され、第２の外側サセプタ壁２８は、第１の外側サセプタ壁２６の径方向外向きに配設される。内側サセプタ部分１６と外側サセプタ部分２４との間にヒータエレメント３６が配置される。特に、ヒータエレメント３６は、第２の内側サセプタ壁２０と第１の外側サセプタ壁２６との間に配置される。従って、ヒータエレメント３６は、サセプタ配置１２の内部位置に配設され、内部位置は本明細書においてヒータ領域３８と称される。
【００１３】
ヒータエレメント３６は、例えば、炭素、黒鉛又は炭化ケイ素被覆炭素複合物を含む、多数の好適な材料で形成され得る。ヒータエレメント３６の構成は、典型的には、内側サセプタ部分１６及び外側サセプタ部分２４の幾何学的形状と同様の円筒構造である。図示の実施形態では、ヒータエレメント３６は、サセプタ配置１２の底部部分４０に近接した位置から、端部サセプタ部分３２に近接した位置まで延びている。ヒータエレメント３６の高さは図示されるものから変動し得るが、典型的には、図示のように延び、以下に詳細に記載するように、ヒータエレメント３６からプロセスガス１４への熱伝達を最適化することを了解されたい。ヒータエレメント３６は、単一の単体構造として称され、示されているが、構造全体を形成するための複数の部品でヒータエレメント３６を形成し得ることを了解されたい。
【００１４】
いくつかの実施形態では、ヒータエレメント３６は、径方向外側プロセスガス経路３０及び径方向内側プロセスガス経路２２内を流れるプロセスガス１４への熱伝達を最適化するために、ヒータ領域３８内の、第２の内側サセプタ壁２０及び第１の外側サセプタ壁２６から実質的に等距離の位置に配置される。そのような配置は典型的には、プロセスガス１４に対する実質的に等しい熱分布を促進するが、特定の実施形態は、代替配置を用いて実質的に等しい熱分布を達成することができる。更に、内側サセプタ部分１６又は外側サセプタ部分２４のいずれかにより多くの熱を伝達することが望ましいことがある。従って、ヒータエレメント３６の精密な位置は、特定の適用例に応じて変動し得る。内側サセプタ部分１６及び外側サセプタ部分２４に対するヒータエレメント３６の厳密な位置にかかわらず、外側サセプタ部分２４は、電極４４がそこを通ってルーティングされ得る少なくとも１つの開口部４２を含む。プロセスガス１４に伝達される熱を発生させるために、電極４４は、外部エネルギー源（図示せず）に接続され、ヒータエレメント３６に電気接続される。図示の実施形態では、２つの電極４４の接続を可能にするために、２つの開口部４２が提供されている。外部電源をヒータエレメント３６に電気接続するために、より多くの又はより少ない電極及び開口部が採用されることが想到される。具体的には、２〜１０個の対応する電極の接続を可能にするために、２〜１０個の開口部をどこかに設け得るが、より典型的には、２〜４個の対応する電極の接続を可能するために、２〜４個の開口部が設けられる。
【００１５】
図２は、プロセスガス１４がそこを通してルーティングされる流路、即ち、径方向外側プロセスガス経路３０、端部プロセスガス経路３４及び径方向内側プロセスガス経路２２を示している。ヒータエレメント３６の配置に基づいて、ヒータエレメント３６からの放射熱伝達は、上記経路部分に実質的に均等に分布される。放射熱は、第１の外側サセプタ壁２６、第２の内側サセプタ壁２０及び内側端部部分壁４６を通して伝導される。プロセスガス１４の流路内の放射熱伝達及び対流熱伝達は次いで、プロセスガス１４に伝達され、それらを加熱する。サセプタ配置１２の外部にヒータエレメント３６を配置するのとは対照的に、サセプタ配置１２内のヒータエレメント３６の包囲されているという性質に基づいて、熱伝達の全てがプロセスガス１４に向けられる。
【００１６】
ヒータ領域３８内のヒータエレメント３６は、反応性プロセスガス１４から実質的に流体分離されている。これにより、ヒータエレメント３６の寿命が延びる。用語「実質的に」は、少量のプロセスガスがヒータ領域３８に漏出するという事実に基づいて用いられるが、想到される僅かな漏出量により、本明細書で説明される実施形態を意図された目的について実施できなくなるものではないことを理解されたい。流体分離を更に向上させるために、ヒータ領域３８は、ヒータエレメント保護流体４７を用いてパージされる。パージは、ヒータ領域３８内の圧力を増大させて、プロセスガス１４のいくらかがヒータエレメント３６に直接的に接触する可能性を低減する。ヒータエレメント保護流体４７は、ガス状の四塩化ケイ素、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、窒素、アルゴン及び塩化水素のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、ヒータエレメント保護流体４７は、排他的に、又は多量部のテトラクロロシランである。上記の保護流体は、水素ガスと比較して、典型的なヒータエレメント材料との反応性がより低いという特性に基づいて選択される。典型的には、プロセスガスの多量部は水素ガスであるが、これは必須ではない。水素ガスは、ヒータエレメント材料に対して極めて有害であることが分かっており、従って、ヒータ領域への水素ガスの漏出の低減又は防止が望ましい。前掲のリストは例示的なものにすぎず、限定を意図するものではない。ヒータエレメント保護流体４７に加えて又はその代わりに、何らかの他の好適な様式でヒータ領域３８を加圧してもよい。加圧が行われる様式にかかわらず、典型的には、ヒータ領域３６にプロセスガス１４が漏出するよりも、反応区画にヒータエレメント保護流体４７が漏出する可能性を高くするように、ヒータ領域３８内の圧力は、プロセスガス１４の反応区画内の圧力よりも高い。
【００１７】
所望の位置に多くの熱エネルギーを収容するように、サセプタ配置１２の径方向外向きの位置に熱シールド４８（図２）が固定され得る。具体的には、図示のとおり、熱シールド４８は、第２の外側サセプタ壁２８の径方向外向きに配置され得る。熱シールド４８は、ヒータエレメント３６の熱伝達効率を増大させるために、サセプタ配置１２に向かって熱を反射させる。アセンブリの反射特性を向上させるために、熱シールド４８の外部表面に沿って断熱材が配置され得る。
【００１８】
有利なことに、リアクタ１０の上述の実施形態は、より具体的には、サセプタ配置１２及びヒータエレメント３６は、ヒータが、外部配置型ヒータエレメント３６を有する実施形態におけるよりも低い最大温度で動作することを可能にする。これはプロセスガス１４に対するより効率的な熱伝達に起因し、それにより、ヒータエレメント３６に対する需要が低くなる。より低い温度における動作は、ヒータエレメント材料に対する損傷を低減し、経時的なヒータエレメント３６の故障を遅らせる。更に、本明細書で説明する実施形態が、ヒータエレメント３６内の温度勾配を外部配置型ヒータエレメントよりもおよそ３０％低減することをモデリングが示した。これが有益なのは、ヒータの異なるセクションが別様に膨張することに起因して、熱勾配がヒータ中に応力をもたらすためである。従って、より低い熱勾配は、関連する応力を著しく低減し、ヒータエレメント３６の寿命はるかに延長することにつながる。
【００１９】
本明細書に開示される構造及び方法は、少なくとも以下の実施形態を含む。
【００２０】
実施形態１：リアクタのためのサセプタ配置は、リアクタ中で使用されるプロセスガスを加熱するように構成されたヒータエレメントを含む。また、ヒータエレメントの径方向内向きに配置され、径方向内側プロセスガス経路に沿ってその中にプロセスガスをルーティングするように構成された内側サセプタ部分が含まれる。更に、ヒータエレメントの径方向外向きに配置され、径方向外側プロセスガス経路に沿ってその中にプロセスガスをルーティングするように構成された外側サセプタ部分が含まれ、径方向内側プロセスガス経路と径方向外側プロセスガス経路とは、流体結合され、ヒータエレメントから実質的に流体分離される。
【００２１】
実施形態２：内側サセプタ部分が、第１の内側サセプタ壁及び第２の内側サセプタ壁を備え、第１の内側サセプタ壁と第２の内側サセプタ壁とが、径方向内側プロセスガス経路を画定し、外側サセプタ部分が、第１の外側サセプタ壁及び第２の外側サセプタ壁を備え、第１の外側サセプタ壁と第２の外側サセプタ壁とが、径方向外側プロセスガス経路を画定する、実施形態１のサセプタ配置。
【００２２】
実施形態３：径方向外側プロセスガス経路と径方向内側プロセスガス経路とを流体結合する端部プロセスガス経路を画定する端部サセプタ部分を更に備える、実施形態１又は２のサセプタ配置。
【００２３】
実施形態４：内側サセプタ部分及び外側サセプタ部分が、黒鉛、炭化ケイ素被覆黒鉛、炭化ケイ素被覆炭素繊維、及び炭化ケイ素を含む炭化ケイ素系化合物のうちの少なくとも１つで形成される、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００２４】
実施形態５：外側サセプタ部分により画定される少なくとも１つの開口部であって、その開口部が、その中にヒータ電極を受けるように構成される、開口部を更に備える、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００２５】
実施形態６：リアクタが、テトラクロロシランと水素とを反応させてトリクロロシランと塩化水素とにすることによって、トリクロロシランを生成するように構成された水素化リアクタである、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００２６】
実施形態７：ヒータエレメントが、内側サセプタ部分と外側サセプタ部分とにより径方向に画定されたヒータ領域内に配設される、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００２７】
実施形態８：ヒータ領域が、ヒータエレメント保護流体を用いてパージされる、実施形態７のサセプタ配置。
【００２８】
実施形態９：ヒータエレメント保護流体が、ガス状のテトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、窒素、アルゴン、及び塩化水素のうちの少なくとも１つである、実施形態８のサセプタ配置。
【００２９】
実施形態１０：ヒータエレメントが、内側サセプタ部分及び外側サセプタ部分に熱を均等に分布させるように配置される、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００３０】
実施形態１１：ヒータエレメントが、内側サセプタ部分及び外側サセプタ部分から等距離に配置される、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００３１】
実施形態１２：内側サセプタ部分、外側サセプタ部分及びヒータエレメントがそれぞれ、円筒形である、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００３２】
実施形態１３：端部サセプタ部分が、サセプタ配置の頂部領域に近接して配置される、実施形態３のサセプタ配置。
【００３３】
実施形態１４：外側サセプタ部分と内側サセプタ部分との間に延びる底部サセプタ部分を更に備え、端部サセプタ部分と底部サセプタ部分と内側サセプタ部分と外側サセプタ部分とが、ヒータエレメントを包囲する、実施形態１３のサセプタ配置。
【００３４】
実施形態１５：外側サセプタ部分の径方向外向きに配設された熱シールドを更に備える、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００３５】
実施形態１６：プロセスガスが、多量部の水素と、少量部の、テトラクロロシラン、クロロシラン、塩化水素、ポリシラン、及び炭素含有クロロシランのうちの少なくとも１つとを含む、上記実施形態のいずれかのサセプタ配置。
【００３６】
実施形態１７：リアクタのためのプロセスガスを加熱する方法が提供される。方法は、ヒータ領域内に配置されたヒータエレメントを加熱することを含み、ヒータ領域は、外側サセプタ部分と内側サセプタ部分と端部サセプタ部分とにより少なくとも部分的に画定される。方法はまた、外側サセプタ部分と内側サセプタ部分と端部サセプタ部分とにより画定され、それら各部分を通って延びるプロセスガス経路を通してプロセスガスをルーティングすることを含み、プロセスガス経路はヒータエレメントから流体分離される。
【００３７】
実施形態１８：ガス状のテトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、窒素、アルゴン、及び塩化水素のうちの少なくとも１つを含むヒータエレメント保護流体を用いて、ヒータ領域をパージすることを更に含む、実施形態１７の方法。
【００３８】
内側サセプタ部分及び外側サセプタ部分に対して等分布でヒータエレメントから熱を分布させることを更に含む、実施形態１７の方法。
【００３９】
実施形態２０：ヒータエレメントの径方向外向きの領域及びヒータエレメントの径方向内向きの領域に沿ったプロセスガス経路を通してプロセスガスをルーティングすることを更に含む、実施形態１７の方法。
【００４０】
単数形の用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」には、文脈により明白に別段の記載がない限り、複数形の指示対象を含む。「又は」は、「及び／又は」を意味する。量に関して使用される修飾語「約」は、記述された値を含み、コンテキストにより規定される意味を有する（例えば、特定の量の測定値に関連する誤差の程度を含む）。表記「±１０％」は、示された測定値が、記述された値のマイナス１０％である量から、プラス１０％である量とすることができることを意味する。同一の構成要素又は特性を対象とする全ての範囲の終端点は、包含的であり、別個に組み合わせ可能である（例えば、「５重量％以下、又は５重量％から２０重量％」の範囲、は、「５重量％から２５重量％」の範囲の終端点及び全ての中間値を含む、等）。より幅広い範囲に加えたより狭い範囲又はより具体的な群の開示は、より幅広い範囲又はより大きい群を否定するものではない。
【００４１】
接尾辞「（ｓ／単数又は複数）」は、それが修飾する用語の単数形と複数形の双方を含むこと意図するものであり、それにより、その用語の少なくとも１つが含まれる（例えば、着色剤（単数又は複数）は少なくとも１つの着色剤を含む）。「任意選択の」又は「任意選択的に」は、後述する事象又は状況が生じることも生じないこともあること、並びに説明は、事象が生じる場合及び事象が生じない場合を含むことを意味する。特に断らない限り、本明細書で使用する技術的及び科学的な用語は、全て、本発明が属する技術分野における当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有する。「組み合わせ」は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物等を含む。
【００４２】
全ての引用された特許、特許出願及びその他の参考文献は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。ただし、本出願における用語が、組み込まれた参考文献の用語を矛盾する又はそれと競合する場合には、本出願の用語が、組み込まれた参考文献の競合する用語よりも優先する。
【００４３】
例示を目的として典型的な実施形態について記載してきたが、上記の説明は、本明細書の範囲を限定するものと見なすべきではない。従って、当業者には、本明細書の趣旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変更形態、適応形態及び代替形態が想到し得る。
【符号の説明】
【００４４】
１０    リアクタ
１２    サセプタ配置
１４    プロセスガス
１６    内側サセプタ部分
１８    第１の内側サセプタ壁
２０    第２の内側サセプタ壁
２２    径方向内側プロセスガス経路
２４    外側サセプタ部分
２６    第１の外側サセプタ壁
２８    第２の外側サセプタ壁
３０    径方向外側プロセスガス経路
３２    端部サセプタ部分
３４    端部プロセスガス経路
【図１】
2017011267.tif 000002
【図２】
2017011267.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月17日(2016.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタのためのサセプタ配置であって、
前記リアクタ中で使用されるプロセスガスを加熱するように構成されたヒータエレメントと、
前記ヒータエレメントの径方向内向きに配置され、径方向内側プロセスガス経路に沿ってその中に前記プロセスガスをルーティングするように構成された内側サセプタ部分と、
前記ヒータエレメントの径方向外向きに配置され、径方向外側プロセスガス経路に沿ってその中に前記プロセスガスをルーティングするように構成された外側サセプタ部分と、
を備え、
前記径方向内側プロセスガス経路と前記径方向外側プロセスガス経路とが、流体結合され、前記ヒータエレメントから実質的に流体分離される、リアクタのためのサセプタ配置。
【請求項２】
前記内側サセプタ部分が、第１の内側サセプタ壁及び第２の内側サセプタ壁を備え、前記第１の内側サセプタ壁と前記第２の内側サセプタ壁とが、前記径方向内側プロセスガス経路を画定し、前記外側サセプタ部分が、第１の外側サセプタ壁及び第２の外側サセプタ壁を備え、前記第１の外側サセプタ壁と前記第２の外側サセプタ壁とが、前記径方向外側プロセスガス経路を画定する、請求項１に記載のサセプタ配置。
【請求項３】
前記径方向外側プロセスガス経路と前記径方向内側プロセスガス経路とを流体結合する端部プロセスガス経路を画定する端部サセプタ部分を更に備える、請求項１又は２に記載のサセプタ配置。
【請求項４】
前記内側サセプタ部分及び前記外側サセプタ部分が、黒鉛、炭化ケイ素被覆黒鉛、炭化ケイ素被覆炭素繊維、及び炭化ケイ素を含む炭化ケイ素系化合物のうちの少なくとも１つで形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項５】
前記外側サセプタ部分により画定される少なくとも１つの開口部であって、前記開口部が、その中にヒータ電極を受けるように構成される、開口部を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項６】
前記リアクタが、テトラクロロシランと水素とを反応させてトリクロロシランと塩化水素とにすることによって、トリクロロシランを生成するように構成された水素化リアクタである、請求項１から５のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項７】
前記ヒータエレメントが、前記内側サセプタ部分と前記外側サセプタ部分とにより径方向に画定されたヒータ領域に配設される、請求項１から６のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項８】
前記ヒータ領域が、ヒータエレメント保護流体を用いてパージされ、
前記ヒータエレメント保護流体が、ガス状のテトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、窒素、アルゴン、及び塩化水素のうちの少なくとも１つである、請求項７に記載のサセプタ配置。
【請求項９】
前記ヒータエレメントが、前記内側サセプタ部分及び前記外側サセプタ部分に熱を均等に分布させるように配置される、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１０】
前記端部サセプタ部分が、前記サセプタ配置の頂部領域に近接して配置される、請求項３に記載のサセプタ配置。
【請求項１１】
前記外側サセプタ部分と前記内側サセプタ部分との間に延びる底部サセプタ部分を更に備え、前記端部サセプタ部分と前記底部サセプタ部分と前記内側サセプタ部分と前記外側サセプタ部分とが、前記ヒータエレメントを包囲する、請求項１０に記載のサセプタ配置。
【請求項１２】
前記外側サセプタ部分の径方向外向きに配設される熱シールドを更に備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１３】
前記プロセスガスが、多量部の水素と、少量部の、テトラクロロシラン、クロロシラン、塩化水素、ポリシラン、及び炭素含有クロロシランのうちの少なくとも１つとを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のサセプタ配置。
【請求項１４】
リアクタのためのプロセスガスを加熱する方法であって、
ヒータ領域内に配置されたヒータエレメントを加熱することであって、前記ヒータ領域が、外側サセプタ部分と内側サセプタ部分と端部サセプタ部分とにより少なくとも部分的に画定される、ことと、
前記外側サセプタ部分と前記内側サセプタ部分と前記端部サセプタ部分とによって画定され、それら各部分を通って延びるプロセスガス経路を通してプロセスガスをルーティングすることと、
を含み、
前記プロセスガス経路が前記ヒータエレメントから流体分離される、リアクタのためのプロセスガスを加熱する方法。
【請求項１５】
ガス状のテトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、モノクロロシラン、窒素、アルゴン、及び塩化水素のうちの少なくとも１つを含むヒータエレメント保護流体を用いて、ヒータ領域をパージすることを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【外国語明細書】
2017011267000001.pdf