JPS627619A - ケイ素の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はケイ素の製造方法及び装置に係り、更に詳しく
は高純度のケイ素を連続的に製造することができる方法
及び装置に関するものである。

［従来の技術］ 高純度ケイ素は、半導体集積回路の基板などとして広く
利用されている。このような高純度ケイ素を製造する方
法としては、いわゆるシーメンス法が広く用いられてい
る。

シーメンス法は、ベルジャ内に設置したシリコンの細棒
を通電加熱しておき、このベルジャ内にクロロシランと
水素の混合ガスを供給して反応させ、該シリコン細棒表
面にケイ素を析出成長させるものである。このシーメン
ス法は、例えば９９．９９９９９９％（エイトナイン）
以上の高純度のケイ素を得ることができるが、反面、ケ
イ素の析出成長のための単位反応面積が小さいので、生
産性が低い、また、ベルジャ表面からの熱放散が大きく
、反応に要する電力消費量が大きく、生産コストが極め
て高くなる。

電力消費量の極めて少ない高純度ケイ素の製造方法とし
て、例えば特開昭５７−１４０３０８には、流動反応器
中にケイ素微粒子をクロロシランガス流で流動させ、こ
のクロロシランを水素還元する又は熱分解することによ
り、ケイ素を顆粒状に成長させて得る方法が開示されて
いる。この特開昭５７−１４０３０８の方法によれば、
シーメンス法のようにシリコン細棒を通電加熱させる必
要がないので、電力消費量は著しく減少されるものの、
生成するケイ素粒子が高温の反応器内壁面と接触し１反
応器構成元素が混入し、得られるケイ素の純度が低くな
ってしまう。

また、特公昭５７−１７８４３には、塩水素炎中にシラ
ン又はクロロシランを供給して熱分解させ、ケイ素を出
発材に析出、堆積させる方法が記載されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のように、シーメンス法では高純度ケイ素を得るこ
とができるものの、製造コストが極めて高い、また、特
開昭５７−１４０３０８のように、流動反応器を用いた
ものでは、電力消費量は少なく、製造コストの低減が可
能ではあるものの、反応器内壁面からの不純物質の混入
があるの　　　　“で、得られるケイ素の純度が低いも
のとならざる　　　　１を得ない。

更に、特公昭５７−１７８４３のように、塩水素炎中に
シラン又はクロロシランを供給して出発　　　　□材表
面にケイ素を析出、堆積する方法では、連続的なケイ素
の製造ができない。即ち、熱分解反応によって生じたケ
イ素は出発材表面に析出、堆積し、この出発材が次第に
成長する。ところで、これらの熱分解反応は密閉容器内
において行われるものであり、出発材も該容器内に装入
設置されいる。従って、ケイ素析出量が所定値にまで達
したら、一旦製造を停止し、出発材及びその表面に析出
したケイ素を容器外に取り出さなければないない、この
際、反応容器を開放しなければならないので、不活性雰
囲気下で得られたケイ素が空気と反応しない低温にまで
冷却せねばならず、製造が中断され、効率のよい連続的
な製造が行えない。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明は次の発明を提供
するものである。

第１の発明は、出発材へ向けて、ハロゲンと水素との反
応火炎を放射させると共に、この火炎中にケイ素原料化
合物を供給して前記出発材表面にケイ素を析出させ、か
つ、この析出したケイ素を溶融滴下させ、出発材下方に
て捕集して得ることを特徴とするケイ素の製造方法であ
る。

また第２の発明は、この第１の発明において、水素を用
いることなく、出発材へ向けてハロゲンとシランとの反
応火炎を放射させ、シランの熱分解物たるケイ素を出発
材表面に析出させるようにしたものである。

また第３の発明は、上下方向に延在すると共に１反応廃
ガスの排出口が形成された容器と、該容器内の上部に垂
設された出発材と、該容器内において、出発材の下部へ
向けて設置された、少なくともハロゲンガス供給管とケ
イ素原料化合物供給管とが接続される火炎発生用のバー
ナと、 該容器の底部に設けられたケイ素抜出装置と、を備えて
なることを特徴とするケイ素の製造装置である。

本発明のうち、特許請求の範囲第１項に係る第１の発明
においては、ハロゲンと水素との反応火炎（燃焼火炎）
中にてケイ素原料が熱分解され、ケイ素を析出する。

該火炎の操作は、ケイ素原料及びハロゲンの合計に対し
て化学量論的に水素過剰で行うのが望ましい、但し、Ｓ
　ｉ　Ｈ４のように水素を発生する原料を使用する場合
は、その分だけ供給水素を減することができる。ハロゲ
ン過剰であると、ケイ素析出の際、不純物が共に析出す
るおそれがある。

ハロゲンとしては価格及び入手し易さの点から塩素が最
も好ましい、ケイ素原料化合物としては、熱分解により
ケイ素を生じさせるものであれば良いのであるが、ハロ
ゲンと水素との燃焼熱によって十分に分解される化合物
が好適である。具体的にはＳｉＨ＋、ＳｉＨＣ交３、Ｓ
　ｉ　Ｈ２ＣｆＬ２　、　Ｓ　ｉＨａ　Ｃｌ及びＳ　ｉ
　Ｃｌ＜　（７）一種又は二種以上が好ましく用いられ
る。

ハロゲンとして塩素−を用いる場合、バーナにおいて、
Ｈ２−Ｃ１２ガスは次式のように燃焼し、Ｈ２＋Ｃ１２
＋２ＨＣｊＬ＋４４．２ｋｃａ　ｌこの発熱によって、
原料は例えば、次式のように分解し、ケイ素微粒子を生
じる。

Ｓ　　ｉ　　Ｈ４＋　　２　　ＣｆＬ２　　→Ｓｉ＋４
ＨＣ立Ｓ　　ｉ　　Ｈ２Ｃｌ　　２　　→Ｓ　　ｉ　　
＋２ＨＣ立２ＳｉＨＣ見３　→Ｓ　　ｆ　　＋２ＨＣ文
＋ＳｆＣ文　４ＳｉＣＪＬ＊＋２１Ｈ２→Ｓｉ＋４ＨＣ
見本発明のうち特許請求の範囲第７項に係る第２の発明
においては、水素は用いられず、シラン（ＳｉＨ２）が
ハロゲンと直に反応し、ケイ素゛を生じさせる。

このハロゲンとしては、やはり塩素が最も好ましい、塩
素とシランとは、次式に従って反応してケイ素を生じさ
せる。なお、この反応は活発であり、バーナからは火炎
が放射される。

Ｓ　ｉ　Ｈ４＋　２　Ｃｌ　２→ Ｓｉ＋４ＨＣ，Ｑ＋９５．５ｋｃａｌ 第１及び第２の発明において、発生させる火炎の温度は
、当然ながら、ケイ素原料化合物が分解してケイ素を析
出させる温度（ＳｉＨ＊で８００”０．　Ｓ　ｉ　ＨＣ
Ｃ２０１１００℃）よりも高くするのであるが、１２０
０℃以上の温度の火炎を発生させるのが好ましい。

第１の発明において、使用する水素は高純度のものが好
ましく、製品の必要純度に応じて精製すればよい０例え
ばエイトナイン以上の製品ケイ素を得るためには、特に
Ｎ２　、Ｃｏ、ＧＯ２、Ｎ２０．Ｓ　（Ｎ２　Ｓ換算）
のそれぞれがＩＰＰＩｎ（容量）以下、好ましくは０．
５ｐｐｍ以下、最も好ましくは０．ｌｐｐｍ以下の含有
率になるまで精製する。精製法としては通常の方法でも
よいが、−２０℃以下、好ましくは一８０℃以下、最も
好ましくは一１５０℃以下に冷却した比表面積の大きい
多孔物質に接触させるのが好ましい、多孔物質としては
ゼオライトが最も有利でシリカゲル、シリカアルミナゲ
ル、活性アルミナ、活性炭がこれに次ぐ。比表面積は２
００ｍ″／ｇ以上が好ましく、４００以上であればさら
に好ましく、最も好ましくは６００ｒｎ’／ｇ以上であ
る。もう一つの好ましい精製法は水素吸蔵合金（例えば
Ｆ　ｅ　Ｔ　ｉ　、　Ｍ　ｇ　２　Ｎ　ｉ　、　Ｔ　ｉ
　Ｍ　ｎ　Ｌ５など）に吸着させたＮ２を脱着する方法
である。

使用するＣｆＬ２についても高純度のものが好ましく、
同様に必要に応じて精製する０例えばエイトナイン以上
の製品を得るためには特にＮ２０、Ｎ２のそれぞれが、
ｉｐｐｍ（容量）以下、好ましくは０．５以下、好まし
くは（ｍｌ以下の含有率になるまで精製する。精製法と
しては、ＣｆＬ２を冷却及び／又は加圧して液体状態と
し、蒸留するのが最も有利である。

ケイ素原料たるＳ　ｔ　Ｈ４、Ｓ　ｉ　ＨＣｌ　３　。

Ｓ　ｆ　Ｃ１＜等も必要に応じて精製すればよく、エイ
トナイン以上の製品ケイ素を得るためには特にＰ、Ｂ、
Ｓｂ、Ａｓのそれぞれがｉｐｐｍ（水素化物換算、容量
）好ましくは０．５．最も好ましくは０．ｌｐｐｍ以下
になるまで精製する。精製は蒸留が最も容易かつ効果が
あり、有利である。

塩素等のハロゲンとしては高純度のものが望ましく、製
品の純度に応じて精製して用いればよい、前記Ｓ　ｉ　
Ｈ４と同様に塩素中の不純物、特にＮ２０、Ｎ２等が製
品純度を低下させるからである０例えばエイトナイン以
上の製品を得るためには、特にＮ２０、Ｎ２のそれぞれ
がｌｐｐｍ以下（容量）、好ましくは０．ｌｐｐｍ以下
の含有率になるまで精製する。精製法としてはＣＪ１２
等を冷却及び／又は加圧して液体状態とし、蒸留するの
が最も有利である。

第２の発明において、燃焼反応に供されるＳ　ｆ　Ｈ４
は、供給する塩素に対して反応式％式％ の化学量論よりも過少に供給するのが望ましい。

Ｓ　ｉ　Ｈ４を過剰に用いると、ＳｉＨ＊は高価である
ばかりでなく、未反応Ｓ　ｉ　Ｈ４を系外に取り出す際
に空気と接触させると燃焼するからである。

これらのケイ素原料化合物及びハロゲンガスは、必要に
応じて予熱することができるが、この場合２５０℃以上
、特に好ましくは３５０℃以上に予熱するのがよい、し
かし、５　ｊ　Ｈ４については６００℃以上に予熱する
ことは好ましくない。

なぜならばそれ以上の温度では予熱の際に分解が起きて
、供給管やバーナの閉塞が生ずるためである。Ｃ１２に
ついては、６００”０以上に加熱してもよい。

本発明において、ケイ素析出反応はこれを反応容器中に
て行う、この反応容器は、一部又は全部を金属ケイ素製
、又は炭化ケイ素製とするのが好ましい、金属ケイ素と
する場合、金属ケイ素は耐熱性及び機械的強度が低く、
かつ高価であるので、最も好ましくは、内面をケイ素で
覆った黒鉛を用いる。なお１反応容器は高温になるので
ジャケットを備えた反応容器であってもよい。

本発明において、火炎を発生させるには通常のバーナを
使用すれば良い、このバーナとしては金属ケイ素製又は
炭化ケイ素製バーナを使用するのが好ましい０例えばエ
イトナイン以上の純度の金属ケイ素を得たい場合には、
エイトナイン以上の純度を有する材質の金属ケイ素製バ
ーナを用いるのが好ましい。

バーナの構造としては水素又はＳ　ｔ　Ｈ４とハロゲン
とにより火炎を発生させ得るものであれば種々の構造の
ものが使用できる０例えば第４図に示すように多重構造
管としたものや、第５図に示すように中央部に空胴部を
有する三重構造管とじたものでもよく、また、水素又は
ＳｉＨ＜とハロゲンとをそれぞれのバーナより供給する
ものでもよい。

本発明において、ハロゲンと水素との燃焼火炎あるいは
、シランとハロゲンとの反応火炎は、これらが出発材下
部に当るように上向き又は斜め上向きにバーナ設置姿勢
を設定するのが好ましい。

・これは、後述のように、出発材に付着したケイ素を出
発材底部に集め易くするためである。ただし、第５図の
ように、三重管形状であって中央部が空胴になっている
バーナを用いれば、該バーナを出発材の鉛直下方に設置
し得る。

第１の発明及び第２の発明のいずれにおいても、ケイ素
化合物の熱分解もしくは、ハロゲンとの反応によりケイ
素微粒子が生じる。この微粒子は、出発材に向って火炎
に搬送されて衝突し、この出発材表面に付着する。付着
したケイ素微粒子は、火炎の熱により溶融しく又は、火
炎中において既に溶融状態にあるものは、その溶融状態
を維持し）、出発材底部に集まって液滴となって滴下す
る。

また、出発材表面におけるケイ素の溶融の促進ないし維
持を図るために、補助的な加熱手段を設けても良い、こ
の補助的な加熱手段としは、ハロゲンと水素とを燃料と
するバーナや、高周波誘導加熱装置などを用いることが
できる。このような補助的な加熱手段は、これらによっ
て出発材側周面を加熱するように設けるのが好ましい、
このようにすれば、出発材が付着ケイ素によって太胴化
することを抑制し得る。

出発材としては、少なくとも表面がケイ素多結晶体又は
５ｉ０２からなるものが用いられる。純度の極めて高い
ケイ素を得る場合には、この出発材を構成するケイ素も
それだけ高純度のケイ素酸のものとし、かつ内部からの
不純物質の出発材表面への拡散を防ぐために、出発材全
体を高純度ケイ素酸とするのが好ましい。

また、この出発材表面になるべく均等にケイ素が付着す
るように、この出発材はその鉛直軸心回りに回転させる
のが好ましいが、静止していても　　　□木質的には差
支えない。

出発材下方位置にて捕集されるのであるが、本発明にお
いては、落下途中にいてケイ素の溶滴を冷却し、固体粒
子として捕集するのが好ましい。

即ち、液状のまま捕集する場合には、ケイ素融液中への
不純物質の解は込みを防ぐために特殊な坩堝を用いせね
ばならないが、固体粒子として捕集すれば、そのような
配慮が不要であり、かつ捕集後の取扱いが極めて容易と
なる。

冷却を行うためには、液滴が落下するゾーンに冷却ガス
を通風させるのが好ましい、この冷却ガスは、冷却効率
を高めるために上向流とするのが好ましい。

不活性ガスはケイ素と反応しないガスであればよいが、
コストの面でアルゴンが最適である。冷却ガスの温度は
溶融落下ケイ素晴との温度差が大きい程、冷却効率が高
くなるので、好ましくは２００℃以下、最も好ましくは
５０℃以下がよい、また、冷却ガスの上昇流速は、大き
い程落下ケイ素晴との接触ガス量が大きく、従って熱交
換量が大きくなって好ましいが、過度に大きいと落下ケ
イ素晴が上方へ吹き飛ばされてしまうので、好ましくな
い、従って、０．１ないしｌＯｍ／　ｓ　ｅ　ｃの範囲
が好ましく、０．３ないし５ｍ／ｓｅｃの範囲が最も好
ましい。

第１図は本発明の実施例に係るケイ素の製造装置の構成
を示す断面図である。

１０は容器であって、上下方向に延在し、容器８８□、
ああぉ４．□０アい６．１ 容器ｌＯの上部には回転駆動装置１２が設置さ　　　□
れており、該回転駆動装置１２の鉛直回転軸１４　　　
　′は、容器ｌＯの上面を貫通して容器１０内に挿入さ
れ、この鉛直回転軸１４の下端に出発材（本実施例にお
いては高純度ケイ素多結晶体）１６が装着されている。

なお、鉛直回転軸１４が容器１０の上面を貫通　　　・
する部分には、シール装置１８が設けられている。この
シール装置１８としては、接触式、非接触式のいずれで
もよいが、摺動による微少塵埃の　　　１発生がない非
接触式シール装置が好ましい、非接触式の場合、シール
部を通じて前述の不活性ガスを外部から内部に向けて流
入させるのがよい。

出発材１６の斜め下方には、出発材１６の下部に向けて
バーナ２０が設置されている。このバーナ２０は、生産
性を向上させるために、複数本設置するのが好ましい。

バーナ２０には、塩素等のハロゲンガスの供給管２２と
ケイ素原料化合物供給管２４が接続されると共に、更に
本実施例においては水素を供給するための配管２６が接
続されている。容器ｌＯの上部には、バーナ２０で発生
する反応火炎の廃ガスを排出するための排出口２８が設
けられている。

容器ＩＯの下部には、シール手段付のケイ素抜出装置３
０が設置されている０本実施例において、この抜出装置
３０は、３室に区画された格納室３２．３＆、３６を有
し、各室の間及び格納室３２．３６の外側壁面部は、開
閉可能でかつ閉鎖動作時には密封可能な仕切板３８ａ−
ｄが設置されている。そして、各格納室３２．３４．３
６内には粒子の受器４０が装入されている。また、格納
室３４の底部には、不活性ガスよりなる冷却ガスを導入
する導入口４２が開設されている。そして、容器ｌＯの
高さ方向中途位置で出発材１６よりも下方の部分には、
冷却ガスの排出口４４が開設されている。

このように構成されたケイ素の製造装置の作動例を次に
説明する。

まず、回転駆動装置１２を駆動させて出発材１６を回転
させる。そして、バーナ２０から出発材１６の下部に向
けて火炎４６を放射する。バーナ２０の先端から噴出さ
れたケイ素原料物質は、火炎４６中にて反応１分解し出
発材１６の表面にケイ素として析出する。なお、火炎４
６中にて生じたケイ素は、この火炎中にて既に溶融状態
となる場合もあり、固相として出発材１６表面に析出す
る場合もある。いずれの場合も、出発材１６の表面に析
出したケイ素は、液滴４８となって出発材１６から滴下
される。また、反応廃ガスは排出口２８から容器外に排
出される。

一方、容器ｌＯの底部（本実施例では格納室３４の底部
）に形成された冷却ガスの導入口４２から容器ｌＯ内に
導入された冷却ガスは、容器１０内を上昇し、この滴下
する溶融ケイ素の粒子４８と接触し、これを冷却固化せ
しめる。冷却ガスの大部分は冷却ガスの排出口４４から
容器ｌＯ外に排出される。また、一部の冷却ガスは、容
器内を更に上昇し反応廃ガスの排出口２８から容器１０
外に抜き出される。冷却固化したケイ素゛粒子は、格納
室４２内の受器４０中に落下し、一旦貯留される。

なお、容器１０から排出された冷却ガスは熱交換器によ
って冷却し、再び容器１０内に供給するのがコスト的に
有利である。

装置の稼動を継続し、格納室３４内の受器４゜内に所定
量のケイ素が貯留した場合、仕切板３８ｃを開けて格納
室３４内の受器４ｏを格納室３６に移動させる。そして
、仕切板３８ｂを開けて格納室３２内の受器４０を代わ
りに格納室３４内に導入する。なお、仕切板３８ｂ、３
８ｃを開けるに先立って不活性ガス導入口３２ａ、３６
ａからそれぞれ格納室３２．３６内に不活性ガスを導入
し、これら格納室３２．３８内の雰囲気を不活性ガス雰
囲気としておく。

格納室３６に移された受器４０は、その内部に保持する
ケイ素粒子の温度が十分に低下した後、　　　　　□仕
切板３８ｄを開けて装置外に取り出される。また、格納
室３２内には、仕切板３８ａを開けて別の受器４０を挿
入する。

このように１本発明装置によれば、出発材１６上に析出
するケイ素は連続的に溶融滴下されるので、出発材１６
が常時はぼ同一寸法を維持する。

そのため、ケイ素の析出成長による装置稼動の停止を行
う必要がなく、連続的に高純度ケイ素の製造を行うこと
が可能である。

なお、火炎４６から受ける熱により、出発材１６の表面
に析出したケイ素は溶融する又は溶融状態を維持するの
であるが、この溶融の熱量が不足する場合、或いは溶融
速度を増大させるために、高周波誘導加熱装置等の補助
加熱装置５０を設置してもよい、このような補助加熱装
置５０を設置することにより、析出物が出発材１６の側
周面に固相として付着成長し、出発材１６を大径化させ
ることを防止することができる。なお、高周波誘導加熱
装置の代わりに、出発材１６の側周面に向けて火炎を放
射する補助バーナ５２を設置してもよい、この場合、バ
ーナ５２にはケイ素原料物質は供給せず、ハロゲンガス
と水素との燃焼火炎だけが放射される。

第２図は本発明の異なる実施例に係るケイ素の製造装置
の構成を示す断面図である。この第２図の実施例装置に
おいては、ケイ素抜出装置が第１図のものと相違してい
る。即ち、この第２図の実施例装置においては、容器１
０の底部に網状部材５４が斜めに傾斜して設置しており
、網状部材５４上に落下したケイ素粒子は、容器１０の
側壁に設けられた抜出口５６から容器１０外に抜き出さ
れる。

なお、容器１０の底部には冷却ガスの導入口４２が設け
られており、冷却ガスはこの導入口４２から容器１０内
に入り、網状部材５４を通過してケイ素粒子を冷却した
後、容器１０内を上昇する。なお、網状部材５４にバイ
ブレータを連設し、粒子に振動を与えて抜き出すことも
可能である。また、排出口５６にはロータリーバルブや
不活性ガスシール装置を設け、空気が容器ｌＯ内に流入
することを防止するのが好ましい、但し、容器１０内の
圧力が大気圧よりも相当程度高くなるように冷却用ガス
を導入口４２から導入すれば。

このようなシール装置は設置しなくともよい。

第２図のその他の構成は、容器ｌＯを上下に亙ってほぼ
等径の筒形状としたこと以外は第１図の装置同様であり
、同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。

第３図は本発明の更に異なる実施例に係るケイ素の製造
装置を示す断面図である。この第３図の実施例装置にお
いては、容器１０の底部がテーパ形状に絞られており、
容器ｌＯの底部に貯留したケイ素粒子は容器ｌＯ底部の
抜出口５６から容器１０外に抜き出される。なお、この
第３図の実施例においては、排出口５６はａ−タリーバ
ルブ５８等、容器内部の密封状態を維持した状態で粒子
を排出させ得る排出装置を設けるのが好ましいが、容器
１０内の圧力が大気圧よりも相当程度高い場合には、こ
のような排出装置は必ずしも設置しなくともよい。

第３図において、その他の構成は第１図及び第２図と同
様であるので、同一部材に同一符号を付してその説明を
省略する。

なお、叙上の装置は、本発明の一例であって。

本発明は他の態様においても実施し得る０例えば、バー
ナを第５図のような三重管とし、中央部を空洞としてお
けば、このバーナは出発材１６の鉛直下方に設置するこ
とができる。この場合、出発材１６から滴下するケイ素
粒子は、バーナの中央の空胴部を通過して落下すること
になる。

また、液滴４８を冷却することなく融液状で捕集しても
良い、この場合は、受器４ｏとして高純度ケイ素製容器
又は高純度ケイ素で内張すされた容器を用い、かつ容器
に適宜の冷却手段を付設すれば良い。

［作用］ 第１の発明においては、ケイ素化合物の熱分解によりケ
イ素が生じる。また、第２の発明においてはシラン（Ｓ
ｉＨ＋）とハロゲンとの燃焼反応によってケイ素が生じ
る。生じたケイ素は出発材　　　１表面に析出すると共
に、この出発材から溶融滴下　　　□し、捕集される。

このように、ケイ素の付着する出発材それ自体　　　“
の成長はないので、高純度のケイ素を長い時間連続的に
製造できる。また、シーメンス法のような□ 莫大な電力消費がなく、電力原単位の小さい、　　　１
．１ 従って安価なケイ素を製造できる。

更に、第２の発明においては、水素を用いていないので
、水素のコスト分だけ原料コストを低下し得る。また、
水素に由来する不純物の混入が回避されるので、一層高
純度のケイ素を製造することが容易である。

而して、本発明によって得られる高純度ケイ素は、単結
晶化、薄板に切断、研磨工程を経て半導体集積回路製造
用基板として利用することができる。

［実施例］ 以下、第１及び第２の発明の実施例として具体的な製造
例を説明する。

実施例１ 第１図に示す装置を用い、以下の条件及び手順にて粒状
の高純度ケイ素の製造を行った。

即ち、バーナ２０にＮ２を１００ＪＬ／ｍｉｎ及びＣｆ
Ｌ２を８５　ｆＬ　／　ｍ　ｆ　ｎ　ｉ？供給して燃焼
させ、この火炎内にＳｉＨＣ１３を１０交／ｍｉｎで吹
き込んでこの火炎を１００ｍｍφ長さ５００ｍｍのケイ
素多結晶体からなる出発材に吹き付けてケイ素を析出付
着させると共に、下部を炎によって溶融し、融解ケイ素
を自然滴下させた。

なお、出発材は、鉛直軸心回りにｌｒｐｍで回転させた
。生成ＨＣＩと未反応Ｈ２を含む廃ガスは排出口２８か
ら排出した。

一方、２５℃のアルゴンを１８８文／　ｍ　ｉ　ｎで導
入口４２より供給して、この上昇流（０、４ｍ／　ｓ　
ｅ　ｃ　）により滴下ケイ素を冷却固化させて受器４０
に収容した。受器４０が満たされた後、仕切板３８ａ−
ｄを操作して粒状ケイ素を外部へ取出した。ケイ素の平
均取得速度は０．４８ｋｇ／ｈであった。

原料Ｈ２は、液体窒素で冷却したモレキュラーシープに
接触させたものを用い、Ｎ２．Ｃ０１ＧＯ２，０２、Ｓ
　（Ｎ２　Ｓ換算）はいずれも０．１ｐｐｍ（容量）で
あった、原料ＳｉＨＣＪＬａは、蒸留したものを用い、
Ｐ、Ｂ、Ｓｂ、Ａｓ（いずれも水素化物換算）含有率は
いずれも０．１ｐｐｍ（容量）以下であった。

得られたケイ素の純度はエイトナイン以上であった。

実施例２ 実施例１において、Ｓ　ｉ　ＨＣｆＬ　ａの代りに。

Ｓ　ｉ　Ｈ４を１０１　／　ｍ　ｉ　ｎで供給した。ま
た、Ｃ見２は２１１７　ｍ　ｉ　ｎに減少させると共に
、Ｎ２の供給を止めた。この他は実施例１と同じ操作を
行った。その結果、ケイ素が０．４０ｋｇ／ｈで得られ
た。得られたケイ素の純度はエイトナイン以上であった
。

［効果］ 以上詳述した通り、本発明によれば、高純度のケイ素を
、装置稼動工程に中断を加えることなく、連続的に製造
することができる。また、電力消費量が極めて僅かであ
り、しかもケイ素生成速度が著しく速いので、ケイ素の
製造単価が極めて低廉なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の実施例装置
の構成を示す断面図である。また、第４図（ａ）、（ｂ
）及び第５図はバーナの構造を示す概略的な断面図であ
る。 １０・・・容器、１６・・・出発材、２０・・・バーナ
、３０・・・固形物排出装置、 ３２．３４．３６・・・格納室、４０・・・受器、５０
．５２・・・補助加熱装置。 代　理　人　　弁理士　　重　野　　剛冷却ガス 第３図 （ａ） （ｂ）

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）出発材へ向けて、ハロゲンと水素との反応火炎を
   放射させると共に、この火炎中にケイ素原料化合物を供
   給して前記出発材表面にケイ素を析出させ、かつ、この
   析出したケイ素を溶融滴下させ、出発材下方にて捕集し
   て得ることを特徴とするケイ素の製造方法。
2. （２）滴下するケイ素を不活性ガスと接触させて冷却し
   、粒状物として捕集することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のケイ素の製造方法。
3. （３）ハロゲンは塩素であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載のケイ素の製造方法。
4. （４）ケイ素原料化合物は、一般式ＳｉＨ＿４＿−＿ｎ
   Ｃｌ＿ｎ（式中ｎは０、１、２、３又は４）で表わされ
   る化合物の１種又は２種以上であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載
   のケイ素の製造方法。
5. （５）出発材は少なくともその表面が多結晶ケイ素又は
   ＳｉＯ＿２よりなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第４項のいずれか１項に記載のケイ素の製造
   方法。
6. （６）出発材を鉛直軸心回りに回転させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項
   に記載のケイ素の製造方法。
7. （７）出発材へ向けて、シランとハロゲンとの反応火炎
   を放射させ、前記出発材表面にケイ素を析出させると共
   に、この析出したケイ素を溶融滴下させ、出発材下方に
   て捕集して得ることを特徴とするケイ素の製造方法。
8. （８）溶融滴下するケイ素を不活性ガスと接触させて冷
   却し、粒状物として捕集することを特徴とする特許請求
   の範囲第７項に記載のケイ素の製造方法。
9. （９）ハロゲンは塩素であることを特徴とする特許請求
   の範囲第７項又は第８項に記載のケイ素の製造方法。
10. （１０）出発材は少なくともその表面が多結晶ケイ素又
    はＳｉＯ＿２よりなることを特徴とする特許請求の範囲
    第７項ないし第９項のいずれか１項に記載のケイ素の製
    造方法。
11. （１１）出発材を鉛直軸心回りに回転させることを特徴
    とする特許請求の範囲第７項ないし第１０項のいずれか
    １項に記載のケイ素の製造方法。
12. （１２）上下方向に延在すると共に、反応廃ガスの排出
    口が形成された容器と、 該容器内の上部に垂設された出発材と、 該容器内において、出発材の下部へ向けて設置された、
    少なくともハロゲンガス供給管とケイ素原料化合物供給
    管とが接続される火炎発生用のバーナと、 該容器の底部に設けられたケイ素抜出装置と、を備えて
    なることを特徴とするケイ素の製造装置。
13. （１３）前記容器は、その下部に冷却ガス導入入口が形
    成されると共に、前記出発材よりも下方の容器高さ方向
    中途位置に冷却ガスの排出口が形成されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１２項に記載のケイ素の製造
    装置。
14. （１４）前記出発材は、容器頂部に設置された回転出発
    材装置の鉛直回転軸下端に装着されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１２項又は第１３項に記載のケイ
    素の製造装置。
15. （１５）前記バーナは、前記出発材の斜め下方位置に設
    置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１２項
    ないし第１４項のいずれか１項に記載のケイ素の製造装
    置。