JP5206479B2 - Polycrystalline silicon production equipment - Google Patents

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本発明は、反応炉内で加熱したシリコン芯棒の表面に多結晶シリコンを析出させて多結晶シリコンのロッドを製造する多結晶シリコン製造装置に係り、特に、反応炉の底板部における配管貫通部の冷却構造に関する。   The present invention relates to a polycrystalline silicon production apparatus for producing polycrystalline silicon rods by depositing polycrystalline silicon on the surface of a silicon core rod heated in a reaction furnace, and in particular, a pipe penetration portion in a bottom plate portion of the reaction furnace. Relates to the cooling structure.

この種の多結晶シリコンの製造装置としては、シーメンス法による製造装置が知られている。この多結晶シリコンの製造装置では、反応炉内に種棒となるシリコン芯棒を多数配設して加熱しておき、この反応炉にクロロシランガスと水素ガスとを含む原料ガスを供給して、加熱したシリコン芯棒に接触させ、その表面に原料ガスの熱分解及び水素還元によって生じた多結晶シリコンを析出させるようになっている。   As this type of polycrystalline silicon manufacturing apparatus, a manufacturing apparatus based on the Siemens method is known. In this polycrystalline silicon manufacturing apparatus, a large number of silicon core rods serving as seed rods are disposed and heated in the reaction furnace, and a raw material gas containing chlorosilane gas and hydrogen gas is supplied to the reaction furnace, It is brought into contact with a heated silicon core rod, and polycrystalline silicon generated by thermal decomposition of the source gas and hydrogen reduction is deposited on the surface thereof.

このような多結晶シリコンの製造装置においては、種棒となるシリコン芯棒は、反応炉の底板部に配設した電極に立設状態に固定され、その上端部が、短尺の連結部材によって一対ずつ連結されることにより、Π字状をなすように固定されている。また、原料ガスの噴出口は反応炉の底板部に複数設けられ、多数立設されているシリコン芯棒の間に分散されるように配置されている。そして、電極からシリコン芯棒に通電して、その抵抗によってシリコン芯棒を発熱させ、下方から噴出される原料ガスをシリコン芯棒表面に接触させて多結晶シリコンを析出させ、これをシリコン芯棒の周囲に成長させてシリコンロッドを得るのである。反応後の排ガスを反応炉から排出させるための排ガス排出管も反応炉の底板部に適宜の間隔をあけて複数設けられている(特許文献1〜3参照)。   In such a polycrystalline silicon manufacturing apparatus, a silicon core rod serving as a seed rod is fixed in an upright state to an electrode disposed on a bottom plate portion of a reaction furnace, and the upper end portions thereof are paired by a short connecting member. By being connected one by one, it is fixed so as to form a square shape. A plurality of source gas jets are provided in the bottom plate portion of the reactor, and are arranged so as to be distributed among a plurality of standing silicon core rods. Then, the silicon core rod is energized from the electrode, the silicon core rod generates heat by its resistance, and the raw material gas ejected from below is brought into contact with the surface of the silicon core rod to deposit polycrystalline silicon. The silicon rod is obtained by growing it around. A plurality of exhaust gas exhaust pipes for exhausting the exhaust gas after the reaction from the reaction furnace are also provided at appropriate intervals on the bottom plate portion of the reaction furnace (see Patent Documents 1 to 3).

上記シーメンス法による多結晶シリコンの製造においては、一般に1000℃前後の高温下で反応が行われるため、反応装置自体やその内部雰囲気も高温状態になることから、ジャケット方式などを用いて冷却を行い、一定温度以下に維持されることが多い。このため、反応炉の壁及び底板部は、冷却水を流通させ得るように二重構造とされており、原料ガス供給管及び排ガス排出管は、その二重構造の底板部を貫通して反応炉の内底部に上端部を臨ませるように配置されている。これら原料供給管及び排ガス排出管も二重管状に形成され、その二重管の間に冷却水が流通されるようになっているが、反応炉内に臨む上端部に冷却水を十分に行き渡らせる必要がある。
このような上下方向に沿う配管の上端部まで冷却水を流通させる場合、例えば特許文献4では、配管の上端部に細管を設けて、その細管に接続した空気抜き用弁を開放して、配管上端部に溜まる空気を細管から外部に流出させるようにしている。
In the production of polycrystalline silicon by the Siemens method, since the reaction is generally performed at a high temperature of about 1000 ° C., the reactor itself and its internal atmosphere are also in a high temperature state, so cooling is performed using a jacket method or the like. Often, it is maintained below a certain temperature. For this reason, the walls and bottom plate of the reactor have a double structure so that cooling water can be circulated, and the source gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe penetrate through the double structure bottom plate and react. It arrange | positions so that an upper end may face the inner bottom part of a furnace. These raw material supply pipes and exhaust gas discharge pipes are also formed in a double tubular shape, and cooling water is circulated between the double pipes, but the cooling water is sufficiently distributed to the upper end facing the reactor. It is necessary to make it.
In the case where the cooling water is circulated to the upper end portion of the pipe along the vertical direction, for example, in Patent Document 4, a thin tube is provided at the upper end portion of the pipe, the air vent valve connected to the thin tube is opened, and the upper end of the pipe is opened. The air accumulated in the section is allowed to flow out from the narrow tube.

特開2006−206387号公報JP 2006-206387 A 特許2001−278611号公報Japanese Patent No. 2001-278611 特許2867306号公報Japanese Patent No. 2867306 実開昭52−140121号公報Japanese Utility Model Publication No. 52-140121

しかしながら、稼働中は反応炉内が例えば1000℃もの高温状態となるとともに、反応炉の内底部には、原料ガス供給のための噴出ノズル及び排ガス排出口とともに、電極がそれぞれ多数配置され、また、各電極に多結晶シリコンのロッドが上下方向に沿って設けられる。したがって、この反応炉の底板部を貫通する配管の上端部に、さらに空気抜きのための細管を設けることは、その高温環境下でかつ限られたスペースでの配管となり、現実的には不可能である。   However, during operation, the inside of the reaction furnace is in a high temperature state of, for example, 1000 ° C., and a plurality of electrodes are arranged on the inner bottom of the reaction furnace, together with the ejection nozzle and the exhaust gas discharge port for supplying the raw material gas, Each electrode is provided with a polycrystalline silicon rod along the vertical direction. Therefore, it is impossible to provide a narrow pipe for venting air at the upper end of the pipe that penetrates the bottom plate of the reactor because it is a pipe in a limited space under the high temperature environment. is there.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、原料ガス供給管及び排ガス排出管の二重管内の空気溜まりを確実に解消して、反応炉内に露出するこれら配管の上端部を効果的に冷却することができる多結晶シリコン製造装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and reliably eliminates air accumulation in the double pipes of the source gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe, and the upper ends of these pipes exposed in the reaction furnace. It is an object of the present invention to provide a polycrystalline silicon manufacturing apparatus capable of effectively cooling a part.

本発明の多結晶シリコン製造装置は、反応炉内で複数のシリコン芯棒を加熱するとともに、原料ガス供給管から供給された原料ガスの反応により、前記シリコン芯棒の回りに多結晶シリコンを析出させ、反応後の排ガスを排ガス排出管から反応炉の外部に排出する多結晶シリコン製造装置において、前記原料ガス供給管及び排ガス排出管は、前記反応炉の底板部を貫通状態に設けられるとともに、原料ガス又は排ガスが流通する内側配管と、該内側配管の回りに冷却水を流通させるためのリング状空間を形成する外側配管とからなる二重管構造とされ、前記反応炉内に露出する上端部に、前記リング状空間を閉塞する端板が設けられ、前記リング状空間内に、前記端板の裏側で冷却水を周方向に沿って案内する周回流路を前記端板との間で区画形成する案内手段が設けられ、前記外側配管に、前記周回流路を経由した冷却水を前記外側配管から排出する排出口が形成されていることを特徴とする。   The polycrystalline silicon manufacturing apparatus of the present invention heats a plurality of silicon core rods in a reaction furnace, and deposits polycrystalline silicon around the silicon core rods by reaction of a source gas supplied from a source gas supply pipe. In the polycrystalline silicon manufacturing apparatus that exhausts the exhaust gas after the reaction from the exhaust gas discharge pipe to the outside of the reaction furnace, the source gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe are provided in a state of penetrating the bottom plate portion of the reaction furnace, The upper end exposed in the reactor is a double-pipe structure consisting of an inner pipe through which source gas or exhaust gas flows and an outer pipe that forms a ring-shaped space for circulating cooling water around the inner pipe. An end plate that closes the ring-shaped space is provided at a portion, and a circulation channel that guides cooling water along the circumferential direction on the back side of the end plate is provided between the end plate and the ring-shaped space. Ward Guide means for forming is provided on the outer pipe, wherein the outlet is formed for discharging the cooling water passing through the circulation flow path from the outer pipe.

この多結晶シリコン製造装置においては、内側配管と外側配管との間のリング状空間を下方から上方に向けて供給されてきた冷却水が案内手段によって周回流路内に案内され、該周回流路内で端板の裏面に接触しながら周回する。したがって、端板の下方に空気溜まりが形成されることがなく、端板及び両管の上端部が常時流通する冷却水によって効果的に冷却される。   In this polycrystalline silicon manufacturing apparatus, the cooling water supplied from the lower side to the upper side in the ring-shaped space between the inner pipe and the outer pipe is guided into the circulation channel by the guide means, and the circulation channel Wrap around in contact with the back of the end plate. Therefore, no air pocket is formed below the end plate, and the end plate and the upper end portions of both pipes are effectively cooled by the cooling water that is always circulated.

また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記案内手段は、前記リング状空間内に前記端板と間隔を開けて周方向に沿って配置された円弧板と、該円弧板の一端と前記端板との間を閉塞するとともに前記円弧板の他端との間に間隔を開けて配置された仕切り部材とを備え、該仕切り部材と前記端板及び前記円弧板により囲まれた前記周回流路に、前記排出口が開口しているとよい。
周回流路が端板の下方で円弧板と仕切り部材とにより形成されており、極めて簡単な構造で、冷却水を周回させて、原料ガス供給管及び排ガス排出管の上端部を確実に冷却することができる。
Further, in the polycrystalline silicon manufacturing apparatus of the present invention, the guide means includes an arc plate disposed in the ring-shaped space at a distance from the end plate along the circumferential direction, one end of the arc plate, and the A partition member that is closed between the end plate and spaced from the other end of the arc plate, and is surrounded by the end plate and the arc plate The said discharge port is good to open to the path.
The circular flow path is formed by an arc plate and a partition member below the end plate, and with an extremely simple structure, the cooling water is circulated to reliably cool the upper ends of the source gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe. be able to.

本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記反応炉の底板部は、上板と下板とが相互に間隔を開けて配置された二重構造に形成されるとともに、これら両板の間に冷却水が流通する炉底空間部が形成され、該炉底空間部に前記排出口が開口しているとよい。
原料ガス供給管及び排ガス排出管が貫通している底板部内にも冷却水が流通しているので、原料ガス供給管及び排ガス排出管に底板部から熱が伝わることが抑制されるとともに、これらの二重管内を経由した冷却水が底板部内の炉底空間部に排出され、底板部の冷却にも利用することができる。
In the polycrystalline silicon manufacturing apparatus of the present invention, the bottom plate portion of the reactor is formed in a double structure in which an upper plate and a lower plate are arranged with a space between each other, and cooling water is provided between these two plates. It is preferable that a circulating furnace bottom space is formed and the discharge port is opened in the furnace bottom space.
Since the cooling water also circulates in the bottom plate part through which the raw material gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe penetrate, it is possible to prevent heat from being transmitted from the bottom plate part to the raw material gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe. Cooling water passing through the double pipe is discharged to the furnace bottom space in the bottom plate and can be used for cooling the bottom plate.

また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記底板部の外周部に、前記炉底空間部から冷却水を外部に排出する炉外排出口が設けられ、前記周回流路の排出口は、前記底板部の半径方向内方に向けて配置されているとよい。
底板部内の炉底空間部において、冷却水が一旦半径方向内方に向けて流通され、その後、半径方向外方に向けて流れて外周部の炉外排出口から外部に排出される。したがって、底板部内の中心部も含めて隅々まで冷却水が行き渡り、底板部の冷却効果をより高めることができる。
Further, in the polycrystalline silicon manufacturing apparatus of the present invention, an outer discharge port for discharging cooling water from the furnace bottom space portion to the outside is provided on the outer peripheral portion of the bottom plate portion, and the discharge port of the circulation channel is It is good to arrange | position toward the radial direction inner side of the said baseplate part.
In the furnace bottom space in the bottom plate portion, the cooling water is once circulated radially inward, and then flows radially outward and is discharged to the outside from the outer furnace outlet of the outer periphery. Therefore, the cooling water spreads to every corner including the central portion in the bottom plate portion, and the cooling effect of the bottom plate portion can be further enhanced.

本発明の多結晶シリコン製造装置によれば、原料ガス供給管及び排ガス排出管における内側配管と外側配管の上端部に、その間のリング状空間を閉塞する端板との間で案内手段によって周回流路が形成され、下方から上方に向けて供給されてきた冷却水を周回流路内で端板の裏面に接触しながら周回させるので、端板の下方に空気溜まりが形成されることがなく、端板及び両管の上端部が常時流通する冷却水によって効果的に冷却される。   According to the polycrystalline silicon manufacturing apparatus of the present invention, the circulating flow by the guide means between the inner pipe and the upper end of the outer pipe in the source gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe and the end plate that closes the ring-shaped space therebetween. Since the path is formed and the cooling water that has been supplied upward from below is circulated while contacting the back surface of the end plate in the circulation channel, no air pocket is formed below the end plate, The end plates and the upper end portions of both pipes are effectively cooled by the cooling water that always flows.

本発明の一実施形態の多結晶シリコン製造装置における原料ガス供給管(又は排ガス排出管)の上端部を一部切欠いて示す斜視図である。It is a perspective view which notches and shows a part of upper end part of the raw material gas supply pipe (or exhaust gas discharge pipe) in the polycrystalline silicon manufacturing apparatus of one Embodiment of this invention. 一実施形態の多結晶シリコン製造装置における反応炉のベルジャを一部切欠いた状態の斜視図である。It is a perspective view in the state where a bell jar of a reaction furnace in a polycrystalline silicon manufacturing device of one embodiment was partially cut off. 図2の反応炉の底板部を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the baseplate part of the reaction furnace of FIG. 図3の底板部の配管貫通部を示す拡大縦断面図である。FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view showing a pipe penetration part of the bottom plate part of FIG. 3. 図3の底板部の炉底空間部における冷却水の流通方向を示す平面図である。It is a top view which shows the distribution | circulation direction of the cooling water in the furnace bottom space part of the bottom plate part of FIG.

以下、本発明の多結晶シリコン製造装置の一実施形態を図1〜図5を参照しながら説明する。
図2は多結晶シリコン製造装置の全体図であって、この多結晶シリコン製造装置の反応炉1は、炉底を構成する底板部2と、この底板部2上に脱着自在に取り付けられた釣鐘形状のベルジャ3とを具備している。
底板部2には、多結晶シリコンの種棒となるシリコン芯棒4が取り付けられる複数の電極5と、クロロシランガスと水素ガスとを含む原料ガスを炉内に噴出するための噴出ノズル6を備えた原料ガス供給管7(図3参照)と、反応後のガスを炉外に排出するための排出口8を備えた排ガス排出管9とがそれぞれ複数設けられている。図3において、符号10は、底板部2を貫通状態に設けられる電極5の支持部材を示している。なお、この図3においては、簡略のため、原料ガス供給管7、排ガス排出管9及び支持部材10とも1個ずつのみ示している。
Hereinafter, an embodiment of a polycrystalline silicon production apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is an overall view of the polycrystalline silicon manufacturing apparatus. A reaction furnace 1 of the polycrystalline silicon manufacturing apparatus includes a bottom plate portion 2 constituting a furnace bottom, and a bell mounted on the bottom plate portion 2 in a detachable manner. And a shaped bell jar 3.
The bottom plate portion 2 includes a plurality of electrodes 5 to which a silicon core rod 4 serving as a seed rod for polycrystalline silicon is attached, and an ejection nozzle 6 for ejecting a source gas containing chlorosilane gas and hydrogen gas into the furnace. A plurality of raw material gas supply pipes 7 (see FIG. 3) and a plurality of exhaust gas discharge pipes 9 each provided with a discharge port 8 for discharging the reacted gas outside the furnace are provided. In FIG. 3, the code | symbol 10 has shown the support member of the electrode 5 provided in the bottom plate part 2 in the penetration state. In FIG. 3, only one raw material gas supply pipe 7, exhaust gas discharge pipe 9, and support member 10 are shown for simplification.

また、原料ガスの噴出ノズル6は、各シリコン芯棒4に対して均一に原料ガスを供給することができるように、反応炉1の底板部2の上面のほぼ全域に分散して適宜の間隔で複数設置されている。これら噴出ノズル6は、原料ガス供給管7を経由して反応炉1の外部の原料ガス供給系11に接続されている。また、排出口8は、底板部2の外周部付近に適宜の間隔を開けて複数設置され、排ガス排出管9を経由して外部の排ガス処理系12に接続されている。   In addition, the source gas ejection nozzles 6 are dispersed over almost the entire upper surface of the bottom plate portion 2 of the reaction furnace 1 so as to supply the source gas uniformly to the silicon core rods 4 at appropriate intervals. There are multiple installations. These ejection nozzles 6 are connected to a source gas supply system 11 outside the reactor 1 via a source gas supply pipe 7. Further, a plurality of discharge ports 8 are installed in the vicinity of the outer peripheral portion of the bottom plate portion 2 with appropriate intervals, and are connected to an external exhaust gas treatment system 12 via an exhaust gas discharge pipe 9.

各電極5は、底板部2上に一定の間隔をおいてほぼ同心円状に配置されているとともに、それぞれ底板部2の支持部材10内に垂直に立設されており、外部の電源13に接続されている。また、各電極5には上下方向に沿って孔(図示略)が形成され、その孔内に、シリコン芯棒4の下端部が挿入状態に取り付けられるようになっている。なお、シリコン芯棒4は、二本ずつが組となって同じシリコン製の連結部材14により上端部で連結され、Π字状に組み立てられている。   Each electrode 5 is arranged substantially concentrically at a predetermined interval on the bottom plate portion 2, and is erected vertically in the support member 10 of the bottom plate portion 2, and is connected to an external power source 13. Has been. Each electrode 5 is formed with a hole (not shown) along the vertical direction, and the lower end portion of the silicon core rod 4 is attached to the hole in the inserted state. Note that the two silicon core rods 4 are assembled at the upper end portion by the same silicon connecting member 14 and assembled in the shape of a letter.

底板部2は、図3に示すように、相互に間隔を開けてほぼ水平に設けられた上板15と下板16との間に所定の高さの炉底空間部17を形成した二重構造とされ、その炉底空間部17内に、後述するように冷却水が流通されるようになっている。また、この底板部2に、前述したように、電極5の支持部材10とともに原料ガス供給管7及び排ガス排出管9がそれぞれ貫通状態に設けられている。
以下、これら原料ガス供給管7及び排ガス排出管9の貫通部の構造について説明するが、原料ガス供給管7及び排ガス排出管9のいずれも、その貫通部についての基本構造はほぼ同一であるので、以下では、これらの貫通部について同じ図面(図1及び図4)で説明する。
As shown in FIG. 3, the bottom plate portion 2 is a double plate in which a furnace bottom space portion 17 having a predetermined height is formed between an upper plate 15 and a lower plate 16 that are spaced apart from each other and provided substantially horizontally. A cooling water is circulated in the furnace bottom space 17 as will be described later. Further, as described above, the raw material gas supply pipe 7 and the exhaust gas discharge pipe 9 are provided in the bottom plate portion 2 together with the support member 10 of the electrode 5 in a penetrating state.
Hereinafter, although the structure of the penetration part of these source gas supply pipes 7 and exhaust gas discharge pipes 9 will be described, both the source gas supply pipe 7 and the exhaust gas discharge pipe 9 have substantially the same basic structure for the penetration parts. Hereinafter, these through portions will be described with reference to the same drawings (FIGS. 1 and 4).

この原料ガス供給管7及び排ガス排出管9は、図1及び図4に示すように、軸心を同じくする内側配管21と外側配管22とからなる二重管状に形成され、内側配管21に原料ガスが流通し、また、内側配管21と外側配管22の間のリング状空間23内に、外側配管22に接続状態の冷却水供給系24(図3参照)から冷却水が供給され流通される構成である。また、この内側配管21と外側配管22との間の上端面には、リング状空間23を閉塞するリング状の端板25が設けられており、この上端部が底板部2の上面から突出した状態に露出している。
そして、両配管21,22の間のリング状空間23内に、下方から上昇してきた冷却水を端板25の下方位置でリング状空間23の周方向に沿って案内する案内手段26が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the raw material gas supply pipe 7 and the exhaust gas discharge pipe 9 are formed in a double tubular shape including an inner pipe 21 and an outer pipe 22 having the same axis, and the raw material gas is supplied to the inner pipe 21. Gas flows, and cooling water is supplied and circulated in a ring-shaped space 23 between the inner pipe 21 and the outer pipe 22 from a cooling water supply system 24 (see FIG. 3) connected to the outer pipe 22. It is a configuration. A ring-shaped end plate 25 that closes the ring-shaped space 23 is provided on the upper end surface between the inner pipe 21 and the outer pipe 22, and the upper end projects from the upper surface of the bottom plate 2. Exposed to the state.
A guide means 26 is provided in the ring-shaped space 23 between the pipes 21 and 22 to guide the cooling water rising from below along the circumferential direction of the ring-shaped space 23 at a position below the end plate 25. ing.

この案内手段26は、リング状空間23の一部に周方向に沿って配置され端板25との間に周回流路27を形成する円弧板28と、この円弧板28の一端に連結され端板25との間を閉塞しつつ周回流路27から下方に屈曲状態の導出流路29を形成するガイドボックス30とを備えた構成とされている。
円弧板28は、リング板の一部を切欠した形態とされ、その内周縁が内側配管21の外周面に接合されるとともに、外周縁が外側配管22の内周面に接合されている。また、ガイドボックス(本発明の仕切り部材に相当する)30は、円弧板28の一端から下方に屈曲するように鉛直方向かつ半径方向に沿って延びる鉛直板31と、円弧板28の両端の間に鉛直方向かつ半径方向に沿って配置され上端が端板25の裏面に接触した仕切り板32と、これら鉛直板31と仕切り板32との下端の間を連結して下方のリング状空間23から導出流路29を区画する水平板33とから構成されている。
The guide means 26 is arranged along a circumferential direction in a part of the ring-shaped space 23 and forms a circular flow path 27 between the end plate 25 and an end connected to one end of the arc plate 28. A guide box 30 is provided which forms a lead-out flow path 29 that is bent downward from the circular flow path 27 while closing the space between the plate 25 and the plate 25.
The arc plate 28 has a form in which a part of the ring plate is cut out, and an inner peripheral edge thereof is bonded to the outer peripheral surface of the inner pipe 21 and an outer peripheral edge is bonded to the inner peripheral surface of the outer pipe 22. A guide box (corresponding to a partition member of the present invention) 30 is between a vertical plate 31 extending vertically and radially so as to bend downward from one end of the arc plate 28 and both ends of the arc plate 28. A partition plate 32 arranged in the vertical direction and along the radial direction and having an upper end in contact with the back surface of the end plate 25 and a lower ring-shaped space 23 connected to each other by connecting the lower ends of the vertical plate 31 and the partition plate 32 to each other. It is composed of a horizontal plate 33 that partitions the outlet channel 29.

したがって、このガイドボックス30は、その仕切り板32が円弧板28の他端との間に隙間を開けて配置されていることにより、その隙間の部分が周回流路27への導入口34とされ、ガイドボックス30の鉛直板31、仕切り板32及び水平板33により囲まれた部分が導出流路29とされ、この導出流路29に面する外側配管22の管壁に、冷却水の排出口35が形成されている。この排出口35は、外側配管22の上端より下方位置で底板部2の上板15と下板16との間の炉底空間部17に配置され、底板部2のほぼ中心に向けて開口し、冷却水を底板部2の半径方向内方に排出するようになっている。   Therefore, the guide box 30 has the partition plate 32 disposed with a gap between the other end of the arc plate 28, so that the gap portion serves as an inlet 34 to the circulation channel 27. A portion surrounded by the vertical plate 31, the partition plate 32, and the horizontal plate 33 of the guide box 30 is a lead-out flow path 29, and a cooling water discharge port is formed on the tube wall of the outer pipe 22 facing the lead-out flow path 29. 35 is formed. The discharge port 35 is disposed in the furnace bottom space portion 17 between the upper plate 15 and the lower plate 16 of the bottom plate portion 2 at a position below the upper end of the outer pipe 22 and opens toward substantially the center of the bottom plate portion 2. The cooling water is discharged radially inward of the bottom plate portion 2.

このように案内手段26が構成されることにより、リング状空間23を上昇してきた冷却水は、導入口34から周回流路27に侵入し、周回流路27を周方向に流通した後、ガイドボックス30の導出流路29に導かれて、該導出流路29の排出口35から、底板部2の上板15と下板16との間の炉底空間部17に底板部2の半径方向内方に向けて排出される。   By configuring the guide means 26 in this manner, the cooling water that has risen in the ring-shaped space 23 enters the circulation channel 27 from the introduction port 34, flows through the circulation channel 27 in the circumferential direction, and then guides. The radial direction of the bottom plate portion 2 is guided to the lead-out flow path 29 of the box 30 and enters the furnace bottom space portion 17 between the upper plate 15 and the lower plate 16 of the bottom plate portion 2 from the discharge port 35 of the lead-out flow passage 29. It is discharged inward.

また、反応炉1の底板部2における原料ガス供給管7及び排ガス排出管9の各配管貫通部は、前述したようにいずれも同様の構造とされているが、各配管貫通部の排出口35は、それぞれが、底板部2の上板15と下板16との間の炉底空間部17内で底板部2のほぼ中心に向けて配置されている。このため、図5に示すように、各排出口35から冷却水が底板部2の中心に向けて排出されることになる。
一方、図3、図4及び図5に示すように、底板部2の外周壁には、炉底空間部17内から冷却水を外部に排出するための炉外排出口36が接続されている。
Further, as described above, the pipe penetration parts of the source gas supply pipe 7 and the exhaust gas discharge pipe 9 in the bottom plate part 2 of the reactor 1 have the same structure as described above, but the outlet 35 of each pipe penetration part. Are arranged toward the substantially center of the bottom plate portion 2 in the furnace bottom space portion 17 between the upper plate 15 and the lower plate 16 of the bottom plate portion 2. For this reason, as shown in FIG. 5, the cooling water is discharged from each discharge port 35 toward the center of the bottom plate portion 2.
On the other hand, as shown in FIGS. 3, 4 and 5, the outer peripheral wall of the bottom plate portion 2 is connected to an outside discharge port 36 for discharging cooling water from the inside of the furnace bottom space portion 17 to the outside. .

このように構成された多結晶シリコン製造装置において、反応炉1内に配設したシリコン芯棒4を加熱しておき、原料ガス供給管7から原料ガスを供給してシリコン芯棒4の表面に多結晶シリコンを析出させるとともに、反応後の排ガスを排ガス排出管9から反応炉1の外に排出する。この多結晶シリコンの製造中、原料ガス供給管7及び排ガス排出管9の内側配管21と外側配管22との間のリング状空間23に冷却水供給系24から冷却水が供給される。この冷却水は、リング状空間23を通って両配管21,22を冷却しながら上昇した後、これら配管21,22の上端部で案内手段26の円弧板28とガイドボックス30との間の導入口34から図1の矢印Aで示すように周回流路27に案内される。この周回流路27内では、円弧板28と端板25との間を冷却水が周方向に流通し、その間に端板25を含めた両配管21,22の上端部を冷却する。この場合、冷却水が端板25の裏面に接触しながら周回するので、端板25の裏側に空気溜まりが形成されることがなく、常に流通する冷却水で満たされた状態となり、配管21,22の上端部を効果的に冷却することができる。   In the polycrystalline silicon manufacturing apparatus configured as described above, the silicon core rod 4 disposed in the reaction furnace 1 is heated, and the source gas is supplied from the source gas supply pipe 7 to the surface of the silicon core rod 4. While depositing polycrystalline silicon, the exhaust gas after reaction is discharged out of the reaction furnace 1 from the exhaust gas discharge pipe 9. During the production of the polycrystalline silicon, cooling water is supplied from the cooling water supply system 24 to the ring-shaped space 23 between the inner pipe 21 and the outer pipe 22 of the source gas supply pipe 7 and the exhaust gas discharge pipe 9. The cooling water rises while cooling both the pipes 21 and 22 through the ring-shaped space 23, and then is introduced between the arc plate 28 of the guide means 26 and the guide box 30 at the upper ends of the pipes 21 and 22. As shown by the arrow A in FIG. In the circulation channel 27, cooling water flows in the circumferential direction between the circular arc plate 28 and the end plate 25, and the upper ends of both the pipes 21 and 22 including the end plate 25 are cooled therebetween. In this case, since the cooling water circulates in contact with the back surface of the end plate 25, no air pool is formed on the back side of the end plate 25, and the cooling water is always filled with the circulating cooling water. The upper end part of 22 can be cooled effectively.

周回流路27を周回した冷却水は、その後、図1の矢印Bで示すように円弧板28の端部から導出流路29に案内され、外側配管22の排出口25から底板部2の上板15と下板16との間の炉底空間部17に半径方向内方に向けて排出される。各配管貫通部の排出口35から冷却水が底板部2の半径方向内方に向けて排出されると、冷却水は、炉底空間部17内を流通されるうちに他の配管貫通部(原料ガス供給管7又は排ガス排出管9)や電極5の支持部材10に衝突しながら底板部2の外周部に押し流され、底板部2の外周壁の炉外排出口36から炉外に排出される。   The cooling water that has circulated in the circulation channel 27 is then guided to the outlet channel 29 from the end of the circular arc plate 28 as shown by the arrow B in FIG. It is discharged radially inward into the furnace bottom space 17 between the plate 15 and the lower plate 16. When the cooling water is discharged from the discharge port 35 of each pipe penetration portion toward the inside in the radial direction of the bottom plate portion 2, the cooling water is circulated in the furnace bottom space portion 17 while the other pipe penetration portion ( The material gas supply pipe 7 or the exhaust gas discharge pipe 9) and the support member 10 of the electrode 5 are pushed to the outer peripheral portion of the bottom plate portion 2 while colliding with the support member 10, and are discharged out of the furnace through the outer discharge port 36 on the outer peripheral wall of the bottom plate portion 2. The

以上説明したように、この多結晶シリコン製造装置においては、反応炉1の底板部2を貫通する原料ガス供給管7及び排ガス排出管9が二重管構造とされ、その上端部に端板25との間で周回流路27を形成したから、端板25の裏面が冷却水で満たされ、空気溜まりが発生することがなく、反応炉1内に露出する上端部を効果的に冷却することができる。また、これら原料ガス供給管7及び排ガス排出管9を経由した冷却水を炉底空間部17に半径方向内方に向けて排出し、炉底空間部17内を流通させた後に、底板部2の外周部から炉外に排出するようにしており、したがって、炉底空間部17内の中心部を含めて隅々まで冷却水が行き渡り、底板部2の冷却効果を高めることができる。   As described above, in this polycrystalline silicon manufacturing apparatus, the source gas supply pipe 7 and the exhaust gas discharge pipe 9 that penetrate the bottom plate portion 2 of the reaction furnace 1 have a double-pipe structure, and an end plate 25 is provided at the upper end portion thereof. Since the circulation channel 27 is formed between the end plate 25 and the back surface of the end plate 25 is filled with cooling water, the upper end portion exposed in the reaction furnace 1 is effectively cooled without generating an air pocket. Can do. Further, the cooling water that has passed through the raw material gas supply pipe 7 and the exhaust gas discharge pipe 9 is discharged radially inward into the furnace bottom space 17 and circulated in the furnace bottom space 17. Therefore, the cooling water spreads to every corner including the central part in the furnace bottom space 17, and the cooling effect of the bottom plate part 2 can be enhanced.

なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、ガイドボックスにより周回流路から屈曲するように導出流路を形成したが、導出流路を省略し、周回流路の端部から冷却水を排出するようにしてもよい。その場合は、円弧板の一端と端板との間を板状の仕切り部材によって閉塞すればよい。   In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, a various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the outlet channel is formed so as to be bent from the circulation channel by the guide box. However, the outlet channel may be omitted and the cooling water may be discharged from the end of the circulation channel. . In that case, what is necessary is just to block | close between the one end and end plate of a circular arc plate with a plate-shaped partition member.

1 反応炉
2 底板部
3 ベルジャ
4 シリコン芯棒
5 電極
6 噴出ノズル
7 原料ガス供給管
8 排出口
9 排ガス排出菅
10 支持部材
11 原料ガス供給系
12 排ガス処理系
13 電源
14 連結部材
15 上板
16 下板
17 炉底空間部
21 内側配管
22 外側配管
23 リング状空間
24 冷却水供給系
25 端板
26 案内手段
27 周回流路
28 円弧板
29 導出流路
30 ガイドボックス(仕切り部材)
31 鉛直板
32 仕切り板
33 水平板
34 導入口
35 排出口
36 炉外排出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Bottom plate part 3 Berja 4 Silicon core rod 5 Electrode 6 Injection nozzle 7 Material gas supply pipe 8 Discharge port 9 Exhaust gas discharge rod 10 Support member 11 Material gas supply system 12 Exhaust gas treatment system 13 Power supply 14 Connection member 15 Upper plate 16 Lower plate 17 Furnace bottom space 21 Inner piping 22 Outer piping 23 Ring-shaped space 24 Cooling water supply system 25 End plate 26 Guide means 27 Circulating channel 28 Circular plate 29 Derived channel 30 Guide box (partition member)
31 Vertical plate 32 Partition plate 33 Horizontal plate 34 Inlet 35 Outlet 36 Out-of-furnace outlet

Claims (4)

反応炉内で複数のシリコン芯棒を加熱するとともに、原料ガス供給管から供給された原料ガスの反応により、前記シリコン芯棒の回りに多結晶シリコンを析出させ、反応後の排ガスを排ガス排出管から反応炉の外部に排出する多結晶シリコン製造装置において、
前記原料ガス供給管及び排ガス排出管は、前記反応炉の底板部を貫通状態に設けられるとともに、原料ガス又は排ガスが流通する内側配管と、該内側配管の回りに冷却水を流通させるためのリング状空間を形成する外側配管とからなる二重管構造とされ、前記反応炉内に露出する上端部に、前記リング状空間を閉塞する端板が設けられ、前記リング状空間内に、前記端板の裏側で冷却水を周方向に沿って案内する周回流路を前記端板との間で区画形成する案内手段が設けられ、前記外側配管に、前記周回流路を経由した冷却水を前記外側配管から排出する排出口が形成されていることを特徴とする多結晶シリコン製造装置。
A plurality of silicon core rods are heated in the reaction furnace, and polycrystalline silicon is precipitated around the silicon core rods by reaction of the source gas supplied from the source gas supply pipe, and the exhaust gas after the reaction is discharged into the exhaust gas discharge pipe. In the polycrystalline silicon production equipment that discharges from the reactor to the outside,
The source gas supply pipe and the exhaust gas discharge pipe are provided in a state of penetrating the bottom plate portion of the reactor, and an inner pipe through which the source gas or the exhaust gas flows and a ring for circulating cooling water around the inner pipe And an end plate that closes the ring-shaped space is provided at an upper end portion exposed in the reaction furnace, and the end plate is provided in the ring-shaped space. Guiding means for partitioning and forming a circulation channel for guiding cooling water along the circumferential direction on the back side of the plate is provided between the end plate, and the cooling water passing through the circulation channel is supplied to the outer pipe. An apparatus for producing polycrystalline silicon, wherein a discharge port for discharging from an outer pipe is formed.
前記案内手段は、前記リング状空間内に前記端板と間隔を開けて周方向に沿って配置された円弧板と、該円弧板の一端と前記端板との間を閉塞するとともに前記円弧板の他端との間に間隔を開けて配置された仕切り部材とを備え、該仕切り部材と前記端板及び前記円弧板により囲まれた前記周回流路に、前記排出口が開口していることを特徴とする請求項1記載の多結晶シリコン製造装置。   The guide means closes the arc plate disposed in the ring-shaped space along the circumferential direction with a gap from the end plate, and closes between one end of the arc plate and the end plate. A partition member disposed with a gap between the other end of the first and second ends, and the discharge port is open in the circulation channel surrounded by the partition member, the end plate and the arc plate The polycrystalline silicon manufacturing apparatus according to claim 1. 前記反応炉の底板部は、上板と下板とが相互に間隔を開けて配置された二重構造に形成されるとともに、これら両板の間に冷却水が流通する炉底空間部が形成され、該炉底空間部に前記排出口が開口していることを特徴とする請求項1又は2記載の多結晶シリコン製造装置。   The bottom plate portion of the reactor is formed in a double structure in which an upper plate and a lower plate are arranged with a space between each other, and a furnace bottom space portion through which cooling water flows is formed between these both plates, 3. The polycrystalline silicon manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the discharge port is opened in the furnace bottom space. 前記底板部の外周部に、前記炉底空間部から冷却水を外部に排出する炉外排出口が設けられ、前記周回流路の排出口は、前記底板部の半径方向内方に向けて配置されていることを特徴とする請求項3記載の多結晶シリコン製造装置。


An outer discharge port for discharging cooling water from the furnace bottom space portion to the outside is provided on the outer peripheral portion of the bottom plate portion, and the discharge port of the circulation channel is arranged inward in the radial direction of the bottom plate portion. The polycrystalline silicon manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the apparatus is a polycrystalline silicon manufacturing apparatus.


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