JP3819252B2 - シード保持電極 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度の多結晶シリコンを製造する還元炉に設けられて、炉内における棒状シードの支持及び通電に使用されるシード保持電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの素材であるシリコン単結晶は、シーメンス法と呼ばれる気相成長法により製造された高純度の多結晶シリコンから、ＣＺ法等により製造される。シーメンス法による高純度多結晶シリコンの製造では、トリクロロシランと水素の混合ガスが原料ガスとして還元炉内に導入される。還元炉内では、シード、種芯等と呼ばれる細棒状の多結晶シリコンが複数本並列的に立設されている。各シードは通電加熱されており、この状態でシードの表面に原料ガスが供給されることにより、その表面に多結晶シリコンが析出し、シードが成長する。
【０００３】
かくして、還元炉内で太い棒状の多結晶シリコン製品が製造される。
【０００４】
ここで、シードは、図２（ａ）に示すように、還元炉内で２本を１組として鳥居型にセットされる。具体的に説明すると、２本のシード１，１の上端部が接続治具２の両端部に差し込まれることにより、その上端部同士が接続治具２により連結されている。シード１，１の各下端部は、カーボンからなるシード保持電極３を介して、水冷された金属電極に固定されている。
【０００５】
シード保持電極３は、図３に示すように、金属電極４に螺合により固定された受け台５と、受け台５に支持されたスタンド６とを備えている。スタンド６は、カーボンからなり、上部にシード１の下端部を保持すると共に、下部が下方に向かって漸次縮径するテーパ状の差し込み部になっている。そして、この差し込み部が、同じくカーボンからなる受け台５の上面に設けられたテーパ穴に嵌合することにより、受け台５にスタンド６が固定され、金属電極４上にシード１が垂直に支持される。
【０００６】
このようなシード保持電極３を使用することにより、シード１の支持及び通電加熱が行なわれる。シード１を鳥居型に組み合わせる理由は、シード１の安定性を高めること、シード１に直列的に通電を行なうことなどにある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、多結晶シリコンの製造に使用されるシードは、製造された多結晶シリコン製品から切り出して作製される。その場合、１回のバッチで使用されるシードは、異なる多結晶シリコン製品から切り出されており、多結晶シリコン製品の長さが同一でないことから、１回のバッチで使用されるシード１の長さもまちまちとなる。また仮に、同じ多結晶シリコン製品からシードを切り出したとしても、切断加工時に割れたり欠けたりすることから、シードの長さは一定に揃わないのが通例である。
【０００８】
その結果、鳥居型にセットされる２本１組のシードは、図２（ｂ）に示すように、長さの不揃いを生じ、上端部間に架設される接続治具２を傾斜させる。その結果、シード１，１の上端部が嵌め込まれる治具両端のはめ込み部での接触が悪化し、通電加熱時に局部的な過熱が生じ、溶断の危険性が生じる。
【０００９】
溶断の危険性を取り除くために、通常は鳥居型にセットされる２本１組のシード１，１の長さに不揃いが生じた場合に短い方のシード１の長さに合わせて長い方のシード１が切断される。この切断により、接続治具２の傾斜は解消されるが、その一方では、長い方のシード１の長さが短くなることにより、生産性が低下する。また、その切断に手間がかかり、作業能率が低下する。更には、切断作業に伴ってシード１が汚染される問題も生じる。
【００１０】
本発明の目的は、鳥居型にセットされる２本１組のシードの長さに不揃いが生じた場合に、その不揃いを解消せずとも、接続治具を水平に保持できるシード保持電極を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のシード保持電極は、気相成長法による多結晶シリコンの製造に使用される還元炉内に棒状のシードを垂直に支持し、且つそのシードに通電を行なうために前記還元炉に設けられるシード保持電極において、前記シードの下端部を支持する支持部を昇降可能とし、該支持部の昇降により、前記シードの支持高さを調節できるように構成されている。
【００１２】
このようなシード支持高さ調節機構により、本発明のシード保持電極は、鳥居型にセットされる２本１組のシードの長さに不揃いが生じた場合に、その長さを変えずとも、接続治具を水平に保持することができる。
【００１３】
前記支持部の昇降機構としては、下方の固定部分に対する螺合が好ましく、前記支持部に螺合するロックナットにより前記支持部を固定する機構が特に好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すシード保持電極の縦断面図である。
【００１５】
本実施形態のシード保持電極は、気相成長法による多結晶シリコンの製造に使用される還元炉に設けられて、炉内に棒状のシードを垂直に支持するのに使用される。より具体的には、炉底部の金属電極に取り付けられて、２本１組のシードを鳥居型に組み合わせて支持するのに使用される。
【００１６】
このシード保持電極は、図１に示すように、シード１０の下端部を支持するスタンド２０と、スタンド２０を支持する可動式の第１受け台３０と、第１受け台３０を支持する固定式の第２受け台４０と、第１受け第３０に装着されたロックナット５０とを備えており、何れもカーボンによって構成されている。なお、スタンド２０と可動式の第１受け台３０は、一体化してもよい。
【００１７】
スタンド２０は、丸棒状のカーボンブロックであり、その上面中心部に、シード１０の下端部が挿入される丸穴２１を有している。スタンド２０の下部は、下方に向かって外径が漸減するテーパ形状の差し込み部２２である。
【００１８】
可動式の第１受け台３０は、外面に雄ねじ部３１が設けられた円柱形状のねじ部材である。第１受け台３０の上面中心部には、スタンド２０の差し込み部２２が嵌合する凹部３２が設けられている。凹部３２の内面は、差し込み部２２の外面に対応するテーパ面になっている。
【００１９】
固定式の第２受け台４０は、第１受け台３０がねじ込まれる大径のナット部４１を上部に有し、下部に小径のボルト部４３を有している。ナット部４１の内面は、第１受け台３０の雄ねじ部３１と螺合する雌ねじ部４２であり、この螺合により、第１受け台３０は第２受け台４０に対して昇降可能となる。ボルト部４３は、金属電極６０に形成されたねじ孔６１にねじ込まれる。このねじ込みにより、第２受け台４０は金属電極６０に通電可能に固定される。
【００２０】
ロックナット５０は、第１受け台３０の雄ねじ部３１と螺合する雌ねじ部を内面に有するリング部材であり、第２受け台４０のナット部４１の上方において第１受け台３０に装着されている。
【００２１】
次に、本実施形態のシード保持電極の使用方法及び機能について説明する。
【００２２】
本実施形態のシード保持電極においては、スタンド２０及び第１受け台３０がシード１０の下端部を支持する支持部を構成しており、第１受け台３０を回転させることにより、第１受け台３０が昇降し、スタンド２０の高さ、即ちシード１０の支持高さが調節される。
【００２３】
還元炉においては、隣接する２つのシード保持電極の第１受け台３０，３０にスタンド２０，２０を差し込み、スタンド２０，２０に支持されたシード１０，１０の上端部間を接続治具で接続することにより、シード１０，１０を鳥居型に支持する。シード１０，１０の長さが不揃いの場合、シード１０，１０の上端が同じ高さになるように、第１受け台３０，３０の一方又は両方の高さを調節する。これにより、シード１０，１０の長さを不揃いのまま放置するにもかかわらず、シード１０，１０の上端部間に架設される接続治具が水平になり、接続治具両端のシードはめ込み部での接触不良が回避される。その結果、通電加熱時の局部的な過熱が回避され、溶断の危険性が取り除かれる。
【００２４】
また、第１受け台３０の高さ調節後、ロックナット５０を締め込むことにより、第１受け台３０が固定される。加えて、第１受け台３０と第２受け台４０の螺合部の接触不良がなくなり、螺合部における過熱も防止される。
【００２５】
そして、シード１０，１０の長さを不揃いのまま放置し、長い方の切断を回避することにより、生産性が向上する。例えば、シード１０，１０の長さが２０００ｍｍと１８９０ｍｍの場合、従来は接続治具両端のシードはめ込み部での接触不良による過熱を回避するために、長い方のシード１０を１１０ｍｍ切断し、両方の長さを１８９０ｍｍに揃える必要がある。製品の平均径が１３０ｍｍの場合、１組の製品重量は１１６．８ｋｇとなり、上記した切断の回避により、１組の製品重量は１２０．２ｋｇに増加し、生産性は２．９％向上する。
【００２６】
第１受け台３０の高さ調節代としては１００〜２００ｍｍが好ましい。これが小さすぎるとシード長さの不揃いによる接続治具の傾斜を回避できないおそれがある。大きすぎるとシード保持電極の必要以上の大型化を招き、経済性が悪化する。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明のシード保持電極は、気相成長法による多結晶シリコンの製造に使用されるシードの下端部を支持する支持部を昇降可能とし、該支持部の昇降により、前記シードの支持高さを調節可能としたことにより、シード長さの不揃いを放置したままで、接続治具を水平に維持でき、接触不良による局部的な過熱、溶断を防止できる。そして、シード長さの不揃いを放置すくことにより、生産性の低下、作業能率の低下、切断作業に伴うシードの汚染を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシード保持電極の縦断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は気相成長法による多結晶シリコンの製造でのシードの支持形態の説明図である。
【図３】従来のシード保持電極の縦断面図である。
【符号の説明】
１０ シード
２０ スタンド
３０ 可動式の第１受け台
３１ 雄ねじ部
４０ 固定式の第２受け台
４１ ナット部
４２ 雌ねじ部
４３ ボルト部
５０ ロックナット
６０ 金属電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度の多結晶シリコンを製造する還元炉に設けられて、炉内における棒状シードの支持及び通電に使用されるシード保持電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの素材であるシリコン単結晶は、シーメンス法と呼ばれる気相成長法により製造された高純度の多結晶シリコンから、ＣＺ法等により製造される。シーメンス法による高純度多結晶シリコンの製造では、トリクロロシランと水素の混合ガスが原料ガスとして還元炉内に導入される。還元炉内では、シード、種芯等と呼ばれる細棒状の多結晶シリコンが複数本並列的に立設されている。各シードは通電加熱されており、この状態でシードの表面に原料ガスが供給されることにより、その表面に多結晶シリコンが析出し、シードが成長する。
【０００３】
かくして、還元炉内で太い棒状の多結晶シリコン製品が製造される。
【０００４】
ここで、シードは、図２（ａ）に示すように、還元炉内で２本を１組として鳥居型にセットされる。具体的に説明すると、２本のシード１，１の上端部が接続治具２の両端部に差し込まれることにより、その上端部同士が接続治具２により連結されている。シード１，１の各下端部は、カーボンからなるシード保持電極３を介して、水冷された金属電極に固定されている。
【０００５】
シード保持電極３は、図３に示すように、金属電極４に螺合により固定された受け台５と、受け台５に支持されたスタンド６とを備えている。スタンド６は、カーボンからなり、上部にシード１の下端部を保持すると共に、下部が下方に向かって漸次縮径するテーパ状の差し込み部になっている。そして、この差し込み部が、同じくカーボンからなる受け台５の上面に設けられたテーパ穴に嵌合することにより、受け台５にスタンド６が固定され、金属電極４上にシード１が垂直に支持される。
【０００６】
このようなシード保持電極３を使用することにより、シード１の支持及び通電加熱が行なわれる。シード１を鳥居型に組み合わせる理由は、シード１の安定性を高めること、シード１に直列的に通電を行なうことなどにある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、多結晶シリコンの製造に使用されるシードは、製造された多結晶シリコン製品から切り出して作製される。その場合、１回のバッチで使用されるシードは、異なる多結晶シリコン製品から切り出されており、多結晶シリコン製品の長さが同一でないことから、１回のバッチで使用されるシード１の長さもまちまちとなる。また仮に、同じ多結晶シリコン製品からシードを切り出したとしても、切断加工時に割れたり欠けたりすることから、シードの長さは一定に揃わないのが通例である。
【０００８】
その結果、鳥居型にセットされる２本１組のシードは、図２（ｂ）に示すように、長さの不揃いを生じ、上端部間に架設される接続治具２を傾斜させる。その結果、シード１，１の上端部が嵌め込まれる治具両端のはめ込み部での接触が悪化し、通電加熱時に局部的な過熱が生じ、溶断の危険性が生じる。
【０００９】
溶断の危険性を取り除くために、通常は鳥居型にセットされる２本１組のシード１，１の長さに不揃いが生じた場合に短い方のシード１の長さに合わせて長い方のシード１が切断される。この切断により、接続治具２の傾斜は解消されるが、その一方では、長い方のシード１の長さが短くなることにより、生産性が低下する。また、その切断に手間がかかり、作業能率が低下する。更には、切断作業に伴ってシード１が汚染される問題も生じる。
【００１０】
本発明の目的は、鳥居型にセットされる２本１組のシードの長さに不揃いが生じた場合に、その不揃いを解消せずとも、接続治具を水平に保持できるシード保持電極を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のシード保持電極は、気相成長法による多結晶シリコンの製造に使用される還元炉内に棒状のシードを垂直に支持し、且つそのシードに通電を行なうために前記還元炉に設けられるシード保持電極において、前記シードの下端部を支持する支持部を昇降可能とし、該支持部の昇降により、前記シードの支持高さを調節できるように構成されている。
【００１２】
このようなシード支持高さ調節機構により、本発明のシード保持電極は、鳥居型にセットされる２本１組のシードの長さに不揃いが生じた場合に、その長さを変えずとも、接続治具を水平に保持することができる。
【００１３】
前記支持部の昇降機構としては、下方の固定部分に対する螺合が好ましく、前記支持部に螺合するロックナットにより前記支持部を固定する機構が特に好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すシード保持電極の縦断面図である。
【００１５】
本実施形態のシード保持電極は、気相成長法による多結晶シリコンの製造に使用される還元炉に設けられて、炉内に棒状のシードを垂直に支持するのに使用される。より具体的には、炉底部の金属電極に取り付けられて、２本１組のシードを鳥居型に組み合わせて支持するのに使用される。
【００１６】
このシード保持電極は、図１に示すように、シード１０の下端部を支持するスタンド２０と、スタンド２０を支持する可動式の第１受け台３０と、第１受け台３０を支持する固定式の第２受け台４０と、第１受け第３０に装着されたロックナット５０とを備えており、何れもカーボンによって構成されている。なお、スタンド２０と可動式の第１受け台３０は、一体化してもよい。
【００１７】
スタンド２０は、丸棒状のカーボンブロックであり、その上面中心部に、シード１０の下端部が挿入される丸穴２１を有している。スタンド２０の下部は、下方に向かって外径が漸減するテーパ形状の差し込み部２２である。
【００１８】
可動式の第１受け台３０は、外面に雄ねじ部３１が設けられた円柱形状のねじ部材である。第１受け台３０の上面中心部には、スタンド２０の差し込み部２２が嵌合する凹部３２が設けられている。凹部３２の内面は、差し込み部２２の外面に対応するテーパ面になっている。
【００１９】
固定式の第２受け台４０は、第１受け台３０がねじ込まれる大径のナット部４１を上部に有し、下部に小径のボルト部４３を有している。ナット部４１の内面は、第１受け台３０の雄ねじ部３１と螺合する雌ねじ部４２であり、この螺合により、第１受け台３０は第２受け台４０に対して昇降可能となる。ボルト部４３は、金属電極６０に形成されたねじ孔６１にねじ込まれる。このねじ込みにより、第２受け台４０は金属電極６０に通電可能に固定される。
【００２０】
ロックナット５０は、第１受け台３０の雄ねじ部３１と螺合する雌ねじ部を内面に有するリング部材であり、第２受け台４０のナット部４１の上方において第１受け台３０に装着されている。
【００２１】
次に、本実施形態のシード保持電極の使用方法及び機能について説明する。
【００２２】
本実施形態のシード保持電極においては、スタンド２０及び第１受け台３０がシード１０の下端部を支持する支持部を構成しており、第１受け台３０を回転させることにより、第１受け台３０が昇降し、スタンド２０の高さ、即ちシード１０の支持高さが調節される。
【００２３】
還元炉においては、隣接する２つのシード保持電極の第１受け台３０，３０にスタンド２０，２０を差し込み、スタンド２０，２０に支持されたシード１０，１０の上端部間を接続治具で接続することにより、シード１０，１０を鳥居型に支持する。シード１０，１０の長さが不揃いの場合、シード１０，１０の上端が同じ高さになるように、第１受け台３０，３０の一方又は両方の高さを調節する。これにより、シード１０，１０の長さを不揃いのまま放置するにもかかわらず、シード１０，１０の上端部間に架設される接続治具が水平になり、接続治具両端のシードはめ込み部での接触不良が回避される。その結果、通電加熱時の局部的な過熱が回避され、溶断の危険性が取り除かれる。
【００２４】
また、第１受け台３０の高さ調節後、ロックナット５０を締め込むことにより、第１受け台３０が固定される。加えて、第１受け台３０と第２受け台４０の螺合部の接触不良がなくなり、螺合部における過熱も防止される。
【００２５】
そして、シード１０，１０の長さを不揃いのまま放置し、長い方の切断を回避することにより、生産性が向上する。例えば、シード１０，１０の長さが２０００ｍｍと１８９０ｍｍの場合、従来は接続治具両端のシードはめ込み部での接触不良による過熱を回避するために、長い方のシード１０を１１０ｍｍ切断し、両方の長さを１８９０ｍｍに揃える必要がある。製品の平均径が１３０ｍｍの場合、１組の製品重量は１１６．８ｋｇとなり、上記した切断の回避により、１組の製品重量は１２０．２ｋｇに増加し、生産性は２．９％向上する。
【００２６】
第１受け台３０の高さ調節代としては１００〜２００ｍｍが好ましい。これが小さすぎるとシード長さの不揃いによる接続治具の傾斜を回避できないおそれがある。大きすぎるとシード保持電極の必要以上の大型化を招き、経済性が悪化する。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明のシード保持電極は、気相成長法による多結晶シリコンの製造に使用されるシードの下端部を支持する支持部を昇降可能とし、該支持部の昇降により、前記シードの支持高さを調節可能としたことにより、シード長さの不揃いを放置したままで、接続治具を水平に維持でき、接触不良による局部的な過熱、溶断を防止できる。そして、シード長さの不揃いを放置すくことにより、生産性の低下、作業能率の低下、切断作業に伴うシードの汚染を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシード保持電極の縦断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は気相成長法による多結晶シリコンの製造でのシードの支持形態の説明図である。
【図３】従来のシード保持電極の縦断面図である。
【符号の説明】
１０ シード
２０ スタンド
３０ 可動式の第１受け台
３１ 雄ねじ部
４０ 固定式の第２受け台
４１ ナット部
４２ 雌ねじ部
４３ ボルト部
５０ ロックナット
６０ 金属電極
Claims (2)
- 気相成長法による多結晶シリコンの製造に使用される還元炉内に棒状のシードを支持し、且つそのシードに通電を行なうために前記還元炉に設けられるシード保持電極において、前記シードの下端部を支持する支持部を昇降可能とし、該支持部の昇降により、前記シードの支持高さを調節できるように構成したことを特徴とするシード保持電極。
- 前記支持部を下方の固定部分に対して螺合により昇降可能とし、前記支持部に螺合するロックナットにより前記支持部を固定することを特徴とする請求項１に記載のシード保持電極。
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2001
- 2001-05-21 JP JP2001150617A patent/JP3819252B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| EP2075233A2 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-01 | Mitsubishi Materials Corporation | Silicon seed rod assembly of polycrystalline silicon, method of forming the same, polycrystalline silicon producing apparatus, and method of producing polycrystalline silicon |
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