JP7843825B1 - 多結晶シリコンの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多結晶シリコンを効率良く製造しつつ、多結晶シリコンの表面に生じる凹凸を低減する。
【解決手段】製造装置（１）は、反応炉（１０）と、反応炉（１０）の内部の空間（ＳＰ）に原料ガス（Ｇ１）を供給するための供給口（４１）が形成される複数の供給ノズル（４０）と、を備え、供給ノズル（４０）の供給口（４１）と、芯線保持部（３０）の上端（３１）と、の間における垂直方向に沿った第１距離（Ｌ１）が、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、多結晶シリコンの製造装置に関する。

従来より、ベルジャおよび底板により内部が密閉される反応炉を用いて、多結晶シリコンを効率良く製造することが求められている。そこで、反応炉の内部の空間を高温にして多結晶シリコンを効率良く製造するために、特許文献１および特許文献２に記載のように、ベルジャの内壁が銀、タングステン、金または白金からなる反応炉を用いることが考えられる。

特開昭５５－０９５３１９号公報 特開平０１－２０８３１２号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、反応炉の内部で析出する多結晶シリコンにおける上方付近の温度が特に高くなり易いため、多結晶シリコンにおける上方付近の表面にコーンと呼ばれる凹凸が生じ易いという問題がある。

本発明の一態様は、多結晶シリコンを効率良く製造しつつ、多結晶シリコンの表面に生じる凹凸を低減することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る多結晶シリコンの製造装置は、多結晶シリコンが析出する前の放射率が０．１以下である材質から構成される内壁を有するベルジャと、底板と、により内部が密閉される反応炉と、多結晶シリコンを析出させるためのシリコン芯線と、前記反応炉の内部で前記シリコン芯線を保持する芯線保持部と、前記反応炉の内部の空間に原料ガスを供給するための供給口が形成されるとともに、前記底板に設けられる複数の供給ノズルと、を備え、前記底板に対して垂直である方向を垂直方向とすると、前記複数の供給ノズルのうち少なくとも１つの供給ノズルの前記供給口と、前記芯線保持部の上端と、の間における前記垂直方向に沿った第１距離が、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。

本発明の一態様によれば、多結晶シリコンを効率良く製造しつつ、多結晶シリコンの表面に生じる凹凸を低減することができる。

本発明の実施形態に係る多結晶シリコンの製造装置の構成の一例を示す断面図である。 図１に示す多結晶シリコンの製造装置において、第１距離と第２距離との関係を説明するための図である。 図１に示す多結晶シリコンの製造装置において、複数の供給ノズルの供給口の位置を説明するための図である。 表面に凹凸が生じていない多結晶シリコンと、表面に凹凸が生じている多結晶シリコンと、を示す図である。 表１に示す表面コーン率の測定方法を説明するための図である。

＜多結晶シリコンＳＬの製造装置１の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る多結晶シリコンＳＬの製造装置１の構成の一例を示す断面図である。図１において、電極５０からシリコン芯線２０に向かう方向をＺ軸正方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面をＸＹ平面とする。製造装置１は、シリコン芯線２０に多結晶シリコンＳＬを析出させて、多結晶シリコンロッドを製造する装置である。

図１に示すように、製造装置１は、反応炉１０と、シリコン芯線２０と、芯線保持部３０と、複数の供給ノズル４０と、電極５０と、を備える。図１では、シリコン芯線２０が１つの場合を示しているが、製造装置１は、複数のシリコン芯線２０を備えてもよい。また、図１では、芯線保持部３０の数および電極５０の数が２つの場合を示しているが、製造装置１は、３つ以上の芯線保持部３０を備えてもよく、３つ以上の電極５０を備えてもよい。

＜反応炉１０の構成＞
反応炉１０は、ベルジャ１１と円板状の底板１２とを有しており、シリコン芯線２０と、芯線保持部３０と、複数の供給ノズル４０と、電極５０と、を収容する。反応炉１０の内部は、ベルジャ１１および底板１２により密閉される。

ベルジャ１１は、シリコン芯線２０に多結晶シリコンＳＬが析出する前の放射率が０．１以下である材質から構成される内壁１１１を有する。具体的には、ベルジャ１１の内壁１１１の表面は、銀から構成されることが好ましい。内壁１１１全体を同一材質で形成してもよいが、多結晶シリコン製造時の反応炉１０内の圧力に耐えうる強度を確保するため、ＳＵＳや鋳鉄等の一般的な構造材料でベルジャ１１を製作して、その内壁１１１に放射率が０．１以下である材質層を密着させるように形成させてもよい。

この場合の放射率が０．１以下である材質層の厚さは一般的には０．０５ｍｍ～５ｍｍであり、密着方法としては圧接法、爆着法、溶接法、溶射法またはめっき法などの公知の接合技術を用いることができる。多結晶シリコンＳＬが析出する前の放射率は、反応炉１０内の反応によって生じる反応物質が内壁１１１に付着していない状態での内壁１１１の表面の放射率と換言することができる。

また、内壁１１１の表面粗さＲａは、０．４００μｍ以下であることが好ましい。内壁１１１に付着した反応物質は、ベルジャ１１を引き上げ、底板１２上の多結晶シリコンＳＬおよびシリコン芯線２０を入れ替える際に、エアーブロー、水洗または拭き取り等の物理的手法で除去されるのが一般的である。反応物質の除去は、内壁１１１の表面粗さを大きくしない強度で行われる。

これにより、反応炉１０を用いて多結晶シリコンＳＬの製造を繰り返した場合において、ベルジャ１１の内壁１１１の放射率を０．１以下に維持することができ、反応炉１０の内部の空間ＳＰの温度を、多結晶シリコンＳＬの析出に適性な温度に維持することができる。よって、多結晶シリコンＳＬを効率良く析出させることができる。なお、ベルジャ１１に図示しない窓が設けられている場合、内壁１１１のうち窓を除く部分の表面が、放射率が０．１以下である材質から構成される。

＜放射率の測定方法＞
内壁１１１の表面に係る材質の放射率は、以下に説明する測定方法により測定される。放射率を測定する対象である試料を室温下に約１時間置き、試料の温度を十分に安定させる。測定装置（商品名：ＴＳＳ－５Ｘ－３、ジャパンセンサー株式会社製）の測定部を、測定装置に付属の２種類の基準片（放射率０．０６および０．９７）に当て、測定装置の検出部の値を調整ダイヤルで基準片の放射率に設定することで、測定部の値を校正する。測定部の値の校正を完了した後、内壁１１１に測定装置の測定部を当て、内壁１１１の表面に係る材質の放射率を測定する。

＜シリコン芯線２０および芯線保持部３０の構成＞
シリコン芯線２０は、多結晶シリコンＳＬを析出させるためのものである。シリコン芯線２０はＵ字形状を有し、芯線保持部３０を介して、一対の電極５０と電気的に接続される。芯線保持部３０は、反応炉１０の内部でシリコン芯線２０を保持する。芯線保持部３０におけるＺ軸正方向側の一部は、シリコン芯線２０に多結晶シリコンＳＬが析出するにつれて、多結晶シリコンＳＬに埋没する。

芯線保持部３０は、シリコン芯線２０を保持することにより、シリコン芯線２０に析出した多結晶シリコンＳＬを保持する。芯線保持部３０は、シリコン芯線２０の下端２１を覆うように設けられている。

＜供給ノズル４０の構成＞
複数の供給ノズル４０は、反応炉１０の内部の空間ＳＰに原料ガスＧ１を供給するためのものである。原料ガスＧ１は例えば、水素とトリクロロシランの混合物、または水素とジクロロシランとトリクロロシランの混合物である。複数の供給ノズル４０は、底板１２に設けられており、底板１２からＺ軸正方向に向かって延伸する。複数の供給ノズル４０のそれぞれにおけるＺ軸正方向側の端部には、反応炉１０の内部の空間ＳＰに原料ガスＧ１を供給するための供給口４１が形成される。

また、複数の供給ノズル４０のそれぞれにおけるＺ軸負方向側の端部は、底板１２に形成された貫通孔１２１に接続される。反応炉１０の外部に設けられる図示しないガス供給部は、貫通孔１２１を介して複数の供給ノズル４０のそれぞれに原料ガスＧ１を供給する。原料ガスＧ１は、複数の供給ノズル４０のそれぞれの供給口４１から、反応炉１０の内部に供給される。

なお、底板１２に設けられる全ての供給ノズル４０の供給口４１は、芯線保持部３０の上端３１以上の位置に配置されることが好ましい。換言すると、全ての供給ノズル４０の供給口４１について、後述する第１距離Ｌ１が０ｍｍ以上であることが好ましい。

供給ノズル４０の少なくとも一部、特にＺ軸正方向側端部を含む上方の材質は石英であることが好ましい。これにより、反応炉１０の内部の空間ＳＰにおける上方の高温環境で、供給ノズル４０から不純物が生じることを防止し、多結晶シリコンＳＬの汚染を防止することができる。また、各供給ノズル４０から供給される原料ガスＧ１の流速については、全ての供給ノズル４０において略均等としてもよいし、偏りを設けてもよい。なお、供給ノズル４０毎に原料ガスＧ１の流速が異なっていてもよい。

＜電極５０の構成＞
電極５０は、シリコン芯線２０への通電を行うためのものであり、底板１２に設けられる。電極５０と底板１２との間には、電極５０から底板１２に電流が流れることを防ぐために、図示しない絶縁部材が設けられている。電極５０の材質は、例えば炭素材料またはＳＵＳ等の金属材料である。

＜第１距離Ｌ１について＞
Ｚ軸方向、つまり、底板１２に対して垂直である方向を垂直方向とする。この場合、複数の供給ノズル４０のうち少なくとも１つの供給ノズル４０の供給口４１と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った第１距離Ｌ１は、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。また、第１距離Ｌ１は、１００ｍｍ以上４００ｍｍ以下であることがより好ましい。供給口４１の位置は上端３１の位置よりも高く、第１距離Ｌ１はＺ軸正方向を正の方向とする値で表されるものとする。

ここで、放射率が０．１以下である材質から構成される内壁１１１を有するベルジャ１１と、底板１２と、により内部が密閉される反応炉１０を用いて多結晶シリコンＳＬを製造する場合を考える。この場合、反応炉１０の内部で析出する多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の温度が特に高くなり易い。

具体的には、多結晶シリコンＳＬからベルジャ１１の内壁１１１に向かって、赤外光による放射エネルギーが放出される。そして、内壁１１１で赤外光が反射することで、多結晶シリコンＳＬは、その反射による放射エネルギーを受ける。多結晶シリコンＳＬにおける上方付近は、多結晶シリコンＳＬにおける他の箇所に比べて、ベルジャ１１の天井部分１１２から反射したエネルギーも受けるため、多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の温度が特に高くなり易い。また、底板１２に原料ガスＧ１が通過する貫通孔１２１に加え、図示しない別の貫通孔を設けて反応済みの排ガスも通過させる構造をとる場合、製造装置１の下部に比べて上部の換気効率が相対的に低くなる。このため、原料ガスＧ１による多結晶シリコンＳＬの冷却効果が低いことも多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の高温化を助長し易い。

そこで、少なくとも１つの供給ノズル４０の供給口４１と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った第１距離Ｌ１が１００ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、反応炉１０の内部に係る空間ＳＰの上方に、空間ＳＰに比べて未反応で温度が低い原料ガスＧ１を供給することができる。

よって、反応炉１０の内部に係る空間ＳＰにおいて温度を均一にするとともに多結晶シリコンＳＬの径を均一にすることができるため、シリコン芯線２０に多結晶シリコンＳＬを均一に析出させることができる。したがって、多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の表面に生じる凹凸を低減することができる。

さらに、少なくとも１つの供給ノズル４０の供給口４１と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った第１距離Ｌ１が５００ｍｍ以下であることにより、ベルジャ１１の天井部分１１２に原料ガスＧ１が強く当たることを防ぐことができる。これにより、ベルジャ１１の天井部分１１２が原料ガスＧ１によって加熱され過ぎることを防ぐことで、ベルジャ１１の天井部分１１２が熱変性して劣化することを防ぐことができる。また、反応炉１０の内部の空間ＳＰの温度を、多結晶シリコンＳＬの析出に適性な温度に維持することができる。

ベルジャ１１の内壁１１１の表面が銀から構成されている場合、内壁１１１の表面がＳＵＳから構成されている場合に比べて、多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の温度は高くなり易く、多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の表面に凹凸が生じ易い。このため、第１距離Ｌ１が１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることによる効果は、内壁１１１の表面が銀から構成されている場合に特に顕著に発揮される。

＜第２距離Ｌ２について＞
シリコン芯線２０の上端２２と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った第２距離Ｌ２は、２０００ｍｍ以上２４００ｍｍ以下であることが好ましい。本発明者らが鋭意検討した結果、第２距離Ｌ２の適性距離が２０００ｍｍ以上２４００ｍｍ以下であることが見出された。これにより、ベルジャ１１の天井部分１１２に原料ガスＧ１が強く当たることを防ぎつつ、反応炉１０の内部に係る空間ＳＰの上方に原料ガスＧ１を供給することができる。

＜第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との関係＞
図２は、図１に示す多結晶シリコンＳＬの製造装置１において、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２との関係を説明するための図である。図２に示すように、第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２の１／４以下であることが好ましい。具体的には、少なくとも１つの供給ノズル４０の供給口４１が、第２距離Ｌ２を４等分した範囲のうち、下位１／４の範囲に位置することが好ましい。

本発明者らが鋭意検討した結果、第１距離Ｌ１の適性距離が第２距離Ｌ２の１／４以下であることが見出された。これにより、ベルジャ１１の天井部分１１２に原料ガスＧ１が強く当たることを防ぐことができる。

＜芯線保持部上端の高さや芯線長さが違う場合のＬ１、Ｌ２＞
また、多結晶シリコンＳＬの反応炉１０中に複数立設するシリコン芯線２０の長さや芯線保持部３０の高さについて個別に差をつける形態が考えられる。これらの場合においても、芯線保持部３０の高さが最も高い芯線保持部３０の上端３１を基準高さとし、この基準高さと、反応炉１０内で最も高所にあるシリコン芯線２０の上端２２と、の間における垂直方向に沿った距離を第２距離Ｌ２として適用することが好ましい。

＜複数の供給ノズル４０の供給口４１の位置＞
図３は、図１に示す多結晶シリコンＳＬの製造装置１において、複数の供給ノズル４０の供給口４１の位置を説明するための図である。図３において、芯線保持部３０は円形で示されており、供給ノズル４０は三角形で示されている。また、図３では、ベルジャ１１、シリコン芯線２０、電極５０および多結晶シリコンＳＬが省略されている。

図３に示すように、複数の供給ノズル４０は、垂直方向から見た場合における底板１２の中心部ＣＴを中心とする複数の同心円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に沿って設けられている。図３では、供給ノズル４０が配置される同心円の数が３つの場合を示しているが、当該同心円の数は３つに限定されず、同心円の数は３つ以上であってもよい。

ここで、実施例１～５および比較例１～３において、図３に示すように、底板１２上に複数の芯線保持部３０および複数の供給ノズル４０が配置されている状態で、ほぼ同一の電力原単位となるように多結晶シリコンＳＬを析出させた結果を以下の表１に示す。電力原単位［ｋＷｈ／ｋｇ］とは、１ｋｇの多結晶シリコンＳＬあたりの消費電力であり、１回の多結晶シリコン製造運転で消費した電力を、運転後に製造装置１内より取り出された多結晶シリコンＳＬ全ての重量からシリコン芯線２０の重量を引いた重量で除算することで算出される。実施例１～５および比較例１～３について、説明の便宜上、図１に示す部材に付記された符号を用いる。

表１において、第１距離Ｌ１［ｍｍ］は、供給ノズル４０の供給口４１と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った距離である。また、表面コーン率［％］とは、多結晶シリコンＳＬの表面のうち、凹凸（コーンまたはポップコーンとも称する）が発生している部分の面積の割合に係る指標となる値であり、算出方法については後述する。

表１について、同心円Ｃ１に沿って設けられる供給ノズル４０の列が示す値は、同心円Ｃ１に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った第１距離Ｌ１である。また、同心円Ｃ２に沿って設けられる供給ノズル４０の列が示す値は、同心円Ｃ２に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った第１距離Ｌ１である。

さらに、同心円Ｃ３に沿って設けられる供給ノズル４０の列が示す値は、同心円Ｃ３に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１と、芯線保持部３０の上端３１と、の間における垂直方向に沿った第１距離Ｌ１である。なお、比較例３において－３００ｍｍは、供給ノズル４０の供給口４１の位置が芯線保持部３０の上端３１からＺ軸負方向に３００ｍｍずれていることを示している。

表１に示す実施例１～５および比較例１～３では、第２距離Ｌ２は２３００ｍｍとした。表１に示すように、実施例１，３～５では、同心円Ｃ２に沿って設けられる供給ノズル４０における第１距離Ｌ１が、同心円Ｃ１に沿って設けられる供給ノズル４０における第１距離Ｌ１よりも長くなっている。供給口４１は、第２距離Ｌ２を４等分した範囲のうち、下位１／４の範囲に位置している。これにより、実施例１，３～５では、実施例２および比較例１，２に比べて、表面コーン率を低減することができた。また、実施例２では、全ての供給ノズル４０における第１距離Ｌ１が２８０ｍｍであることにより、比較例１，２に比べて、表面コーン率を低減することができた。

＜比較例２＞
比較例２では、多結晶シリコンＳＬの上部が、多結晶シリコンＳＬの下部に比べて、２％～１５％細い形状となった。比較例２のように、第１距離Ｌ１が長すぎる、つまり、供給ノズル４０の供給口４１の位置が高すぎると、反応炉１０の内部の温度分布が不均一なものとなる。よって、比較例２の表面コーン率は、実施例１～５の表面コーン率よりも１０％以上上昇した。

また、比較例２では、多結晶シリコンＳＬの上部が冷えすぎることで、多結晶シリコンＳＬの析出に適正な温度を維持できなくなり、製造装置１の電力効率が低下した。さらに、多結晶シリコンＳＬの析出の効率を向上させるために電力を上げると、多結晶シリコンＳＬの下部で凹凸が増加した。その上、加熱されて高温になった原料ガスＧ１がベルジャ１１の天井部分１１２に当たり、天井部分１１２が損傷した。

＜比較例３＞
比較例３では、原料ガスＧ１の供給を開始してから、多結晶シリコンＳＬの析出にかかる予定時間の１０％～３０％の時間が経過した時点で、多結晶シリコンＳＬが倒壊したため、製造装置１を途中停止させた。具体的には、予定時間の１０％～３０％の時間が経過した時点で、多結晶シリコンＳＬが原料ガスＧ１による風圧に耐えられずに倒壊した。

また、多結晶シリコンＳＬの下部が冷えすぎることで、シリコン芯線２０と芯線保持部３０との境界が、多結晶シリコンＳＬの析出が進行し難い環境となっていた。これにより、多結晶シリコンＳＬを安定して析出させることができなかった。

＜同心円Ｃ１～Ｃ３における供給口４１の位置＞
実施例１，３～５のように、同心円Ｃ１に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１の位置と、同心円Ｃ２に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１の位置と、が垂直方向に互いにずれていてもよい。また、実施例３～５のように、同心円Ｃ２に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１の位置と、同心円Ｃ３に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１の位置と、が垂直方向に互いにずれていてもよい。

つまり、複数の同心円のうち、いずれかの互いに隣り合う同心円を第１同心円および第２同心円とすると、第１同心円に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１の位置と、第２同心円に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１の位置と、が垂直方向に互いにずれていることが好ましい。これにより、いずれかの互いに隣り合う第１同心円および第２同心円間で、供給ノズル４０の供給口４１の位置が垂直方向にずれていることで、反応炉１０の内部に係る空間ＳＰにおいて原料ガスＧ１の流れを最適化することができる。

上記において、例えば、第１同心円が同心円Ｃ１であり、かつ、第２同心円が同心円Ｃ２である場合と、第１同心円が同心円Ｃ２であり、かつ、第２同心円が同心円Ｃ３である場合と、がある。

さらに、実施例１，３～５のように、同心円Ｃ２に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１は、同心円Ｃ１に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１よりも高い位置にあってもよい。また、同心円Ｃ３に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１は、同心円Ｃ２に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１よりも高い位置にあってもよい。

つまり、垂直方向から見て、底板１２の中心部ＣＴを内側とし、底板１２の周縁１２２を外側とする場合、第２同心円が第１同心円よりも外側にあるとすると、第２同心円に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１は、第１同心円に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１よりも高い位置にあることが好ましい。

いずれかの互いに隣り合う第１同心円および第２同心円間について、第１同心円よりも外側にある第２同心円に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１は、第１同心円に沿って設けられる供給ノズル４０の供給口４１よりも高い位置にある。これにより、多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の表面に生じる凹凸をより低減することができる。

また、実施例１，３～５において、内壁１１１の表面が銀から構成されている場合、製造装置１における電力原単位を低減しつつ、多結晶シリコンＳＬにおける上方付近の表面に生じる凹凸を低減することができる。

＜多結晶シリコンＳＬの表面に生じる凹凸＞
図４は、表面に凹凸が生じていない多結晶シリコンＳＬと、表面に凹凸が生じている多結晶シリコンＳＬと、を示す図である。図４の符号４０１は、表面に凹凸が生じていない多結晶シリコンＳＬを示し、図４の符号４０２は、表面に凹凸が生じている多結晶シリコンＳＬを示す。

ここで、多結晶シリコンＳＬが成長する過程において、各シリコン芯線２０の表面に対して原料ガスＧ１が安定して供給されない場合、図４の符号４０２に示すように、多結晶シリコンＳＬの表面に凹凸が生じる可能性がある。凹凸が生じると、通電経路が変化して電流に偏りが生じ、局所的に高温の部分が発生することで、多結晶シリコンＳＬの表面に部分的な溶融が生じる場合がある。

また、この凹凸の凹部の上に多結晶シリコンが析出することで閉気孔が形成される場合がある。このように、凹凸の発生は、多結晶シリコンＳＬの形状不良を引き起こす虞がある。さらに、多結晶シリコンＳＬに凹凸があると、多結晶シリコンＳＬを輸送している間に発生する微粉の量が増加し、多結晶シリコンＳＬを単結晶化することで得られる単結晶シリコンの歩留まりが低下することが懸念される。このため、凹凸の発生を低減し得るように原料ガスＧ１が供給されることが好ましい。

＜表面コーン率の測定方法＞
製造装置１内における多結晶シリコンＳＬの最高温度を一定値以下にすれば、供給ノズル４０の形状および配置を問わず表面コーン率をゼロにすることは可能だが、析出速度が低下して多大な運転時間と多量の電力を投じなければ目標生産量を達成できなくなる。すなわち、製造装置１の運転が、電力原単位が工業的に容認できないほどに高い運転となる。したがって、本実施例の供給ノズル４０の配置による製造装置１内の温度分布の優劣を比較するために、製造装置１への投入電力を調整して、生産量および電力原単位の各実施例間の差が３％以内である生産ロットのデータを採用した。

図５は、表１に示す表面コーン率の測定方法を説明するための図である。表面コーン率の測定は以下のように実施した。図５の符号５０１に示すように、多結晶シリコンＳＬを、縦方向に１００ｍｍの間隔で分割した。なお、Ｕ字の曲部を含む多結晶シリコンＳＬの上部は、図５の符号５０１に示すように３分割した。

図５の符号５０２は、分割後の１片を示す拡大図である。続いて、１００ｍｍ間隔で分割した一片をさらに略４等分した。当該４等分した塊をナゲット８１と称する。各ナゲット８１について、多結晶シリコンＳＬの表面に該当する表面の中心付近領域Ｒを視認することにより、凹凸が発生しているか、または平滑であるかを判定した。

当該判定では、３００～５００ルクスの一般的な室内照明の下で段差による影が網目を成しているものを、凹凸が発生していると判定した。凹凸が発生しているナゲット８１をナゲットＰとした場合、表面コーン率は、ナゲットＰの数を、ナゲットの総数で除することにより算出され得る。

＜付記事項＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された複数の技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 製造装置
１０ 反応炉
１１ ベルジャ
１２ 底板
２０ シリコン芯線
２２ シリコン芯線の上端
３０ 芯線保持部
３１ 芯線保持部の上端
４０ 供給ノズル
４１ 供給口
１１１ 内壁
１１２ 天井部分
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 同心円
ＣＴ 中心部
Ｇ１ 原料ガス
Ｌ１ 第１距離
Ｌ２ 第２距離
ＳＬ 多結晶シリコン
ＳＰ 空間

Claims (6)

1. 多結晶シリコンが析出する前の放射率が０．１以下である材質から構成される内壁を有するベルジャと、底板と、により内部が密閉される反応炉と、
   多結晶シリコンを析出させるためのシリコン芯線と、
   前記反応炉の内部で前記シリコン芯線を保持する芯線保持部と、
   前記反応炉の内部の空間に原料ガスを供給するための供給口が形成されるとともに、前記底板に設けられる複数の供給ノズルと、を備え、
   前記底板に対して垂直である方向を垂直方向とすると、
   前記複数の供給ノズルのうち少なくとも１つの供給ノズルの前記供給口と、前記芯線保持部の上端と、の間における前記垂直方向に沿った第１距離が、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下であり、
   前記複数の供給ノズルは、前記垂直方向から見た場合における前記底板の中心部を中心とする複数の同心円に沿って設けられており、
   前記複数の同心円のうち、いずれかの互いに隣り合う同心円を第１同心円および第２同心円とすると、
   前記第１同心円に沿って設けられる前記供給ノズルの前記供給口の位置と、前記第２同心円に沿って設けられる前記供給ノズルの前記供給口の位置と、が前記垂直方向に互いにずれていることを特徴とする多結晶シリコンの製造装置。
2. 前記シリコン芯線の上端と、前記芯線保持部の上端と、の間における前記垂直方向に沿った第２距離は、２０００ｍｍ以上２４００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの製造装置。
3. 前記ベルジャの前記内壁の表面は、銀から構成され、
   前記内壁の表面粗さＲａは、０．４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの製造装置。
4. 前記第１距離は、前記シリコン芯線の上端と、前記芯線保持部の上端と、の間における前記垂直方向に沿った第２距離の１／４以下であることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの製造装置。
5. 前記垂直方向から見て、前記底板の中心部を内側とし、前記底板の周縁を外側とする場合、前記第２同心円が前記第１同心円よりも外側にあるとすると、
   前記第２同心円に沿って設けられる前記供給ノズルの前記供給口は、前記第１同心円に沿って設けられる前記供給ノズルの前記供給口よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの製造装置。
6. 前記底板に設けられる全ての前記供給ノズルの前記供給口は、前記芯線保持部の上端以上の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの製造装置。