JPH06100312A - Device for extracting granular polycrystalline silicon - Google Patents

Device for extracting granular polycrystalline silicon

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Publication number
JPH06100312A
JPH06100312A JP27504992A JP27504992A JPH06100312A JP H06100312 A JPH06100312 A JP H06100312A JP 27504992 A JP27504992 A JP 27504992A JP 27504992 A JP27504992 A JP 27504992A JP H06100312 A JPH06100312 A JP H06100312A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
product
granular polycrystalline
pipe
reactor
Prior art date
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Pending
Application number
JP27504992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Ishikawa
延宏 石川
大助 ▲廣▼田
Daisuke Hirota
Yoshinori Komatsu
善徳 小松
Masaaki Ishii
正明 石井
Kazutoshi Takatsuna
和敏 高綱
Yasuhiro Saruwatari
康裕 猿渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen Chemical Corp
Toagosei Co Ltd
Original Assignee
Tonen Sekiyu Kagaku KK
Tonen Chemical Corp
Toagosei Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tonen Sekiyu Kagaku KK, Tonen Chemical Corp, Toagosei Co Ltd filed Critical Tonen Sekiyu Kagaku KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • C01B33/027Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow

Abstract

PURPOSE:To provide a device for drawing out granular polycrystalline silicon produced by fluidized bed method, having no complicated structure, not contaminating the extracted granular polycrystalline silicon. CONSTITUTION:A device for extracting granular polycrystalline silicon has a piping 11 for drawing out granular polycrystalline silicon produced from a silane as a raw material by a fluidized bed method extending downward from the bottom of a reactor 7, then sending in the horizontal direction and having a riser 16 on the extended part of the bending part. An inner wall of the piping for extracting the granular polycrystalline silicon in the extracting device comprises a material not contaminating polycrystal line silicon.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、流動層法により製造さ
れた高純度の顆粒状多結晶シリコンを、反応器から純度
を損なうことなく抜き出すための装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for extracting high-purity granular polycrystalline silicon produced by a fluidized bed method from a reactor without impairing its purity.

【0002】[0002]

【従来の技術】多結晶シリコンの製造方法としては、代
表的な方法としてシーメンス法や小松法がある。これら
の方法は、ベルジャー炉内に配置したシリコンロッドを
通電加熱し、そこにガス状のクロロシラン(シーメンス
法)やモノシラン(小松法)を流通させ、該シラン類の
熱分解、還元によりシリコンを生成させ、シリコンロッ
ド上に多結晶シリコンを析出させるものである。シリコ
ンロッドは、所定のサイズまで成長させた後に回収して
製品とする。現在、大部分の多結晶シリコンはこれらの
方法で製造されており、製品の高純度を維持することが
比較的容易であるという特長を有している。しかしなが
ら、これらの方法は、基本的にバッチ操作であることか
ら、生産効率が悪く、大量生産に際しては、ベルジャー
の数を増やして対処する必要があること、設備費用がか
さむこと、与えるエネルギーは大部分が熱となって放散
されてしまうこと等の欠点を有している。
2. Description of the Related Art Siemens method and Komatsu method are typical methods for producing polycrystalline silicon. In these methods, a silicon rod placed in a bell jar furnace is electrically heated, and gaseous chlorosilane (Siemens method) or monosilane (Komatsu method) is circulated through the silicon rod to generate silicon by thermal decomposition and reduction of the silanes. Then, polycrystalline silicon is deposited on the silicon rod. The silicon rod is grown to a predetermined size and then collected to obtain a product. Currently, most of polycrystalline silicon is manufactured by these methods, and it is relatively easy to maintain high purity of products. However, since these methods are basically batch operations, the production efficiency is low, and in mass production, it is necessary to increase the number of bell jars to deal with, the equipment cost is high, and the energy supplied is large. It has drawbacks such as that part of it becomes heat and is dissipated.

【0003】このような状況の下、最近開発が進められ
ているのが、流動層法による多結晶シリコンの製造であ
る。これは図1に示す様な装置を用いて、多結晶シリコ
ン粒子を種結晶として、その表面上に円筒状の反応器内
でシリコンの析出を行うものである。この方法では、通
常、反応器1が外部加熱器2により加熱され、反応器の
上方より種シリコン粒子3が供給され、下方の原料ガス
供給ライン4より原料のシラン類を含む原料ガスが供給
される。反応器内のシリコン粒子は、反応器内を上昇す
る原料ガスにより流動化されて流動層5を形成する。原
料ガスは反応器内を通過する間に加熱器及びシリコン粒
子により加熱され、熱分解してシリコンを生成し、流動
化しているシリコン粒子の表面に析出し、多結晶シリコ
ンが成長する。流動層法による顆粒状多結晶シリコンの
製造は、連続的に運転することができ、スケールアップ
も容易であることから工業化に適しているのみならず、
断熱した反応器が使用できることもあって、熱の放散が
シーメンス法の1/10以下と省エネルギーであり、ま
た顆粒状多結晶シリコンの表面積はロッドに比較して著
しく大きいため、生産性の点でも極めて有利な方法であ
る。また、この方法で製造された顆粒状多結晶シリコン
は、シーメンス法で製造されたロッド状のものに比較し
て、運搬、解砕、梱包等の手間が軽減され、さらに、粒
子が流動性を有することから、単結晶シリコン製造時に
行われる、るつぼへの供給が容易であり、るつぼへの充
填密度が上げられること、連続的に供給することも容易
であるなど、単結晶製造においても数々の利点を有して
いる。
Under such circumstances, the recent development is the production of polycrystalline silicon by the fluidized bed method. In this method, polycrystalline silicon particles are used as seed crystals and silicon is deposited on the surface of the polycrystalline silicon particles in a cylindrical reactor using an apparatus as shown in FIG. In this method, normally, the reactor 1 is heated by the external heater 2, the seed silicon particles 3 are supplied from the upper part of the reactor, and the source gas containing silanes of the source is supplied from the lower source gas supply line 4. It The silicon particles in the reactor are fluidized by the raw material gas rising in the reactor to form the fluidized bed 5. The raw material gas is heated by the heater and the silicon particles while passing through the reactor, is thermally decomposed to generate silicon, and is deposited on the surface of the fluidized silicon particles to grow polycrystalline silicon. The production of granular polycrystalline silicon by the fluidized bed method is not only suitable for industrialization because it can be operated continuously and is easy to scale up,
Since a heat-insulated reactor can be used, heat dissipation is 1/10 or less that of the Siemens method, which is energy-saving, and since the surface area of granular polycrystalline silicon is significantly larger than that of rods, productivity is also high. This is an extremely advantageous method. In addition, the granular polycrystalline silicon produced by this method has less labor for transportation, crushing, packing, etc. compared to the rod-shaped one produced by the Siemens method, and further, the particles have fluidity. Therefore, it is easy to supply to the crucible, which is performed at the time of manufacturing single crystal silicon, the packing density in the crucible can be increased, and continuous supply is easy. Have advantages.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記した様に、流動層
法による顆粒状多結晶シリコンの製造においては、連続
的に運転され、従って、安定に運転し、製品の顆粒状多
結晶シリコンの品質を均一にするためには、反応器から
製品の顆粒状多結晶シリコンを抜き出す量を調節・管理
することが重要となる。一般に、固体粒子を抜き出すた
めの装置としては、通常の配管に、抜き出し量の調節を
目的としてバタフライバルブ、ゲートバルブ、ロータリ
ーバルブ等のバルブ類、スクリューフィーダ、テーブル
フィーダ、ベルトフィーダ、振動フィーダ等の機械的な
原理を利用するフィーダ類が設置された装置がある。し
かしながら、上記の装置を顆粒状多結晶シリコンの抜き
出し装置として採用した場合、上記何れの装置にも摺動
部を含み、且つその形状は複雑なものであり、抜き出し
の装置内部で製品と接触、摩耗し易く、そのため、抜き
出し装置を構成する配管、バルブ等の材料中の不純物が
製品の顆粒状多結晶シリコンへの混入し易く、特にクロ
ム、鉄、ニッケル等の重金属、あるいは硼素、燐、炭素
等が混入し易くなる。顆粒状多結晶シリコンは、半導体
材料用の原料に使用するため高純度の製品が要求され、
通常製品中の不純物濃度が1000億分の1の単位で問
題となるため、上記の装置を顆粒状多結晶シリコンの抜
き出し装置として採用することは、困難なものである。
装置内を顆粒状多結晶シリコンの汚染の少ない材料でラ
イニングして、汚染を防止する方法もあるが、これらの
装置は複雑な構造を有しているため、これらの材料で加
工することは困難なものである。
As described above, in the production of granular polycrystalline silicon by the fluidized bed method, the granular polycrystalline silicon is continuously operated and therefore stably operated, and the quality of the granular polycrystalline silicon of the product is improved. In order to make the product uniform, it is important to control and control the amount of product granular polycrystalline silicon extracted from the reactor. In general, as a device for extracting solid particles, in a normal pipe, for the purpose of adjusting the amount of extraction, valves such as butterfly valves, gate valves, rotary valves, screw feeders, table feeders, belt feeders, vibration feeders, etc. There are devices equipped with feeders that use mechanical principles. However, when the above-mentioned device is adopted as a device for extracting granular polycrystalline silicon, any of the above devices includes a sliding portion, and its shape is complicated, and contact with a product inside the device for extracting, It is liable to wear, and therefore impurities in the materials such as pipes and valves that make up the extraction device easily mix into the granular polycrystalline silicon of the product, especially heavy metals such as chromium, iron and nickel, or boron, phosphorus and carbon. And the like are easily mixed. Granular polycrystalline silicon requires high-purity products because it is used as a raw material for semiconductor materials.
It is difficult to employ the above-mentioned device as a device for extracting granular polycrystalline silicon, since the impurity concentration in the product is usually in the range of 1/100 billion.
There is also a method to prevent contamination by lining the inside of the equipment with a material that is less contaminated with granular polycrystalline silicon, but it is difficult to process with these materials due to the complicated structure of these equipment. It is something.

【0005】このような問題を解決するため、米国特許
第4,806,317号においては、製品の顆粒状多結
晶シリコンに対し不純物混入の少ないと考えられる、シ
リコン、炭化硅素、窒化硅素等を装置を構成する材料と
して使用し、蛇行状の流路を有し、顆粒状多結晶シリコ
ンの安息角と、ガス吹き込みによる安息角の崩壊とを利
用して抜出制御を行う、顆粒状多結晶シリコン抜き出し
装置が提案されている。この装置は、装置内部の流路構
造に特徴を有するため、装置の製作に当たっては高度な
加工が必要で、さらに現実的には、加工・組立の際に工
具・冶具等からの不純物による装置材料への汚染の可能
性があり、製品の顆粒状多結晶シリコンの抜き出しの際
の不純物混入を防止するには十分なものであるとは言い
難い。
In order to solve such a problem, in US Pat. No. 4,806,317, silicon, silicon carbide, silicon nitride, etc., which are considered to contain less impurities in the granular polycrystalline silicon of the product, are used. A granular polycrystal, which is used as a material constituting the device, has a meandering flow path, and performs extraction control by utilizing the repose angle of granular polycrystalline silicon and the collapse of the repose angle due to gas injection. A silicon extraction device has been proposed. Since this device is characterized by the flow path structure inside the device, it requires advanced processing when manufacturing the device, and in reality, the device material due to impurities from tools, jigs, etc., during processing and assembly. However, it is difficult to say that it is sufficient to prevent contamination of impurities when the granular polycrystalline silicon of the product is extracted.

【0006】本発明者らは、顆粒状多結晶シリコンを抜
き出すための装置として、複雑な構造を有する必要がな
く、簡便な方法で抜き出すことができ、又反応器より抜
き出される高純度の顆粒状多結晶シリコンを汚染するこ
とのない抜き出し装置を見出すため、鋭意検討を行った
のである。
The present inventors do not need to have a complicated structure as an apparatus for extracting granular polycrystalline silicon, can extract it by a simple method, and can produce high-purity granules extracted from a reactor. In order to find an extraction device that does not contaminate the polycrystalline silicon, the inventors have made diligent studies.

【0007】[0007]

【問題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
の解決には、顆粒状多結晶シリコン粒子抜き出しのため
の配管が特定の構造を有していること、及び該配管内壁
の材質を選定することが有効であることを見出し本発明
に到った。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have found that a pipe for extracting granular polycrystalline silicon particles has a specific structure, and the material of the inner wall of the pipe. The present invention has been found to be effective in selecting

【0008】即ち、本発明は、シランを原料として流動
層法により製造された顆粒状多結晶シリコンを反応器か
ら抜き出すための配管が、反応器底部より下方に伸び次
いで屈曲し、さらに該屈曲部の延長上に立ち上がり部を
有することを特徴とする顆粒状多結晶シリコン抜き出し
装置及び、前記配管の内壁が、多結晶シリコンに対する
非汚染性材質、好ましくは炭化硅素をシリコンで処理し
たもの、シリコン、石英或いはテフロン、又はこれらの
組み合わせにより構成されていることを特徴とする顆粒
状多結晶シリコン抜き出し装置に関するものである。以
下、本発明を詳細に説明する。
That is, according to the present invention, a pipe for withdrawing granular polycrystalline silicon produced by the fluidized bed method from silane as a raw material extends downward from the bottom of the reactor and then bends. Granular polycrystalline silicon extraction device characterized by having a rising portion on the extension of, and the inner wall of the pipe is a non-contaminating material for polycrystalline silicon, preferably silicon carbide treated with silicon, silicon, The present invention relates to a granular polycrystalline silicon extracting device characterized by being made of quartz, Teflon, or a combination thereof. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0009】第1の発明の顆粒状多結晶シリコン抜き出
し装置は、流動層法で製造された製品の顆粒状多結晶シ
リコン(以下単に製品という)を反応器から抜き出すた
めの配管(以下単に配管という)が、反応器底部より下
方に伸びて、好ましくは垂直に下方に伸びて次いで水平
方向に屈曲した構造を有する。配管の屈曲方向は、厳密
な意味での水平方向である必要はなく、真の水平方向に
対して上方ないし下方にいくらか偏向していてもよい。
配管が屈曲していることにより、反応器から製品を抜き
出す際、製品粒子が配管内で停止しやすくなる。屈曲部
の屈曲角度に特に制限はないが、反応器から加圧される
ことなく自重のみで配管へ抜き出された製品が、自然に
停止する程度の角度を付けることが好ましく、緩やかな
J字状にすると通常好適である。
The granular polycrystalline silicon extracting device of the first invention is a pipe for extracting granular polycrystalline silicon (hereinafter simply referred to as a product) of a product manufactured by a fluidized bed method from a reactor (hereinafter simply referred to as a pipe). ) Has a structure that extends downward from the bottom of the reactor, preferably vertically downward and then horizontally bent. The bending direction of the pipe does not have to be a horizontal direction in a strict sense, and may be slightly deflected upward or downward with respect to the true horizontal direction.
The bend in the pipe makes it easier for product particles to stop in the pipe when the product is withdrawn from the reactor. The bending angle of the bent portion is not particularly limited, but it is preferable that the product extracted into the pipe by its own weight without being pressurized from the reactor is naturally angled so that it is a gentle J-shape. It is usually preferable to make it into a shape.

【0010】本発明の抜き出し装置は、上記配管の屈曲
部の延長上に立ち上がり部を有するものである。立ち上
がり部は、屈曲部の延長方向に対して上方に向かって、
直角ないし緩やかな弧を描いて設けることができる。配
管が屈曲部を有するのみのものである場合、抜き出し中
の製品を停止させる場合、反応器内及び配管内での圧力
変動により抜き出しの停止が困難になり、製品の抜き出
し量の調節、管理が困難となる。
The extraction device of the present invention has a rising portion on the extension of the bent portion of the pipe. The rising portion is upward with respect to the extension direction of the bent portion,
It can be provided by drawing a right angle or a gentle arc. When the pipe has only a bent portion, when stopping the product being withdrawn, it becomes difficult to stop the withdrawal due to the pressure fluctuations in the reactor and the pipe, and it is necessary to control and manage the withdrawal amount of the product. It will be difficult.

【0011】これらの配管には、配管内を不活性ガス等
で置換するため、及び製品の抜き出しの際に配管内にガ
スを供給して製品の流動性を高めるために、ガス供給ラ
インを設置することが好ましい。最終的に配管は、製品
を貯蔵するための製品貯槽と接続する。製品貯槽には、
反応器との圧力差による製品の抜き出しと停止の調整の
ために、圧力調整のための装置を有していることが好ま
しい。配管内に供給するガス或いは製品貯槽の圧力調整
のためのガスとしては、窒素、アルゴン等の不活性ガ
ス、或いは水素等が使用できる。
A gas supply line is installed in these pipes in order to replace the inside of the pipes with an inert gas or the like, and to supply gas into the pipes when the product is extracted to enhance the fluidity of the product. Preferably. Finally the piping connects with the product reservoir for storing the product. In the product tank,
It is preferable to have a device for pressure adjustment in order to adjust the withdrawal and stoppage of the product due to the pressure difference with the reactor. As the gas supplied into the pipe or the gas for adjusting the pressure of the product storage tank, an inert gas such as nitrogen or argon, or hydrogen can be used.

【0012】本発明の抜き出し装置を使用して製品を抜
き出す場合には、ガス供給ラインから配管にガスを供給
する方法、反応器内圧よりも製品貯槽を減圧させる方
法、又はこれらの方法を組み合わせる方法により、配管
内の製品粒子の流動を促進させて製品を抜き出す。製品
は間欠的にも連続的にも抜き出すことができる。製品の
抜き出しを停止させる場合には、配管へのガス供給を停
止する方法、配管或いは製品貯槽の圧力を、反応器内の
圧力と同じか又はそれ以上に昇圧する方法、又はこれら
の方法を組み合わせる方法により、製品の抜き出しを停
止させる。これらの方法により、反応器内部からシラン
ガスを含有する混合ガスが配管へ流出することを防止す
ることができる。
When a product is extracted using the extraction device of the present invention, a gas is supplied from a gas supply line to a pipe, a product storage tank is depressurized to a pressure lower than the reactor internal pressure, or a combination of these methods is used. Thus, the flow of product particles in the pipe is promoted to extract the product. Products can be withdrawn intermittently or continuously. When stopping the withdrawal of the product, a method of stopping the gas supply to the pipe, a method of increasing the pressure of the pipe or the product storage tank to the same as or higher than the pressure in the reactor, or a combination of these methods Depending on the method, the withdrawal of the product is stopped. By these methods, it is possible to prevent the mixed gas containing the silane gas from flowing out from the inside of the reactor to the pipe.

【0013】又、第2の発明は、第1の発明における配
管の内壁が、多結晶シリコンに対する非汚染性材質で構
成されているものである。非汚染性材質としては、多結
晶シリコンに対して非汚染性であれば種々のものが使用
でき、炭化硅素をシリコンで処理したもの(以下SiC
/Siと記す)、シリコン、石英或いはテフロン、又は
これらを組み合わせたものを使用することが好ましい。
SiC/Siとしては、炭化硅素にシリコンを化学気相
成長法にて被膜を形成させたもの、炭化硅素にシリコン
を含浸させたもの等を挙げることができる。上記配管の
内壁として好ましい材質は、化学工場の配管材料として
頻繁に使用されているテフロンや、半導体工場で一般に
使用されているSiC/Si等といった、汎用的に反応
装置材質として用いられているものである。配管の内壁
を、多結晶シリコンに対する非汚染性材質で構成する方
法としては、鋼製等の配管内を非汚染材質でコーティン
グする方法、非汚染性材質の材料を管状にしたものを配
管内に装着する等の一般的な方法が採用できる。配管内
部の材質を、多結晶シリコンに対する非汚染性材質で構
成することにより、製品抜き出しの際の配管との接触、
摩耗を原因とする、製品への不純物の混入を防止するこ
とができる。
A second aspect of the present invention is that the inner wall of the pipe according to the first aspect is made of a non-polluting material with respect to polycrystalline silicon. As the non-polluting material, various materials can be used as long as they are non-polluting to polycrystalline silicon, and silicon carbide is treated with silicon (hereinafter referred to as SiC.
/ Si), silicon, quartz or Teflon, or a combination thereof.
Examples of SiC / Si include those in which silicon carbide is coated with silicon by a chemical vapor deposition method, those in which silicon carbide is impregnated with silicon, and the like. The preferred materials for the inner wall of the pipe are those commonly used as reactor materials, such as Teflon frequently used as a pipe material in chemical factories and SiC / Si generally used in semiconductor factories. Is. As a method of configuring the inner wall of the pipe with a non-contaminating material for polycrystalline silicon, a method of coating the inside of the pipe such as steel with a non-contaminating material, or a tube made of a non-contaminating material in the pipe A general method such as mounting can be adopted. By configuring the material inside the pipe with a non-polluting material for polycrystalline silicon, contact with the pipe during product extraction,
It is possible to prevent impurities from being mixed into the product due to wear.

【0014】図2は、本発明の製品抜き出し装置の一例
である。7は内面を石英製とする反応器、8は内面を石
英製とする製品バッファー兼製品冷却容器であり、冷却
水入口9より冷却水を供給し、冷却水出口10より排出
して8を冷却する。冷却器は、配管11、16がテフロ
ンライニング製鋼管等の内壁が樹脂によりコーティング
されている配管の場合、高温の製品粒子により管内部の
樹脂が溶融しないよう設けられている。抜き出し配管の
内壁の材質が、SiC/Si等の耐熱性の高い材質で構
成されている場合には、材料が製品粒子の顕熱程度では
影響を受けないので、冷却の必要はない。8はJ字型に
屈曲した配管11と接続され、配管11の延長上には立
ち上がり部を有する配管16と接続されている。又、配
管11にはガス供給ライン12が、配管16にはガス供
給ライン14が接続されている。製品抜き出し量を管理
するために、ガス供給ライン12、14にはそれぞれ圧
力計13、15が設置されている。バルブ17は緊急用
締切のための緊急用弁である。ライン全体を不活性ガス
等により置換する際には、バルブ19の弁を閉め切り、
ガス供給ライン12及び/又はガス供給ライン14から
不活性ガス等を供給し、排気用ライン18よりガスを排
気して置換する。バルブ17、19は、これらが設置さ
れる部位においては製品は十分に冷却されているため、
テフロンライニング製バルブを使用することで十分であ
る。配管は最終的には製品貯槽20と接続される。製品
貯槽20には圧力計22と、製品貯槽内の圧力調整用、
送気/排気のための圧力調整用ライン21が設置されて
いる。
FIG. 2 shows an example of the product extracting device of the present invention. Reference numeral 7 is a reactor having an inner surface made of quartz, and 8 is a product buffer / product cooling container having an inner surface made of quartz. Cooling water is supplied from a cooling water inlet 9 and discharged from a cooling water outlet 10 to cool 8 To do. When the pipes 11 and 16 are Teflon-lined steel pipes whose inner walls are coated with resin, the coolers are provided so that the resin inside the pipes will not melt due to high-temperature product particles. When the material of the inner wall of the extraction pipe is made of a material having high heat resistance such as SiC / Si, the material is not affected by the sensible heat of the product particles, so that cooling is not necessary. Reference numeral 8 is connected to a J-shaped bent pipe 11, and an extension of the pipe 11 is connected to a pipe 16 having a rising portion. A gas supply line 12 is connected to the pipe 11 and a gas supply line 14 is connected to the pipe 16. Pressure gauges 13 and 15 are installed on the gas supply lines 12 and 14, respectively, in order to control the amount of product extracted. The valve 17 is an emergency valve for closing the emergency. When replacing the entire line with an inert gas or the like, close the valve of the valve 19 and
An inert gas or the like is supplied from the gas supply line 12 and / or the gas supply line 14, and the gas is exhausted from the exhaust line 18 to be replaced. Since the products are sufficiently cooled in the parts where the valves 17 and 19 are installed,
It is sufficient to use a Teflon lined valve. The piping is finally connected to the product storage tank 20. The product storage tank 20 has a pressure gauge 22 for adjusting the pressure inside the product storage tank,
A pressure adjusting line 21 for air supply / exhaust is installed.

【0015】[0015]

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。 {実施例1}図1に示す反応装置及び図2に示す製品抜
き出し装置からなる、顆粒状多結晶シリコン製造装置を
用いた。配管11、16としては、屈曲部のRが70m
mで、内径が17.5mmの鋼管の内壁が、テフロンに
より3mmライニングされている配管を用いた。反応器
7の空塔部圧力をゲージ圧力で0.3kg/cm2
し、この状態で反応器にシラン及び水素からなる混合ガ
スを供給して、流動層法により顆粒状多結晶シリコンを
製造した。反応開始から40分の間は、ライン21から
製品貯槽20内に水素ガスを供給して、内部をゲージ圧
力で0.4kg/cm2 に加圧し、ガス供給ライン12
又は14からは、何のガスも供給しなかった。40分間
反応させた後に、製品貯槽20内を窒素ガスにより置換
し、製品貯槽内部を確認したところ、圧力バランスによ
り製品である顆粒状多結晶シリコンを抜き出すことはで
きず、製品貯槽内への製品の流出は認められなかった。
この後、製品貯槽20内の圧力をゲージ圧力で0.15
kg/cm2 に降圧すると同時に、ガス供給ライン12
及び14から、15L/minの流量で水素ガスを20
秒間送入した後、製品貯槽内を窒素により置換し、製品
貯槽内部を確認したところ、約250gの製品が抜き出
されていた。抜き出された製品5gを、50wt%弗酸
水溶液40mLと68wt%硝酸水溶液40mLからな
る水溶液に溶解し、島津製作所(株)製IPCS−10
00III を使用して、IPC発光分析により、製品中の
不純物濃度を測定した。その結果を表1のNo.1に示
す。その後、1時間毎に反応器上部から約50gの割合
で種シリコン粒子を仕込み、また約40分毎に上記と同
様の方法で製品を抜き出すという運転条件下で4時間運
転した後、製品中の不純物濃度を上記と同様に測定し
た。その結果を表1のNo.2に示す。さらに同様の条
件下で80分運転した後、製品中の不純物濃度を上記と
同様に測定した。その結果を表1のNo.3に示す。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. {Example 1} A granular polycrystalline silicon production apparatus comprising the reaction apparatus shown in FIG. 1 and the product extraction apparatus shown in FIG. 2 was used. As for the pipes 11 and 16, the bent portion has an R of 70 m.
A pipe having a diameter of m and an inner wall of a steel pipe having an inner diameter of 17.5 mm was lined with Teflon for 3 mm was used. The superficial pressure of the reactor 7 was set to 0.3 kg / cm 2 as a gauge pressure, and a mixed gas consisting of silane and hydrogen was supplied to the reactor in this state to produce granular polycrystalline silicon by the fluidized bed method. . During 40 minutes from the start of the reaction, hydrogen gas is supplied from the line 21 into the product storage tank 20 to pressurize the inside to 0.4 kg / cm 2 with a gauge pressure, and the gas supply line 12
Or from 14, no gas was supplied. After reacting for 40 minutes, the inside of the product storage tank 20 was replaced with nitrogen gas, and the inside of the product storage tank was checked. As a result, the granular polycrystalline silicon, which is the product, could not be extracted due to the pressure balance, and the product was stored in the product storage tank. No outflow was observed.
After that, the pressure in the product storage tank 20 is set to 0.15 as a gauge pressure.
At the same time as reducing the pressure to kg / cm 2 , the gas supply line 12
20 and hydrogen gas at a flow rate of 15 L / min from 14 and 14.
After feeding for 2 seconds, the inside of the product storage tank was replaced with nitrogen, and when the inside of the product storage tank was checked, about 250 g of the product was extracted. 5 g of the extracted product is dissolved in an aqueous solution consisting of 40 mL of 50 wt% hydrofluoric acid aqueous solution and 40 mL of 68 wt% nitric acid aqueous solution, and IPCS-10 manufactured by Shimadzu Corporation
The concentration of impurities in the product was measured by IPC emission spectrometry using 00III. The result is shown in No. 1 of Table 1. Shown in 1. Then, after operating for 4 hours under the operating condition that seed silicon particles are charged from the upper part of the reactor at an rate of about 50 g every hour, and the product is extracted every about 40 minutes in the same manner as described above, The impurity concentration was measured in the same manner as above. The result is shown in No. 1 of Table 1. 2 shows. Further, after operating for 80 minutes under the same conditions, the impurity concentration in the product was measured in the same manner as above. The result is shown in No. 1 of Table 1. 3 shows.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】{実施例2}図1に示す反応装置及び図2
に示す製品抜き出し装置からなる、顆粒状多結晶シリコ
ン製造装置を用いた。配管11、16としては、屈曲部
のRが70mmで、内径が17.5mmのSiC/Si
製管を内装した鋼管を用いた。反応器7の空塔部圧力を
ゲージ圧力で0.3kg/cm2 とし、この状態で反応
器にシラン及び水素からなる混合ガスを供給し反応を開
始した。反応開始後、製品貯槽20内をゲージ圧力で
0.3kg/cm2 に保つと同時に、圧力計13がゲー
ジ圧力で0.33〜0.35kg/cm2 、圧力計15
がゲージ圧力で0.34〜0.36kg/cm2 となる
ようガス供給ライン12及び14から水素ガスを送入し
た。スリップスティック状の細かい変動は認められる
が、製品貯槽内には、ほぼ連続的に毎時400gの製品
が抜き出されていることが確認された。40分反応の後
に抜き出された製品中の不純物濃度を、実施例1と同様
に測定した結果を表2のNo.1に示す。さらに、この
時点から4時間後(表2のNo.2)及びさらに80分後
(表2のNo.3)における各製品中の不純物濃度を実
施例2と同様に測定した。以上の結果を表2に示す。
Example 2 The reactor shown in FIG. 1 and FIG.
An apparatus for producing granular polycrystalline silicon, which comprises the product extracting apparatus shown in FIG. As the pipes 11 and 16, SiC / Si having a bent portion R of 70 mm and an inner diameter of 17.5 mm
A steel pipe with a pipe made inside was used. The pressure in the empty space of the reactor 7 was set to 0.3 kg / cm 2 as a gauge pressure, and in this state, a mixed gas of silane and hydrogen was supplied to the reactor to start the reaction. After the reaction starts, at the same time keeping the product storage tank 20 at a gauge pressure of 0.3kg / cm 2, 0.33~0.35kg / cm 2 pressure gauge 13 is a gauge pressure, the pressure gauge 15
Was fed from the gas supply lines 12 and 14 so that the gauge pressure was 0.34 to 0.36 kg / cm 2 . It was confirmed that 400 g of the product was withdrawn almost continuously per hour in the product storage tank, although small variations in the form of slip sticks were observed. The impurity concentration in the product extracted after the 40-minute reaction was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2. Shown in 1. Further, the impurity concentration in each product was measured in the same manner as in Example 2 after 4 hours (No. 2 in Table 2) and after 80 minutes (No. 3 in Table 2). The above results are shown in Table 2.

【0018】[0018]

【表2】 [Table 2]

【0019】{比較例1}配管11、16として、屈曲
部のRが70mmで、内径が17.5mmのステンレス
鋼(SUS304TP)管を用いる以外は、実施例2と同じ条件で
反応した。抜き出し状況はほぼ実施例2と同様の状況で
あった。反応開始より40分後(表3のNo.1)、こ
れから4時間後(表3のNo.2)、これから80分後
(表3のNo.3)に抜き出されたそれぞれの製品中の
不純物濃度を、実施例2と同様に測定した結果を表3に
示す。抜き出された製品中の不純物濃度は高く、半導体
用としては使用困難である。
Comparative Example 1 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except that as the pipes 11 and 16, stainless steel (SUS304TP) pipes having a bent portion R of 70 mm and an inner diameter of 17.5 mm were used. The extraction condition was almost the same as that of the second embodiment. 40 minutes after the start of the reaction (No. 1 in Table 3), 4 hours after this (No. 2 in Table 3), and 80 minutes after this (No. 3 in Table 3) The results of measuring the impurity concentration in the same manner as in Example 2 are shown in Table 3. The impurity concentration in the extracted product is high, and it is difficult to use for semiconductors.

【0020】[0020]

【表3】 [Table 3]

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明の顆粒状多結晶シリコン抜き出し
装置は、複雑な構造を有していないため装置の製作に当
たり特殊な加工を必要としない上、簡便な方法で製品を
抜き出すことができる。又、装置を構成する配管の内壁
が、多結晶シリコンに対する非汚染性材質で構成されて
おり、摺動部も有していないので、製品粒子は汚染され
ることなく反応器より抜き出すことができ、製品の純度
を反応器内の顆粒状多結晶シリコンと同純度に維持する
ことができる。従って、本発明によれば、安価な装置を
用いて、半導体用顆粒状多結晶シリコン製造での最重要
課題である製品の純度を、半導体グレードの極めて高い
純度に保つことができ、本発明の適用・実施による効果
はきわめて大である。
The granular polycrystalline silicon extracting device of the present invention does not have a complicated structure and therefore does not require any special processing for manufacturing the device, and the product can be extracted by a simple method. Moreover, since the inner wall of the pipe constituting the device is made of a non-polluting material for polycrystalline silicon and has no sliding part, the product particles can be extracted from the reactor without being contaminated. The product purity can be maintained at the same level as the granular polycrystalline silicon in the reactor. Therefore, according to the present invention, the purity of the product, which is the most important issue in the production of granular polycrystalline silicon for semiconductors, can be kept at an extremely high semiconductor grade purity by using an inexpensive apparatus. The effects of application and implementation are extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】流動層法による顆粒状多結晶シリコン製造反応
装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a reactor for producing granular polycrystalline silicon by a fluidized bed method.

【図2】本発明の実施態様を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:流動層反応器 2:加熱器 3:種シリコン粒子 4:原料ガス供給ライン 5:層内粒子 6:抜出ライン 7:流動層反応器 8:製品バッファー兼冷却器 9:冷却水入口 10:冷却水出口 11:配管 12:ガス供給ライン 13:圧力計 14:ガス供給ライン 15:圧力計 16:配管 17:緊急用弁 18:排気ライン 19:置換用締切弁 20:製品貯槽 21:圧力調整ライン 22:圧力計 1: Fluidized Bed Reactor 2: Heater 3: Seed Silicon Particles 4: Raw Material Gas Supply Line 5: Bed Particles 6: Extraction Line 7: Fluidized Bed Reactor 8: Product Buffer / Cooler 9: Cooling Water Inlet 10 : Cooling water outlet 11: Piping 12: Gas supply line 13: Pressure gauge 14: Gas supply line 15: Pressure gauge 16: Piping 17: Emergency valve 18: Exhaust line 19: Replacement shutoff valve 20: Product storage tank 21: Pressure Adjustment line 22: Pressure gauge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 善徳 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3番1号東燃 化学株式会社技術開発センター内 (72)発明者 石井 正明 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3番1号東燃 化学株式会社技術開発センター内 (72)発明者 高綱 和敏 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3番1号東燃 化学株式会社技術開発センター内 (72)発明者 猿渡 康裕 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3番1号東燃 化学株式会社技術開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshinori Komatsu 3-1, Chidori-cho, Kawasaki-ku, Kanagawa Prefecture Tonen Chemical Co., Ltd. Technology Development Center (72) Masaaki Ishii 3 Chidori-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Tonen Chemical Co., Ltd. Technology Development Center (72) Inventor Kazutoshi Takatsuna 3-1, Chidori-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Tonen Chemical Co., Ltd. Technical Development Center (72) Inventor Yasuhiro Saruwatari Kawasaki, Kanagawa Prefecture 3-1, Chidori-cho, Kawasaki-ku, Tonen Chemical Co., Ltd. Technology Development Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シランを原料として流動層法により製造さ
れた顆粒状多結晶シリコンを反応器から抜き出すための
配管が、反応器底部より下方に伸び次いで水平方向に屈
曲し、さらに該屈曲部の延長上に立ち上がり部を有する
ことを特徴とする顆粒状多結晶シリコン抜き出し装置。
1. A pipe for withdrawing granular polycrystalline silicon produced by a fluidized bed method from silane as a raw material extends downward from the bottom of the reactor and then bends in the horizontal direction. A granular polycrystalline silicon extracting device having a rising portion on the extension.
【請求項2】顆粒状多結晶シリコンの抜き出すための配
管の内壁が、多結晶シリコンに対する非汚染性材質で構
成されていることを特徴とする請求項1の顆粒状多結晶
シリコン抜き出し装置。
2. The granular polycrystalline silicon extracting device according to claim 1, wherein the inner wall of the pipe for extracting the granular polycrystalline silicon is made of a non-polluting material with respect to polycrystalline silicon.
JP27504992A 1992-09-18 1992-09-18 Device for extracting granular polycrystalline silicon Pending JPH06100312A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005343779A (en) * 2004-06-03 2005-12-15 Iis Materials:Kk Refining apparatus for scrap silicon using electron beam
US7553466B2 (en) 2001-05-22 2009-06-30 Solarworld Aktiengesellschaft Method for producing highly pure, granular silicon in a fluidised bed
WO2011040269A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 株式会社トクヤマ Method for preventing metal contamination of polysilicon
JP2014088311A (en) * 2013-11-25 2014-05-15 Tokuyama Corp Polysilicon metal contamination preventing method
JP2016538213A (en) * 2013-10-11 2016-12-08 アールイーシー シリコン インコーポレイテッド Polysilicon transfer device and reactor system, and method for producing polycrystalline silicon using them

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7553466B2 (en) 2001-05-22 2009-06-30 Solarworld Aktiengesellschaft Method for producing highly pure, granular silicon in a fluidised bed
JP2005343779A (en) * 2004-06-03 2005-12-15 Iis Materials:Kk Refining apparatus for scrap silicon using electron beam
JP4655292B2 (en) * 2004-06-03 2011-03-23 株式会社 アイアイエスマテリアル Scrap silicon refining equipment using electron beam
WO2011040269A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 株式会社トクヤマ Method for preventing metal contamination of polysilicon
JP2011073914A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Tokuyama Corp Method for preventing metal contamination of polysilicon
US9828250B2 (en) 2009-09-30 2017-11-28 Tokuyama Corporation Method of preventing polysilicon from being contaminated with metals
JP2016538213A (en) * 2013-10-11 2016-12-08 アールイーシー シリコン インコーポレイテッド Polysilicon transfer device and reactor system, and method for producing polycrystalline silicon using them
JP2014088311A (en) * 2013-11-25 2014-05-15 Tokuyama Corp Polysilicon metal contamination preventing method

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