KR101819012B1 - 유동층 반응기 및 과립상 폴리실리콘의 제조 방법 - Google Patents

유동층 반응기 및 과립상 폴리실리콘의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과립상 폴리실리콘의 제조를 위한 유동층 반응기로서, 과립상 폴리실리콘을 가지는 유동층을 위한 내부 반응기 파이프 및 반응기 베이스를 가지는 용기, 상기 내부 반응기 파이프 내의 유동층을 가열하기 위한 가열 장치, 유동화 가스 공급을 위한 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구 및 반응 가스 공급을 위한 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구, 반응기 폐가스 배출을 위한 장치, 실리콘 입자 공급을 위한 공급 장치, 및 과립상 폴리실리콘에 대한 제거 파이프를 포함하고, 라발 노즐이 공급되는 하나 이상의 매스 흐름을 초임계적으로 팽창시키도록 상기 내부 반응기 파이프 밖에 상기 반응기 베이스 내 개구들 중 하나 이상 앞에 배치되는 유동층 반응기에 관한 것이다.

Description

유동층 반응기 및 과립상 폴리실리콘의 제조 방법{FLUIDIZED BED REACTOR AND METHOD OF PRODUCING GRANULAR POLYSILICON}
본 발명은 유동층 반응기 및 과립상 폴리실리콘의 제조 방법에 관한 것이다.
다결정질 실리콘 과립 또는 짧게 폴리실리콘 과립은 지멘스 공정에서 생산되는 폴리실리콘에 대한 대안이다. 지멘스 공정에서 폴리실리콘은 원통형 실리콘 로드로서 수득되고, 이는 그의 추가적인 가공 전에 시간 소모적이고 고비용의 방식으로 소위 칩 폴리로 분쇄되어야 하고 다시 정제되어야 할 수도 있으나, 폴리실리콘 과립은 벌크 물질 특성을 가지고, 예를 들어 광전지 및 전자 산업을 위한 단일 결정 생산을 위한 원료로서 직접 사용될 수 있다.
폴리실리콘 과립은 유동층 반응기 내에서 제조된다. 이는 가열 장치에 의하여 고온으로 가열되는 유동층 내 가스 흐름에 의하여 실리콘 입자를 유동화함으로써 이루어진다. 실리콘 함유 반응 가스의 첨가는 고온 입자 표면 상에서 열분해 반응을 초래한다. 이 공정에서, 실리콘 입자 상에 원소 실리콘이 증착하고 각각의 입자들의 직경이 성장한다. 성장한 입자들의 정기적인 회수 및 더 작은 실리콘 입자의 시드 입자(이하 "시드"로 명명함)로서 첨가에 의하여, 상기 방법은 모든 관련된 이점들을 가지고 연속적으로 가동될 수 있다. 실리콘-함유 반응 가스로서, 실리콘-할로겐 화합물 (예를 들어, 클로로실란 또는 브로모실란), 모노실란(SiH4), 및 이들 가스들과 수소 또는 기타 불활성 가스, 예를 들어, 질소의 혼합물이 기재된다. 이러한 증착 방법 및 이를 위한 장치는 예를 들어 US 4786477 A에 공지되어 있다.
US 7922990 B2는 내압 케이싱, 높은 열방사 전달을 가지는 물질로 이루어지는 내부 반응기 튜브, 실리콘 입자에 대한 유입구, 기체 또는 증기 실리콘 화합물을 함유하는 반응 가스 공급을 위한 유입 장치, 유동화 가스 공급을 위한 가스 분배기, 미반응된 반응 가스, 유동화 가스 및 상기 유동층 표면 위에 축적되는 상기 반응의 기체 또는 증기 생성물에 대한 유출구, 가열 장치 및 상기 가열 장치에 대한 에너지 공급 장치를 포함하는 유동층 반응기를 기재한다. 예를 들어, 770 mm의 내부 직경을 가지는 내압 강 용기 내에, 내부 반응기 튜브, 600 mm 내부 직경 및 2200 mm 길이의 석영 튜브가 배치되는 것으로 개시된다. 상기 석영 튜브의 하단에, 석영으로 이루어지고 개구를 구비하는 플레이트가 상기 유동화 가스에 대한 가스 분배기를 형성한다. 250 mm 직경의 중심원 내에 배치되는 20 mm 내부 직경 및 250 mm 길이의 4 개의 추가적인 튜브들이 상기 가스 분배기 플레이트로부터 실리콘-함유 가스 또는 가스 혼합물 공급을 위한 유입 장치로서 상기 내부 반응기 튜브 내로 돌출한다. 또한, 상기 석영 플레이트는 생성물 제거를 위한 두 개의 개구들을 구비한다.
US 2008/0299291 A1은 유동층 반응기 내에서 실리콘 과립 상에 반응 가스의 증착에 의하여 고순도 폴리실리콘 과립을 제조하는 방법을 개시한다. 이러한 경우 상기 반응 가스는 희석 가스에 의하여 약하게 유동화되는 유동층 내로 수직 상향하는 하나 이상의 가스 제트로서, 보다 정확하게, 상기 유동층 내 공급 노즐 위에 하나 이상의 국부 반응 영역들이 형성되는 방식으로 주입되고, 상기 국부 반응 영역 내에서 상기 반응 가스가 유동층을 에워싸는 벽 또는 유동층 표면에 도달하기 전에 화학적 평형으로 실질적으로 완전히 반응한다. 바람직하게는, 상기 희석 가스는 상기 유동층의 단면에 걸쳐 가능한 한 균일하게 분배된 복수의 개별 노즐들을 통하여 공급된다. 그 결과, 이러한 약한 유동화 영역에서, 높은 수준의 난류가 생성되고, 그 결과 응집체 형성이 효과적으로 방지될 수 있다. 이는 특히 증착된 생성물 과립이 또한 이 영역으로부터 유동층으로부터 회수되므로 중요하다. 상기 희석 가스는 개별 노즐들을 통하여 유동층의 하부 구역 내로 안내되고, 국부 제트 영역이 각각의 노즐에 형성된다. 이들 개별 제트들은 상향 용해되어 버블-형성 유동층을 제공한다. 상기 반응 가스는 반응기 베이스를 통하여 하나 이상의 반응 가스 공급장치를 통하여 상기 반응기 내로 안내되고, 상기 유동층 내로 희석 가스 노즐 레벨 위의 소정의 높이에서 유동한다. 그 결과, 반응 가스의 가스 유출구 및 희석 가스 노즐의 가스 유출구 사이에, 유동층 영역이 형성되며 이를 통하여 단지 희석 가스만이 유동한다. 또한, 상기 희석 가스 노즐 및 상기 반응 가스 공급물은 실리콘 과립을 가능한 한 적게 오염시키는 가능한 한 순수한 물질로부터, 바람직하게는 고순도 석영으로부터 제조된다. 상기 반응 가스 공급 장치는 각각의 경우 희석 가스 공급을 위한 링 갭이 형성되는 방식으로, 중심 반응 가스 노즐 및 이를 둘러싸는 환상 노즐로 구성된다.
앞서 언급한 장치 및 방법들에서, 유동층 내 시간에 따라 변화하는 압력 조건은 공급되는 가스 매스 스트림의 변동을 야기함이 발견되었다. 이는 화학적 공정 및 온도 분배에서 불안정성을 초래한다. 국부적 현탁 유동화 및 그 결과 예를 들어 고온 표면 상에서 소결이 또한 관찰되었다. 유동층 반응기 내 국부적으로 변동하는 압력 조건은 특히 가스 매스 스트림이 예를 들어 노즐과 같은 복수의 개구들을 통하여 공급되고 단면에 걸쳐 분배될 때 동일한 효과를 가진다.
구조적, 가공 및 품질의 이유로, 유동층 반응기 내에서 실란(SiHnXl4-n 여기서 X = 할로겐, 예를 들어, e.g. F, Cl, I; n　=　0-4)을 사용하는 실리콘 증착에서, 모든 가스 매스 스트림이 공급될 수 있는 전형적인 가스 분배기 플레이트를 사용하는 것은 가능하지 않다. 이를 통하여 가스가 유동층에 공급되는 개구들은 시간 및 국부성에 대하여 균일한 방식으로 각각의 매스 스트림을 분배하기에 충분한 압력 저하를 가지지 않는다.
US 7490785 B2는 이를 통하여 밀링 가스 스트림이 제트 체임버 내로 도입될 수 있는 제트 노즐을 제트 체임버 베이스에 가지는 원통형 단면을 가지는 수직 배열된 제트 체임버, 상기 제트 체임버 다음의 역류 중력 시프터 및 실리콘 과립 유입구를 포함하는 실리콘 과립으로부터 실리콘 시드 입자를 생산하기 위한 장치로서, 상기 제트 체임버는 밀링 가스 스트림을 상기 제트 체임버의 단면으로 팽창시키기에 충분한 길이를 가지고, 상기 제트 체임버는 상기 역류 중력 시프터보다 작은 유동 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 장치를 개시한다. 바람직하게는, 이는 유동층 제트 밀이다. 이 경우, 상기 밀링 가스는 상기 밀링 체이버 베이스에 배열되는 단순한 노즐로서 또는 라발 노즐로서 구성되는, 제트 노즐을 통하여 공급된다. 상기 공급 물질은 상기 밀링 체임버로 유입구를 통하여 측면으로 공급된다. 상기 밀링 체임버 내에서, 유동층은 밀링 가스 및 입자들로 형성되고, 그 안에서 가스 제트에 의하여 가속화된 입자들이 다른 입자들과 충돌하고 분해된다.
US 7850102 B2는 밀링 시스템 (밀링 기구), 바람직하게는 제트 밀을 포함하는 밀링 시스템에 의하여 비결정질 고체를 밀링하는 방법으로서, 상기 밀은 가스 및/또는 증기, 바람직하게는 증기, 및/또는 가스 함유 증기로 구성되는 군으로부터 선택되는 작동 매체를 이용하여 밀링 단계에서 작동되고, 상기 밀링 체임버가 히트업 단계에서, 즉 상기 작동 매체를 이용한 실제 작동 전에, 상기 밀링 체임버 내 및/또는 상기 밀 출구에서 온도가 상기 증기 및/또는 상기 작동 매체의 이슬점 보다 높은 방식으로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 밀링 시스템 (밀링 기구), 바람직하게는 제트밀을 포함하는, 특히 바람직하게는 대향 제트밀을 포함하는 밀링 시스템 내에서 수행된다. 이를 위하여, 분쇄되어야 하는 공급 물질이 고속의 팽창 가스 제트 내에서 가속화되고, 입자-입자 충격에 의하여 분쇄된다. 상기 사용되는 제트 밀은 매우 특히 바람직하게는 유동층 대향 제트 밀 또는 밀집층 제트 밀 또는 나선형 제트 밀이다. 상기 매우 특히 바람직한 유동층 대향 제트 밀의 경우, 두 개 이상의 밀링 제트 유입구가 상기 밀링 체임버의 아래에서 3분의 1 내에, 바람직하게는 밀링 노즐의 형태로 위치하고, 바람직하게는 수평면 내에 위치한다. 상기 사용되는 밀링 노즐은 라발(Laval) 노즐일 수 있다.
실리콘 과립을 밀링하여 다결정질 실리콘 과립의 증착을 위한 시드 입자를 제조하기 위한 유동층 제트 밀과 관련한 라발 노즐의 사용은 따라서 종래 기술에 이미 공지되어 있다. 라발 노즐은 처음에 수렴성 및 이어서 분기성 단면을 가지는 유동 요소로서, 한 부분에서 다른 부분으로의 이행은 서서히 진행된다. 각각의 지점에서 단면 표면은 원형이라고 하며, 그 결과 강한 압축 충격이 일어나지 않으면서 통과하는 유체가 초음속으로 가속화될 수 있다. 상기 음속은 상기 노즐의 가장 좁은 단면에서 정확히 도달된다.
다결정질 실리콘 과립의 제조에서 시간에 따라 및/또는 국부적으로 변화하는 유동층 내 압력 조건의 상기한 문제점들로부터, 본 발명의 목적이 야기되었다.
본 발명의 목적은, 과립상 폴리실리콘을 가지는 유동층을 위한 내부 반응기 튜브 및 반응기 베이스를 가지는 용기, 상기 내부 반응기 튜브 내 유동층을 가열하기 위한 가열 장치, 유동화 가스 공급을 위한 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구, 및 반응 가스 공급을 위한 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구, 반응기 오프가스 제거를 위한 장치, 실리콘 입자 공급을 위한 공급 기구, 및 과립상 폴리실리콘의 회수 도관을 포함하고, 라발 노즐(Laval nozzle)이 상기 내부 반응기 튜브 밖에 상기 반응기 베이스 내 개구들 중 하나 이상의 업스트림에 배치되어, 공급되는 하나 이상의 매스 스트림을 초임계적으로 팽창시키기에 적합한 것을 특징으로 하는 유동층 반응기에 의하여 달성된다.
바람직하게는, 상기 유동층 반응기는 상기 반응기 베이스 내 두 개 이상의 개구를 포함하고, 이는 각각 업스트림에 배치되는 라발 노즐을 가진다.
바람직하게는, 상기 유동층 반응기는 두 개 이상의 개구들을 포함하는 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구 군을 포함하고, 각각의 경우 상기 하나 이상의 개구 군(group)의 업스트림에 라발 노즐이 배치된다.
바람직하게는, 상기 유동층 반응기는 각각의 경우 두 개 이상의 개구들을 포함하는 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구 군을 포함하고, 각각의 경우 두 개 이상의 라발 노즐들을 포함하는 하나 이상의 라발 노즐 군이 형성되는 방식으로 각각의 경우 하나의 라발 노즐이 각각의 개구의 업스트림에 배치되고, 각각의 경우 하나의 라발 노즐이 각각의 하나 이상의 라발 노즐 군의 업스트림에 연결된다.
바람직하게는, 라발 노즐이 그의 업스트림에 배치되는 반응기 베이스 내 상기 하나 이상의 개구는 가스 분배기 장치이다.
바람직하게는, 라발 노즐이 그의 업스트림에 배치되는 반응기 베이스 내 상기 하나 이상의 개구는 베이스 플레이트 내 홀, 밸브 또는 노즐이다.
본 발명의 목적은 또한,
유동층 반응기 내에서 과립상 폴리실리콘을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 가열 장치를 통하여 850-1200℃의 온도로 가열되는 유동층 내에서 유동화 가스에 의하여 실리콘 입자를 유동화하는 단계, 실리콘-함유 반응 가스를 첨가하는 단계, 및 상기 실리콘 입자 상에 실리콘을 증착하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 장치 내에서 또는 상기 언급한 바람직한 구현예들 중 어느 하나에 따른 장치 내에서 과립상 폴리실리콘을 생산하는 방법에 의하여 달성된다.
본 발명은 또한, 유동층 반응기 내에서 과립상 폴리실리콘을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 가열 장치를 통하여 850-1200℃의 온도로 가열되는 유동층 내에서 상기 유동층 반응기의 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구를 통하여 공급되는 유동화 가스에 의하여 실리콘 입자를 유동화하는 단계, 상기 유동층 반응기의 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구를 통하여 공급되는 실리콘-함유 반응 가스를 첨가하는 단계, 및 상기 실리콘 입자들 상에 실리콘을 증착하는 단계를 포함하고, 공급되는 유동화 가스 또는 반응 가스 중 하나 이상의 매스 스트림이 초임계적으로 팽창되는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
상기 유동화 가스는 바람직하게는 H2이고 상기 실리콘-함유 반응 가스는 바람직하게는 TCS이다.
바람직하게는, 라발 노즐 내 우세한 과압에 의하여, 공급되는 하나 이상의 매스 스트림을 초임계적으로 팽창시키도록, 라발 노즐이 상기 반응기 베이스 내 개구들 중 하나 이상의 업스트림에 배치된다.
유동층 내 가스 매스 스트림의 균일한 분배를 위하여, 노즐 구조를 가지는 천공판, 노즐판, 밸브판 또는 때때로 소정의 압력 저하를 가지는 다공판이 또한 사용될 수 있다. 유동층의 압력 변동에 의하여 유도되는 공급면 상의 압력 및 매스 스트림 변동은 가스 분배기의 압력 저하에 의하여 크게 줄어든다. 나아가, 가스 유입구의 압력 저하가 충분하지 않은 경우, 원형 구멍이 가스 공급 도관 내에 사용될 수 있다.
시간 경과에 따라 유동층 및 모든 유입구에 공급되는 하나 이상의 가스 매스 스트림의 균일한 분배는 본 발명에서 그 압력 저하에 의하여 가스 분배기 플레이트단독에 의해서만 보증되지 않고, 바람직하게는 초임계 압력비에서 가동되는 라발 노즐들을 통하여 보증된다.
몇몇 유동층 적용에서는, 구조적, 공정 관련 또는 품질의 이유로, 사용되는 가스 분배기 플레이트 또는 밸브 또는 노즐을 통한 균일한 가스 분배를 위하여 요구되는 압력 저하를 보증하는 것이 가능하지 않다.
업스트림에 위치하는 라발 노즐들은 유동층 기구, 가스 분배기 플레이트, 노즐 또는 밸브의 구조를 간섭하지 않으면서, 시간 및 위치 측면에서 공급되는 가스 매스 스트림의 조화를 위한 적용에 사용될 수 있다는 이점을 가진다.
유동층에 공급되는 가스 매스 스트림들 중 하나 이상의 균일한 분배는 업스트림에 위치하는 라발 노즐을 통하여 진행된다.
라발 노즐에서, 소정의 압력 저하가 단면 제한에 이은 팽창에 의하여 생성된다. 입구면과 출구면 사이의 압력차가 특정 비 (임계 압력비) 이상으로 증가하면, 라발 노즐 내 유체가 가장 좁은 단면에서 음속으로 및 출구면 상에서 초음속으로 가속화된다. 초임계 흐름에서, 매스 스트림은 일정한 노즐 흡기 압력으로 일정하게 유지된다, 즉, 유동층 기구에 커플링되는 라발 노즐의 출구면 상의 압력 변동은 통과하는 매스 스트림에 대하여 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따르면, 시간 경과에 따라 유동층 및 모든 유입구에 공급되는 하나 이상의 가스 매스 스트림의 균일한 분배가, 바람직하게는 초임계 압력비에서 가동되는 라발 노즐들을 통하여 보증된다.
라발 노즐 및 개구 (예를 들어, 베이스 플레이트 내 홀, 밸브 또는 노즐)의 배치에서, 다양한 가능성이 있을 수 있으며 이를 도 1-5를 참조로 하여 이하 예시한다.
도 1은 업스트림에 위치하는 라발 노즐을 가지는 개구를 가지는 일 구현예를 도시한다.
도 2는 업스트림에 위치하는 라발 노즐을 각각 가지는 두 개 이상의 개구들을 가지는 일 구현예를 도시한다.
도 3은 각각의 군이 두 개 이상의 개구를 가지는, 하나 이상의 개구 군을 가지는 일 구현예를 도시한다. 라발 노즐이 각각의 군의 업스트림에 위치한다.
도 4는 라발 노즐이 각각의 개구의 업스트림에 위치하고 이들이 조합되어 각각 업스트림에 라발 노즐들이 위치하는 하나 이상의 군을 형성하는, 두 개 이상의 개구들을 가지는 일 구현예를 도시한다.
도 5는 두 개 이상의 개구를 각각 가지는 하나 이상의 가스 분배기 장치를 가지는 일 구현예를 도시한다. 라발 노즐이 각각의 가스 분배기 장치의 업스트림에 위치한다.
실시예
이하 실시예는 라발 노즐을 통하여 흐르는 가스 매스 스트림은 유입 압력, 노즐 직경, 가스 조성, 온도 및 노즐의 수에 의존함을 보인다.
압력 p_out은 바람직하게는 초임계 상태가 라발 노즐 내에 우세한 방식으로 선택되어야 한다:
Figure 112015108337710-pct00001
임계 압력비는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112015108337710-pct00002
이 경우, κ는 통과하는 가스의 등엔트로피 계수이다.
가장 좁은 단면적 A를 가지는 개구를 통하여 흐르는 매스 스트림은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112015108337710-pct00003
여기서 ρin은 가스 입구면(압력면) 상의 가스의 밀도이다.
실시예 1은 참고예이다. 이 참고예 및 추가적인 실시예들의 파라미터들은 표 1에서 찾을 수 있다.
실시예 2에서, 노즐 단면을 증가시켰다. 동일한 흡기 압력에 대한 더 큰 노즐 단면은 더 많은 매스 스트림이 통과함을 의미하나, 이는 p_out에 영향을 미치지 않는다.
실시예 3에서, 라발 노즐에 의하여 가스 조성을 변화시켰다. 매스 스트림은 가스 조성에 크게 의존하며, 더 낮은 몰 질량을 가지는 가스는 라발 노즐의 더 낮은 압력 다운스트림을 필요로 하고 더 적은 매스 스트림이 통과될 수 있는 것으로 발견된다.
실시예 4에서, 온도를 증가시켰다. 이는 가스 밀도 감소를 야기함으로써, 매스 스트림을 마찬가지로 감소시킨다.
또한, 라발 노즐의 흡기 압력 저하는 더 적은 가스 매스 스트림이 노즐을 통과할 수 있도록 한다.
　 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
라발 노즐의 최소 직경 [m] 0.01 0.024 0.01 0.01 0.01
x_H2 [mol%] 50 50 95 50 50
x_HCl [mol%] 0 0 5 0 0
x_TCS [mol%] 50 50 0 50 50
T_in [K] 500 500 500 900 500
(p_out/p_in)_crit [-] 0.572 0.572 0.529 0.575 0.572
p_in [bar] 10.00 10.00 10.00 10.00 5.00
p_out [bar] <5.72 <5.725 <5.29 <5.75 <2.86
각각의 노즐을 통한 매스 스트림 [kg/h] 701 4036 174 520 350
n_노즐 3 3 3 3 3
총 매스 스트림 2103 12108 522 1560 1050
실시예 6은 도 4의 배열에 기초한 것으로, 여기서 네 개의 개구들이 각각 하나의 라발 노즐을 가지며, 각각 두 개의 라발 노즐들이 조합되어 군을 형성하고, 또한 하나의 추가적인 라발 노즐이 각각의 군의 업스트림에 연결된다.
그 결과, 표 2에 나타내는 압력비 및 구조가 발생한다.
　 실시예 6
군의 라발 노즐 업스트림의 최소 직경 [m] 0.01
개구의 라발 노즐 업스트림의 최소 직경 [m] 0.0092
x_H2 [mol%] 50
x_HCl [mol%] 0
x_TCS [mol%] 50
T_in [K] 500
p_in [bar] 15
p_center [bar] <8.572
p_out [bar] <4.889
총 매스 스트림 [kg/h] 2102
군 당 매스 스트림 [kg/h] 1051
개구 당 매스 스트림 [kg/h] 525
1: 유동층
2: 유동층에 가스 매스 스트림의 공급을 위한 개구
3: 라발 노즐
4: 공급 가스 매스 스트림
5: 오프 가스 매스 스트림
6: 공급되는 기타 가스 매스 스트림
7: 가스 분배기 (복수의 개구를 가짐)

Claims (10)

  1. 과립상 폴리실리콘의 제조를 위한 유동층 반응기로서,
    과립상 폴리실리콘을 가지는 유동층(1)을 위한 내부 반응기 튜브 및 반응기 베이스를 가지는 용기(vessel),
    상기 내부 반응기 튜브 내 유동층을 가열하기 위한 가열 장치,
    유동화 가스 공급을 위한 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구 및 반응 가스 공급을 위한 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구(2),
    반응기 오프가스 제거를 위한 장치,
    실리콘 입자 공급을 위한 공급 기구, 및
    과립상 폴리실리콘의 회수 도관(withdrawal conduit)을 포함하고,
    공급되는 하나 이상의 매스 스트림(4)을 초임계적으로 팽창시키기에 적합하도록 라발 노즐(Laval nozzle)(3)이, 상기 내부 반응기 튜브 밖에서, 상기 반응기 베이스 내의 두 개 이상의 개구의 업스트림에 각각 배치되고,
    라발 노즐(3)이 업스트림에 배치되어 있는 상기 반응기 베이스 내의 상기 두 개 이상의 개구(2)는 가스 분배기 장치(7), 베이스 플레이트 내의 홀, 밸브 또는 노즐인, 유동층 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    두 개 이상의 개구(2)를 포함하는, 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구(2) 군(group)을 포함하고,
    각각의 경우에, 라발 노즐(3)이 상기 하나 이상의 개구(2) 군의 업스트림에 배치되는, 유동층 반응기.
  3. 제1항에 있어서,
    각각 두 개 이상의 개구(2)를 포함하는, 상기 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구(2) 군을 포함하고,
    각각의 경우에, 하나의 라발 노즐(3)이 각각의 개구(2)의 업스트림에 배치되어, 각각 두 개 이상의 라발 노즐(3)을 포함하는 하나 이상의 라발 노즐(3) 군이 형성되고,
    각각의 경우에, 하나의 라발 노즐(3)이 하나 이상의 라발 노즐(3) 군 각각의 업스트림에 연결되는, 유동층 반응기.
  4. 유동층 반응기 내에서 과립상 폴리실리콘을 제조하는 방법으로서,
    가열 장치를 통하여 850-1200℃의 온도로 가열되는 유동층(1) 내에서, 상기 유동층 반응기의 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구를 통하여 공급되는 유동화 가스에 의하여, 실리콘 입자를 유동화하는 단계,
    상기 유동층 반응기의 반응기 베이스 내의 하나 이상의 개구(2)를 통하여 공급되는, 실리콘-함유 반응 가스를 첨가하는 단계, 및
    상기 실리콘 입자 상에 실리콘을 증착하는 단계
    를 포함하고,
    공급되는 유동화 가스 또는 반응 가스 중 하나 이상의 매스 스트림(4)이 초임계적으로 팽창하고,
    라발 노즐(3)이 상기 반응기 베이스 내의 두 개 이상의 개구(2)의 업스트림에 각각 배치되어, 상기 라발 노즐(3) 내의 우세한 과압에 의하여, 공급되는 하나 이상의 매스 스트림(4)을 초임계적으로 팽창시키며,
    라발 노즐(3)이 업스트림에 배치되어 있는 상기 반응기 베이스 내의 상기 두 개 이상의 개구(2)는 가스 분배기 장치(7), 베이스 플레이트 내의 홀, 밸브 또는 노즐인, 과립상 폴리실리콘 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유동화 가스는 H2이고, 상기 실리콘-함유 반응 가스는 TCS인, 과립상 폴리실리콘 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유동층 반응기로서, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 청구되는 바와 같은 유동층 반응기가 사용되는, 과립상 폴리실리콘 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유동층 반응기로서, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 청구되는 바와 같은 유동층 반응기가 사용되는, 과립상 폴리실리콘 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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