JP2002220219A - 多結晶シリコンの製造方法とその装置 - Google Patents

多結晶シリコンの製造方法とその装置

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JP2002220219A JP2001259479A JP2001259479A JP2002220219A JP 2002220219 A JP2002220219 A JP 2002220219A JP 2001259479 A JP2001259479 A JP 2001259479A JP 2001259479 A JP2001259479 A JP 2001259479A JP 2002220219 A JP2002220219 A JP 2002220219A
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ヒヨン キム
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    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多結晶シリコンの製造の際、反応ガス供給手
段の出口表面にシリコンが析出・堆積するのを防止す
る。 【解決手段】 本発明は、流動層反応器を用いて反応ガ
スを供給しながらシリコン粒子を流動させて粒子形態の
多結晶シリコンを量産するにおいて、塩化水素を含むエ
ッチングガスを反応ガス供給手段の表面に注入すること
によってシリコンが析出されて堆積されるのを有効に防
ぎ、反応器を連続的に運転することを可能とする多結晶
シリコンの製造方法及び装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコン(p
olycrystalline silicon)の製造方法及びその装置に関
し、さらに詳しくは、流動層反応器を用いて粒子形態の
多結晶シリコンを量産するにおいて、流動層反応器に塩
化水素を含むエッチングガスを供給するノズルを備えて
反応ガス供給手段の出口表面にシリコンが析出して堆積
されるのを有効に防ぎ、多結晶シリコンを量産する際に
反応器を連続的に運転できるようにする多結晶シリコン
の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高純度の多結晶シリコンは、光起電力用
途において半導体ウェハー用のシリコン単結晶や太陽電
池用のシリコン薄板素材の原料として使用される。多結
晶シリコンを製造するためには、シリコン元素を含有す
る反応ガスの熱分解又は水素還元反応でシリコン表面に
シリコン元素を連続的に析出する化学気相蒸着(Chemica
l Vapor Deposition：ＣＶＤ)方式が使用される。
【０００３】このように半導体応用のために使用される
多結晶シリコンの量産化のために、これまで鐘形(bell-
jar type)の反応器が主として使用されてきており、こ
の反応器を用いて製造された多結晶シリコン製品の直径
は約５０〜３００mmの棒形状を有する。電気抵抗加熱を
必要とする鐘形反応器は、シリコン析出によって増加す
る棒の直径に限界があるため、製品を連続的に生産でき
ないだけでなく、約１０００℃以上にシリコン棒の表面
の温度を保持させるための電力消耗量が非常に大きいと
いう短所がある。
【０００４】これらの問題を解決するために、最近では
大きさ０.５〜５mm程度の粒子形態に多結晶シリコンを
生成しうる流動層反応器を応用したシリコン析出方法が
開発された。この方法によれば、反応器の下部から上部
に向かって供給される反応ガスによりシリコン粒子が流
動される流動層が形成され、高温に加熱されたこれらシ
リコン粒子の表面に反応ガス中のシリコン元素が連続し
て析出するため、粒子が益々大きくなって多結晶シリコ
ン製品が生産される。この時、小さいシリコン種粒子(s
eed crystal)は、シリコン元素が連続的に析出すること
によって大きくなるため、大きな粒子は流動性が低下し
て流動層の下部に漸次沈むことになる。ここで、種粒子
は流動層内に連続的または周期的に供給することがで
き、析出反応によりその大きさが増加したシリコン粒
子、すなわち多結晶シリコン製品は反応器の下部から連
続的又は周期的に抜くことができる。
【０００５】このように鐘形反応器又は流動層反応器を
用いて製造された多結晶シリコンは、チョクラルスキ法
の成長装置で生産され、該装置では半導体ウェハーの基
本素材であるシリコン単結晶の製造に主に使用される。
大部分のシリコン単結晶は約１４００℃以上の融点に加
熱されるるつぼ内で原料の高純度多結晶シリコンを溶か
し、溶融液から単結晶を徐々に育てていく。シリコン単
結晶を製造するとき、流動層反応器で生産された粒子形
態の多結晶シリコンは元の状態で単結晶成長用のるつぼ
に直ぐ投入しうるに対し、従来の鐘形反応器で生産され
た棒形態の多結晶シリコンはるつぼに投入するために粉
砕し適当な大きさの選別工程を経なければならないとい
う煩わしさがあった。また、前記粉砕及び選別工程でシ
リコンの表面が不純物で汚染されるため、不純物を除去
するために高純度の無機酸を用いたエッチング、超純水
を用いた洗浄、清浄雰囲気での乾燥及び包装などの複雑
な追加過程が必要であった。
【０００６】このように鐘形反応器で生産された棒形態
の多結晶シリコンは、追加の処理過程において製品損失
及び汚染された不純物の除去による処理費用の発生のよ
うな深刻な問題を抱えているため、今後も流動性反応器
による粒子形態の多結晶シリコン製品が棒形態の製品を
徐々に取って代わると期待されている。
【０００７】一方、流動層反応器は、析出反応が起きる
シリコン粒子の表面積が非常に広く、同じ反応条件にお
ける反応収率が鐘形反応器のそれに比べて著しく高いと
いう長所がある。
【０００８】しかしながら、シリコン含有ガスは約３０
０〜４００℃の温度(初期分解温度)以上で自ら分解して
シリコンを析出し始めるため、反応温度が初期分解温度
より高くなると流動層反応器内の固体表面には、その表
面の材質に拘わらず、シリコンが析出される。従って、
流動中のシリコン粒子の表面でシリコン析出・堆積が起
きるだけでなく、反応温度に近い高い温度に保たれる反
応ガス供給手段の表面でもシリコンが析出・堆積する問
題が流動層反応器内で発生する。
【０００９】このように反応ガス供給手段の表面にシリ
コン析出物が堆積される問題は、反応ガスが流動層内に
噴射される反応ガス供給手段の出口側で最も深刻であ
る。反応ガス供給手段の表面、特に流動中の高温のシリ
コン粒子と常に接触する反応ガスの出口側の表面にシリ
コンが析出されると、出口表面の温度はシリコン粒子の
温度とほぼ同じ温度に維持される。従って、噴射された
反応ガスによって反応ガス供給手段の出口表面にシリコ
ンが析出し続け、それによって出口表面に析出・堆積し
たシリコンの厚さも徐々に増加し続ける。
【００１０】このようなシリコン析出物の堆積は、流動
層反応器の連続運転を不可能にし、シリコン多結晶を量
産する上で深刻な問題を招く。シリコン析出物の堆積
は、反応ガス供給手段の出口側の構造、反応ガスの噴射
形態、流動中のシリコン粒子との接触形態によってある
程度異なってくるものの、反応ガス供給手段の出口側の
表面に堆積されるシリコン析出物の量は反応器の運転時
間に従って益々増えて反応ガスの出口が構造的に変わっ
てしまうことは言うまでもなく、最終的には詰り現象が
起こることもある。
【００１１】これらの問題に加えて、このように反応ガ
ス供給手段の表面にシリコン析出物が堆積することによ
って、反応器の性能劣化、及び運転上の混乱を招くだけ
でなく、その析出物層又は塊による物理的又は熱的な変
形と応力を誘発して反応ガス供給手段自体にも亀裂や破
損を引き起こし、事故の危険性も高い。
【００１２】これらの問題を解決すべく、反応ガス供給
手段内に冷却水、オイル、ガスなどの冷媒を循環させて
該供給手段の表面温度を一定温度以下に保つか、又は反
応器の外部での反応ガス予熱を最小限に止め、反応ガス
供給手段の温度を下げるようにすることもできる。この
場合、約１０００℃に至る反応器内に晒される反応ガス
供給手段の表面温度、特に反応ガスの出口側の表面温度
を、シリコン含有シランガスの初期分解温度以下に下げ
るためには、反応ガス供給手段自体の冷却が十分になさ
れるべきである。しかしながら、反応器内で不純物によ
る汚染を防止するためには低い熱伝導度をもつ高純度の
無機素材を反応ガス供給手段を構成する材料として使用
しなければならなく、従って、反応ガス供給手段の表面
を充分に冷却させるのは非現実的である。たとえそのよ
うな冷却が可能であっても、シリコン析出が起こるシリ
コン粒子の表面とこれに接する反応ガス供給手段の表面
間の温度差が非常に大きくなるように供給手段が冷却さ
れると、反応ガスの過冷につながる恐れもある。
【００１３】このように反応ガス供給手段の内部を冷却
するのは、熱供給が困難な流動層から輻射、対流、及び
伝導により高い熱伝達を通じて過量の熱を奪うことにな
る。粒子形態の多結晶シリコンの生産において、特に、
生産速度が大きくなると反応器内の流動層の加熱が最も
重要且つ難しい問題になるという点を考慮すると、反応
ガス供給手段を十分に冷却すると反応器内からの莫大な
エネルギー損失となり好ましくない。しかも、このよう
な冷却によって低い温度で供給される反応ガスは、流動
層の内部、即ち析出反応が起こるシリコン粒子の表面を
さらに冷却させて析出反応速度を落とし、反応器の効率
と生産速度を大きく低下させる問題がある。
【００１４】シランガスを初期分解温度より低い温度で
反応器内に供給する従来の技術は、米国特許番号第４１
５０１６８号及び第４７８６４７７号に開示されてお
り、ここでは流動層と直接接触する反応ガス供給手段を
冷却水のような冷媒を用いて冷却させる方法を使用して
いる。しかし、この方法は流動層と接触する反応ガス供
給手段を人工的に冷却させて反応ガス供給手段の表面に
シリコンが析出されない程度に低い温度を保った状態で
反応ガス供給手段からの低温の反応ガスを流動層内に噴
射するため、析出が起こるべきシリコン粒子の表面を急
冷させ、反応器内の加熱を一層困難にする問題がある。
さらに深刻な問題は、前述の方法を使用しても反応ガス
供給手段の表面にシリコンが析出して堆積されるのは実
際上解決できないという点である。
【００１５】前述の如く、反応ガス供給手段が反応器内
の流動層に晒されて高温のシリコン粒子と接触し、反応
ガス供給手段、特に反応ガス供給手段の出口側の表面に
シリコンが析出される深刻な問題があるにも拘わらず、
流動層反応器の特性上、これといった解決方法が未だ提
案されていない現状である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の鐘形反応器を用いて多結晶シリコンを製造する方法
は、多結晶シリコンを連続生産することができない以外
に、電力消耗も大きく、製品として使用する前に後処理
工程を行わなければならない問題があった。一方、前記
鐘形反応器の代わりに使用された流動層反応器は、前記
問題点をある程度解決したが、反応ガス供給手段の表面
にシリコンが析出して堆積されるのを防止しなければ、
反応器を連続稼動できないという問題があった。
【００１７】そこで、反応ガス供給手段の表面にシリコ
ンが析出して堆積されるのを防ぎ、流動層反応器を連続
稼動させうる多結晶シリコンの製造方法及び装置の開発
が切実に要求されることになった。したがって、本発明
は、前記問題点を解決すべく、流動層反応器の反応ガス
供給ノズルの表面に塩化水素を含むエッチングガスを注
入する方法により反応ガス供給手段の表面にシリコンが
析出して堆積されるのを防ぎ、反応器を連続稼動させう
る、改良された多結晶シリコンの製造方法とその装置を
提供することにその目的がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明では、流動層反応
器に反応ガスを供給しながらシリコン粒子を流動させて
多結晶シリコンを連続的に製造する方法において、流動
層反応器の反応ガス供給手段の表面に塩化水素を含有す
るエッチングガスを注入することによって、反応ガス供
給手段の表面にシリコンの析出・堆積するのを防ぐ、連
続的に多結晶シリコンの製造する方法が提供される。
【００１９】また、本発明では、ガス分散器をもつ流動
ガス供給手段、反応ガスノズルをもつ反応ガス供給手段
が備えられた流動層反応器を含む多結晶シリコンの製造
装置において、表面にエッチングガスを供給するための
エッチングガスノズルの内部に同軸の二重管の形で前記
反応ガス供給手段の反応ガスノズルが装着されることを
特徴とする多結晶シリコンの製造装置が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明は、シリコン粒子を流動させる流動層反応
器内に反応ガスを供給しながら多結晶シリコンを製造す
る方法において、塩化水素を含有するエッチングガスを
供給するエッチングノズルを装着することによって、反
応ガス供給手段の表面にシリコンが析出して堆積される
のを有効に防ぎ、反応器を連続して運転できるようにす
る多結晶シリコンの製造方法とその装置に関する。
【００２１】本発明に使用されるエッチングガスは、塩
化水素を含有し、塩化水素との反応性のない水素、窒
素、アルゴン、又はヘリウムなどの不活性ガスをさらに
混合して使用することができる。本発明に使用される反
応ガスは、多結晶シリコンの製造に一般に使用される四
塩化シリコン(SiCl4)、三塩化シラン(SiHCl3)、二塩化
シラン(SiH2Cl2)、又はモノシラン(SiH4)などのシリコ
ン元素を含有するガス(シランガス)成分を１種以上含有
し、水素をさらに含有してもいい。本発明に使用される
反応ガスに加えてガス分散器を通して供給される流動ガ
スには、シリコン元素を含有しない窒素、水素、アルゴ
ン、ヘリウムなどのガスが使用できる。また、このよう
な流動ガス成分は反応ガスに含まれてもいい。
【００２２】本発明に使用されるエッチングガスがシリ
コン析出物を取り除くというのは化学的に周知のことで
あって、文献（Process Economics Program Report No.
160`Silicones’,pp.65-70, SRI International, June,
1983）に記載してあるように、シリコン金属は約３０
０℃以上の温度で塩化水素とシリコンとの間で非可逆的
なガス化反応を通じて三塩化シラン及び四塩化シリコン
などの塩化シラン、シリコンを生成する。このガス化反
応は約３００℃でも非常に速い速度で行われる。三塩化
シラン反応ガスの場合、本発明で使用されるシリコン析
出用の流動層反応器の反応温度は約１０００℃であるの
でガス化反応がさらに加速化してほとんど瞬間的に起こ
るようになる。したがって、本発明は、エッチングガス
ノズル４を通して供給されるエッチングガスが反応ガス
ノズル３の出口側の表面に生成されるシリコン析出物と
接触してそのノズル４の出口のまわりで接触しながらシ
リコン析出物を非常に速い速度でガス化して除去する化
学反応によって、反応ガス供給手段の表面にシリコン析
出物が堆積される問題を解決する。そして、塩化水素と
シリコンとの間のガス化反応は非可逆的であるという性
質を考慮すると、出口に析出するシリコン粒子が減少す
るのに過量の塩化水素を供給する必要がない。
【００２３】本発明によるエッチングガスの組成及び供
給方法は種々に適用されることができる。まず、エッチ
ングガスの主成分である塩化水素は、不活性ガスと混合
することなくそのまま供給してもいい。しかし、前記流
動層反応器の運転目的が流動中のシリコン粒子の表面に
シランガスの熱分解又は水素還元反応によってシリコン
元素を析出させることにあるため、流動層反応器内に塩
化水素を、多量に高い濃度で供給する必要はない。
【００２４】また、エッチングガスの供給形態及び供給
速度は制限がない。エッチングガスを連続的に供給して
もいいが、間欠的に供給しても本発明の目的を達成する
に支障はない。例えば、エッチングガスノズル４を通し
て不活性ガスの水素、窒素、アルゴン又はこれらの混合
ガスを供給し続けながら反応ガスノズルの入口の反応ガ
ス圧力(Ｐｒ)と反応器の内圧(Ｐｖ)との差(ΔP＝Pr-Pv)
又はエッチングガスノズルの入口からのエッチングガス
圧力(Ｐｅ)と反応器の内圧(Ｐｒ)との差(ΔP=Pe-Pv)の
圧力差の増加を測定することができる。測定値Δｒは、
前記反応ガスノズルの出口側の表面に生成されたシリコ
ン析出物の量を間接的に示す。ΔＰ値が所定の基準値を
超える場合、塩化水素を不活性ガスに混ぜてエッチング
ガスで析出物を取り除く。そしてΔＰ値が再び減少する
と、エッチングガス中の塩化水素の濃度を減らすか、０
にすることもできる。この方法では、塩化水素の供給量
を減らすこともでき経済的である。
【００２５】一方、塩化水素の供給量を慎重に制御する
ことは臨界的ではない。塩化水素は必要以上に供給して
も、流動中のシリコン粒子の表面で強力な発熱反応であ
るガス化反応によって流動層の内温を上昇させて析出反
応速度を速める間接的な効果もあるため、塩化水素の供
給量や濃度を入念に制御する必要はないが、エッチング
ガスに含まれる塩化水素の供給量を、反応ガスに含まれ
るシランガスの供給量に比べてモル(mole)数基準で４０
％以下に制御するのが好ましい。仮に、エッチングガス
に含まれる単位時間当たり塩化水素の供給量がシランガ
スの供給量に比べてモル数基準約４０％以上より多くな
ると、シリコン粒子の表面における析出効率が反って低
下し、好ましくない。
【００２６】また、エッチングガスノズルを通した不活
性ガスの供給を持続すると、エッチングガスに含まれる
塩化水素の濃度を周期的に変化させても本発明の目的を
達成するには支障がない。従って、本発明を流動層反応
器に適用するとき、反応器の特性と運転状況を考慮した
多様な設計及び運転条件の設定が可能である。そして、
本発明によるエッチングガスノズルが装着された流動層
反応器を通過した反応ガス及び流動ガスの混合物は廃ガ
スとして反応器の上部から排出される。廃ガス中の未反
応シランガス、水素ガス、反応副生物である塩化水素、
及びシラン副生物は回収されて精製の後反応器に再び供
給される。
【００２７】以下、添付した図面を参照しつつ本発明を
さらに詳細に説明する。図面符号は後述する図面の簡単
な説明の通りである。図１は、本発明の多結晶シリコン
の生産に使用する流動層反応器の概略的な断面図であ
る。通常、シリコン粒子を流動層反応器１中のガス分散
器２の上に充填し、反応ガスと流動ガスをそれぞれ反応
ガスノズル３とガス分散器２を通して供給することによ
ってシリコン粒子を流動化させる。従って、流動層反応
器１の反応ガス供給手段は、流動ガス供給用のガス分散
器２とこれにつながる反応ガス供給ノズル３とから構成
される。
【００２８】本発明は、前記流動層反応器に備えたエッ
チングガスノズル４を通して塩化水素と不活性ガスとか
らなるエッチングガスを供給することによって反応ガス
供給手段にシリコン析出物が堆積されるのを防ぐ。反応
ガスノズル３をエッチングガスノズル４の内部に互いに
同軸状の二重管(double pipe)の形で装着するのが好ま
しい。又、反応ガスノズルの出口とエッチングガスノズ
ルの出口の高さが同一か、あるいは約１０〜３０mmの範
囲で互いに異なる高さに位置するように装着するのが好
ましく、反応ガスノズル出口とエッチングガスノズル出
口の高さをガス分散器より高くし、流動層反応器内に位
置させるのが好ましい。
【００２９】反応ガスノズル３、エッチングガスノズル
４、ガス分散器２の材質には、シリコン粒子の不純物に
よる汚染を防止するために石英、酸化ケイ素(SiO2)、窒
化ケイ素(Si3N4)、表面を酸化処理したシリコン(Si)な
どの素材または前記成分がコーティングされた炭化ケイ
素(SiC)や炭素(C)などの高純度の無機素材を使用するの
が好ましい。また、流動層反応器に使用されるガス分散
器２と反応ガスノズル３は単一ボディからなっても良
く、製品粒子の排出手段７を含めて各部分が組み立てら
れた形で結合されてもいい。
【００３０】ガス分散器２には、平板形又は円錐形など
流動ガスを必要な形態に分散させうるいずれの形態も適
用することができる。また、反応ガスは、ガス分散器２
を通して供給できる。あるいは、一般的には高温のシリ
コン粒子と継続的に接触するガス分散器の出口側の表面
にシリコン析出が急に起こる問題があるため、通常、流
動ガスのガス分散器２と組み合わせた形で反応ガスノズ
ル３を有する反応ガス供給手段を通してガスを供給す
る。
【００３１】一方、反応ガスノズル３を通して供給する
反応ガスだけではシリコン粒子を必要とされるほど全体
的に流動させることができないので、所望のパターンの
流動層は別の流動ガスをガス分散器２を通して噴射させ
ることによって形成する。
【００３２】図２ａ〜２ｄは、本発明によるエッチング
ガスノズルを通してエッチングガスを流動層反応器内へ
供給する方法を示す各ノズル先端部の断面図である。図
２ａの方法によれば、反応ガスノズル及びエッチングガ
スノズルの環状出口領域が相互に接合しており、同領域
に形成される多数の小穴を通してエッチングガスを分散
させることによって、前記反応ガスノズル及びエッチン
グガスノズルの出口表面におけるシリコン析出物の生成
を防ぎ、あるいは生成された析出物を取り除くことがで
きる。
【００３３】図２ｂの方法によれば、二重管形態の両ノ
ズル間の環状の出口開口と、反応ガスノズル３の上部に
形成される多数の小穴を通してエッチングガスを通過さ
せ、反応ガスノズル３の出口部の内壁面も経由できるよ
うにすることによって、反応ガスノズル３の上部の内壁
面でのシリコン析出物の生成を防ぎ、あるいは生成され
た析出物を取り除くことができる。
【００３４】図２ａと図２ｂの方法を結合した図２ｃの
方法によれば、反応ガスノズル３及びエッチングガスノ
ズル４の出口表面の内外壁面に形成される多数の小穴
と、反応ガスノズル３の上部に形成される多数の小穴を
通して前記両ノズルの出口側の内、外壁の表面全体にか
けてエッチングガスを分散させることによって、いずれ
の表面でもシリコン析出物の生成を防ぐか、または生成
された析出物を取り除くことができる。
【００３５】一方、二重管形状のノズル間の間隔や前記
穴に流動層のシリコン粒子が不必要に出入したり、最悪
の場合、粒子がエッチングガスノズルと反応ガスノズル
との環状空間に堆積したり、詰まったりしてエッチング
ガスの必要な流れを妨げる恐れもある。したがって、前
記両ノズル間の空間に、図２ｄに示すように、好ましく
は、エッチングガスノズル４に類似した材質の石英、シ
リカ、窒化ケイ素、表面が酸化処理されたシリコン、又
はこれらの成分がコーティングされた炭素や炭化ケイ素
などの無機粒子充填剤を埋め込んで、エッチングガスを
供給してもいい。
【００３６】前述の如く、エッチングガスを流動層反応
器内に供給する方法において、エッチングガスノズルと
反応ガスノズルの出口部分を図２ａ〜２ｄのように様々
な形に変化させても本発明の目的が達成できる。
【００３７】図３ａ〜図３ｂは、本発明によるエッチン
グガスノズルを装着した場合、反応ガス供給手段の出口
側の表面にシリコン析出物が堆積されるのを防ぐ状態を
示すノズル先端部の断面図であって、さらに詳しくは、
図３ａは、反応ガスノズルとエッチングガスノズルを同
軸の二重管の形で装着し、反応ガスノズルの出口をエッ
チングガスノズルの出口より約１０〜３０mm高く装着し
てエッチングガスノズルを通してエッチングガスを供給
することによって、反応ガス供給手段の出口側の表面に
シリコン析出物が堆積されるのを防ぐ状態を示すノズル
先端部の断面図であり、図３ｂは反応ガスノズルとエッ
チングガスノズルを同軸の二重管の形で装着し、反応ガ
スノズルの出口をエッチングガスノズルの出口より約１
０〜３０mm低く装着してエッチングガスを供給すること
によって、反応ガス供給手段の出口側の表面にシリコン
析出物が堆積されるのを防ぐ状態を示すノズル先端部の
断面図である。
【００３８】図４ａは、従来の反応ガス供給手段の出口
側の表面にシリコン析出物が堆積される状態を示すノズ
ル先端部の断面図であり、図４ｂは、反応器に塩化ガス
を含有しない不活性ガスだけを注入した場合に、本発明
によるエッチングガスノズルを装着した反応ガス供給手
段の出口側の表面にシリコン析出物が堆積される状態を
示すノズル先端部の断面図である。
【００３９】一方、多結晶シリコンの製造時反応器内の
流動層の温度、即ちシリコン粒子の温度を高く保たなけ
ればならなく、従って、効率的な加熱手段５を設けるこ
とは基本的に重要な要素である。この反応温度でシリコ
ン粒子の表面にシリコンの析出が進むと、シリコン粒子
は、その大きさが徐々に増加して製品搬出手段７を通し
て粒子大きさ約０.５〜５mmの多結晶シリコン製品が粒
子として搬出される。この製品粒子中の一部は、高純度
雰囲気で粉砕されて粒子大きさ０.３〜０.５mmの種粒子
とされた後、種粒子供給手段６を通して周期的又は連続
的に反応器に供給される。このように種粒子供給と製品
粒子の搬出を繰り返し行うことによって、粒子形態の多
結晶シリコンの連続生産が可能になる。
【００４０】
【発明の効果】以上から述べてきたように、本発明によ
れば、流動層反応器を用いて粒子形態の多結晶シリコン
を量産するにおいて、流動層に晒されてシリコン粒子と
接する反応ガス供給手段の反応ガス出口側の表面にシリ
コンが析出して堆積されるのを有効に防ぐ方法と装置を
提供することによって、流動層反応器を連続的に稼動さ
せうる経済的な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 多結晶シリコンの製造に使用する、本発明に
よる流動層反応器の概略的な断面図。
【図２】 図２ａ乃至図２ｄは、反応ガス供給手段の出
口側の表面にシリコン析出物が堆積されるのを防ぐため
に、本発明によるエッチングガスを流動層反応器内に供
給する方法を示すエッチングガスノズルの出口部の断面
図。
【図３】 図３ａと図３ｂは、本発明によるエッチング
ガスノズルを装着した反応ガス供給手段の出口側の表面
にシリコン析出物が堆積されるのを防ぐ状態を示すエッ
チングガスノズル出口部の断面図。
【図４】 図４ａは従来の反応ガス供給手段の出口側の
表面にシリコン析出物が堆積される状態を示すノズル先
端部の断面図であり、図４ｂは反応器に塩化ガスを含有
しない不活性ガスだけを噴入した場合に本発明によるエ
ッチングガスノズルを装着した反応ガス供給手段の出口
側の表面にシリコン析出物が堆積される状態を示すノズ
ル先端部の断面図。
【符号の説明】
１：流動層反応器 ２：ガス分散器 ３：反応ガスノズル ４：エッチングガスノズル ５：流動層反応器加熱手段 ６：種粒子供給手段 ７：製品搬出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キム ヒヨン 大韓民国 テジョン ユソン−ク ウフン −ドン ハンビット アパートメント 101−203 (72)発明者 パク ヨンキ 大韓民国 テジョン ユソン−ク ウフン −ドン ハンビット アパートメント 119−302 Ｆターム(参考） 4G072 AA01 BB12 GG01 GG03 GG04 GG05 HH01 NN01 RR11 UU01 UU03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動層反応器で反応ガスを供給しながら
    シリコン粒子を流動させて多結晶シリコンを製造する方
    法において、流動層反応器の反応ガス供給手段の表面に
    塩化水素を含有するエッチングガスを注入することを特
    徴とする多結晶シリコンの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記エッチングガスは、塩化水素に不活
    性ガスをさらに混合して使用するものであることを特徴
    とする請求項１記載の多結晶シリコンの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記塩化水素が、前記反応器の廃ガスか
    ら分離されて回収されたものであることを特徴とする請
    求項２記載の多結晶シリコンの製造方法。
  4. 【請求項４】 前記不活性ガスが、水素、窒素、アルゴ
    ン、ヘリウム及びそれらの混合物の中から選択されるこ
    とを特徴とする請求項２または３記載の多結晶シリコン
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 ガス分散器をもつ流動ガス供給手段、反
    応ガスノズルをもつ反応ガス供給手段が備えられた流動
    層反応器を含む多結晶シリコンの製造装置において、前
    記反応ガス供給手段の反応ガスノズルが該反応ガスノズ
    ルの表面にエッチングガスを供給するためのエッチング
    ガスノズルの内部に同軸の二重管の形で装着されること
    を特徴とする多結晶シリコンの製造装置。
  6. 【請求項６】 前記反応ガスノズルとエッチングガスノ
    ズルの材質が、石英、シリカ、窒化ケイ素、表面が酸化
    処理されたシリコン、及びこれらの成分がコーティング
    された炭素及び炭化ケイ素の中から選択されたものであ
    ることを特徴とする請求項５記載の多結晶シリコンの製
    造装置。
  7. 【請求項７】 反応ガスノズルの出口及びエッチングガ
    スノズルの出口の高さが互いに同一高さであるか、ある
    いは１０〜３０mmの範囲で異なっていることを特徴とす
    る請求項５記載の多結晶シリコンの製造装置。
  8. 【請求項８】 エッチングガスノズルと反応ガスノズル
    との間の環状空間に固定充填剤が充填されていることを
    特徴とする請求項５記載の多結晶シリコンの製造装置。
  9. 【請求項９】 前記固定充填剤が、石英、酸化ケイ素(S
    iO2)、シリコン(Si)、窒化ケイ素(Si3N4)、表面が酸化
    処理されたシリコン、及びこれらの成分がコーティング
    された炭素(C)及び炭化ケイ素(SiC)から選択されたもの
    であることを特徴とする請求項８記載の多結晶シリコン
    の製造装置。
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