JP2014073943A - Polycrystalline silicon production device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱したシリコン芯線の表面に多結晶シリコンを析出させて多結晶シリコン棒を製造するための製造装置に関し、特に、多結晶シリコン製造のコストダウンに寄与する装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus for manufacturing polycrystalline silicon rods by depositing polycrystalline silicon on the surface of a heated silicon core wire, and more particularly to an apparatus that contributes to reducing the cost of manufacturing polycrystalline silicon.
半導体用単結晶シリコンあるいは太陽電池用シリコンの原料となる多結晶シリコンの製造方法として、シーメンス法が知られている。シーメンス法は、クロロシランを含む原料ガスを加熱されたシリコン芯線に接触させることにより、該シリコン芯線の表面に多結晶シリコンをCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて気相成長させる方法である。 A Siemens method is known as a method for producing polycrystalline silicon as a raw material for single crystal silicon for semiconductors or silicon for solar cells. The Siemens method is a method in which a source gas containing chlorosilane is brought into contact with a heated silicon core wire, and polycrystalline silicon is vapor-phase grown on the surface of the silicon core wire using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
シーメンス法により多結晶シリコンを気相成長する際の反応炉は、ベルジャと呼ばれる上部構造体とベースプレートと呼ばれる下部構造体(底板)により構成される空間内にシリコン芯線を鉛直方向2本、水平方向1本の鳥居型に組み立て、該鳥居型のシリコン芯線の両端を一対のカーボン製の芯線ホルダを介してベースプレート上に配置した一対の金属製の電極に固定する。この構成は、例えば特許文献1(特開2012−82128号公報)に開示されている。 The reactor for vapor-phase growth of polycrystalline silicon by the Siemens method is a vertical furnace with two silicon core wires in a space composed of an upper structure called a bell jar and a lower structure (bottom plate) called a base plate. One torii type is assembled, and both ends of the torii type silicon core wire are fixed to a pair of metal electrodes disposed on the base plate via a pair of carbon core wire holders. This configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-82128.
電極は、絶縁物を挟んでベースプレートを貫通し、配線を通して別の電極に接続されるか、反応炉外に配置された電源に接続される。気相成長中に多結晶シリコンが析出することを防止するために、電極とベースプレートとベルジャは水などの冷媒を用いて冷却される。 The electrode passes through the base plate with an insulator interposed therebetween, and is connected to another electrode through wiring, or connected to a power source arranged outside the reactor. In order to prevent polycrystalline silicon from precipitating during vapor phase growth, the electrode, base plate and bell jar are cooled using a coolant such as water.
電極から電流を導通させてシリコン芯線を水素雰囲気中で900℃以上1200℃以下の温度範囲に加熱しながら、原料ガスとして例えばトリクロロシランと水素の混合ガスをガスノズルから反応炉内に供給すると、シリコン芯線上にシリコンが気相成長し、所望の直径の多結晶シリコン棒が逆U字状に形成される。 When a silicon core wire is heated to a temperature range of 900 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower in a hydrogen atmosphere by passing a current from the electrode, a mixed gas of, for example, trichlorosilane and hydrogen is supplied from a gas nozzle into the reactor as a source gas. Silicon is vapor-grown on the core wire, and a polycrystalline silicon rod having a desired diameter is formed in an inverted U shape.
多結晶シリコンの生産性の向上を目的として、製造される多結晶シリコン棒は、直径が120mmφ〜150mmφ、長さが1.5m〜3mと大型化する傾向にあり、その重量も100kg〜250kgと高重量化が進んでいる。これに伴い、反応炉内においてこのような高重量の多結晶シリコン棒を支持する役割を担う金属製電極や芯線ホルダには、これに耐え得る強度が求められるようになってきている。このような事情を背景として、多結晶シリコン棒が大型化しても多結晶シリコン製造工程中に転倒等のトラブルが生じないように改良された芯線ホルダも提案されている(特許文献2:特開2011−195438号公報)。 For the purpose of improving the productivity of polycrystalline silicon, the produced polycrystalline silicon rods tend to increase in size from 120 mmφ to 150 mmφ and 1.5 m to 3 m in length, and the weight is also 100 kg to 250 kg. The weight is increasing. Along with this, a metal electrode or core wire holder that plays a role of supporting such a heavy polycrystalline silicon rod in a reaction furnace is required to have a strength that can withstand this. Against this background, there has also been proposed an improved core wire holder so that troubles such as overturning do not occur during the polycrystalline silicon manufacturing process even if the polycrystalline silicon rod is enlarged (Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-209867). 2011-195438).
電極と芯線ホルダは直接接合してもかまわないが、下記のような目的から、電極と芯線ホルダの間にアダプタが設けられる。アダプタは、例えば、反応中は900℃〜1200℃といった高温となる多結晶シリコン棒の熱が芯線ホルダを通して冷媒により冷却された金属製電極に逃げる熱量を少なくするために設けられる。また、金属製電極の高温化による多結晶シリコンの重金属汚染を防止するためにアダプタが設けられることもある。さらに、金属製電極の損傷劣化を防止するためや、芯線ホルダの高さ調整などの目的(特許文献3:特開2002−338226号公報)でアダプタが設けられる。このようなアダプタにも、上述の理由から、多結晶シリコン棒の高重量化に伴う高強度化が求められることは言うまでもない。 The electrode and the core wire holder may be directly joined, but an adapter is provided between the electrode and the core wire holder for the following purpose. The adapter is provided, for example, to reduce the amount of heat that escapes from the polycrystalline silicon rod, which becomes a high temperature of 900 ° C. to 1200 ° C. during the reaction, to the metal electrode cooled by the refrigerant through the core wire holder. Further, an adapter may be provided to prevent heavy metal contamination of polycrystalline silicon due to high temperature of the metal electrode. Furthermore, an adapter is provided for the purpose of preventing damage deterioration of the metal electrode and adjusting the height of the core wire holder (Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-338226). It goes without saying that such adapters are also required to have higher strength due to the higher weight of the polycrystalline silicon rod for the reasons described above.
金属製電極の材質としては、特許文献4(特開2011−517734号公報)に示されているように、電気抵抗率などを考慮して、銅(Cu)、白銅(Cu−Ni)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼などが、一般的に選定される。また、アダプタの材質としては、特許文献3に示されているように、電気抵抗率、不純物汚染レベル、耐熱特性の特性などの観点から、一般的にカーボンが選定される。さらに、芯線ホルダの材質としては、特許文献1に示されているように、電気抵抗率、不純物汚染レベル、耐熱特性、シリコンの表面析出のし易さなどの観点から、通常はカーボンが選定される。
As the material of the metal electrode, as shown in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-517734), in consideration of electric resistivity, copper (Cu), white copper (Cu-Ni), nickel (Ni), stainless steel, etc. are generally selected. As a material of the adapter, as shown in
なお、芯線ホルダは、特許文献1に示されているように、多結晶シリコンの析出反応工程終了後に、多結晶シリコン棒と一体となった状態で反応炉外へと取り出されるが、これを多結晶シリコン棒から分離して再利用することは困難であり、殆どの場合、多結晶シリコン棒を1本育成する度に1個の芯線ホルダが使い捨てされる。このため、多結晶シリコン棒の製造コストに占める芯線ホルダのコストは、決して小さくない。
As shown in
上述のように、従来、アダプタ及び芯線ホルダには、カーボン材が一般的に用いられてきた。しかし、カーボン材の強度は金属に比較すると低く、例えば、代表的な強度の指標である引っ張り強度で比べると、銅(Cu)が約250MPa(20℃)程度であるのに対し、カーボンは約25MPa程度でしかない。 As described above, conventionally, a carbon material has been generally used for the adapter and the core wire holder. However, the strength of carbon materials is low compared to metals. For example, when compared with tensile strength, which is a representative strength index, copper (Cu) is about 250 MPa (20 ° C.), whereas carbon is about It is only about 25 MPa.
一方で、多結晶シリコン棒の大直径化・高重量化が進んでいるため、アダプタ及び芯線ホルダにもこの高重量化に耐え得る強度が求められるところ、強度の低いカーボン材料で必要な強度を確保しようとすれば、大型化・厚肉化が必要となる。しかし、カーボン材料は繰返し利用が難しいため、大型化や厚肉化はそのまま、製造コストのアップに繋がる。 On the other hand, since the diameter and weight of polycrystalline silicon rods are increasing, adapters and core wire holders are required to have strength that can withstand this weight increase. In order to secure it, it is necessary to increase the size and thickness. However, since the carbon material is difficult to use repeatedly, the increase in production cost is caused without increasing the size and thickness.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多結晶シリコン棒の大直径化・高重量化にも対応し得る強度を確保した上で、アダプタの繰返し利用を可能とするとともに、カーボン芯線ホルダの大型化や厚肉化を極力抑えることにより、多結晶シリコン製造のコストダウンに寄与する装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to ensure the strength that can cope with an increase in the diameter and weight of a polycrystalline silicon rod, and then repeat the adapter. An object of the present invention is to provide an apparatus that contributes to the cost reduction of the production of polycrystalline silicon by minimizing the increase in size and thickness of the carbon core holder as much as possible.
上述の課題を解決するために、本発明に係る多結晶シリコン製造装置は、反応炉内で加熱されたシリコン芯線に原料ガスを供給することにより前記シリコン芯線の表面に多結晶シリコンを析出させるための多結晶シリコン製造装置であって、前記シリコン芯線を保持するカーボン製芯線ホルダと、前記シリコン芯線に通電するための金属製電極と、前記芯線ホルダを前記金属製電極上に載置するためのアダプタとを備え、前記金属製電極は、前記反応炉の底板部に形成された貫通孔内に挿入して支持され、内部に冷却水を流通させる冷却流路を有しており、前記アダプタは、高融点金属を組成の主要元素とする材質から成る、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the polycrystalline silicon manufacturing apparatus according to the present invention is configured to deposit polycrystalline silicon on the surface of the silicon core wire by supplying a raw material gas to the silicon core wire heated in the reaction furnace. An apparatus for producing polycrystalline silicon, comprising: a carbon core wire holder for holding the silicon core wire; a metal electrode for energizing the silicon core wire; and the core wire holder for placing the core wire holder on the metal electrode An adapter, and the metal electrode is inserted and supported in a through-hole formed in the bottom plate portion of the reactor, and has a cooling channel for circulating cooling water therein, the adapter It is characterized by comprising a material having a refractory metal as a main element of the composition.
前記高融点金属元素は、好ましくは、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)の群から選択される1以上の元素である。 The refractory metal element is preferably one or more elements selected from the group consisting of tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum (Mo), and zirconium (Zr).
前記アダプタは、例えば、前記高融点金属元素を組成の主要元素とする金属、金属混合物、又は合金である。 The adapter is, for example, a metal, a metal mixture, or an alloy containing the refractory metal element as a main element of the composition.
好ましくは、前記アダプタは、底部に前記金属電極の上部との嵌合部を備え、頂部に前記カーボン製芯線ホルダが嵌め込みされるテーパ状の孔部を備えている。 Preferably, the adapter includes a fitting portion with a top portion of the metal electrode at a bottom portion and a tapered hole portion into which the carbon core wire holder is fitted at a top portion.
また、好ましくは、前記カーボン製芯線ホルダは略円柱形状を有し、上部に前記シリコン芯線を差し込むための孔部が設けられており、下部は前記アダプタの頂部に設けられたテーパ状の孔部に嵌め込みされるテーパ形状を有している。 Preferably, the carbon core wire holder has a substantially cylindrical shape, a hole portion for inserting the silicon core wire is provided in an upper portion, and a lower portion is a tapered hole portion provided in a top portion of the adapter. It has a taper shape that is fitted in.
本発明によれば、芯線ホルダを金属製電極上に載置するためのアダプタを、高融点金属を組成の主要元素とする材質で形成することとしたため、カーボン材料から成るアダプタに比較して強度が高まり、その分だけカーボン製芯線ホルダの大型化や厚肉化が極力抑えられることに加え、アダプタの繰返し利用も可能となる。 According to the present invention, the adapter for placing the core wire holder on the metal electrode is formed of a material having a refractory metal as a main element of the composition, so that the strength is higher than that of an adapter made of a carbon material. As a result, the increase in size and thickness of the carbon core holder can be suppressed as much as possible, and the adapter can be used repeatedly.
また、カーボン製芯線ホルダの形状を単純化し、下部形状をアダプタの頂部に設けられたテーパ状の孔部に嵌め込みされるテーパ形状としたため、多結晶シリコン製造時の応力の集中が緩和され、これによっても、カーボン製芯線ホルダの大型化や厚肉化が極力抑えられる。 In addition, since the shape of the carbon core wire holder is simplified and the lower shape is a tapered shape that is fitted into the tapered hole provided at the top of the adapter, the concentration of stress during the production of polycrystalline silicon is alleviated. As a result, the increase in size and thickness of the carbon core holder can be suppressed as much as possible.
このように、本発明によれば、多結晶シリコン棒の大直径化・高重量化にも対応し得る強度を確保した上で、アダプタの繰返し利用を可能とするとともに、カーボン芯線ホルダの大型化や厚肉化を極力抑えることにより、多結晶シリコン製造のコストダウンに寄与する装置が提供される。 As described above, according to the present invention, it is possible to repeatedly use the adapter while ensuring the strength capable of dealing with an increase in diameter and weight of the polycrystalline silicon rod, and an increase in the size of the carbon core holder. In addition, an apparatus that contributes to reducing the cost of manufacturing polycrystalline silicon is provided by minimizing the increase in thickness and thickness.
以下に、図面を参照して、本発明に係る多結晶シリコン製造装置について説明する。 Hereinafter, a polycrystalline silicon manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の多結晶シリコン製造装置の反応炉100の構成の一例を示す概略断面図である。反応炉100は、シーメンス法によりシリコン芯線11の表面に多結晶シリコンを気相成長させて多結晶シリコン棒12を得るための装置であり、ベースプレート5とベルジャ1により構成される。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a
ベースプレート5には、シリコン芯線11に電流を供給する金属製電極10が設けられており、シリコン芯線11はカーボン製の芯線ホルダ13に保持された状態で金属製電極10上に載置され、芯線ホルダ13と金属製電極10との間には、高融点金属を組成の主要元素とする材質から成るアダプタ14が設けられている。
The
ベースプレート5は、更に、窒素ガス、水素ガス、トリクロロシランガスなどのプロセスガスを供給するガスノズル9と、排気ガスを排出する排気口8が配置されている。また、ベースプレート5には、自身を冷却するための冷媒の入口部6と出口部7を有している。
The
ベルジャ1は、自身を冷却するための冷媒の入口部3と出口部4を有し、さらに、外部から内部を目視確認するためののぞき窓2を有している。
The
図2は、本発明における、金属製電極10、アダプタ14、カーボン製芯線ホルダ13の、組み立て第1例の概略図である。上述したように、金属製電極10は、反応炉100のベースプレート(底板部)5に形成された貫通孔内に挿入して支持され、冷却水などの冷媒の入口(10a)と出口(10b)を有しており、内部に冷媒を流通させる冷却流路が形成されている。
FIG. 2 is a schematic view of a first assembly example of the
図2による例では、金属製電極10とアダプタ14の接続は、アダプタ14の底部に形成された雌ネジ部と金属製電極10の頂部に形成された雄ネジ部とを嵌合させたネジ接続となっており、アダプタ14とカーボン製芯線ホルダ13の接続は、アダプタ14の頂部に形成されたテーパ状の孔部への、カーボン製芯線ホルダ13の底部に形成されたテーパ状の凸部の差し込みによる。
In the example according to FIG. 2, the connection between the
カーボン製芯線ホルダ13は一回の使用で使い捨てとなるため、その形状を極力単純なものとして大型化や厚肉化を極力抑えることが好ましい。この図に示した例では、略円柱形状とし、上部にシリコン芯線11を差し込むための孔部を設ける一方、下部はアダプタ14の頂部に設けられたテーパ状の孔部に嵌め込みされるテーパ形状としている。なお、カーボン製芯線ホルダ13のサイズは、多結晶シリコンの析出反応の最終段階においても多結晶シリコン棒の析出が阻害されず、且つ、多結晶シリコン棒の転倒等の事故を生じさせないだけの強度が確保される限度で、小さく設計している。
Since the carbon
図3は、本発明における、金属製電極10、アダプタ14、カーボン製芯線ホルダ13の、組み立て第2例の概略図である。図3による例では、金属製電極10とアダプタ14の接続は、アダプタ14の底部に形成されたテーパ状の凸部を、金属製電極10の頂部に形成されたテーパ状の凹部に差し込み嵌合させている。また、アダプタ14とカーボン製芯線ホルダ13の接続は、アダプタ14の頂部に形成されたテーパ状の孔部への、カーボン製芯線ホルダ13の底部に形成されたテーパ状の凸部の差し込みによる。
FIG. 3 is a schematic view of a second assembly example of the
なお、この態様においても、カーボン製芯線ホルダ13略円柱形状とし、上部にシリコン芯線11を差し込むための孔部を設ける一方、下部はアダプタ14の頂部に設けられたテーパ状の孔部に嵌め込みされるテーパ形状としている。
Also in this embodiment, the carbon
図3に示した態様では、アダプタ14に雌ネジ部が形成されていないため、図2に示した態様に比較して、組立時間が短縮化され、且つ、清掃などのメンテナンスも容易であるという利点がある。
In the aspect shown in FIG. 3, since the female screw part is not formed in the
上述のアダプタ14は高融点金属を組成の主要元素とする材質から成る。ここで、高融点金属元素は、例えば、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)の群から選択される1以上の元素であり、アダプタ14は、かかる高融点金属元素を組成の主要元素とする金属、金属混合物、又は合金等の材質から成る。
The
上記高融点金属元素を主要元素とする組成の材質は強度や耐熱性などに優れていることに加え、多結晶シリコンの金属汚染も抑えることができる(例えば特許文献5:特開平3−150298号公報)。 A material having a composition having a refractory metal element as a main element is excellent in strength and heat resistance, and can also suppress metal contamination of polycrystalline silicon (for example, Patent Document 5: Japanese Patent Laid-Open No. 3-150298). Publication).
このような材質から成るアダプタ14は、繰返し使用も可能でそのサイズも小さくすることができるため、多結晶シリコンの製造コスト低減に寄与する。
Since the
アダプタ14の形状は、繰り返し利用する際の保守を容易であるよう、円柱状もしくは多角柱であることが好ましく、この際、上部が下部に対して径が細くなっていても良い。また、頂部は平坦であっても中心が高くなるように曲面状に加工されていてもよく、多角形柱である場合には、側面の角部が曲面状に加工されていてもよい。
The shape of the
図2および図3に示した態様では、育成する多結晶シリコン棒が高重量化した場合にもカーボン製芯線ホルダ13になるべく負荷がかからないように、応力が集中し易い形状部分は全てアダプタ14側に設けることとし、カーボン製芯線ホルダ13の形状を単純化している。
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, all of the shape portions where stress tends to concentrate are all on the
具体的には、アダプタ14との接続部には凹状部を形成せず、多結晶シリコン棒12が析出することのないカーボン製芯線ホルダ13の下部を、単純な円柱形状かややテーパを有する円錐形状とした。このような単純な形状であれば、カーボン材料の使用量も少なくて済む。なお、カーボン芯線ホルダ13の曲げ強度を確保する観点からは、断面形状は矩形であってもよいが、加工コスト等の観点からは断面形状は円形であることが好ましい。
Specifically, the concave portion is not formed in the connection portion with the
本発明では、カーボン製芯線ホルダ13を金属製電極10上に載置するためのアダプタ14を、高融点金属を組成の主要元素とする材質で形成することとしたため、カーボン材料から成るアダプタに比較して強度が高まり、その分だけカーボン製芯線ホルダの大型化や厚肉化が極力抑えられることに加え、アダプタの繰返し利用も可能となる。
In the present invention, the
また、カーボン製芯線ホルダ13の形状を単純化し、下部形状をアダプタの頂部に設けられたテーパ状の孔部に嵌め込みされるテーパ形状としたため、多結晶シリコン製造時の応力の集中が緩和され、これによっても、カーボン製芯線ホルダの大型化や厚肉化が極力抑えられる。
Moreover, since the shape of the carbon
図4は、従来の、金属製電極およびカーボン製芯線ホルダの組み立て例の概略図である。この態様ではアダプタは用いられておらず、カーボン製芯線ホルダ23は金属製電極20に直接ネジ接続されている。
FIG. 4 is a schematic view of a conventional assembly example of a metal electrode and a carbon core wire holder. In this embodiment, no adapter is used, and the carbon
本発明者らの検討によれば、このような態様では、多結晶シリコン棒12が高重量化すると、図中にBKと示したカーボン製芯線ホルダ23の部分が破損しやすくなることが判明した。
According to the study by the present inventors, it has been found that in such an aspect, when the
図5は、従来の、金属製電極、カーボン製アダプタ、およびカーボン製芯線ホルダの組み立て例の概略図である。金属製電極20とカーボン製アダプタ24の接続は、カーボン製アダプタ24の底部に形成された雌ネジ部と金属製電極20の頂部に形成された雄ネジ部とを嵌合させたネジ接続となっており、カーボン製アダプタ24とカーボン製芯線ホルダ23の接続は、カーボン製アダプタ24の頂部に形成されたテーパ状の孔部への、カーボン製芯線ホルダ23の底部に形成されたテーパ状の凸部の差し込みによる。
FIG. 5 is a schematic view of an assembly example of a conventional metal electrode, carbon adapter, and carbon core wire holder. The connection between the
本発明者らの検討によれば、このような態様では、多結晶シリコン棒12が高重量化すると、図中にBKと示したカーボン製アダプタ24の部分が破損しやすくなることが判明した。
According to the study by the present inventors, it has been found that in such an embodiment, when the
図4や図5に示した態様においても損傷が生じないようにするためには、カーボン製芯線ホルダ23やカーボン製アダプタ24を大型乃至肉厚なものとして強度を確保することが必要となるが、これはすなわち、多結晶シリコンの製造コストの上昇を意味する。
In order to prevent damage in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, it is necessary to secure the strength by making the carbon
これに対して、本発明では、かかるカーボン製芯線ホルダ23やカーボン製アダプタ24の大型化・肉厚化を行わずに、多結晶シリコン棒の大直径化・高重量化にも対応し得る強度を確保することができる。
On the other hand, in the present invention, the carbon
[実施例]
図2で示した態様で金属製電極10、アダプタ14、およびカーボン製芯線ホルダ13の組み立てを行い、直径160mmφ、長さ2m、重量100kgの多結晶シリコン棒の育成を行った。アダプタ14はモリブデン100%の金属製で、断面直径は80mmφである。
[Example]
In the embodiment shown in FIG. 2, the
多結晶シリコン棒の育成後にアダプタ14を取り出して洗浄後に検査したところ、損傷等も無く再利用が可能であることが確認できた。
When the
[比較例1]
図4で示した態様で金属製電極20とカーボン製芯線ホルダ23の組み立てを行い、直径160mmφ、長さ2m、重量100kgの多結晶シリコン棒の育成を行った。金属製電極20およびカーボン製芯線ホルダ23の断面直径は何れも80mmφである。
[Comparative Example 1]
The
カーボン製芯線ホルダ23は、実施例のカーボン製芯線ホルダ13に比較して形状が複雑であり且つ金属製電極20との接触強度を十分に確保するためにサイズを大きくする必要があるため、カーボン製芯線ホルダ13に比較して約2倍のコストを要する。
The carbon
本発明によれば、芯線ホルダを金属製電極上に載置するためのアダプタを、高融点金属を組成の主要元素とする材質で形成することとしたため、カーボン材料から成るアダプタに比較して強度が高まり、その分だけカーボン製芯線ホルダの大型化や厚肉化が極力抑えられることに加え、アダプタの繰返し利用も可能となる。 According to the present invention, the adapter for placing the core wire holder on the metal electrode is formed of a material having a refractory metal as a main element of the composition, so that the strength is higher than that of an adapter made of a carbon material. As a result, the increase in size and thickness of the carbon core holder can be suppressed as much as possible, and the adapter can be used repeatedly.
また、カーボン製芯線ホルダの形状を単純化し、下部形状をアダプタの頂部に設けられたテーパ状の孔部に嵌め込みされるテーパ形状としたため、多結晶シリコン製造時の応力の集中が緩和され、これによっても、カーボン製芯線ホルダの大型化や厚肉化が極力抑えられる。 In addition, the shape of the carbon core wire holder is simplified, and the lower shape is a tapered shape that fits into the tapered hole provided at the top of the adapter, reducing stress concentration during the production of polycrystalline silicon. As a result, the increase in size and thickness of the carbon core holder can be suppressed as much as possible.
このように、本発明によれば、多結晶シリコン棒の大直径化・高重量化にも対応し得る強度を確保した上で、アダプタの繰返し利用を可能とするとともに、カーボン芯線ホルダの大型化や厚肉化を極力抑えることにより、多結晶シリコン製造のコストダウンに寄与する装置が提供される。 As described above, according to the present invention, it is possible to repeatedly use the adapter while ensuring the strength capable of dealing with an increase in diameter and weight of the polycrystalline silicon rod, and an increase in the size of the carbon core holder. In addition, an apparatus that contributes to reducing the cost of manufacturing polycrystalline silicon is provided by minimizing the increase in thickness and thickness.
1 ベルジャ
2 のぞき窓
3 冷媒入口(ベルジャ)
4 冷媒出口(ベルジャ)
5 ベースプレート
6 冷媒入口(ベースプレート)
7 冷媒出口(ベースプレート)
8 反応排ガス出口
9 原料ガス供給ノズル
10,20 金属製電極
10a,20a 冷媒入口(金属製電極)
10b,20b 冷媒出口(金属製電極)
11 シリコン芯線
12 多結晶シリコン棒
13、23 芯線ホルダ
14、24 アダプタ
100 反応炉
1
4 Refrigerant outlet (Berja)
5
7 Refrigerant outlet (base plate)
8 Reaction exhaust gas outlet 9 Source
10b, 20b Refrigerant outlet (metal electrode)
11
Claims (5)
前記シリコン芯線を保持するカーボン製芯線ホルダと、前記シリコン芯線に通電するための金属製電極と、前記芯線ホルダを前記金属製電極上に載置するためのアダプタとを備え、
前記金属製電極は、前記反応炉の底板部に形成された貫通孔内に挿入して支持され、内部に冷却水を流通させる冷却流路を有しており、
前記アダプタは、高融点金属を組成の主要元素とする材質から成る、ことを特徴とする多結晶シリコン製造装置。 A polycrystalline silicon production apparatus for depositing polycrystalline silicon on the surface of the silicon core wire by supplying a raw material gas to the silicon core wire heated in a reaction furnace,
A carbon core wire holder for holding the silicon core wire, a metal electrode for energizing the silicon core wire, and an adapter for placing the core wire holder on the metal electrode,
The metal electrode is inserted and supported in a through hole formed in the bottom plate portion of the reaction furnace, and has a cooling flow path for circulating cooling water therein.
The adapter is made of a material having a refractory metal as a main element of the composition, and manufacturing apparatus for polycrystalline silicon.
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