專(zhuān)利名稱(chēng)：：制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造具有高純度的固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
：作為使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的技術(shù)，已知一種通過(guò)金屬氯化物氣體與還原劑氣體的氣相反應(yīng)來(lái)制造具有高純度的金屬的技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，揭露一種通過(guò)用氫氣氣相還原氯化鎳氣體來(lái)制造超細(xì)鎳粉的技術(shù)(例如，參見(jiàn)專(zhuān)利文件1和2)以及一種通過(guò)用氫氣或硫化氫氣體氣相還原氯化鎳、氯化銅或氯化銀氣體來(lái)制造鎳、銅或銀粉的技術(shù)(例如，參見(jiàn)專(zhuān)利文件3)。此外，指示一種用鋅或其它金屬的蒸氣氣相還原氯化鎵氣體的技術(shù)(例如，參見(jiàn)專(zhuān)利文件4),且此外，揭露一種通過(guò)用諸如鋅氣體的金屬還原劑氣相還原四氯化硅(SiC14)氣體來(lái)制造多晶硅的方法(例如，參見(jiàn)專(zhuān)利文件5和6)。具體來(lái)說(shuō)，使用具有高純度的多晶硅作為用于半導(dǎo)體的單晶硅的原料，且作為用于太陽(yáng)能電池的硅的原料。除對(duì)用于電子裝置和信息技術(shù)裝置中所用的高集成半導(dǎo)體的多晶硅的需求增加外，對(duì)作為用于太陽(yáng)能電池的硅的多晶硅的需求近來(lái)也快速擴(kuò)大，但此時(shí)，多晶硅的供應(yīng)能力不足且存在不能滿足市場(chǎng)需要的情形。多晶硅優(yōu)先向半導(dǎo)體用途供應(yīng)，且因此用作生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的原料的多晶硅必須為拉起用于半導(dǎo)體的單晶硅后坩堝中用過(guò)的殘余物和諸如單晶硅錠的切割廢料的碎片，從而用于太陽(yáng)能電池的多晶硅處于依賴(lài)于半導(dǎo)體工業(yè)在數(shù)量和品質(zhì)兩者方面的變化的情形，且始終短缺。已強(qiáng)烈地需要開(kāi)發(fā)一種以較大量且以低于現(xiàn)有技術(shù)的成本制造作為用于太陽(yáng)能電池的硅的原料的多晶硅的技術(shù)?，F(xiàn)今，商業(yè)上進(jìn)行的多晶硅的制造已通過(guò)西門(mén)子法(Siemensprocess)進(jìn)行，但這種工藝具有制造消耗率的高電力消耗率且制造裝置的操作為分批類(lèi)型，所以其生產(chǎn)效率低。因此，其不適合作為大量且低成本的制造方法。相比之下，關(guān)注使用用諸如鋅氣體的金屬還原劑氣相還原四氯化硅(SiC14)來(lái)制造多晶硅的方法，例如將四氯化硅和鋅(Zn)氣體饋入由石英制成的水平反應(yīng)器中以使多晶硅在所述反應(yīng)器中生長(zhǎng)。此外，通過(guò)諸如電解的方法將作為副產(chǎn)物的氯化鋅(ZnC12)分離為鋅和氯，且將所獲得的鋅再用作還原劑且將所獲得的氯用于四氯化硅的合成，由此使得能夠以再循環(huán)方法以大量且以低成本制造多晶硅。然而，在這種使用氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的技術(shù)中，存在所及未反應(yīng)的氣態(tài)原料污染的問(wèn)題。專(zhuān)利文件1:日本專(zhuān)利JPH4-365806A(1992)專(zhuān)利文件2:日本專(zhuān)利JPH8-246001(1996)專(zhuān)利文件3:日本專(zhuān)利JP2000-345218A專(zhuān)利文件4:日本專(zhuān)利JPHl-25922A(1989)專(zhuān)利文件5:日本專(zhuān)利JP2003-34519A專(zhuān)利文件6:日本專(zhuān)利JP2003-342016A本發(fā)明的發(fā)明者已進(jìn)行許多研究以解決在使用鋅氣體作為還原劑且使用四氯化硅氣體作為原料來(lái)制造多晶硅的方法中由反應(yīng)器的材料引起的污染問(wèn)題，且發(fā)現(xiàn)所述問(wèn)題通過(guò)將氯化硅氣體和還原劑氣體饋入特定垂直反應(yīng)器中，在氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴的尖端處產(chǎn)生多晶硅，且多晶硅從所述噴嘴的尖端向下生長(zhǎng)以防止多晶硅接觸反應(yīng)器壁的方式得以解決。然而，為進(jìn)一步改善品質(zhì)，希望建立一種盡可能多地降低由反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的影響的方法。此外，希望實(shí)現(xiàn)允許將落于反應(yīng)器的下部中的多晶硅從反應(yīng)器中連續(xù)取出，同時(shí)維持反應(yīng)器的溫度的方法。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備在制造方法、設(shè)備的結(jié)構(gòu)及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般制造固體產(chǎn)物的方法及設(shè)備又沒(méi)有適切的方法及結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。有鑒于上述現(xiàn)有的制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)i殳一種新的制造固體產(chǎn)物的方法和i殳備，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備存在的缺陷，而提供一種新的制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其使用通過(guò)具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的方法的制造方法和制造設(shè)備，其中所制造的固體產(chǎn)物未被含有由所述反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣污染，可達(dá)成較高純度，且可將所制造的固體產(chǎn)物從反應(yīng)器中連續(xù)取出，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的方法，其包含使用實(shí)質(zhì)上安置在垂直方向上的反應(yīng)器(下文稱(chēng)為垂直反應(yīng)器)進(jìn)行所述反應(yīng)的步驟；從所述反應(yīng)器的上部饋送具有多個(gè)組分的所述氣態(tài)原料的步驟；在反應(yīng)器的下部中形成由具有等于或大于氣態(tài)原料或以下廢氣的密度的密度的氣體(下文稱(chēng)為密封氣體)構(gòu)成的氣體層(下文稱(chēng)為密封氣體層)的步驟；沿所形成的密封氣體層的最上表面將含有由反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣從反應(yīng)器排出的步驟；以及將固體產(chǎn)物接收在下部的所述密封氣體層中的步驟。本發(fā)明構(gòu)成如下(1)使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的制造方法，其包含使用垂直反應(yīng)器進(jìn)行所述反應(yīng)的步驟；從反應(yīng)器的上部饋送所述具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的步驟；在反應(yīng)器的下部中形成由從反應(yīng)器的下部連續(xù)饋送的密封氣體構(gòu)成的密封氣體層的步驟；沿所形成的密封氣體層的最上表面將含有由反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料從反應(yīng)器排出的步戮以及將固體產(chǎn)物接收在下部的所述密封氣體層中的步驟。(2)如(1)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中所述密封氣體層具有向上的線速度(linearvelocity),且所述線速度具有等于或大于防止廢氣擴(kuò)散到密封氣體層中的速度的值。(3)如(1)或(2)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中密封氣體層具有溫度梯度，即下層部分的溫度低且上層部分的溫度高。(4)如(1)到(3)中任一項(xiàng)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中所述密封氣體為具有等于或大于所述原料氣體的最高密度，但小于通過(guò)反應(yīng)所制造的固體產(chǎn)物的密度的密度的氣體。(5)如(1)到(4)中任一項(xiàng)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中所述具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料為氯化硅氣體和還原劑氣體，且所述固體產(chǎn)物為多晶硅。(6)如(1)到(4)中任一項(xiàng)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中饋入反應(yīng)器的下部的具有高密度的氣體為氯化硅氣體。(7)如(5)或(6)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中所述垂直反應(yīng)器在外部周?chē)砻嫔暇哂屑訜針?gòu)件，具有從反應(yīng)器的上部安裝進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)部的氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴以及從反應(yīng)器的上部安裝進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)部的還原劑氣體進(jìn)料噴嘴，且在所述氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴的尖端處具有多晶硅的晶體生長(zhǎng)點(diǎn)。(8)如(7)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中所述多晶硅在反應(yīng)器中向下生長(zhǎng)。(9)如(8)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中通過(guò)伴隨多晶硅生長(zhǎng)的自身重量的增加或通過(guò)外部物理方式使在反應(yīng)器中向下生長(zhǎng)的多晶硅而落下且被接收在形成于下部中的密封氣體層中。(10)如(5)到(9)中任一項(xiàng)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中在形成于反應(yīng)器的下部中的密封氣體層中形成具有溫度梯度的氣體層和在如(5)到(10)、中任:項(xiàng)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，、其體層且維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的氣體層中。(12)如(5)到(11)中任一項(xiàng)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中所述氯化硅氣體為四氯化硅氣體且所述還原劑氣體為氣態(tài)鋅。(13)如(12)所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其中由饋入反應(yīng)器的下部的四氯化硅氣體形成的密封氣體層具有向上的線速度，且所述線速度在4mm/s到100mm/s的范圍內(nèi)。(14)一種使用垂直反應(yīng)器的使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其包含位于所述反應(yīng)器的上部上的多個(gè)用于氣態(tài)原料的進(jìn)料口、用于連續(xù)饋送密封氣體以由提供于反應(yīng)器下部的氣體形成密封氣體層的氣體進(jìn)料口、以及用于在所形成的密封氣體層的最上表面上方的位置處排出含有由所述反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣的排氣口，其中所述密封氣體層具有維持在等于或大于防止所述廢氣擴(kuò)散到密封氣體層中的速度的較高值的向上線速度，且具有溫度梯度，即下層部分的溫度低且上層部分的溫度高，且使固體產(chǎn)物落下并接收在所述下部的密封氣體層中。(15)如(14)所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其中所述具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料為氯化硅氣體和還原劑氣體，且所述固體產(chǎn)物為多晶硅。(16)如(15)所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其中所述垂直安置的反應(yīng)器在外部周?chē)砻嫔暇哂屑訜針?gòu)件，且所述位于反應(yīng)器的上部上的多個(gè)用于氣態(tài)原料的進(jìn)料口為從反應(yīng)器的上部安裝進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)部的氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴和還原劑氣體進(jìn)料噴嘴，且所述還原劑氣體進(jìn)料噴嘴經(jīng)安置以便其開(kāi)口的高度高于所述氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴的開(kāi)口的高度。(17)如(15)或(16)所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其中所述制造設(shè)備具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中形成于反應(yīng)器的下部中的密封氣體層由具有溫度梯度的氣體層和在其上表面上接觸所述氣體層且維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的氣體層構(gòu)成，且將多晶硅接收并儲(chǔ)存在維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的所述氣體層中。(18)如(15)到(17)中任一項(xiàng)所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其中所述制造設(shè)備具有用于加熱并饋送作為氯化硅氣體的四氯化硅氣體的裝置，用于饋送作為還原劑氣體的呈氣態(tài)鋅形式的金屬鋅的裝置，以及用于加熱并饋送作為密封氣體的四氯化硅氣體的裝置。(19)如(17)或(18)所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其中用于接收并儲(chǔ)存形成于處于形成于反應(yīng)器的下部中的密封氣體層中且維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的氣體層中的多晶硅的部分的溫度在10(TC到30(TC的范圍內(nèi)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果通過(guò)使用本發(fā)明的制造方法和制造設(shè)備，所制造的固體產(chǎn)物未污染有含有由反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣，且因此可制造具有高純度的固體產(chǎn)物且從反應(yīng)器中連續(xù)取出固體產(chǎn)物。舉例來(lái)說(shuō)，在所述固體產(chǎn)物為多晶硅的情況下，固體產(chǎn)物直接產(chǎn)生在配備在位在垂直方向上的反應(yīng)器(下文稱(chēng)為垂直反應(yīng)器)的上側(cè)上的氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴下方，向下連續(xù)生長(zhǎng)而不接觸反應(yīng)器壁，且因其自身重量或通過(guò)物理方式(例如，通過(guò)向從氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴向下產(chǎn)生的多晶硅施壓)從噴嘴落下的多晶硅被作為產(chǎn)物接收而不降低品質(zhì)。在本發(fā)明的制造方法中，將含有由具有多個(gè)組分(例如，氯化硅氣體和還原劑氣體)的氣態(tài)原料的反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣從由從反應(yīng)器的下部連續(xù)饋送的密封氣體形成的密封氣體層(充當(dāng)防止廢氣流入下層部分且進(jìn)一步形成多晶硅的儲(chǔ)存環(huán)境)的上部連續(xù)排出。因此，所述密封氣體層并不經(jīng)歷廢氣的擴(kuò)散或內(nèi)流，且因此即使降低溫度，也不會(huì)發(fā)生廢氣組分的冷凝。此外，將固體產(chǎn)物(例如，多晶硅)快速接收在這一密封氣體層中，由此防止由廢氣引起的品質(zhì)降低以制造所述具有高純度的固體產(chǎn)物(例如，多晶硅)。此外，氯化硅氣體與還原劑氣體的還原反應(yīng)的溫度必須維持在優(yōu)選800。C到1200。C，且更優(yōu)選850。C到1050。C的范圍內(nèi)，但在這些溫度條件下具有耐久性的材料是有限的。然而，在本發(fā)明中，通過(guò)形成具有溫度梯度的密封氣體層，可將密封氣體層的下層部分的溫度降低到足夠低于還原反應(yīng)溫度的溫度，盡管所述溫度等于或高于不會(huì)發(fā)生構(gòu)成密封氣體層的組分的冷凝、同時(shí)密封氣體層的上層維持在最適合作為還原反應(yīng)溫度的溫度。在這一溫度下具有耐久性的材料可容易得到，且甚至可使用在高溫條件下接觸固體產(chǎn)物(例如，多晶硅)時(shí)影響品質(zhì)的材料而在降低溫度后不對(duì)品質(zhì)有任何影響。此外，使用本發(fā)明的制造方法，通過(guò)利用使用幾乎不在高溫下使用的材料的裝置變?yōu)榭赡芮铱扇菀桌每膳c所述制造方法組合使用的大量技術(shù)等等的方式減少裝置設(shè)計(jì)方面的限制。本發(fā)明的制造方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)立的兩個(gè)必要條件(即制造固體產(chǎn)物所必需的高溫條件以及在最大程度上維持固體產(chǎn)物的品質(zhì)的低溫條件)，處理產(chǎn)物和裝置材料，而不矛盾。如上文所迷，用以防止由污染固體產(chǎn)物而引起的品質(zhì)損失、減少可使用材料的限制以及擴(kuò)大裝置設(shè)計(jì)的自由度的本發(fā)明的制造方法使得能夠連續(xù)且又以相對(duì)低的成本大量制造具有高純度的固體產(chǎn)物。此外，根據(jù)上述理由，所獲得的固體產(chǎn)物具有高純度，且所獲得的多晶硅不僅可用作用于太陽(yáng)能電池的硅的原料，而且也可用作用于半導(dǎo)體的硅的原料(具有99.99w"/?；蚋撸覂?yōu)選99.999w"/?；蚋叩募兌?。關(guān)于進(jìn)行本發(fā)明的最佳方式，將舉例闡明使用氯化硅氣體與還原劑氣體的氣相反應(yīng)來(lái)制造多晶硅。在這一反應(yīng)中，使用垂直反應(yīng)器，且分別從反應(yīng)器的上部向下插入的氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴和還原劑氣體進(jìn)料噴嘴饋送氯化硅氣體和還原劑氣體。通過(guò)兩種氣體的反應(yīng)，在所述氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴的尖端處產(chǎn)生多晶硅，其從噴嘴的尖端向下生長(zhǎng)。在所述垂直反應(yīng)器的下部中，使用具有等于或大于氯化硅氣體、還原劑氣體和由反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體的最高密度的密度的氣體作為密封氣體來(lái)形成密封氣體層，將所產(chǎn)生的多晶硅連續(xù)或間歇地接收在所述密封氣體層中，且將由反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣(含有由反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的氣體)從密封氣體層上方的位置處連續(xù)排出。優(yōu)選地，通過(guò)從反應(yīng)器的下部連續(xù)饋送密封氣體(優(yōu)選氯化硅氣體)形成密封氣體層，其以大于防止廢氣擴(kuò)散到密封氣體層中所必需的速度的線速度上升，將廢氣從反應(yīng)器連續(xù)排出，且將密封氣體層的最上層與廢氣一起緩慢排出。分離所排出的密封氣體以用于反應(yīng)循環(huán)。優(yōu)選地，密封氣體在上部與下部之間具有溫度梯度，且密封氣體層的下層部分處于足夠低于還原反應(yīng)溫度的溫度下，盡管所述溫度等于或高于不會(huì)發(fā)生密封氣體(例如，氯化硅氣體)的冷凝的溫度，但密封氣體層的上層部分維持在最適合作為還原反應(yīng)溫度的溫度。所產(chǎn)生且從氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴的尖端向下生長(zhǎng)的多晶硅因其自身重量或通過(guò)物理方式而連續(xù)或間歇地落下后，將其快速接收并儲(chǔ)存在密封氣體層中，此消除多晶硅與廢氣之間的接觸且可防止由廢氣引起的污染。綜上所述，本發(fā)明提供通過(guò)使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的方法的制造方法和制造設(shè)備，其中所制造的固體產(chǎn)物未被含由反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣污染，可達(dá)成較高純度，且可從反應(yīng)器中連續(xù)取出制造的固體產(chǎn)物。本發(fā)明提供的制造方法和制造設(shè)備，所述方法包含使用安置在垂直方向上的反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)的步驟；從反應(yīng)器的上部饋送具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的步驟；在反應(yīng)器的下產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣的步驟；、以及將固體產(chǎn)物接收在下部的密封氣體層中的步驟。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。圖1是繪示根據(jù)本發(fā)明的制造具有高純度的多晶硅的方法的基本構(gòu)造的示意圖，且箭頭示意性表示各層中的氣流。其是示意性繪示在廢氣抽出位置處使副產(chǎn)物氣體從還原反應(yīng)層10向下流動(dòng)的速度(力)和形成于下側(cè)中的密封氣體層所具有的向上且防止其反向的速度(力)平衡且將其在這一位置處從系統(tǒng)排出、同時(shí)抑制副產(chǎn)物氣體侵入的方法的示意圖。圖2是用于尋找防止廢氣擴(kuò)散或內(nèi)流到密封氣體層中的方法且又獲得最佳條件的測(cè)試設(shè)備的方塊圖。圖3是繪示密封氣體層的線速度與氯化鋅進(jìn)入密封氣體層中的擴(kuò)散冷凝量之間的關(guān)系的圖。其指出通過(guò)增加密封氣體層的線速度來(lái)抑制氯化鋅的內(nèi)流和冷凝，且其可在特定線速度或更高線速度下幾乎完全受到抑制。另外，'T'的意思是wt"/。。圖4是實(shí)例2中所用的具有圖1中所示的本發(fā)明基本構(gòu)造的測(cè)試設(shè)備的粗略方塊圖。數(shù)字和符號(hào)的描述1反應(yīng)器2氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴3還原劑氣體進(jìn)料噴嘴4廢氣抽出管5產(chǎn)物接收裝置6a密封氣體引入管(1)6b密封氣體引入管(2)6c用于加熱并饋送密封氣體的裝置7汽化裝置熔化爐8b蒸發(fā)爐9加熱爐10還原反應(yīng)層20密封氣體加熱層30儲(chǔ)存層40反應(yīng)器加熱爐50用于回收還原劑氯化物的貯槽60氯化硅的冷凝器70用于加熱并產(chǎn)生氯化鋅氣體的裝置100管狀聚集多晶硅還原劑B氯化硅C多晶硅D固體含量(還原劑氯化物+未反應(yīng)的鋅+硅粒)EF氣體組分(未反應(yīng)的氯化硅+密封氣體)G氣體處理裝置H平4軒氣體具體實(shí)施方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的制造固體產(chǎn)物的方法和設(shè)備其具體實(shí)施方式、方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。下文將參看圖式詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明制造固體產(chǎn)物的制造方法和制造設(shè)備，例如制造具有高純度的多晶硅的制造方法和制造設(shè)備。例示本發(fā)明的制造具有高純度的多晶硅的制造設(shè)備使用具有圖1中所示的構(gòu)造的近圓筒形反應(yīng)器1。垂直安置的反應(yīng)器1由三個(gè)層構(gòu)成，且具有在最上部具有還原反應(yīng)層10、在下部中具有溫度梯度的密封氣體加熱層20和在更下部中的儲(chǔ)存部分30的結(jié)構(gòu)；且將氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2和還原劑氣體進(jìn)料噴嘴3各自從反應(yīng)器1的上部向下插入。為闡明本發(fā)明以便于理解，本發(fā)明范例中的密封氣體層繪示為由兩個(gè)層構(gòu)成的密封氣體層，即密封氣體加熱層20和儲(chǔ)存層(storagelayer)30,但可提供由其功能分離的許多其它層，且這些層也可整合到具有組合功能的層中。廢氣抽出管4安置在密封氣體加熱層20的上部中的某處。密封氣體引入管(introducing12pipe)6a安置在密封氣體加熱層20的下部中的某處。此外，產(chǎn)物接收裝置(productaccommodationdevice)5可連接于儲(chǔ)存部分30以耳又出產(chǎn)物，且此外，密封氣體引入管6b可根據(jù)需要與其連接。在密封氣體層具有擁有許多其它層的結(jié)構(gòu)的情況下，可在需要多階段單獨(dú)引入密封氣體時(shí)提供大量密封氣體引入管。關(guān)于這個(gè)反應(yīng)器1的內(nèi)部溫度，將還原反應(yīng)層IO設(shè)為最適合于還原反應(yīng)的溫度，將儲(chǔ)存部分30設(shè)為高于使密封氣體冷凝的溫度，但足夠低于還原反應(yīng)溫度的溫度，且密封氣體加熱層20具有溫度梯度以便上部處于還原反應(yīng)溫度下且下部處于儲(chǔ)存部分溫度下。在將各層維持在預(yù)定溫度的狀況下，將密封氣體從密封氣體引入管6a,且必要時(shí)也從密封氣體引入管6b引入反應(yīng)器1中以用密封氣體充填密封氣體加熱層20和儲(chǔ)存部分30的內(nèi)部，且接著將氯化硅氣體和還原劑氣體通過(guò)各個(gè)噴嘴饋入反應(yīng)器1。氣相反應(yīng)在具有所述構(gòu)造的反應(yīng)器中進(jìn)行，且以管狀形狀聚集的多晶硅100在氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2的開(kāi)口末端處向下生長(zhǎng)。從還原劑氣體進(jìn)料噴嘴3饋入反應(yīng)器1的還原劑氣體具有低密度，且因此其通過(guò)從反應(yīng)器的上部擴(kuò)散來(lái)充填反應(yīng)器l。另一方面，從氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2饋送的具有高密度的氯化硅氣體擴(kuò)散，同時(shí)直接向下下降，且由還原劑氣體還原以產(chǎn)生多晶硅(下文稱(chēng)為管狀聚集(tubularaggregation)多晶硅)。含有由反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣具有比密封氣體低的密度，且因此其從安置在密封氣體加熱層20的上部中的排氣抽出管4快速排出。通過(guò)繼續(xù)反應(yīng)使管狀聚集多晶硅生長(zhǎng)到某種程度(extent)后，其因其自身重量或通過(guò)機(jī)械震動(dòng)從噴嘴落下，以下降到反應(yīng)器的下部中。之后，如果進(jìn)一步連續(xù)饋送原料，那么在氯化硅進(jìn)料噴嘴2處生長(zhǎng)新管狀聚集多晶硅塊。落下的管狀聚集多晶硅離開(kāi)還原反應(yīng)層10，穿過(guò)密封氣體加熱層20，且接著到達(dá)儲(chǔ)存層30。儲(chǔ)存層30的內(nèi)部填滿溫度維持在與反應(yīng)層的溫度相比足夠低的溫度下的密封氣體，且通過(guò)連續(xù)引入密封氣體防止含有由反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣擴(kuò)散到密封氣體中，且因此可防止由廢氣組分引起的對(duì)落下的管狀聚集多晶硅的品質(zhì)的影響。此外，儲(chǔ)存部分的溫度可設(shè)為與反應(yīng)層的溫度相比足夠低的溫度，從而可防止由構(gòu)成儲(chǔ)存部分的裝置材料與管狀聚集多晶硅之間的接觸引起的對(duì)品質(zhì)的影響。需要所述密封氣體不影響還原反應(yīng)和所制造的管狀聚集多晶硅的品質(zhì)。也需要具有等于或大于所用的原料和所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體的氣體密度且低于在還原反應(yīng)溫度下待獲得的固體產(chǎn)物的氣體密度的氣體密度。當(dāng)使用鋅作為還原劑時(shí)，使用氯化硅作為優(yōu)選密封氣體，因?yàn)槠湓诜磻?yīng)溫度下具有高于鋅氣體或氯化鋅氣體的密度。此外，其是與原料相同種類(lèi)的材料，所以其更優(yōu)選，因?yàn)槠涔灿猛宦然鑳?chǔ)存設(shè)施，從而易于接收且其可重復(fù)使用。最優(yōu)選使用四氯化硅作為氯化硅，因?yàn)槠錃怏w密度與作為廢氣中的主要組分的鋅氣體和氯化鋅氣體相比較高，且此外其為容易得到的材料。密封氣體的引入速度需要設(shè)為大于防止廢氣組分?jǐn)U散和內(nèi)流到密封氣體中所必需的線速度(linearvelocity)的速度。在以合適的速度引入密封氣體時(shí)，通過(guò)密封氣體所具有的相對(duì)于圖1中箭頭所示的從還原反應(yīng)層10擴(kuò)散和流動(dòng)到密封氣體層20中的速度的從下面向上的線速度，以及通過(guò)其密度與廢氣密度之間的差異，將廢氣導(dǎo)向廢氣抽出管4。引入密封氣體和連續(xù)抽出廢氣使得能夠防止廢氣擴(kuò)散到密封氣體中。密封氣體優(yōu)選地在反應(yīng)器外部預(yù)加熱且接著引入。此外，必要時(shí)，也可在冷卻后或以液體形式引入以利用汽化潛熱(latentheat)控制溫度。由反應(yīng)層和儲(chǔ)存層溫度、密封氣體的流速以及熱量平衡計(jì)算密封氣體加熱層20的層高度，且此外，可由實(shí)驗(yàn)得到必需高度。將儲(chǔ)存層30控制在必需溫度范圍內(nèi)，且確保通過(guò)反應(yīng)生長(zhǎng)且接著落下的管狀聚集多晶硅在單位時(shí)間內(nèi)的量和尺寸，其在單位時(shí)間內(nèi)使用取出裝置的取出量，以及必需高度與體積。更優(yōu)選地，選擇并使用具有足以經(jīng)得起由落下管狀聚集多晶硅引起的損壞的強(qiáng)度以及甚至當(dāng)接觸管狀聚集多晶硅時(shí)對(duì)品質(zhì)不產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)使用本發(fā)明的制造方法，與還原反應(yīng)層10的溫度相比，儲(chǔ)存層30的溫度可顯著降低，從而所獲得的多晶硅的品質(zhì)符合其標(biāo)準(zhǔn)，即使使用容易得到的材料(例如，耐酸性強(qiáng)化不銹材料)。廢氣抽出管4不受特別限制，只要其結(jié)構(gòu)可流暢地排出含有由反應(yīng)產(chǎn)密封氣體。甚至在合并本發(fā)明的制造方法的情況下，還原反應(yīng)層10的高度并不受很大程度的影響。還原反應(yīng)層1Q與密封氣體加熱層2Q之間的邊界部分產(chǎn)生朝向廢氣抽出管的橫向線速度，所以還原反應(yīng)層IO可根據(jù)與不合并本發(fā)明的制造方法相同的概念來(lái)設(shè)計(jì)。關(guān)于使用還原劑的氯化硅的還原反應(yīng)的方法，關(guān)鍵點(diǎn)將在以下描述。優(yōu)選地，氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2安置在與反應(yīng)器1的壁離開(kāi)的預(yù)定位置處，且至于還原劑氣體進(jìn)料噴嘴3,其噴嘴口安置在高于氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2的噴嘴口高度的高度。氯化硅進(jìn)料噴嘴2的尖端優(yōu)選地經(jīng)加工以具有使氣流向下的氣體引導(dǎo)構(gòu)件。在提供多個(gè)氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴和多個(gè)還原劑氣體進(jìn)料噴嘴的情況下，優(yōu)選以考慮各個(gè)噴嘴之間的距離不相互干擾反應(yīng)且也考慮反應(yīng)器的直徑的方式提供所述噴嘴。還原劑氣體的進(jìn)料速度不受特別限制，只要其是不干擾氯化硅氣體在反應(yīng)器中流動(dòng)的速度，但氯化硅氣體的進(jìn)料速度必須是不引起紊流的速度。還原劑氣體進(jìn)料噴嘴3的安裝位置和數(shù)目不受特別限制，只要其滿足還原劑氣體在容器中的足夠擴(kuò)散。本發(fā)明的制造方法的特征在于，通過(guò)從反應(yīng)器的下部連續(xù)饋送的氯化硅將含有由氯化硅氣體與還原劑氣體的反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣從形成于垂直反應(yīng)器內(nèi)部的下部中的密封氣體層的上部排出，此防止廢氣擴(kuò)散或內(nèi)流到密封氣體層中。從圖3中所示的使用氯化鋅氣體和四氯化硅氣體的測(cè)試結(jié)果可看出，顯然氯化鋅氣體從由四氯化硅氣體形成的密封氣體層的上部排出且由此可充分減少由氯化鋅氣體擴(kuò)散或內(nèi)流到密封氣體層中引起的冷凝。此外，這種效應(yīng)與朝向密封氣體層的上側(cè)的線速度的增加成比例變大。具體來(lái)說(shuō)，如果朝向上側(cè)的線速度在4mm/s到100inrn/s的范圍內(nèi)，那么可幾乎完全防止擴(kuò)散—或內(nèi)流(inflow)。高純度的多晶硅的方法所必需的基本方法和構(gòu)造；'下文將闡S并入實(shí);示生產(chǎn)線(productionline)的本發(fā)明方法。圖4是繪示制造多晶硅的生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)例的示意圖，其中合并有根據(jù)本發(fā)明的制造具有高純度的多晶硅的方法。然而，本發(fā)明并不限于這些描述，但包含所謂所屬領(lǐng)域中的那些范圍可適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中的整體描述添加修改的范圍。通過(guò)反應(yīng)器加熱爐40加熱反應(yīng)器1,且分別將還原反應(yīng)層10、密封氣體加熱層20和儲(chǔ)存層30維持在合適的溫度下。通過(guò)熔化爐(fusionfurnace)8a、蒸發(fā)爐(evaporationfurnace)8b或類(lèi)似物使還原劑A氣化，且通過(guò)汽化裝置7或類(lèi)似物使氯化硅B氣化。通過(guò)在反應(yīng)器1之前提供的加熱爐(heatingoven)9將經(jīng)氣化的還原劑A和經(jīng)氣化的氯化硅B加熱到在80(TC到1200。C范圍內(nèi)的適合于還原反應(yīng)的溫度，且將其饋入反應(yīng)器l。將還原反應(yīng)層10的溫度維持在80(TC到1200。C的范圍內(nèi)。將儲(chǔ)存層30的溫度維持在密封氣體的冷凝溫度到約30(TC的范圍內(nèi)。從用于加熱并饋送密封氣體6c的裝置通過(guò)密封氣體進(jìn)料管6a和6b饋送密封氣體E。通過(guò)外部加熱且必要時(shí)通過(guò)改變密封氣體的引入溫度控制密封氣體加熱層20，以便其上部處于還原反應(yīng)層10的溫度下且其下部處于儲(chǔ)存層30的溫度下。通過(guò)從還原劑氣體進(jìn)料噴嘴3饋送的還原劑氣體快速還原從氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2饋入反應(yīng)器1中的氯化硅氣體以提供硅。使所產(chǎn)生的硅朝向氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2下部生長(zhǎng)，同時(shí)從噴嘴的尖端開(kāi)始以管狀形狀聚集為多晶硅。當(dāng)這一管狀聚集多晶硅100的長(zhǎng)度生長(zhǎng)到某種程度時(shí)，其因其自身重量或通過(guò)物理或機(jī)械方式從噴嘴落下，以下降到反應(yīng)器的下部中。之后，當(dāng)進(jìn)一步連續(xù)饋送原料時(shí)，新管狀聚集多晶硅100塊從氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2的尖端開(kāi)始生長(zhǎng)。在反應(yīng)器1內(nèi)部生長(zhǎng)的管狀聚集多晶硅100穿過(guò)密封氣體加熱層20落下到儲(chǔ)存層30中。在密封氣體層中由這一落下引起的干擾和氣流在還原反應(yīng)層中的干擾是暫時(shí)的，且因此，如果密封氣體層具有足夠高度，那么對(duì)反應(yīng)和晶體生長(zhǎng)無(wú)影響。有可能經(jīng)由快門(mén)型閥門(mén)等將多晶硅C從儲(chǔ)存層30中取出到產(chǎn)物接收裝置5中。在從廢氣抽出管4抽出的廢氣中，包含還原劑氯化物(例如，氯化鋅)、未反應(yīng)的氯化硅、未反應(yīng)的還原劑和反應(yīng)器1內(nèi)部的管狀聚集多晶硅100的多晶硅顆粒。使用用于回收還原劑氯化物50的貯槽(tank)、氯化硅60的冷凝器或其它構(gòu)件，個(gè)別地分離并回收還原劑氯化物、未反應(yīng)的還原劑和其它物質(zhì)的固體含量D，以及諸如未反應(yīng)的氯化硅和密封氣體的氣體組分F,將其重復(fù)使用。通過(guò)廢氣處理裝置G適當(dāng)?shù)靥幚聿豢芍貜?fù)使用的排出氣體或類(lèi)似物。在還原反應(yīng)層10中，多晶硅100的硅晶體以管狀聚集且生長(zhǎng)以便從氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴2的尖端垂下，所以其并不接觸反應(yīng)器的內(nèi)壁表面，且不受反應(yīng)器材料污染。出于上文所述的原因，存在構(gòu)成反應(yīng)器的材料非常不受限制的優(yōu)點(diǎn)，且作為反應(yīng)器的材料，可使用經(jīng)得起使用溫度范圍內(nèi)的溫度的材料，諸如石英和碳化硅。儲(chǔ)存層30直接接收生長(zhǎng)并落下的多晶硅，且直接接觸多晶硅。然而，在本發(fā)明中，儲(chǔ)存層30內(nèi)部的溫度與反應(yīng)溫度相比顯著較低，且維持在等于或高于密封氣體的冷凝溫度的溫度且優(yōu)選地維持在30(TC或更低的溫度下，從而與存在于高溫環(huán)境中相比其對(duì)材料的污染受到顯著抑制?？墒褂镁哂袑?duì)密封氣體的抗性、足以經(jīng)得起由落下多晶硅100塊引起的損壞的強(qiáng)度的材料，諸如具有耐酸性的不銹材料。在密封氣體加熱層20中，其上部處于還原反應(yīng)溫度下，且其下部處于儲(chǔ)存層溫度下。因此，這一部件始終含有由溫度梯度引起的熱應(yīng)力，所以材料的選擇也必須考慮對(duì)這一熱應(yīng)力(heatstress)的抗性(resistance)?？墒褂媒?jīng)得起使用溫度范圍內(nèi)的溫度的材料，諸如石英和碳化硅，且也可在具有較低溫度的儲(chǔ)存層附近使用不銹鋼或類(lèi)似物。更有利的是，儲(chǔ)存層30的溫度優(yōu)選低至30(TC或更低，由此使得能夠使用各種材料。在儲(chǔ)存層30中，經(jīng)由快門(mén)型閥門(mén)(shuttertypevalve)容易安裝具有氣體替換功能和產(chǎn)物取出功能的產(chǎn)物接收裝置。通過(guò)使用這一產(chǎn)物接收裝置，多晶硅C可容易地從儲(chǔ)存層30中取出，同時(shí)保持還原反應(yīng)在反應(yīng)器1中的還原反應(yīng)層10的上部中進(jìn)行。出于上文所述的原因，本發(fā)明的制造方法使得能夠建立連續(xù)獲得具有高純度的多晶硅，而不停止操作和穩(wěn)定大量制造具有高純度的便宜多晶硅的工藝。本發(fā)明中所用的氯化硅是選自以SimHnC12m+2-n(m為1到3的整數(shù)'n為0或0以上的整數(shù)，但不超過(guò)2m+2)表示的氯化矽。此外，不同氯化矽也可在根據(jù)使用目標(biāo)選擇后使用，諸如對(duì)于原料或?qū)τ诿芊鈿怏w。然而，優(yōu)選對(duì)于氯化硅B(原料)和密封氣體E兩者使用四氯化硅，因?yàn)槠淙菀椎玫角胰菀谆厥詹⒓兓划a(chǎn)生復(fù)雜副產(chǎn)物。此外，作為還原劑，可使用基于金屬的還原劑，諸如鈉(Na)、鉀(K)、鎂(Mg)和鋅(Zn),以及氬氣(H2),且在這些氣體中，優(yōu)選為鋅，因?yàn)槠鋵?duì)于氧具有相對(duì)低的親和力(affinity)且可安全地處理。本發(fā)明的制造方法中所用的氯化硅氣體和還原劑氣體的進(jìn)料量不受特別限制，只要其允許還原反應(yīng)充分進(jìn)行；然而，例如，這些氣體的摩爾比在1:10到10:1(氯化硅氣體還原劑氣體)的范圍內(nèi)，且優(yōu)選在1:4到4:1的范圍內(nèi)。通過(guò)以上述范圍內(nèi)的摩爾比供應(yīng)氯化硅氣體和還原劑氣體，多晶硅可穩(wěn)定產(chǎn)生并生長(zhǎng)。氯化硅氣體與還原劑氣體之間的反應(yīng)于優(yōu)選在80(TC到1200。C范圍內(nèi)且更優(yōu)選在850。C到105(TC范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行。因此，優(yōu)選將加熱到上述溫度范圍內(nèi)的溫度下的氯化硅氣體和還原劑氣體饋入經(jīng)加熱且控制到上述溫度范圍內(nèi)的溫度下的還原反應(yīng)層10中。關(guān)于密封氣體的引入速度，密封氣體加熱層20的上表面上的線速度必須等于或大于廢氣從還原反應(yīng)層10朝向密封氣體加熱層20擴(kuò)散和流動(dòng)的擴(kuò)散速度。優(yōu)選地，考慮且引入反應(yīng)器的半徑和溫度變化以便密封氣體具有優(yōu)選在4隱/s到100mm/s范圍內(nèi)的線速度。當(dāng)線速度處于上述范圍內(nèi)時(shí)，可防止廢氣擴(kuò)散并內(nèi)流到密封氣體層中且減少?gòu)U氣中的密封氣體的損失和用于密封氣體加熱的熱的損失。廢氣抽出管的溫度等于反應(yīng)器溫度，以防止由副產(chǎn)物和未反應(yīng)的氣體的冷凝引起的堵塞，且優(yōu)選地維持在高于反應(yīng)溫度的溫度下。實(shí)例(Example)下文將根據(jù)實(shí)例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)例。實(shí)例1使用圖2中所示的設(shè)備進(jìn)行用于防止副產(chǎn)物氣體擴(kuò)散或內(nèi)流到密封氣體層中的方法的測(cè)試。反應(yīng)器1由石英制成且具有高度為約1000mm且直徑為50mm的尺寸。在反應(yīng)器1的上部中，合并有用于加熱和產(chǎn)生氯化鋅氣體的裝置70,通過(guò)外部加熱由所述裝置產(chǎn)生經(jīng)氣化的氯化鋅。在中間部分中，提供具有約30mm直徑的廢氣抽出管4，且由玻璃制成且具有高度為約600mm且直徑為50mm的尺寸的用于回收還原劑氯化物的貯槽50連接于所述廢氣抽出管的尖端。在下部中，提供密封氣體引入管6a，且從用于加熱并饋送密封氣體的裝置饋送密封氣體。在這一測(cè)試中，四氯化硅用作密封氣體。在上部中，提供用于引入平衡氣體H的管，由此改變線速度和所產(chǎn)生的氯化鋅氣體的組成。反應(yīng)器1分為三個(gè)部分，即用于加熱并產(chǎn)生氯化鋅氣體的裝置70的部分，廢氣抽出管4的連接部分和反應(yīng)器1的下部，且通過(guò)加熱裝置將反應(yīng)器1整體保持在預(yù)定溫度。此外，通過(guò)加熱裝置將廢氣抽出管4和用于回收還原劑氯化物的]^槽50各保持在預(yù)定溫度。將來(lái)自用于回收還原劑氯化物的貯槽50的廢氣連接到氣體處理裝置G。用氮密封測(cè)試設(shè)備，且同時(shí)使其以預(yù)定流速流動(dòng)，將不包含用于加熱并產(chǎn)生氯化鋅氣體的裝置70的整個(gè)設(shè)備加熱到預(yù)定溫度，且接著將加熱到預(yù)定溫度的密封氣體E從密封氣體引入管6a引入其中。在這種狀況下，將用于加熱并產(chǎn)生氯化鋅氣體的裝置70加熱到預(yù)定溫度以產(chǎn)生氯化鋅氣體。使從上部產(chǎn)生的氯化鋅氣體向下流動(dòng)，而使來(lái)自下部的密封氣體向上流動(dòng)，且將兩者從廢氣抽出管排出。對(duì)于所排出的氯化鋅氣體和密封氣體來(lái)說(shuō)，將氯化鋅在用于回收還原劑氯化物的貯槽5G中冷凝，從密封氣體中分離出，且回收。如下評(píng)估氯化鋅擴(kuò)散到密封氣體層中的狀況；冷卻整個(gè)測(cè)試設(shè)備后，各自量測(cè)聚集且回收在反應(yīng)器1和用于回收還原劑氯化物的貯槽50內(nèi)的氯化鋅的重量以獲得冷凝在反應(yīng)器1內(nèi)的重量的比率，將其定義為擴(kuò)散冷凝率，且根據(jù)這一值進(jìn)行評(píng)估。在表1中所示的條件下進(jìn)行測(cè)試且獲得表2中所示的測(cè)試結(jié)果。由以溫度的轉(zhuǎn)化率表示的每單位時(shí)間的進(jìn)料量計(jì)算各組分的線速度。線速度與擴(kuò)散聚集量之間的關(guān)系在圖3中繪示。從圖3可看出，顯然隨密封氣體的線速度的增加氯化鋅氣體的擴(kuò)散冷凝更受到抑制。此外，很明顯，在密封氣體具有4mm/s或更大的向上線速度的情況下，不管氯化鋅氣體的線速度如何，氯化鋅氣體的擴(kuò)散冷凝(diffusioncondensation)被抑制在99.5wt%或更多。廢氣抽出管的連接部分的溫度大大影響擴(kuò)散聚集率。氯化鋅的沸點(diǎn)是732。C，所以當(dāng)這一部分的溫度設(shè)為低于此溫度時(shí)，反應(yīng)器l內(nèi)的擴(kuò)散聚集率得以增加。這就表明，溫度應(yīng)優(yōu)選地維持在等于或高于氯化鋅的沸點(diǎn)的溫度。在測(cè)試-9中，廢氣抽出管的連接部分的溫度設(shè)為70(TC，且因此氯化鋅氣體不能充分從反應(yīng)器1的系統(tǒng)排出，從而開(kāi)始氯化鋅的冷凝。構(gòu)成氣體的組分也影響擴(kuò)散聚集。從上部饋送大量具有與密封氣體相同的組分的氣體的測(cè)試-10表明，擴(kuò)散聚集在密封氣體與副產(chǎn)物氣體之間的密度差較小的條件下變得更顯著。這說(shuō)明，當(dāng)在所述條件下操作所述設(shè)備時(shí)，待饋送的密封氣體的線速度必須調(diào)整到較高。[表l〗<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>溫度-l:用于加熱并產(chǎn)生氯化鋅氣體的裝置的溫度溫度-2:廢氣抽出管與廢氣管的連接部分的溫度溫度-3:反應(yīng)器l的下部的溫度溫度_4:所饋入的密封氣體的<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>備注表2中的"%"的意思是wt。/。。實(shí)例2使用如圖4中例示的示意圖中所示構(gòu)成的測(cè)試制造設(shè)備進(jìn)行多晶硅的制造測(cè)試且檢查品質(zhì)。反應(yīng)器由石英制成且具有組合作為上部件的具有200mm內(nèi)徑和3350,長(zhǎng)度的石英圓筒和作為下部件的具有200mm內(nèi)徑和1300ran長(zhǎng)度的不銹鋼圓筒的結(jié)構(gòu)。在距離測(cè)試設(shè)備的上部2000mm的高度處連接具有40畫(huà)內(nèi)徑和700mm長(zhǎng)度的廢氣抽出管，且在3500mm的高度處提供密封氣體引入口。在反應(yīng)器的頂板(ceiling)的中心部分，插入一個(gè)由石英制成且具有20mm的內(nèi)徑的氯化硅進(jìn)料管，其尖端已加工成薄壁狀(thin-walled)。此外，在朝向圓周距離中心60mm的位置處，以氯化珪進(jìn)料管在其兩側(cè)都夾在中間的方式插入由石英制成且具有20mm的內(nèi)徑的還原劑氣體進(jìn)料管。將氯化硅進(jìn)料管的開(kāi)口位置設(shè)為距離頂板部分250,，且將還原劑氣體進(jìn)料管的開(kāi)口位置各設(shè)為距離頂板部分215mm。根據(jù)上述構(gòu)造，還原反應(yīng)層10的高度是2000mm,密封氣體加熱層20的高度是1500mm且儲(chǔ)存層的高度是1150mm。測(cè)試進(jìn)行如下。首先，用高純度氮置換內(nèi)部，且之后升高周?chē)磻?yīng)器加熱爐的溫度，以便把還原反應(yīng)層、密封氣體加熱層的上層、密封氣體加熱層的下層和儲(chǔ)存層的溫度分別增加到950°C、950°C、100。C和100。C,且維持在這些溫度下。在這種狀況下，從密封氣體引入口，以L5kg/h(8mm/s,95(TC)的速度引入加熱到ll(TC的作為密封氣體的四氯化硅，其填充內(nèi)部且也給與反應(yīng)層的下部中的密封層向上線速度。此外，從上部引入通過(guò)氯化硅進(jìn)料噴嘴加熱到950°C的四氯化硅和通過(guò)還原劑氣體進(jìn)料噴嘴加熱到95(TC的鋅氣體以便四氯化硅與鋅的摩爾比為0，6比1。在所述條件下，使反應(yīng)進(jìn)行30小時(shí)。噴嘴出口處的四氯化硅的速度在100(Ws到1500mm/s的范圍內(nèi)，且噴嘴尖端處的鋅的速度在900鵬/s到1300腿/s的范圍內(nèi)。完成反應(yīng)后，停止鋅氣體和四氯化硅的饋送和密封氣體的引入，將反應(yīng)器的內(nèi)部用高純度氮替換且使其冷卻，且接著打開(kāi)儲(chǔ)存層且觀察到三塊落于其中的管狀聚集多晶硅。此外，在氯化硅進(jìn)料噴嘴的尖端處觀察到生長(zhǎng):的多，硅。落下并接收到的多晶硅的重量為、8:5kg，且純^為".999的極端增加。另外，至于硅的純度分析，通過(guò)高頻率電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(inductively-coupledplasmaatomicemissionspectrometry，ICP-AES;使用來(lái)自NipponJarrell-Ash的IRIS-AP)定量測(cè)定經(jīng)HF/HN03分解并移除溶液中所含的硅后溶液中所含的金屬元素(！7種元素Zn、Al、Ca、Cd、Cr、Cu、Co、Fe、Mn、Mo、Na、Ni、Pb、Sn、Ti、P和B)且通過(guò)從100wt。/。中減去17種元素的總數(shù)量值來(lái)獲得硅純度。比較實(shí)例1描述一個(gè)不使用根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)例。使用圖4中所示的設(shè)備，以與實(shí)例2中相同的程序和條件進(jìn)行測(cè)試。然而，進(jìn)行不引入密封氣體的測(cè)試。隨時(shí)間推移觀察到儲(chǔ)存層的溫度升高和有色物質(zhì)的顯著沉淀。在不引入密封氣體的條件下，不可能在將儲(chǔ)存層部分的溫度維持在低溫下的同時(shí)繼續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)進(jìn)行20小時(shí)后停止操作，將反應(yīng)器的內(nèi)部用高品質(zhì)氮替換且將其冷卻，且接著打開(kāi)儲(chǔ)存部分以檢查產(chǎn)物。在儲(chǔ)存部分內(nèi)部發(fā)現(xiàn)大量淺棕色粉末，且也觀察到粘著在儲(chǔ)存部分的壁表面上的淺棕色物質(zhì)。盡管證實(shí)兩塊管狀聚集多晶硅落于其中，但其以由淺棕色粉末覆蓋的狀態(tài)存在。在還原反應(yīng)層中，也觀察到從氯化硅進(jìn)料噴嘴的尖端生長(zhǎng)的管狀聚集多晶硅。落下并接收到的多晶硅的重量為5.5kg。對(duì)淺棕色粉末和粘著在壁表面上的物質(zhì)取樣并分析，且分析發(fā)現(xiàn)其是氯化鋅、鋅金屬和硅粒的混合物。在落下并接收到的多晶硅中，檢測(cè)到呈雜質(zhì)形式的0.8wt。/。的Zn以及Fe、Cr、Ni和Al，且純度為99.2wt%。從氯化硅進(jìn)料噴嘴的尖端生長(zhǎng)的管狀聚集多晶硅的純度為99.999wt%。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明使得能夠以相對(duì)便宜的成本制造具有高純度的固體產(chǎn)物，例如具有高純度的多晶硅。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括使用實(shí)質(zhì)上安置在垂直方向上的反應(yīng)器進(jìn)行所述反應(yīng)；從所述反應(yīng)器的上部饋送具有多個(gè)組分的所述氣態(tài)原料；在所述反應(yīng)器的下部形成密封氣體層，所述密封氣體層由具有等于或大于廢氣的密度的密度的密封氣體組成且從所述反應(yīng)器的下部連續(xù)饋送，所述廢氣含有由所述反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料；沿所形成的密封氣體層的最上表面將所述廢氣從所述反應(yīng)器排出；以及將固體產(chǎn)物接收在所述下部的所述密封氣體層中。2、根據(jù)權(quán)利要求l所迷的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述密封氣體層具有向上的線速度，且所述線速度具有等于或大于防止所述廢氣擴(kuò)散到所述密封氣體層中的速度的值。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述密封氣體層具有溫度梯度，即下層部分的溫度低且上層部分的溫度向。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述密封氣體為具有等于或大于所述原料氣體的最高密度且小于由所述反應(yīng)制造的固體產(chǎn)物的密度的密度的氣體。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料為氯化硅氣體和還原劑氣體，且所述固體產(chǎn)物為多晶硅。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述密封氣體為氯化硅氣體。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述反應(yīng)器在外部周?chē)砻嫔暇哂屑訜針?gòu)件，具有從所述反應(yīng)器的上部安裝進(jìn)所述反應(yīng)器內(nèi)部的氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴以及從所述反應(yīng)器的上部安裝進(jìn)所述反應(yīng)器內(nèi)部的還原劑氣體進(jìn)料噴嘴，且在所述氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴的尖端處具有多晶硅的晶體生長(zhǎng)點(diǎn)。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述多晶硅在所述反應(yīng)器中向下生長(zhǎng)。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中通過(guò)伴隨所述多晶硅生長(zhǎng)的自身重量的增加或通過(guò)外部物理方式而使在所述反應(yīng)器中向下生長(zhǎng)的所述多晶硅落下且被接收在形成于所述下部中的所述密封氣體層中。10、根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中在所述密封氣體層中形成具有溫度梯度的氣體層和在其上表面上接觸所述氣體層且維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的氣體層。11、根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其層且維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的氣體層中。12、根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中所述氯化硅氣體為四氯化硅氣體，且所述還原劑氣體為氣態(tài)鋅。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造固體產(chǎn)物的制造方法，其特征在于其中由饋入所述反應(yīng)器下部的所述四氯化硅氣體形成的密封氣體層具有向上的線速度，且所述線速度在4醒/s到100mm/s的范圍內(nèi)。14、一種使用實(shí)質(zhì)上安置在垂直方向上的反應(yīng)器的使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其特征在于，所迷制造設(shè)備包括多個(gè)進(jìn)料口，位于所述反應(yīng)器的上部上的用于氣態(tài)原料；度的密度的密封氣體，以通過(guò)i;于所述i應(yīng)器的下部中的密:于氣體形成密封氣體層，所述廢氣含有由所述反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料；以及用于在所形成的密封氣體層的最上表面上方的位置處排出所迷廢氣的排氣口，其中所述密封氣體層具有維持在等于或大于防止所述廢氣擴(kuò)散到所述密封氣體層中的速度的較高值下的向上線速度，且具有溫度梯度，即下層部分的溫度低且上層部分的溫度高，且使固體產(chǎn)物落下并接收在所述下部的所述密封氣體層中。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其特征在于其中所述具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料為氯化硅氣體和還原劑氣體，且所述固體產(chǎn)物為多晶硅。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其特征在于其中所述反應(yīng)器在外部周?chē)砻嫔暇哂屑訜針?gòu)件，且所述位于所述反應(yīng)器的上部上的多個(gè)用于氣態(tài)原料的進(jìn)料口為從所述反應(yīng)器的上部安裝進(jìn)所述反應(yīng)器內(nèi)部的氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴和還原劑氣體進(jìn)料噴嘴，且所述還原劑氣體進(jìn)料噴嘴經(jīng)安置以便其開(kāi)口的高度高于所述氯化硅氣體進(jìn)料噴嘴的開(kāi)口的高度。17、根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其特征在于其中所述制造設(shè)備具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中形成于所述反應(yīng)器的下部中的所述密封氣體層由具有溫度梯度的氣體層和在其上表面上接觸所述氣體層且維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的氣體層構(gòu)成，且將多晶硅接收并儲(chǔ)存在維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的所述氣體層中。18、根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其特征在于其中所述制造設(shè)備具有用于加熱并饋送作為所述氯化硅氣體的四氯化硅氣體的裝置，用于饋送作為所述還原劑氣體的呈氣態(tài)鋅形式的金屬鋅的裝置，以及用于加熱并饋送作為所述密封氣體的四氯化硅氣體的裝置。19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造固體產(chǎn)物的制造設(shè)備，其特征在于其中用于接收且儲(chǔ)存形成于所述處于形成于所述反應(yīng)器的下部中的所述密封氣體層中且維持在實(shí)質(zhì)上恒溫下的氣體層中的多晶硅的所述部分的溫度在1Q0。C到30(TC的范圍內(nèi)。全文摘要本發(fā)明提供通過(guò)使用具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的反應(yīng)來(lái)制造固體產(chǎn)物的方法的制造方法和制造設(shè)備，其中所制造的固體產(chǎn)物未被含由反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣污染，可達(dá)成較高純度，且可從反應(yīng)器中連續(xù)取出制造的固體產(chǎn)物。本發(fā)明提供的制造方法和制造設(shè)備，所述方法包含使用安置在垂直方向上的反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)的步驟；從反應(yīng)器的上部饋送具有多個(gè)組分的氣態(tài)原料的步驟；在反應(yīng)器的下部中形成由具有高密度的氣體組成且從反應(yīng)器的下部連續(xù)饋送的氣體層的步驟；從所形成的密封氣體層的上部中的某處排出含有由反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體和未反應(yīng)的氣態(tài)原料的廢氣的步驟；以及將固體產(chǎn)物接收在下部的密封氣體層中的步驟。文檔編號(hào)C01B33/027GK101264889SQ200810082298公開(kāi)日2008年9月17日申請(qǐng)日期2008年3月10日優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日發(fā)明者本田終一,林田智,田中亨申請(qǐng)人:智索株式會(huì)社