УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПОВТОРНЫМ НАГРЕВАНИЕМ ДЛЯ ГАЗОФАЗНОГО ПРОЦЕССА Российский патент 2020 года по МПК C23C16/54 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Раскрытие изобретения в данном документе относится к устройству для повторного нагревания отходящего газа в газофазных процессах для отбора от него твердофазных веществ.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

С целью получения композиционных материалов или формирования покрытия применяют различные способы химической реакции в паровой фазе. В отношении применения для получения композиционных материалов, армированных волокнами, неорганических волокон из углерода или карбида кремния, например, исследуется применение способов химической инфильтрации из паровой фазы (CVI).

Кроме того, для применения при поверхностной обработке металлов и неорганических веществ широко применяют способы химического осаждения из паровой фазы (CVD).

Отходящий газ в этих процессах содержит непрореагировавший газообразный ингредиент и различные побочные продукты. В процессе термического разложения метилтрихлорсилана (SiCH₃Cl₃), чтобы осадить карбид кремния (SiC), например, отходящий газ содержит такие вещества, как метилтрихлорсилан, хлористый водород и водород. Поскольку некоторые из этих веществ могут приводить к неблагоприятным результатам, если необработанный отходящий газ выпускают в атмосферу, обычно его обрабатывают любым подходящим скруббером и после этого выпускают наружу.

Известно, что, в некоторых процессах, компоненты в отходящем газе, если они не обработаны должным образом, будут образовывать вторичные отложения в системах выпуска. Например, Патентные документы 1 и 2 сообщают, что твердотельные хлорсилановые полимеры образуются из газообразного хлорсилана и налипают на устройствах, и раскрывают способы удаления их из устройств.

Список ссылок

Патентные документы

Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2016-13965

Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент Японии № 2016-13966

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Когда твердофазное вещество продолжает осаждаться и постепенно увеличивает свое присутствие в системе выпуска, оно становится все более и более противодействующим протеканию газа и поэтому уменьшает эффективность выпуска газа. В процессах, выполняемых при пониженном давлении, как правило, когда давление регулируют посредством баланса между расходом подачи газообразного ингредиента и расходом выпуска при применении вакуумного насоса, неустойчивость в эффективности выпуска будет препятствовать регулированию давления. Если это происходит в слишком значительной степени, процесс должен быть часто остановлен, и отложения должны быть удалены. Это значительно уменьшает производительность процесса. Кроме того, некоторые отложения, такие как хлорсилановые полимеры, как описано выше, будут вызывать нежелательную реакцию при контактировании с воздухом. Удаленные отложения иногда создают некоторые трудности при их последующих обработках.

Устройство, описанное ниже, было создано, чтобы решить вышеуказанные проблемы совместно.

В соответствии с одним аспектом, устройство для отбора повторным нагреванием для газофазного процесса снабжено емкостью, удлиненной в осевом направлении вдоль оси с образованием камеры, впускным каналом и выпускным каналом, соответственно соединенными с камерой и отделенными в осевом направлении один от другого, и нагревателем, выполненным с возможностью нагрева камеры между впускным каналом и выпускным каналом.

Предпочтительно, устройство для отбора повторным нагреванием для газофазного процесса дополнительно снабжено перегородочной структурой, включающей одну или более перегородок и выполненную с возможностью перемещения в осевом направлении внутри камеры с обеспечением размещения по меньшей мере одной из перегородок между впускным каналом и выпускным каналом. Более предпочтительно, одна или более перегородок содержат искривленную пластину, протянутую по спирали вокруг оси, или множество плоских или искривленных пластин. Еще более предпочтительно, перегородочная структура дополнительно содержит поддерживающий элемент, выполненный с возможностью перемещения в осевом направлении, поддерживающий элемент состоит из стержня, полигональной колонки или цилиндра, проходящего в осевом направлении внутри камеры, и одна или более перегородок представляют собой множество пластин, независимых одна от другой, пластины выполнены с возможностью поддержки поддерживающим элементом с обеспечением перемещения пластин вместе с поддерживающим элементом. Еще предпочтительнее, емкость имеет такие пространственные размеры, что камера включает реакционную камеру, выполненную с возможностью нагрева нагревателем, и резервную камеру и выпускную камеру, соответственно, в соединении с реакционной камерой и удлиненные наружу от реакционной камеры в осевом направлении с обеспечением расположения реакционной камеры между ними, и перегородочная структура выполнена с возможностью перемещения по всей протяженности резервной камеры, реакционной камеры и выпускной камеры. В качестве альтернативы, предпочтительно, впускной канал и выпускной канал направлены таким образом, что расположены непараллельно осевому направлению с обеспечением связи с камерой.

ПРЕИМУЩЕСТВА ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Непрореагировавший газообразный ингредиент или побочные продукты могут быть, являясь нагретыми, отобранными в качестве безопасных твердофазных веществ в емкости, и такой отбор может выполняться непрерывным образом в течение длительного времени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематическую блок-схему устройства для химической обработки в паровой фазе.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид продольного сечения устройства для отбора повторным нагреванием, применимого для химической обработки в паровой фазе.

Фиг. 3A представляет собой вид в плане перегородки из числа составных элементов перегородочной структуры.

Фиг. 3B представляет собой вид в плане поддерживающего стержня из числа составных элементов перегородочной структуры.

Фиг. 3C представляет собой вид в плане гайки из числа составных элементов перегородочной структуры.

Фиг. 4 представляет собой частичный вид в плане перегородочной структуры в соответствии с вариантом осуществления, показывающий ее собранное состояние.

Фиг. 5A представляет собой чертеж, показывающий пример компоновки перегородки.

Фиг. 5B представляет собой чертеж, показывающий другой пример компоновки перегородки.

Фиг. 6A представляет собой чертеж, показывающий другой пример перегородки.

Фиг. 6B представляет собой чертеж, показывающий компоновку перегородки в соответствии с другим примером.

Фиг. 7A представляет собой чертеж, показывающий еще один пример перегородки.

Фиг. 7B представляет собой чертеж, показывающий компоновку перегородки в соответствии с еще одним примером.

Фиг. 8A представляет собой вид в плане поддерживающего стержня перегородочной структуры в соответствии с другим примером.

Фиг. 8B представляет собой вид в плане перегородочной структуры в соответствии с другим примером.

Фиг. 9 представляет собой вид в плане перегородочной структуры в соответствии с еще одним примером.

Фиг. 10A представляет собой вид в плане перегородки в соответствии с первым примером другого варианта осуществления.

Фиг. 10B представляет собой вид в плане перегородки в соответствии со вторым примером другого варианта осуществления.

Фиг. 10C представляет собой вид в плане перегородки в соответствии с третьим примером другого варианта осуществления.

Фиг. 10D представляет собой вид в плане перегородки в соответствии с четвертым примером другого варианта осуществления.

Фиг. 10E представляет собой вид в плане перегородки в соответствии с пятым примером другого варианта осуществления.

Фиг. 11A представляет собой частичный вид в плане в разрезе перегородочной структуры в соответствии с вариантом осуществления, показывающий ее собранное состояние.

Фиг. 11B представляет собой частичный вид в плане в разрезе перегородочной структуры в соответствии с вариантом осуществления, показывающий ее собранное состояние.

Фиг. 12 представляет собой вид в плане перегородки в виде искривленной пластины, протянутой по спирали.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Примеры вариантов осуществления будут описаны далее в данном документе со ссылками на прилагаемые чертежи.

При ссылке на Фиг. 1, устройство 1 для химической обработки в паровой фазе для способа химической инфильтрации из паровой фазы (CVI) или способа химического осаждения из паровой фазы (CVD) снабжено узлом 3 подачи газа, реакционной емкостью 5 в соединении с ним, вакуумным насосом 7 для декомпрессии внутреннего пространства реакционной емкости5 и выпускным скруббером 9 для обработки, например, отходящего газа из устройства.

Несколько газовых баллонов, соответственно, сохраняющих газ независимым образом, могут быть соединены с узлом 3 подачи газа, например, и соответствующие цилиндры подают продувочный газ, газообразный ингредиент и т.п., например, в реакционную емкость 5. Газы после применения в реакции вводят в выпускной скруббер 9, обрабатывают в нем и затем выпускают в атмосферу. В случае, когда реакцию выполняют при пониженном давлении, давление регулируют посредством баланса между расходом подаваемого газообразного ингредиента и расходом на выходе вакуумного насоса 7.

Устройство 10 для отбора повторным нагреванием соединяют с системой выпуска устройства 1 для химической обработки в паровой фазе, предпочтительно в любом месте выше по течению потока по отношению к вакуумному насосу 7 и выпускному скрубберу 9, и применяют для обработки отходящего газа. Когда устройство 10 для отбора повторным нагреванием, посредством повторного нагревания непрореагировавшего газообразного ингредиента или любых побочных продуктов, отбирает их в качестве безопасных твердофазных веществ на перегородках, отложение хлорсилановых полимеров в системе выпуска предотвращается, и нагрузка на скруббер 9 уменьшается. Кроме того, несмотря на то, что подробности будут описаны далее снова, посредством постепенного перемещения перегородочной структуры, чтобы изменить место расположения отобранных веществ, устройство 1 для химической обработки в паровой фазе может поддерживаться в рабочем состоянии непрерывным образом в течение длительного времени.

Описания ниже будут представлены при ссылке на случай, когда метилтрихлорсилан включен в отходящий газ в качестве непрореагировавшего ингредиента, и он термически разлагается и отбирается в качестве карбида кремния. Само собой разумеется, что представленные ниже варианты осуществления могут быть применены к любому процессу с любым ингредиентом, отличающимся от тех, что представлены в описании, и применимы для отбора BN, Si₃N₄, B₄C или любых редких металлов от непрореагировавшего газообразного ингредиента или побочных продуктов.

При ссылке на Фиг. 2, устройство 10 для отбора повторным нагреванием обычно снабжено емкостью 11, образующей камеру в ее внутреннем пространстве, впускным каналом 13 и выпускным каналом 15, соответственно соединенными с камерой, образованной емкостью 11, нагревателем 17 для нагревания внутреннего пространства емкости 11 и перегородочной структурой, размещенной внутри емкости 11.

Поток, обозначенный стрелкой Fin, через впускной канал 13, во время изгибания или создания спирального перемещения вокруг перегородочной структуры, как показано стрелкой F, принимает тепло, создаваемое нагревателем 17, соответственно касается перегородок 21 и затем выпускается, как обозначено стрелкой Fout, из выпускного канала 15. Метилтрихлорсилан, остающийся непрореагировавшим в реакционной емкости 5, будет образовывать твердые или полутвердые хлорсилановые полимеры, пока он не является нагретым, и когда он нагревается нагревателем 17, чтобы быть разложенным, то тем самым преобразуется в твердотельный карбид кремния. Его отбирают и удаляют посредством перегородок 21. Более конкретно, непрореагировавший метилтрихлорсилан, после удаления или уменьшения количества, выпускают из выпускного канала 15.

Емкость 11 формируют из любого подходящего материала, устойчивого к нагреванию и коррозии, и, например, графит или кварцевое стекло применимы для этого. Емкость 11 удлинена в осевом направлении вдоль ее оси, чтобы иметь заданную длину, и поэтому камера в ее внутреннем пространстве также удлинена в осевом направлении. Ее внешний контур может быть образован в форме цилиндра, и также камера во внутреннем пространстве может быть колоннообразной, при этом они не обязательно ограничены этим. Наряду с тем, что диаметры большей величины являются выгодными для емкости 11, поскольку поток становится более медленным (дополнительно способствуя реакции), и противодействие труб становится меньше, это, несомненно, вызывает увеличение затрат. Емкость 11 имеет, например, внутренний диаметр D в пределах 30-300 мм.

Внутренняя камера емкости 11 обычно состоит из реакционной камеры 11b между впускным каналом 13 и выпускным каналом 15, резервной камеры 11a и выпускной камеры 11c, при расположении реакционной камеры 11b между ними и при соединении с ними обоими концами.

Реакционная камера 11b является камерой, применяемой для термического разложения отходящего газа, и нагреватель 17 может охватывать ее на всем протяжении или может быть расположен вокруг нее от впускного канала 13 до выпускного канала 15, таким образом, чтобы нагревать ее полностью. Для реакционной камеры 11b требуется достаточная длина с учетом скорости реакции для реакции разложения, и данная достаточная длина зависит от температуры нагревания, давления отходящего газа и скорости потока. Чрезмерно большая длина является, однако, невыгодной по причине противодействия труб. Длина реакционной камеры 11b находится соответственно, например, в пределах 200-2000 мм.

Емкость 11 удлинена на заданную длину La, перед впускным каналом 13 в осевом направлении по течению потока, и внутреннее пространство этой части является резервной камерой 11a, в которой расположена неиспользуемая часть перегородочной структуры. Несмотря на то, что ее конец закрыт, шток 25 для перемещения перегородочной структуры может быть выведен из нее, и зазор между закрытым концом и штоком 25 должен быть уплотнен газонепроницаемым образом. Поскольку тепло, создаваемое нагревателем 17, не может достигать этого конца, для этого уплотнения может быть применено уплотнительное кольцо из фторсодержащего каучука или т.п., однако вместо этого может быть применена любая термостойкая структура, такая как металлические сильфонные уплотнения. Кроме того, вместо выводного штока 25, любое средство для перемещения может быть размещено в емкости 11.

Емкость 11 удлинена наружу, на длину Lc, после выпускного канала 15 в осевом направлении и ее внутреннее пространство является выпускной камерой 11c, в которой отсутствует применяемая часть перегородочной структуры. Наряду с тем, что этот конец также закрыт, в целях удобства размещения перегородочной структуры, данный конец может иметь открываемую дверцу, которая может обеспечивать газонепроницаемое уплотнение.

L_a и L_c могут быть определены в соответствии с требуемой длиной перегородочной структуры.

Как уже понятно, поскольку оба конца емкости 11 закрыты газонепроницаемым образом, поток F отходящего газа в емкости 11 не достигает резервной камеры 11a и выпускной камеры 11c и обычно ограничивается нахождением внутри реакционной камеры 11b. Тепло также ограничивается внутренним пространством реакционной камеры 11b. Соответственно, образование и отложение карбида кремния ограничены только лишь внутренним пространством реакционной камеры 11b. Внутренняя стенка емкости 11 может быть покрыта любым защитным элементом 19, таким как графитовый слой, с целью предотвращения отложения карбида кремния или подобного материала, и защитный элемент 19 может быть ограничен реакционной камерой 11b.

Впускной канал 13 является трубой, соединенной с реакционной емкостью 5, и выпускной канал 15 является трубой, соединенной с внешним оборудованием или пространством. Впускной канал 13 и выпускной канал 15 расположены при разделении в осевом направлении один от другого, и длина реакционной камеры 11b зависит от расстояния между ними. Впускной канал 13 и выпускной канал 15 могут быть параллельными один другому и быть соединенными с одной и той же стороной емкости 11, как в примере, показанном на Фиг. 2, или один из них может быть на другой стороне емкости по отношению к другому. Однако же, в качестве альтернативы, они могут не быть параллельными один другому и могут быть установлены под наклоном один к другому. Кроме того, в отличие от примера, показанного на Фиг. 2, они могут пересекать ось емкости 11, чтобы образовать произвольно выбранный угол, отличный от прямого угла. Однако, при необходимости определения резервной камеры 11a и выпускной камеры 11c, они могут при необходимости не быть параллельными оси емкости 11.

В качестве нагревателя 17 применимо любое нагревательное устройство, которое обладает достаточной способностью к нагреванию газа в реакционной камере 11b посредством теплового излучения и переноса тепла, и углеродный нагреватель, например, применим для этого. В качестве альтернативы, высокочастотный индукционный нагреватель может быть применен. Нагреватель 17 может быть расположен либо во внутреннем пространстве, либо во внешнем пространстве реакционной камеры 11b.

Перегородочная структура снабжена одной или более перегородок 21 для регулирования потока F отходящих газов и отбора продуктов разложения. Перегородочная структура полностью сформирована, например, из графита. Для того, чтобы промотировать отбор карбида кремния, его поверхность может быть покрыта углеродным войлоком.

Перегородочная структура также имеет заданную длину в осевом направлении и проходит внутри камер емкости 11. Также перегородочная структура не присоединена к емкости 11, а является перемещаемой в осевом направлении. Хотя подробности будут описаны ниже, посредством постепенного перемещения перегородочной структуры в осевом направлении, место, где карбид кремния собирается, может быть перемещено. Кроме того, в дополнение к перемещению в осевом направлении, она может вращаться вокруг оси. Это способствует равномерному отложению карбида кремния.

Для вышеуказанной цели, перед и во время процесса перемещения, по меньшей мере одна из перегородок 21 может быть постоянно расположена внутри реакционной камеры 11b.

Наряду с тем, что перегородочная структура может принимать различные формы, она, например, предоставлена посредством нескольких перегородок 21, каждая из которых является полукруглой и плоской, как проиллюстрировано на Фиг. 3A, поддерживающего стержня 23, протянутого на протяжении всей структуры, проиллюстрированного на Фиг. 3B, и гайки 33, проиллюстрированной на Фиг. 3C, for закрепления перегородок 21 на поддерживающем стержне 23.

Каждая перегородка 21 имеет полукруглую форму, в которой срез 21c в прямолинейной форме, проходящий через центр круга, срезан от окружности и дополнительно снабжен полукруглым соединительным отверстием вокруг центра круга. Внешний радиус Re перегородки 21 несколько меньше, чем внутренний радиус D/2 емкости 11 и внутренний радиус Ri соединительного отверстия 31 определен таким образом, чтобы закреплять перегородку на внешней периферии поддерживающего стержня.

Поддерживающий стержень 23 может быть в форме резьбовой шпильки, имеющей винтовую резьбу 23t на протяжении всей ее длины. Это в комбинации с гайками 33, имеющими резьбовые отверстия 35, может закреплять перегородки 21 в произвольно выбранных позициях, как показано на Фиг. 4.

Расстояние P между перегородками 21 находится в пределах 20-200 мм, например, однако может быть подходящим образом увеличено или уменьшено в соответствии с давлением и скоростью потока отходящих газов реакционной камеры 11b.

Перегородки 21 располагают таким образом, чтобы сделать поток F отходящих газов изгибающимся по спирали вокруг них. Например, как показано на Фиг. 5A, одна перегородка 21 расположена при стороне, противоположной стороне соседней другой перегородки 21, по отношению к оси, более конкретно, при расположении, повернутом на 180 градусов от последней вокруг оси. Как проиллюстрировано на Фиг. 2, поток F, отклоненный в одном направлении посредством одной перегородки 21, затем отклоняется в другом направлении посредством следующей перегородки 21, и посредством повторения такого отклонения создается перемещение потока F по извилистой траектории в реакционной камере 11b. Перемещение потока F по извилистой траектории увеличивает время пребывания отходящих газов в реакционной камере 11b и увеличивает возможность того, что поток F контактирует с перегородками 21. Поэтому это является выгодным в отношении эффективности отбора продуктов разложения.

В качестве альтернативы, как показано на Фиг. 5B, одна перегородка 21 может быть расположена при положении, повернутом на 120 градусов по отношению к перегородке 21 вокруг оси, и еще одна соседняя перегородка 21 может быть расположена при положении, дополнительно повернутом на 120 градусов относительно нее. Само собой разумеется, что это не ограничивается 120 градусами, и угол может быть выбран произвольным образом. Такое расположение может устанавливать перемещение потока F по извилистой траектории и также по спиральной траектории. Такое расположение является также выгодным в отношении эффективности отбора продуктов разложения.

В качестве альтернативы, каждая перегородка 21 не имеет полукруглую форму, а имеет вырез 21c веерообразной формы, чтобы образовать веерообразную форму, как показано на Фиг. 6A. Вырез 21c составляет, например, 1/4 от окружности, однако может быть больше или меньше этой величины. В этом примере также, перегородки 21 могут быть расположены, как показано на Фиг. 6B, чтобы устанавливать перемещение потока по извилистой траектории или по спирали.

Однако же, в качестве альтернативы, вырез 21c не имеет веерообразную форму, а имеет линейную форму, не проходя через центр круга, как показано на Фиг. 7A. Также в этом примере, перегородки 21 могут быть расположены, как показано на Фиг. 7B, чтобы устанавливать перемещение потока по извилистой траектории или по спирали.

Наряду с тем, что поддерживающий стержень в примере на Фиг. 3B является единственным единичным стержнем на протяжении его длины, вместо этого применимые поддерживающие стержни 37 могут быть сравнительно короткими стержнями, соединяемыми один с другим, которые создают длинный поддерживающий стержень, когда соединены таким образом, как показано на Фиг. 8A. Это является выгодным в отношении увеличения или уменьшения его длины в соответствии с необходимой длиной перегородочной структуры. Внешние края поддерживающих стержней 37 могут иметь гладкую столбчатую или призматическую форму. Их концы являются сравнительно короткими болтовым секциями 39, выступающими от них, и другие концы соответственно снабжены резьбовыми отверстиями 41, соответствующими им. Болтовые секции 39 могут быть ввинчены в резьбовые отверстия 41.

Несколько поддерживающих стержней 37 предоставляют возможность закрепления перегородок 21 без гаек. А именно, как показано на Фиг. 8B, когда поддерживающие стержни 37 соединены один с другим при размещении между ними перегородок 21, длинная перегородочная структура с закрепленными перегородками 21 может быть получена.

Однако же, в качестве альтернативы, отсутствует необходимость в закреплении перегородок 21, а поддержка их может быть основана на монтаже. В соответствии с примером, показанным на Фиг. 9, поддерживающий стержень 43 имеет кольцевые канавки 45, которые соответствуют перегородкам 21. Когда перегородки 21 соответственно закреплены в канавках 45, создается перегородочная структура. Поскольку отсутствуют определенные усилия, воздействующие на перегородки 21, и карбид кремния, осажденный на них, действует в качестве связующего элемента, чтобы фиксировать их, прочное закрепление не является необходимым.

Вместо монтажа или в дополнение к нему, применение адгезива или т.п. может быть использовано, и для присоединения применим, например, керамический адгезив, такой как тот, что образует неорганический полимер.

Наряду с тем, что вышеуказанные варианты осуществления применяют поддерживающие стержни, проходящие через центры перегородочных структур, структура для поддержания перегородок не ограничивается стержнями, и любая другая структура, такая как полигональная колонка или цилиндр, например, является применимой. В этом случае, для перегородок 21 не является необходимым иметь соединительные отверстия, проиллюстрировано на Фиг. 10A и Фиг. 10B.

Однако же, в качестве альтернативы, вместо выреза 21c, сквозное(ые) отверстие(я) 47, которые делают возможным протекание через них отходящего газа, как проиллюстрировано на Фиг. 10C - 10E, могут быть применены. Как, например, на Фиг. 10C, несколько сквозных отверстий 47 при симметричном или асимметричном расположении в осевом направлении могут проходить через перегородку 21, или же единственное сквозное отверстие 47 вокруг центра или при смещении от него может проходить через перегородку 21, как показано на Фиг. 10D или 10E.

Как и в случае вариантов осуществления, описанных выше, чтобы промотировать перемещение по извилистой траектории или по спирали потока F, сквозные отверстия 47 на смежных перегородках 21 могут быть смещены одно относительно другого, или же различные перегородки, такие как комбинация перегородок по Фиг. 10C и перегородок по Фиг. 10D, могут быть применены совместно.

Фиг. 11A показывает пример, в котором несколько цилиндров 49 включают несколько перегородок 21 между ними, чтобы образовать перегородочную структуру. Периферийные поверхности цилиндров не закрыты, а открыты на сторонах, направленных к впускному каналу 13 и выпускному каналу 15. В то время как цилиндры и перегородки являются отдельными телами в этом примере, они могут образовывать монолитное тело, как показано на Фиг. 11B. Монолитное тело может быть изготовлено посредством механической обработки массивного материала или спеканием нескольких тел, или же секции 51 цилиндра и секции 53 перегородки могут быть изготовлены независимым образом и после этого объединены.

Перегородки 21 или секции 53 перегородки могут быть плоскими, однако могут быть сформированы в виде искривленных пластин с целью очистки потока F. Фиг. 11B иллюстрирует пример, в котором секции 53 перегородки сформированы в виде конических форм, выступающих в осевом направлении.

Кроме того, в качестве альтернативы, как проиллюстрировано на Фиг. 12, перегородочная структура в целом может являться искривленной пластиной, протянутой по спирали вокруг оси. Она может состоять лишь из перегородки 55 с протянутой спиральной искривленной поверхностью, или же любые разделители 57 могут покрывать ее внешнюю периферию. Такие структуры, естественно, устанавливают протекание потока F по спирали.

При ссылке в основном на Фиг. 2, отбор карбида кремния посредством устройства 10 для отбора повторным нагреванием будет описан далее в данном документе.

На начальной стадии функционирования, часть перегородочной структуры расположена внутри реакционной камеры 11b, остальная ее часть расположена в резервной камере 11a, и выпускная камера 11c является свободной. После вакуумирования в целом устройства 1 для химической обработки в паровой фазе посредством вакуумного насоса 7, посредством подачи в него газообразного ингредиента, давление в реакционной емкости 5 регулируют до постоянной величины, в интервале от 100 Па до 5 кПа, например. Как уже описано, давление определено тремя факторами, включающими расход подачи газов, расход выпуска посредством вакуумного насоса 7 и противодействие труб.

Когда реакционную камеру 11b нагревают посредством нагревателя 17, излучение от этого повышает температуры перегородочной структуры и выпускной среды совместно. Поскольку чрезмерно низкие температуры создают недостаточную эффективность реакции и в значительной степени промотируют образование хлорсилановых полимеров, температура перегородочной структуры составляет предпочтительно 1200 градусов Цельсия или выше.

Отходящий газ после применения для реакции в реакционной емкости 5 содержит хлористый водород и водород в качестве побочных продуктов и непрореагировавший метилтрихлорсилан и протекает через впускной канал 13 в реакционную камеру 11b. Отходящий газ приводится к перемещению по извилистой траектории или по спирали посредством перегородочной структуры и многократно контактирует с перегородками, и при этом метилтрихлорсилан разлагается до карбида кремния и собирается на перегородках. Если повышение температуры является существенным, данный процесс не должен создавать хлорсилановые полимеры. Непрореагировавший метилтрихлорсилан удаляют, или уменьшают его количество, и после этого отходящий газ выпускают через выпускной канал 15.

Если перегородочную структуру поддерживают фиксированной, карбид кремния налипает на перегородки, и его слой становится постепенно более толстым, и в таком случае противодействие труб в устройстве 10 для отбора повторным нагреванием увеличивается. Это является причиной увеличения давления в реакционной емкости 5 и, если оно превышает возможность регулирования посредством расхода подаваемого газа и расхода на выходе вакуумного насоса 7, химическая обработка в паровой фазе не может больше продолжаться.

В соответствии с данным вариантом осуществления, посредством нажатия на шток 25 перегородочная структура постепенно и непрерывно перемещается к выпускной камере 11c. Скорость перемещения составляет, например, примерно 1 мм/мин, однако может быть увеличена или уменьшена подходящим образом в соответствии со скоростью реакции или скорость наращивания продуктов разложения. Часть, где нарастают толстые отложения, тем самым выводится в выпускную камеру 11c, и новая часть поступает в реакционную камеру 11b. Противодействие труб может быть тем самым быть отрегулировано, чтобы являться постоянным.

Отбор карбида кремния может быть продолжен до тех пор, пока верхний конец перегородочной структуры не достигает конца выпускной камеры 11c. Во время этого процесса, давление в реакционной емкости 5 может быть легко отрегулировано, чтобы являться постоянным.

После завершения обработки, устройство 1 для химической обработки в паровой фазе в целом продувают надлежащим газом, и устройство 10 для отбора повторным нагреванием после этого открывают в атмосферу.

Образованный карбид кремния извлекают в качестве материала, собранного на перегородках. Поскольку образование хлорсилановых полимеров предотвращено посредством нагревания, собранный материал может быть выпущен без каких-либо затруднительных последующих обработок.

В то время как химическая обработка в паровой фазе часто требует очень длительного времени, такого как 200 часов, непрерывное функционирование будет продолжаться в течение 20 часов самое большее, если применяют устройство с закрепленными перегородками. Обработка должна часто останавливаться, и перегородки требуется обновлять. Это значительно уменьшает производительность. Или же, чтобы влиять на регулирование давления и обновление, некоторые операторы дополнительно обслуживают устройство днем и ночью. В противоположность этому, в данном варианте осуществления, посредством применения перегородочной структуры и емкости 11 с подходящими длинами, устройство может поддерживаться при непрерывном функционировании в течение 200 часов или более длительного времени. Кроме того, функционирование может быть легко автоматизировано, и это устраняет необходимость в обслуживании днем и ночью.

Хотя определенные варианты осуществления были описаны выше, модификации и изменения вариантов осуществления, описанных выше, будут понятны специалистам в данной области техники с учетом представленного выше описания.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Предоставлено устройство для отбора повторным нагреванием, которое делает возможным непрерывное функционирование и не требует затруднительных последующих обработок.

Изобретение относится к устройству для отбора повторным нагревом твердофазных веществ из отходящего газа, содержащего непрореагировавший ингредиент, газофазного процесса. Устройство содержит емкость, выполненную удлиненной в осевом направлении в виде камеры, впускной канал и выпускной канал, соответственно соединенные с камерой и отделенные в осевом направлении один от другого, нагреватель и перегородочную структуру. Нагреватель выполнен с возможностью нагрева камеры между впускным каналом и выпускным каналом. Перегородочная структура содержит по меньшей мере одну перегородку для размещения твердофазных веществ, полученных разложением непрореагировавшего газообразного ингредиента, и выполненную с возможностью перемещения в осевом направлении внутри камеры с обеспечением размещения по меньшей мере одной из перегородок между впускным каналом и выпускным каналом. Обеспечивается предотвращение отложений хлорсилановых полимеров в системе выпуска и поддерживание устройства в рабочем состоянии непрерывно в течение длительного времени. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для отбора повторным нагревом твердофазных веществ из отходящего газа, содержащего непрореагировавший ингредиент, газофазного процесса, содержащее:

емкость, выполненную удлиненной в осевом направлении в виде камеры;

впускной канал и выпускной канал, соответственно соединенные с камерой и отделенные в осевом направлении один от другого,

нагреватель, выполненный с возможностью нагрева камеры между впускным каналом и выпускным каналом, и

перегородочную структуру, содержащую по меньшей мере одну перегородку для размещения твердофазных веществ, полученных разложением непрореагировавшего газообразного ингредиента, и выполненную с возможностью перемещения в осевом направлении внутри камеры с обеспечением размещения по меньшей мере одной из перегородок между впускным каналом и выпускным каналом.

2. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере одна перегородка содержит искривленную пластину, протянутую по спирали вокруг оси, или выполнена в виде плоских или искривленных пластин.

3. Устройство по п. 1, в котором перегородочная структура дополнительно содержит поддерживающий элемент, выполненный с возможностью перемещения в осевом направлении, при этом поддерживающий элемент состоит из стержня или цилиндра, проходящего в осевом направлении внутри камеры, причем по меньшей мере одна перегородка выполнена в виде пластин, не зависимых одна от другой, которые выполнены с возможностью поддержки поддерживающим элементом с обеспечением перемещения пластин вместе с поддерживающим элементом.

4. Устройство по п. 1, в котором емкость имеет такие пространственные размеры, что камера включает реакционную камеру, выполненную с возможностью нагрева нагревателем, резервную камеру и выпускную камеру в соединении с реакционной камерой и удлиненные наружу от реакционной камеры в осевом направлении с обеспечением расположения реакционной камеры между ними, при этом перегородочная структура выполнена с возможностью перемещения по всей протяженности резервной камеры, реакционной камеры и выпускной камеры.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором впускной канал и выпускной канал расположены непараллельно осевому направлению с обеспечением связи с камерой.