JP5509578B2 - 多結晶シリコン製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
そして、前記ガス分配管9のそれぞれに、内部の管路を開閉するための弁21が設けられており、これら弁21に、その開閉を制御する弁制御手段22が接続されている。この弁制御手段22は、各弁21を開閉して原料ガスの噴出を制御するものである。
ここで一定時間とは10分から60分の間が望ましい。10分未満の場合は、炉内のガス流れが安定する前に噴出ノズル6の切り替えが行われるため、炉内の流れが安定しない。また、弁の開閉頻度が増すため、弁の寿命が短くなる恐れがある。60分を超える場合は、閉状態の弁に接続された噴出ノズル付近にあるシリコン芯棒4の表面に十分な原料ガスが供給されず、結晶の成長速度や、良好な表面形状を形成する上での悪影響を及ぼすなどの問題が生じる。
なお、運転初期の段階は運転開始後1日間であることが望ましい。
この運転初期の制御終了の目安としては、シリコン芯棒4の横断面が図4(a)に示すように矩形状に形成されている場合、図4(b)の断面に示したように、横断面矩形状のシリコン芯棒4の横断面における対角長さdに対して、2〜3倍の対角長さLとなる程度に多結晶シリコンSが析出した状態とされる。
同心円状に配置された45個のガス供給口6のうち、図5(a)に●で示したように、全数の約11%に相当する5個のガス供給口6を最内周Xおよび最内周から2周目Yにあるガス供給口6から場所に偏りが無いように均等に選択し、選択されたガス供給口6に接続されているガス供給配管9にある弁21を閉状態とした。この図5では、弁21を開状態とした噴出ノズル6を○、弁21を閉状態とした噴出ノズル6を●によって示している。この図5(a)に示す状態を例えば20分間保持する。20分経過後には、図5(b)に●及び○の位置を変えて示したように、図5(a)で開状態となっている最内周Xおよび最内周から2周目Yのガス供給口6から5個を選択し、選択されたガス供給口6に接続されているガス供給配管10にある弁21を閉状態とすると同時に、今まで閉状態となっていた弁21を開状態とし、一定時間保持する。この作業を24時間繰り返した。このような運転初期の制御を行わなかった場合においては、約10%の頻度で原料ガスの干渉によりシリコン芯棒上部に破損を生じたため通電が止まり、反応工程が停止した。実施例に示す制御を行うことでシリコン芯棒が破損することなく、反応工程を継続することが可能になった。
また、ガス供給口は、図2に示す例では4周の同心円状に配置したが、同心円は3周以上であればよい。
その他、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。
2 基台
3 ベルジャ
4 シリコン芯棒
5 電極
6 噴出ノズル
6a ガス供給口
7 ガス排出口
8 原料ガス供給源
9 ガス分配管
10 排ガス処理系
11 原料ガス制御手段
12 連結部材
13 シード組み立て体
15 加熱装置
16 カーボンヒータ
21 弁
22 弁制御手段
Claims (6)
- 複数のシリコン芯棒が立設される反応炉の内底部に、該反応炉内に原料ガスを上方に向けて噴出する複数のガス供給口と、反応後の排ガスを排出するガス排出口とが配設され、前記シリコン芯棒を加熱し、その表面に前記原料ガスによって多結晶シリコンを析出させる多結晶シリコン製造装置において、
前記ガス供給口には、各ガス供給口に原料ガスを供給するガス分配管がそれぞれ接続されるとともに、少なくとも反応炉の中心部付近のガス供給口に接続されているガス分配管に、その管路を開閉する弁が設けられ、該弁に、前記シリコン芯棒に多結晶シリコンが析出する反応初期に横断面矩形状のシリコン芯棒の横断面における対角長さに対して、2〜3倍の対角長さとなる多結晶シリコンが析出した状態とされるまで管路を閉じた状態とする弁制御手段が接続されていることを特徴とする多結晶シリコン製造装置。 - 前記ガス供給口は、前記反応炉の中心から同心円状に配置され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。
- 前記弁制御手段は、最内周および最内周から2周目にあるガス供給口からガス供給口の総数の5〜15%に相当する数のガス供給口を選択して、これらガス供給口に接続されたガス分配管の弁を一定時間閉状態とし、一定時間経過後は、開状態になっている最内周および最内周から2周目にあるガス供給口から同数のガス供給口を選択して、これらガス供給口に接続されたガス分配管の弁を閉状態とすると共に、閉状態になっていた弁を開状態とする制御を行うことを特徴とする請求項2記載の多結晶シリコン製造装置。
- 前記ガス供給口は、前記反応炉の内底部から突出するノズルの先端に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の多結晶シリコン製造装置。
- 複数のシリコン芯棒が立設される反応炉の内底部に、該反応炉内に原料ガスを上方に向けて噴出する複数のガス供給口と、反応後の排ガスを排出するガス排出口とが配設され、前記シリコン芯棒を加熱し、その表面に前記原料ガスによって多結晶シリコンを析出させる多結晶シリコン製造方法において、
前記シリコン芯棒に多結晶シリコンが析出する反応初期に、少なくとも反応炉の中心部付近のガス供給口からの原料ガスの噴出を横断面矩形状のシリコン芯棒の横断面における対角長さに対して、2〜3倍の対角長さとなる多結晶シリコンが析出した状態とされるまで停止した状態とすることを特徴とする多結晶シリコン製造方法。 - 前記ガス供給口は前記反応炉の中心から同心円状に配置されており、最内周および最内周から2周目にあるガス供給口からガス供給口の総数の5〜15%に相当する数のガス供給口を選択して原料ガスの噴出を一定時間停止し、一定時間経過後は、原料ガスを噴出している最内周および最内周から2周目にあるガス供給口から同数のガス供給口を選択して、これらガス供給口からの原料ガスの噴出を停止するとともに、原料ガスの噴出を停止していたガス供給口からの原料ガスを噴出させることを特徴とする請求項5記載の多結晶シリコン製造方法。
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