WO2011026670A4 - Anlage und verfahren zur steuerung der anlage für die herstellung von polykristallinem silizium - Google Patents

Anlage und verfahren zur steuerung der anlage für die herstellung von polykristallinem silizium Download PDF

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Abstract

Es ist eine Anlage und ein Verfahren für die Herstellung von polykristallinem Silizium nach dem Monosilan-Prozess offbart. Es ist mindestens ein Reaktor (10), mindestens ein Konverter (20), mindestens ein Injektionstank (30) und mindestens ein Verdampfer (40) vorgesehen. Jeder Reaktor (10) besitzt eine Zuleitung (11a) für frisches Gasgemisch und eine Ableitung (11b) für zum Teil verbrauchtes Gasgemisch. Ebenso umfasst jeder Konverter (20) eine Ableitung (21) für ein Gasgemisch und jeder Verdampfer (40) besitzt eine Ableitung (41) für ein Gasgemisch. Es sind mehrere Entnahmeelemente (7) für Messproben in der Zuleitung (11a) und der Ableitung (11b) eines jeden Reaktors (10) sowie in der Ableitung (21) eines jeden Konverters (20) und der Ableitung (41) eines jeden Verdampfers (40) vorgesehen. Mindestens einem Gaschromatographen (2) werden die entnommenen Messproben über jeweils eine Leitung (8) von den Entnahmeelementen (7) her zugeführt.

Claims

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 25 Mai 201 1 (25.05.201 1 )
1. Anlage für die Herstellung von polykristallinem Silizium mit mindestens einem
Reaktor (10), dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Entnahmeelement (7) für Messproben in einer Zuleitung (11a) und einer Ableitung (11b) des mindestens einen Reaktors (10) vorgesehen ist und dass mindestens einem
Gaschromatographen (2) die entnommenen Messproben über jeweils eine separate Leitung (8) von den Entnahmeelementen (7) zuführbar sind, wobei die von den Entnahmeelementen (7) zu dem mindestens einen Gaschromatographen (2) führenden Leitungen (8) beheizt sind, damit die entnommenen Proben im gasförmigen Zustand sind.
2. Anlage nach Anspruch 1 , wobei zusätzlich zu dem mindestens einen Reaktor (10) mindestens ein Konverter (20) und/oder mindestens ein Injektionstank (30) und/oder mindestens ein Verdampfer (40) vorgesehen sind, dass jeder Reaktor
(10) die Zuleitung (11a) für frisches Gasgemisch und die Ableitung (11 b) für zum Teil verbrauchtes Gasgemisch umfasst, dass jeder Konverter (20) eine Ableitung (21) für ein Gasgemisch und jeder Verdampfer (40) eine Ableitung (41) für ein Gasgemisch umfasst, wobei die Ableitung (41) des Verdampfers (40) die
Zuleitung für den Konverter (20) bildet und dass ebenfalls je ein
Entnahmeelement (7) in der Ableitung (21) des Konverters und je ein
Entnahmeelement (7) in der Ableitung (41) für den Verdampfer (40) vorgesehen ist.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei von jedem der Entnahmeelemente (7) jeweils eine Leitung (8) mit dem Gaschromatographen (2) verbunden ist.
4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei dem mindestens einen
Gaschromatographen (2) eine Probenrückführung (3) in der Anlage
nachgeschaltet ist, wobei die Probenrückführung (3) derart ausgebildet ist, dass in der Probenrückführung (3) das rückgeführte Gasgemisch auf einen Druck
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 1 9) 2
bringbar ist, der dem Druck in der Ableitung (11b) von dem mindestens einen Reaktor (10) entspricht.
5. Anlage nach Anspruch 4, wobei ein Wiederaubereitungssystem (4) für Gas
vorgesehen ist, das mit der Ableitung (11b) vom Reaktor (10) und mit einer Ableitung (42) aus dem Verdampfer (40) verbunden ist, wobei die Ableitung (42) ebenso das Gas aus der Ableitung (21) aus dem mindestens einen Konverter (20) transportiert.
6. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei eine Steuer- und Regeleinheit (15) vorgesehen ist, die Signale aus der Analyse der entnommenen Messproben empfängt und daraus Steuersignale erzeugt, die auf mindestens ein Stellelement (12) einwirken, das dem mindestens einen Reaktor (10) und/oder dem
mindestens einen Verdampfer (40) und/oder dem mindestens einen Konverter (20) und/oder dem mindestens einen Injektionstank (30) zugeordnet ist und wobei mittels der Stellelemente (12) die Prozessparameter automatisch einstellbar sind.
7. Anlage nach Anspruch 6, wobei in der Zuleitung (11a) zum mindestens einen
Reaktor (10) das Stellelement als ein Ventil (12) ausgestaltet ist, mit dem die Zufuhr von Reaktionsgas in den mindestens einen Reaktor (10) aufgrund der Messsignale des Gaschromatographen (2) automatisch steuerbar ist.
8. Verfahren zur Steuerung einer Anlage für die Herstellung von polykristallinem
Silizium, wobei die Anlage mindestens einen Reaktor (10) mit mindestens einer Zuleitung (11a) und einer Ableitung (11b) für ein Gasgemisch umfasst,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
• dass aus der Zuleitung (11a) und der Ableitung (11b) eines jeden Reaktors (10) Messproben entnommen werden;
• dass die entnommenen Messproben mindestens einem Gaschromatographen
GEÄN DERTES BLATT (ARTI KEL 1 9) 3
• dass an Hand der vom Gaschromatographen (2) gewonnenen Messwerte hinsichtlich der Zusammensetzung der zugeführten Messproben
Steuersignale gewonnen werden; und
• dass an Hand der gewonnenen Steuersignale mittels einer Steuer- und
Regeleinheit (15) über Stellelemente (12) eine Vielzahl von Parametern des mindestens einen Reaktors (10) derart eingestellt werden, dass die Effizienz der Anlage (1) automatisch in ein Produktionsoptimum geführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zusätzlich zu dem mindestens einen Reaktor (10) mindestens ein Konverter (20) und/oder mindestens ein Injektionstank (30) und/oder mindestens ein Verdampfer (40) vorgesehen sind, dass jeder Reaktor (10) die Zuleitung (11a) für frisches Gasgemisch und die Ableitung (11 b) für zum Teil verbrauchtes Gasgemisch umfasst, dass jeder Konverter (20) eine Ableitung (21) für ein Gasgemisch und jeder Verdampfer (40) eine Ableitung (41) für ein Gasgemisch umfasst, wobei die Ableitung (41) des Verdampfers (40) die
Zuleitung für den Konverter (20) bildet und dass ebenfalls Messproben aus der Ableitung (21) des Konverters der Ableitung (41) des Verdampfer (40)
entnommen werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 9, wobei dem mindestens einen
Gaschromatographen (2) eine Rückführung (3) der Messproben in die Anlage (1) nachgeschaltet ist, wobei die Rückführung (3) der Messproben derart ausgebildet ist, dass in der Rückführung (3) der Messproben das rückgeführte Gasgemisch auf einen Druck gebracht wird, der dem Druck in der Ableitung (11 b) vom dem mindestens einen Reaktor (10) entspricht.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 10, wobei mit dem mindestens einen
Gaschromatographen (2), bei der Inbetriebnahme der Anlage (1) zunächst überprüft wird, ob die Anlage (1) frei von Wasser ist, und dass anschließend beim Anfahren der Anlage die Parameter des mindestens einen Reaktors (10) und/oder des mindestens einen Konverters (20) und/oder des mindestens einen
Verdampfers (40) derart eingestellt und verändert werden, dass aufgrund der mit dem mindestens einen Gaschromatographen (2) gewonnenen Steuersignale ein
GEÄN DERTES BLATT (ARTI KEL 1 9) 4 automatisches Anfahren der Anlage auf die Prozessbedingungen durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , wobei eine Steuer- und
Regeleinheit (15) vorgesehen wird, mit der Signale aus der Analyse der entnommenen Messproben empfangen und daraus Steuersignale erzeugt werden, die auf mindestens ein Stellelement (12) einwirken, das dem mindestens einen Reaktor (10) und/oder dem mindestens einen Verdampfer (40) und/oder dem mindestens einen Konverter (20) und/oder dem mindestens einen
Injektionstank (30) zugeordnet ist und wobei mittels der Stellelemente (12) die Prozessparameter automatisch eingestellt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei in der Zuleitung (11a) zum mindestens einen Reaktor (10) das Stellelement als ein Ventil (12) ausgestaltet ist, mit dem die Zufuhr von Reaktionsgas in dem mindestens einen Reaktor (10) aufgrund der Messsignale des Gaschromatographen (2) automatisch gesteuert wird.
GEÄN DERTES BLATT (ARTI KEL 1 9)
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