(57)【要約】【課題】従来に比して生産性の高いシリコンの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を加熱する工程と、加熱されたアルミニウム粒子と下記式（１）で示されるハロゲン化シランとを接触させることにより、ハロゲン化シランを還元する工程と、を備えるシリコンの製造方法。ＳｉＨｎＸ４−ｎ      （１）［式中、ｎは０〜３の整数；Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選択された原子をそれぞれ示す。ｎが０〜２のとき、Ｘは互いに同一でも異なっていてもよい。］【選択図】図１
2010095433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を加熱する工程と、
前記加熱されたアルミニウム粒子と下記式（１）で示されるハロゲン化シランとを接触させることにより、前記ハロゲン化シランを還元する工程と、を備えるシリコンの製造方法。
ＳｉＨｎＸ４−ｎ      （１）
［式中、ｎは０〜３の整数；Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選択された原子をそれぞれ示す。ｎが０〜２のとき、Ｘは互いに同一でも異なっていてもよい。］
【請求項２】
前記加熱する工程において、前記アルミニウム粒子を露点が−２０℃以下の不活性ガス雰囲気下で加熱する請求項１記載のシリコンの製造方法。
【請求項３】
前記加熱する工程において、前記アルミニウム粒子をアルミニウムの融点以上に加熱して溶融アルミニウムとし、前記還元する工程において、前記溶融アルミニウム粒子を前記ハロゲン化シランと接触させる請求項１又は２に記載のシリコンの製造方法。
【請求項４】
前記加熱する工程の前に、前記加熱する工程で加熱する前記アルミニウム粒子を、
溶融アルミニウムに対して酸素及び／又は水分を含有するアトマイズガスを吹き付ける、又は、溶融アルミニウムに対してアトマイズガスを吹き付けるチャンバ内に酸素及び／又は水分を含有するガスを供給する、ことにより得る工程をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコンの製造方法。
【請求項５】
前記加熱する工程の前に、前記加熱する工程で加熱する前記アルミニウム粒子を、
溶融アルミニウムに対して酸素及び／又は水分を含有するアトマイズガスを吹き付ける、又は、溶融アルミニウムに対してアトマイズガスを吹き付けるチャンバ内に酸素及び／又は水分を含有するガスを供給する、ことにより得た粒子を分級することにより得る工程をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン化シランを金属と還元反応させることによるシリコンの製造方法に関する。特に太陽電池の製造に適した高純度のシリコンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体グレードシリコンの製造方法として、トリクロロシランと水素とを高温で反応させるジーメンス法が主に採用されている。しかしながら、この方法においては、極めて高純度のシリコンが得られるが、高コストであり、さらなるコストダウンは困難であると言われている。
【０００３】
環境問題がクローズアップされる中、太陽電池はクリーンなエネルギー源として注目を集め、住宅用を中心に需要が急増している。シリコン系太陽電池は信頼性や変換効率に優れるため、太陽光発電の８割程度を占めている。太陽電池用シリコンは、半導体グレードシリコンの規格外品を主な原料としている。そこで、発電コストをさらに低減させるためには、低価格のシリコン原料を確保することが望まれている。
【０００４】
ジーメンス法に替わるシリコンの製造方法としては、例えば下記特許文献１〜３に、還元剤（例えば溶融金属）でハロゲン化シランを還元して、シリコンを製造する方法が開示されている。
【０００５】
例えば、上記の還元反応において、テトラクロロシランとアルミニウムが接触することにより、下記式（Ａ）で表される反応が進行し、シリコンと三塩化アルミニウムが生成される。
３ＳｉＣｌ４＋４Ａｌ  →  ３Ｓｉ＋４ＡｌＣｌ３    （Ａ）
【０００６】
ここで、金属でハロゲン化シランを還元してシリコンを得る方法にあっては、高い反応効率を達成する観点から、金属を溶融し、比表面積の大きい形状、例えば微小液滴（液状粒子）とすることが好ましいとされている（例えば特許文献１〜３参照）。そして、ガスアトマイズ法等で予め金属の固体粒子を生成した後、得られた金属の固体粒子を再加熱して反応器内に供給し、ハロゲン化シランと接触させて還元反応を行うシリコンの製造方法が知られている。
【特許文献１】特開平２−６４００６号公報
【特許文献２】特開２００７−７７００７号公報
【特許文献３】特開２００７−２８４２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ガスアトマイズ法等を用いて予め製造したアルミニウム粒子を、再加熱して反応器内に供給する方法においては、アルミニウム粒子の再加熱中にアルミニウム粒子同士の融着や固着がおこる場合があることが判明した。アルミニウム粒子同士の融着や固着が起こると粗大アルミニウム粒子が形成される。粗大アルミニウム粒子を用いて上記のハロゲン化シランの還元を行なうと、アルミニウムの利用率がきわめて低くなるので、生産性が悪くなりやすい。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、従来に比して生産性の高いシリコンの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究を行った結果、所定の酸素量となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子（液体及び固体）は高温でも互いに融着や固着し難く、個々の粒子が分離して存在する状態を得やすいことを見出して、本発明に至った。
【００１０】
本発明に係るシリコンの製造方法は、粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を加熱する工程と、加熱されたアルミニウム粒子と下記式（１）で示されるハロゲン化シランとを接触させることにより、ハロゲン化シランを還元する工程と、を備える。
ＳｉＨｎＸ４−ｎ      （１）
［式中、ｎは０〜３の整数；Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選択された原子をそれぞれ示す。ｎが０〜２のとき、Ｘは互いに同一でも異なっていてもよい。］
【００１１】
本発明によれば、アルミニウム粒子の表面が酸化されているので、加熱状態でアルミニウム粒子同士が接触した場合における融着や固着が妨げられる。アルミニウム粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％未満であると、アルミニウム粒子の表面の酸化が不十分となり、高温状態で粒子同士が容易に互いに融着又は固着する。一方、アルミニウム粒子全体の酸素の質量分率が０.５％超であると、アルミニウム粒子の表面が酸化されすぎることとなり、高温状態における融着や固着は妨げられるものの、ハロゲン化シランとの上記式（Ａ）で示される反応が大きく阻害される。
【００１２】
ここで、アルミニウム粒子全体の酸素の質量分率は、不活性搬送ガス雰囲気中でアルミニウム粒子を黒鉛坩堝内で溶融し、酸素と黒鉛坩堝との反応で発生したＣＯガスとＣＯ２ガスを赤外線吸収法により分析することにより測定される。
【００１３】
また、アルミニウム粒子をアルミニウムの融点以上に加熱し、溶融アルミニウム粒子をハロゲン化シランと接触させることも好ましい。これにより、還元の反応を迅速に行える。  また、アルミニウム粒子の平均粒径が例えば、２００μｍ未満と、小さい場合には、アルミニウム粒子を固体状態でハロゲン化シランと接触させることも好ましい。粒径が小さい場合には、固体でも反応表面積が広くなり、還元の反応を迅速に行える。
【００１４】
また、加熱する工程の前に、加熱工程で加熱するアルミニウム粒子を、溶融アルミニウムに対して酸素及び／又は水分を含有するアトマイズガスを吹き付ける、又は、溶融アルミニウムに対してアトマイズガスを吹き付けるチャンバ内に酸素及び／又は水分を含有するガスを供給する、ことにより得る工程をさらに備えることが好ましい。これにより、容易に上述のアルミニウム粒子が得られる。
【００１５】
また、加熱する工程の前に、加熱工程で加熱するアルミニウム粒子を、溶融アルミニウムに対して酸素及び／又は水分を含有するアトマイズガスを吹き付ける、又は、溶融アルミニウムに対してアトマイズガスを吹き付けるチャンバ内に酸素及び／又は水分を含有するガスを供給する、ことにより得た粒子を分級することにより得る工程をさらに備えることも好ましい。
【００１６】
分級により、例えば平均粒径が１０００μｍ超の粗大アルミニウム粒子を確実に除去することができ、アルミニウムの利用率が高くなってハロゲン化シランの還元をより効率よく行なえて好ましい。さらには、アルミニウム粒子の表面が酸化されているため、分級工程における凝集等の問題も低減され、上記式（Ａ）で示される反応に好適な粒径のアルミニウム粒子を効率的に分級選別することができる。
【００１７】
また、上記のアルミニウム粒子を、１０℃／秒以上の昇温速度で加熱することが好ましい。このように高速で昇温することにより、アルミニウム粒子を加熱する昇温過程において下記式（Ｂ）に示される反応等により進む表面の酸化のさらなる促進を抑制できるため、ハロゲン化シランとの反応が阻害されにくくなる。
４Ａｌ ＋ ３Ｏ２  →  ２Ａｌ２Ｏ３    （Ｂ）
【００１８】
また、上記のアルミニウム粒子を、露点が−２０℃以下の不活性ガス雰囲気下で加熱することが好ましい。これにより、下記式（Ｃ）に示される反応式等により進む表面の酸化のさらなる促進を抑制できるため、ハロゲン化シランとの反応が阻害されにくくなる。
２Ａｌ ＋ ３Ｈ２Ｏ  →  Ａｌ２Ｏ３ ＋ ３Ｈ２    （Ｃ）
【００１９】
また、上記のアルミニウム粒子を、少なくとも水素ガスを含む雰囲気下で加熱することが好ましい。これにより、下記式（Ｄ）に示される様に、アルミニウム粒子の酸化された表面の一部が還元され、アルミニウム粒子の表面に上記式（Ａ）で示される還元反応が可能であるアルミニウムが露出し、ハロゲン化シランとの接触が促進される効果等が推測できるため、特に高い反応効率を保ちシリコンを製造することができるので好適である。
Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２  →  ２Ａｌ ＋ ３Ｈ２Ｏ    （Ｄ）
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高い生産性を達成できるシリコンの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態に係るシリコンの製造装置及びその運転条件について詳細に説明する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示された比率に限られるものではない。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係るシリコンの製造方法は、ハロゲン化シランの一例としてテトラクロロシランを使用し、このテトラクロロシランをアルミニウムで還元してシリコン粒子を製造するものである。本実施形態では、まず、図１に示すアルミニウム粒子製造装置１０にて、所望の粒径範囲のアルミニウム粒子を得て常温にて保管した後、図２に示す反応装置２０を用いてこのアルミニウム粒子とテトラクロロシランとを接触させシリコン粒子を得る。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るアルミニウム粒子の製造装置の構成を示す概略構成図である。図１に示すアルミニウム粒子の製造装置１０は、アトマイズ装置８ａ、分級機９、粒子収容部２１、及びこれらを接続する配管（以下、場合により「ライン」という。）等を備える。
【００２４】
（アトマイズ装置８ａ）
アトマイズ装置８ａは、溶融金属収容部１、アトマイズガス噴射部２、アトマイズ容器３を主として備える。
【００２５】
（溶融金属収容部）
溶融金属収容部１は、溶融アルミニウムを収容するためのものであり、密閉容器１５内に設けられている。溶融金属収容部１の周囲にはヒータ１１が設けられ、収容する溶融アルミニウムの温度を調整できるようになっている。溶融金属収容部１の底部にはアトマイズ容器３内にまで延在するノズル１ａが設けられ、ノズル１ａから溶融アルミニウムの細流Ｆが鉛直方向に流下する。このようにアルミニウムの溶融体を溶融金属収容部１に収容させておくと、ノズル１ａからアトマイズ容器３内に溶融アルミニウムを安定的に流下させることができ、安定的且つ連続的にアルミニウム粒子を製造できるという利点がある。また、溶融金属収容部１を収容する密閉容器１５内を不活性ガス等で加圧してもよい。これにより溶融アルミニウムをより一層安定的に流下させることができる。
【００２６】
使用するアルミニウムは、純度が９９．９質量％以上であることが好ましく、９９．９９質量％以上であることがより好ましく、９９．９９５質量％以上であることが更に好ましい。純度の高い溶融アルミニウムを使用することで、純度の高いシリコン粒子を得ることができる。なお、ここでいうアルミニウムの純度とは、原料アルミニウムのグロー放電質量分析法によって測定された元素のうち、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎａ、Ｍｇ及びＺｎの含有量（質量％）の合計を１００質量％から差し引いた値を意味する。
【００２７】
溶融金属収容部１内の温度は、通常７００〜１３００℃、好ましくは７００〜１２００℃、更に好ましくは７００〜１０００℃である。
【００２８】
ノズル１ａから溶融金属を安定して流出させるために、ノズル１ａの温度は、通常７００〜１３００℃程度とすることが好ましい。該温度を確保するためには、ノズル１ａに付帯するヒータ等のノズル保温装置（図示せず。）を設置することが、ノズルの閉塞を防止するために好適である。
【００２９】
（アトマイズガス噴射部）
アトマイズガス噴射部２は、ラインＬ１を通じて供給される不活性ガス、及び必要に応じて、ラインＬ２から供給される酸素及び／又は水分を含むガスを、溶融金属収容部１のノズル１ａから供給される溶融アルミニウムの細流Ｆに向けてアトマイズガスＧとして噴射するものである。アトマイズガス噴射部２は、流下する溶融アルミニウムの細流Ｆに向けてその周囲からアトマイズガスＧを噴射するノズル２ａを備える。流下する細流ＦにアトマイズガスＧを吹き付けることによって、アルミニウムの微小液滴Ｐが形成される。このように、溶融アルミニウムを下方に流出させてアトマイズする構造をダウンドラフト型とよび、液体アルミニウムを流出させるノズル１ａと、アトマイズガスを噴射させるノズル２ａとが互いに離れて配置された構造をフリーフォール型とよぶ。
【００３０】
本実施形態において、不活性ガスとしては、アルゴン及び／またはヘリウムが好適である。不活性ガスは、高純度のシリコン粒子を得る観点から、その純度が９９．９体積％以上であることが好ましく、９９．９９体積％以上であることがより好ましく、９９．９９９体積％以上であることが更に好ましく、９９．９９９５体積％以上であることが特に好ましい。
【００３１】
アルミニウムの微小液滴Ｐの表面を好適に酸化するには、アトマイズガスＧに酸素及び／又は水分を混合する、又は、アトマイズ容器３内の雰囲気ガスに例えばラインＬ１０から酸素及び／又は水分を含有するガスを供給することが好ましい。酸素及び又は水分を含むガスは、不活性なキャリアガスを含むことができる。不活性ガスとしては、アルゴン、及び／又はヘリウムが好適である。アトマイズガスに混合された酸素及び水分は、溶融アルミニウムの細流Ｆに吹き付けると上記式（Ｂ）及び（Ｃ）に示される様に酸化物を生成し消費され、微小液滴Ｐの表面が酸化される。アトマイズ容器３内の雰囲気ガスに酸素及び／又は水分が存在する場合も、同様である。
【００３２】
アトマイズガスＧに酸素を混合する場合の酸素ガスの濃度は、０．１体積％〜３体積％であることが好適である。アトマイズガスＧに水分を混合する場合には、アトマイズガスの露点が−１００℃〜０℃となるように混合することが好適である。この場合、アトマイズ容器３内の雰囲気ガス中の酸素濃度を１体積％以下、水分量としての雰囲気ガスの露点を−２０℃以下とすることが好ましい。
一方、アトマイズガスＧ中に酸素を含有させない場合には、アトマイズ容器３内に、雰囲気ガスとして酸素及び／又は水分を供給すればよい。この場合、雰囲気の酸素濃度を、０．１体積％〜３体積％、水分量としての雰囲気の露点を−６０℃〜０℃とすることが好ましい。
なお、アトマイズガスＧ中に酸素及び／又は水分を供給し、かつ、アトマイズ容器３内の雰囲気ガスに酸素及び／又は水分を供給しても実施は可能である。
アトマイズガスや雰囲気ガス中に存在する酸素や水分の量が上述の範囲よりも低い場合には、微小液滴Ｐの表面が十分に酸化されにくい傾向がある。一方、酸素や水分の量が上述の範囲よりも高い場合には、表面酸化がかなり進み、後段での上記式（Ａ）の還元反応の進行を阻害する傾向がある。
【００３３】
このようにして、粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を好適に製造することができる。なお、表面が酸化されているアルミニウム粒子は、後述するように互いに融着したり固着したりし難いので、アトマイズ時に、粒径の揃ったアルミニウム粒子を得られやすいという効果もあり、十分に微細な微小液滴Ｐを容易に形成することができる。本工程では、粒径範囲が３〜１０００μｍ程度の平均粒径のアルミニウム粒子を製造することが好ましい。
【００３４】
溶融アルミニウムの細流Ｆに吹き付けるアトマイズガスの温度は、１０〜７００℃であることが好ましく、２０〜５００℃であることがより好ましい。アトマイズガスの温度を高くすることで、アトマイズ効率を向上、すなわち、より少量のアトマイズガスで溶融アルミニウムを微粒化できる。
【００３５】
溶融アルミニウムの細流Ｆに吹き付けるアトマイズガスの圧力は、０．１〜１５ＭＰａであることが好ましく、１〜１０ＭＰａであることがより好ましく、２〜１０ＭＰａであることが更に好ましい。アトマイズガスの圧力が０．１ＭＰａ未満であると、アルミニウムの微小液滴Ｐの形成が不十分となる傾向がある。他方、１５ＭＰａを超えるアトマイズガスを使用するには、耐圧性の高い各種装置を使用する必要があり、コストが増大する傾向がある。
【００３６】
（アトマイズ容器）
アトマイズ容器３は、鉛直方向に延びアトマイズガス噴射部２を取り囲むように配置された円筒部３ａを備えており、この円筒部３ａ内において、溶融アルミニウムのアトマイズが行なわれる。アトマイズ容器３内の温度は、通常、１０〜５００℃、好ましくは２０〜３００℃となるように調整することが好ましい。また、アトマイズ容器の内圧は、通常、大気圧程度とされ、大気圧よりも０．０３ＭＰａ程度加圧された状態となるように調整することが好ましい。
【００３７】
ガスアトマイズにより形成された微小液滴Ｐは、アトマイズ容器３内を落下する際に冷却されて固体となり、多量の固体のアルミニウム粒子が得られる。
【００３８】
アトマイズ容器３は、その下部に下方に行くに従って内径が小さくなると共に下端にアルミニウム粒子を排出するためのアルミニウム粒子排出口３ｃを有する縮径部３ｂを備える。この縮径部３ｂの鉛直方向の略中間の位置には、アトマイズガスを排出するためのガス排出口３ｄが設けられている。
【００３９】
アトマイズ容器３の下部に設けられた縮径部３ｂは、固気分離器として機能する。
【００４０】
（分級機９）
アルミニウム粒子排出口３ｃには、分級機９が接続されている。分級機９は、製造されたアルミニウム粒子を分級して、所望の平均粒径範囲のアルミニウム粒子を分離する。ここで、所望の平均粒径範囲は、例えば、３〜１０００μｍである。所望の平均粒径範囲のアルミニウム粒子は、その後、ホッパー等である粒子収容部２１に移送され、通常は常温かつ不活性雰囲気中で保管される。好ましくない粗大粒子（例えば、粒径１０００μｍ超）や、好ましくない微粉（例えば、粒径３μｍ未満）は、たとえば、必要に応じて酸素を除去するための還元をした後、溶融金属収容部に戻すことができる。
【００４１】
分級の手段は、特に限定されないが、振動篩別機やサイクロン等が使用できる。また、分級工程においては、必要以上のアルミニウム粒子の更なる表面の酸化を防止するため、不活性ガス雰囲気にて実施することが好ましく、特には、露点が−２０℃以下に調整された高純度のアルゴンガスを用いた雰囲気が好適である。例えば、図１示すラインＬ１８からアルゴンやヘリウム等の不活性ガスを供給すればよい。なお、ガスアトマイズ法等で作成したアルミニウム粒子が、十分に狭い粒径分布を有し、粗大粒子や微粉が無い場合には、特に分級選別を実施する必要はなく、そのままアルミニウム粒子収容部に収容できる。なお、本発明においては、アルミニウム粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を使用しているので、分級時のさらなる凝集等も少なく、効率的に分級選別することが可能である。
【００４２】
（粒子収容部２１）
粒子収容部２１は、分級機９において予め所望の平均粒径範囲となるように分級選別されたアルミニウム粒子を不活性ガス雰囲気下で貯留するものであり、必要に応じアルミニウム粒子を予熱することができる。粒子収容部２１の周囲にはヒータ２１ａが設けられ、収容するアルミニウム粒子の温度を調整できるようになっている。粒子収容部２１には、不活性キャリアガスがラインＬ２０を介して供給される。不活性キャリアガスとしては、アルゴンガスが好ましい。
【００４３】
続いて、図２に基づいて、反応装置２０を説明する。反応装置２０は、粒子収容部２１に接続された粒子供給器２００、粒子加熱器２６、反応器２３、排ガス冷却器２９、固気分離器２５、２８、テトラクロロシラン加圧加熱部２７、及びこれらを接続する配管（以下、場合により「ライン」という。）等を備える。
【００４４】
（粒子供給器２００）
粒子供給器２００は、粒子収容部２１からアルミニウム粒子を抜き出し、粒子加熱器２６を介して反応器に定量供給する。粒子供給器２００としては、例えばスクリューフィーダー等が挙げられる。また、粒子供給器２００としては、粒子収容部２１内に不活性キャリアガスを供給してアルミニウム粒子を流動化し、粒子収容部２１内に挿入した溢流管の上端から溢流させたアルミニウム粒子を粒子加熱器２６へ定量供給する手段も好適である。なお、必要に応じて、ラインＬ２３を介して、不活性キャリアガスを導入して、アルミニウム粒子を搬送する。
【００４５】
（粒子加熱器２６）
粒子加熱器２６は、粒子供給器２００から供給され、管２６ａ内を落下するアルミニウム粒子を加熱するものである。アルミニウム粒子の加熱手段は、特に限定されないが、例えば、管２６ａの周りに設けられた、高周波加熱器、マイクロ波照射加熱器、アーク放電加熱器等が好適である。さらには、管２６ａの外に設けられた電熱式ヒータ等を用いてもよい。ここでは、アルミニウム粒子をその融点以上に加熱してもよく、融点未満の温度に加熱してもよい。落下するアルミニウム粒子の平均粒径が例えば２００μｍ以上と比較的大きい場合には、還元反応の反応速度を高める観点からアルミニウムの融点以上に加熱して液滴とすることが好ましい。落下するアルミニウム粒子の平均粒径が例えば２００μｍ未満と比較的小さい場合には、アルミニウムの融点未満でも十分に還元反応が進む。
【００４６】
本実施形態では、粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を加熱しているので、加熱工程において、アルミニウム粒子同士の融着や固着が抑制され、所望の粒径範囲のアルミニウム粒子（固体又は液体）を個々に分散した状態で反応器２３内に供給できる。
【００４７】
ここで、加熱手段の加熱能力が低い場合には、アルミニウム粒子の昇温に時間を要する。したがって、雰囲気中に酸素や水分が存在するとアルミニウム粒子に必要以上の更なる表面酸化が生じる場合があるため、後述する反応器２３内での反応式（Ａ）で示される還元反応が阻害される傾向がある。そこで、アルミニウム粒子を、１０℃／秒以上の昇温速度で加熱することにより、アルミニウム粒子の加熱中の表面酸化の必要以上の促進を十分に抑制することができるので、好適である。また、必要以上のアルミニウム粒子の更なる表面酸化を抑制するため、不活性ガス雰囲気にてアルミニウム粒子を加熱することも好ましく、特には、露点が−２０℃以下に調整された高純度のアルゴンガスを用いた不活性ガス雰囲気が好適である。
【００４８】
さらには、不活性ガス雰囲気に水素ガスを混合し、アルミニウム粒子を加熱することにより、必要以上のアルミニウム粒子の更なる表面の酸化を十分に防止することができる効果等が推測できるため好適である。
【００４９】
（反応器）
反応器２３は、鉛直方向に延びる円筒部２３ａを備えており、この円筒部２３ａ内に上記式（Ａ）で表される反応が進行する反応場が形成される。円筒部２３ａの上部中央に、管２６ａが差し込まれており、粒子加熱器２６により加熱されたアルミニウム粒子Ｐが、管２６ａを介して反応器２３内に供給され、反応器２３内を落下する。反応器２３内には、ラインＬ２１で例示される供給口からテトラクロロシランが供給され、ラインＬ２２で例示される供給口から必要に応じてアルゴン等の不活性ガスが供給される。テトラクロロシランガスや不活性ガスは、テトラクロロシラン加圧加熱部２７、ガス加熱部２１７でそれぞれ必要に応じて予熱される。
【００５０】
ラインＬ２１から導入されるテトラクロロシランは、高純度のシリコン粒子を得る観点から、その純度が９９．９９質量％以上であることが好ましく、９９．９９９質量％以上であることがより好ましく、９９．９９９９質量％以上であることが更に好ましい。
【００５１】
円筒部２３ａの周囲にはヒータ２１３及び冷却手段２１４が設けられ、反応場の温度を調整できるようになっている。ヒータとしては、特に制限はなく、例えば、高周波加熱、抵抗加熱、ランプ加熱などを用いた直接的な方法の他に、予め温度調節されたガス等の流体を用いる方式も用いることができる。反応場の温度は、通常、３００〜１２００℃（好ましくは５００〜１０００℃）となるように調整する。すなわち、アルミニウム粒子は、固体の場合と液体の場合との両方が考えられる。また、反応場の圧力は、通常、０．１ＭＰａ以上となるように調整する。
【００５２】
このような反応器２３内では、管２６ａを介して供給されるアルミニウム粒子が、ラインＬ２１を介して供給されるテトラクロロシランガスと反応してテトラクロロシランの還元反応（上記式（Ａ））がおこり、シリコン粒子が形成される。
【００５３】
本実施形態において、供給されるアルミニウム粒子全体の酸素の質量分率は０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたものであるため、反応器２３内においてもアルミニウム粒子が互いに融着したり固着したりせず、個々のアルミニウム粒子が分散し孤立した状態を保つことができる。したがって、粗大粒子が形成せず、アルミニウムの利用率が高くなって生産性が高い。
【００５４】
特に、分級機９において、還元反応（上記式（Ａ））を阻害しやすい、例えば平均粒径２００μｍ以上のアルミニウム粒子を分級除去しておくと、粒子加熱器２６やヒータ３１３を用いて、反応器２３内においてアルミニウム粒子が液体すなわち液滴となるまで加熱する必要が低くなり、固体粒子のままでも極めて高いアルミニウムの利用率を達成できる。反応器２３内で、アルミニウム粒子が固体のままシリコン還元反応を行なうと、アルミニウムの液滴が反応器２３内の部材、壁に付着することによるシリコンの製造を停止することが抑制できるので、より安定した生産性を達成することができる。
【００５５】
なお、アルミニウム粒子を液滴としても、勿論本発明の実施は可能である。この場合でも、表面が酸化されていることによりアルミニウム液滴同士の融着等が抑制されるので好適である。
また、反応器２３の上部及び／または下部にはアルミニウム粒子の流動・浮遊を促進する不活性ガス及び／またはテトラクロロシランガス等を供給するラインＬ２１０を設けることも好適である。
【００５６】
上記式（Ａ）の通り、当該反応におけるテトラクロロシランのモル数とアルミニウムのモル数の化学量論比は、３：４であるが、生産性などの観点から、反応場に供給する単位時間あたりのテトラクロロシランのモル数Ｍ１とアルミニウム粒子の供給モル数Ｍ２の比（Ｍ１／Ｍ２）は、０．７５〜２０であることが好ましく、０．７５〜１０であることがより好ましく、０．７５〜７．５であることが更に好ましい。Ｍ１／Ｍ２の値が０．７５未満であると、反応の進行が不十分となる傾向があり、他方、２０を越えると、反応に寄与しないテトラクロロシランの量が増大する傾向がある。
【００５７】
本実施形態において、反応場に水素ガスを供給することができる。これにより、アルミニウム粒子の酸化された表面の一部が還元され、アルミニウム粒子の表面に上記式（Ａ）で示される還元反応が可能となるアルミニウムが露出する効果等が推定できるため、十分に高い反応効率が期待できる。水素ガスは、ラインＬ２１０から供給される不活性ガス及び／またはテトラクロロシランに加えて供給することができる。供給する水素ガスの濃度は、特に限定されないが、数体積％が好適である。これにより、融着や固着したアルミニウム粒子においても、十分に上記式（Ａ）の還元反応が進行するため、反応場の温度を特に高く保持する必要がないので、安価な製造装置を使用できると共にエネルギーコストをも低減できるので好適である。
【００５８】
反応器２３は、その下部に、下方に行くに従って内径が小さくなると共に下端に生成したシリコン粒子を排出するための粒子排出口２３ｃを有する縮径部２３ｂを備える。この縮径部２３ｂの鉛直方向の略中間の位置には、アトマイズガスを排出するためのガス排出口２３ｄが設けられている。粒子排出口２３ｃから排出されたシリコン粒子は、例えば、太陽電池の原料等として好適に用いられる。
【００５９】
反応器２３の下部に設けられた縮径部２３ｂは、固気分離器として機能する。縮径部３ｂの周囲にはヒータ（図示せず）が設けられ、内部の温度を調整できるようになっている。縮径部２３ｂの内部の温度をＡｌＣｌ３（昇華点：１８０℃）が析出しない温度に保持することで、シリコン粒子とガスとを分離する。具体的には、縮径部２３ｂの内部の温度を２００℃以上となるように調整することが好ましい。縮径部２３ｂの内部の温度を２００℃よりも低くした場合、縮径部２３ｂ内においてＡｌＣｌ３が析出し、シリコン粒子中に混入しやすくなる傾向がある。
【００６０】
（排ガス冷却器２９）
ガス排出口２３ｄから排出されるガスはラインＬ２３を介して排ガス冷却器２９に供給される。排ガス冷却器２９は、ガス排出口２３ｄから排出されるガスを冷却するためのものである。この排ガス冷却器２９の内部の温度は、縮径部２３ｂと同様に２００℃以上となるように調整することが好ましい。排ガス冷却器２９の好適な例として、熱媒体を利用する多管式熱交換器、二重管式熱交換器、あるいは直接に、排出されるガスに冷却媒体を噴霧する冷却器などを例示できる。冷却媒体としては、後述する固気分離器２８から排出されるテトラクロロシランなど利用することができる。また排ガス冷却器２９をラインＬ２３に配置したが、必要に応じてラインＬ２４にも設置してもよいし、ラインＬ２３自体に冷却手段を付与し排ガス冷却器を省略してもよい。冷却手段としては、熱媒体を利用したジャケットが例示できる。さらには、ガス排出口２３ｄから排出されるガスを冷却するために、反応器２３の内部に冷却媒体を流入させても良い。
【００６１】
（固気分離器２５）
ガス排出口２３ｄから排出されるガスはラインＬ２３またはラインＬ２３の経路に配置された排ガス冷却器２９を介して固気分離器２５に供給される。固気分離器２５は、第２段目の固気分離器として機能する。固気分離器２５は、ガス排出口２３ｄから排出されるガス中に存在する微粒のシリコン粒子（固体）を分離するためのものである。この固気分離器２５の内部の温度も縮径部２３ｂと同様に２００℃以上となるように調整することが好ましい。固気分離器２５の好適な例として、保温サイクロン式固気分離器などを例示できる。
【００６２】
（固気分離器２８）
固気分離器２５から排出されるガスはラインＬ４を介して固気分離器２８に供給される。固気分離器２８は、第３段目の固気分離器として機能する。固気分離器２８は、固気分離器２５からのガスに含まれるＡｌＣｌ３を除去するためのものである。固気分離器２８内の温度を、ＡｌＣｌ３（ＡｌＣｌ３の昇華点：１８０℃）は析出するがＳｉＣｌ４（沸点：５７℃）は凝縮しない温度に保持することで、析出したＡｌＣｌ３（固体）を除去する。具体的には、固気分離器２８の内部の温度を６０〜１７０℃（より好ましくは７０〜１００℃）に維持することが好ましい。固気分離器２８の内部の温度を６０℃よりも低くした場合、固気分離器２８内においてＳｉＣｌ４も凝縮し、回収される塩化アルミニウムの取扱いが煩雑となる傾向がある。他方、固気分離器２８の内部の温度を１７０℃よりも高くした場合、ＡｌＣｌ３の析出が不十分となり、リサイクルされるテトラクロロシランガス中のＡｌＣｌ３の含有量が高くなり取扱いが煩雑となる傾向がある。
【００６３】
固気分離器２８は、その内部にバッフル板（図示せず）を備えるものであることが好ましい。バッフル板を内部に設けることで、固気分離器２８の内表面積が増大してＡｌＣｌ３が効率的に析出し、ガス中のＡｌＣｌ３含有量を十分に低減できる。固気分離器２８の内表面積は、固気分離器２８の装置表面積の５倍以上であることが好ましい。
【００６４】
固気分離器２８においてＡｌＣｌ３の除去処理がなされたガスは、ラインＬ２７を通じて固気分離器２８から排出される。当該ガス中に未反応のテトラクロロシランガスと不活性ガス等及び微量の塩化アルミニウムとが共存する場合には、不活性ガス等を分離し、必要に応じて微量の塩化アルミニウムを分離・精製を行うことで、テトラクロロシランを回収できる。このテトラクロロシランを反応ガスとしてリサイクルしてもよい。また、分離された不活性ガス等もリサイクルしてもよい。
【００６５】
このように、本実施形態では、粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を加熱しているので、加熱工程において、アルミニウム粒子同士の融着や固着が抑制され、アルミニウム粒子（固体又は液体）を個々に分散した状態で反応器２３内に供給できる。したがって、テトラクロロシランをアルミニウムで還元してシリコンを生成する際に、アルミニウムの利用率を高くできて生産性を高められる。
【００６６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図３を参照しながら詳細に説明する。図３は、第２実施形態に係る反応装置３０の構成を示す概略構成図である。
【００６７】
第２実施形態に係るシリコン粒子の製造方法は、主に、以下の（１）の点において上記第１実施形態に係るシリコン粒子の製造方法と相違する。
（１）ガスアトマイズ法等を用いてアルミニウム粒子を製造し、分級機で好適な粒径範囲のアルミニウム粒子を選別した後、貯留することなく再加熱して分級機に供給する点。
【００６８】
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を主に説明し、第１実施形態と共通する事項については説明を省略する。
【００６９】
図３に示す反応装置３０は、アトマイズ装置８ｂ、オンライン粒子分級機３００、粒子加熱器２６、反応器２３、排ガス冷却器２９、固気分離器２５、２８、テトラクロロシラン加熱部３７及びこれらを接続する配管（以下、場合により「ライン」という。）等を備える。
【００７０】
（アトマイズ装置８ｂ）
アトマイズ装置８ｂは、溶融金属収容部３１、アトマイズガス噴射部３２、アトマイズ容器３４を主として備える。
【００７１】
溶融金属収容部３１は、溶融アルミニウムを流出させるノズル３１ａと連通する管状部材３１ｃ及び溶融アルミニウムを収容する容器３１ｄとを備える。管状部材３１ｃ及び容器３１ｄは、密閉容器３１ｅに設けられている。この溶融金属収容部３１の周囲には、ヒータ（図示せず）が設けられ、収容する溶融アルミニウムの温度を調整できるようになっている。また、図３に示すように、ノズル３１ａはアトマイズ容器３４内にまで延在している。
【００７２】
溶融金属収容部３１の上には、アトマイズガス噴射部３２が設けられている。アトマイズガス噴射部３２は、ノズル３１ａの外周に沿って設けられた開口を有するノズル３２ａを備える。必要に応じ適宜加熱されたアトマイズガスがノズル３２ａから噴射される。ノズル３１ａから流出した溶融アルミニウムは、ノズル３１ａの端面において薄膜状の溶融アルミニウムの細流を形成し、この細流に近接したノズル３２ａからアトマイズガスが吹き付けられるため、微細な微小液滴Pを効率よく形成することができるので好適である。このように、溶融アルミニウムを上方に流出させてアトマイズする構造をアップドラフト型とよび、液体アルミニウムを流出させるノズルと、アトマイズガスを噴射させるノズルとが近接して配置された構造をコンファインド型（Ｃｏｎｆｉｎｅｄ型又はＣｌｏｓｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ型）とよぶ。
【００７３】
ノズル３２ａからアトマイズガスを噴射させると、ノズル３１ａの出口付近に負圧が生じ、この負圧によって容器３１ｄ内の溶融アルミニウムが上方に吸い上げられる。上方に吸い上げられた溶融アルミニウムがノズル３１ａから流出する。このように、アトマイズ容器３４の底部にアトマイズガス噴射部３２を設け、アトマイズガスの噴射による負圧で溶融アルミニウムを流出させるという構成を採用することにより、アトマイズガスの供給が不可避的に停止した場合に、アトマイズ容器３４内への溶融アルミニウムの供給も同時に中断する。したがって、このような事態が生じた場合であっても、溶融アルミニウム塊によって汚染されることなく、アルミニウム粒子を収容できる。なお、安定して溶融アルミニウムを流出させるため、密閉容器３１ｅ内の不活性ガス雰囲気の圧力を調整することができる。
【００７４】
アトマイズ容器３４は、鉛直方向に延びアトマイズガス噴射部２を取り囲むように配置された円筒部３４ａと、円筒部３４ａの上端に設けられ上方に行くに従って内径が小さくなると共に最上端にアルミニウム粒子を含有する流体を排出するための固気混合流体排出口３４ｂを有する縮径部３４ｃを備えている。なお、固気混合流体排出口３４ｂに入る際には、通常アルミニウム粒子は固体となっている。ガスアトマイズされたアルミニウム粒子は、アトマイズガス及び／又はキャリアガス等と共に、排出ラインＬ３２０を流通してオンライン粒子分級機３００へ供給される。
【００７５】
アトマイズ容器３４には、固気混合流体排出口３４ｂから排出するアルミニウム粒子量やアトマイズ容器３４内の雰囲気を調整するため、キャリアガス供給口３４ｄから不活性ガスを主成分とするキャリアガスを導入することができる。
【００７６】
アトマイズ容器３４の周囲には、図３に示すようにヒータ３４３または必要に応じ冷却手段３４４を備えることが好適である。溶融アルミニウムのガスアトマイズを連続することにより、アトマイズ容器３４内の雰囲気温度が上昇する場合には、冷却手段３４４を用いて雰囲気温度を調整する必要がある。これにより、必要以上のアルミニウム粒子の表面の酸化を抑制すると共に、アトマイズ容器３４を構成する部材の高温損傷を防止することができるので好適である。また、適宜加熱するアトマイズガス温度が低い場合には、ヒータ３４３を用いてアトマイズ容器３４内の雰囲気およびアルミニウム粒子の温度を１００℃以上となるように調整することが好適である。
【００７７】
そして、第２実施形態において、ノズル３２ａから噴射するアトマイズガス、及び／又は、キャリアガス供給口３４ｄ等から供給するキャリアガスを、第１実施形態と同様に、酸素及び／又は水分を含む不活性ガスとすることにより、アルミニウム粒子全体に含まれる酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されたアルミニウム粒子を容易に得ることができる。なお、アトマイズガスやアトマイズ容器３４内の諸条件は、第１実施形態と同様とすることができる。
【００７８】
（オンライン粒子分級機３００）
オンライン粒子分級機３００は、アトマイズ容器３４の固気混合流体排出口３４ｂから排出される、ガスアトマイズにより形成されたアルミニウム粒子に含まれる粗大なアルミニウム粒子を分級除去し、反応器２３に供給する。オンライン粒子分級機３００は、特に限定されないが、サイクロン式の固気分離器が例示できる。ガスアトマイズ時に不可避的に発生する粗大なアルミニウム粒子が、反応器２３に混入供給されることを防止することにより、反応器２３内において均一な還元反応（上記式（Ａ））が安定して進行し好適である。オンライン粒子分級機３００内の雰囲気ガスの温度は、１００℃以上とすることが好適である。これにより雰囲気に含まれる水分がアルミニウム粒子に付着することが十分に抑制できる。加熱手段としては、オンライン粒子分級機３００を外部からヒータ等（図示しない）により加熱する手段、キャリアガス供給口３４ｄから供給するキャリアガスを適宜加熱する手段等が例示できる。
【００７９】
なお、ラインＬ３２０、オンライン粒子分級機３００、ラインＬ３３０では、アルミニウム粒子の温度は例えば、比較的低い１００〜３００℃程度であるので、アルミニウム粒子の衝突頻度は高いものの、アルミニウム粒子同士の融着や固着は殆ど問題とならない。
【００８０】
第２実施形態においては、オンライン粒子分級機３００により、還元反応（上記式（Ａ））を阻害しやすい平均粒径１０００μｍを超えるアルミニウム粒子をオンラインで分級除去することができる。例えば、オンライン粒子分級機３００に流入するアトマイズガスに加えキャリアガス供給量を調整することによりサイクロンへの流入ガス速度を変えることができ、所望の粒径のアルミニウム粒子を分級除去することができる。第２実施形態においては、オンライン粒子分級機３００を１段設置し、平均粒径１０００μｍを超えるアルミニウム粒子を分級除去する場合を例示したが、多数段のオンライン粒子分級機を設置し、細粒のアルミニウム粒子を分級除外することも容易である。
【００８１】
オンライン粒子分級機３００によりテトラクロロシランとの反応に好適な粒径範囲に予め分級選別されたアルミニウム粒子は、ラインＬ３３０に配置された粒子加熱器２６を経由して反応器２３に供給される。粒子加熱器２６は、第１実施形態に示した粒子加熱器２６と同様に機能する。また、ラインＬ３２０及び／又はラインＬ３３０にラインヒータ（図示しない）を巻きつけて、ラインＬ３２０及び／又はＬ３３０内を流通する固気混合流体を加熱してもよい。また、必要に応じて、ラインＬ３１を介してラインＬ３３０に不活性キャリアガスを供給してもよい。
【００８２】
（反応器２３）
反応器２３は、第１実施形態に示した反応器２３と同様である。本発明において、アルミニウム粒子は、粒子全体の酸素の質量分率が０.００５％以上０.５％以下となるように表面が酸化されているため、第１実施形態と同様の作用効果を奏する
【００８３】
第２実施形態に係るシリコン製造方法によれば、第１実施形態の作用効果に加えて、以下のような効果が奏される。すなわち、アルミニウム粒子を製造するアトマイズ装置８ｂとアルミニウム粒子を分級選別するオンライン粒子分級機３００、及び反応器２３をオンラインで接続する構成とすることにより、アルミニウムの粒子の温度を一度室温付近にまで下げなくてすむため、粒子加熱器２６で与えるべき熱量を低く抑えることができるので、エネルギーコストの低減が可能となると共に、アトマイズガス、不活性キャリアガス等に大量に使用される高純度アルゴンガスの加熱に使用する熱量が削減できるので好適である。また、特に図示しないが高純度アルゴンガス等は分離精製し再利用することが好適である。
【００８４】
上記に開示された上記第１及び第２実施形態は例示であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されない。
【００８５】
例えば、第１、２実施形態において、テトラクロロシランを使用したが、テトラクロロシラン以外のハロゲン化シランを用いてもよい。ここで、ハロゲン化シランは上記の（１）式により定義されるものである。さらには、ハロゲン化シランを１種単独又は２種以上を組み合わせたハロゲン化シランを用いても良い。２種以上のハロゲン化シランの組み合わせにおいて、特には、その組成は限定されないが、少なくともテトラクロロシランの比率が別種のハロゲン化シランより多く含まれることが好適である。
【００８６】
また、第１実施形態のアルミニウム粒子の製造装置１０（例えば、アトマイズガス噴射部２）及び反応器２３、第２実施形態の反応装置３０の詳細な形状等も特に限定されない。例えば、第１実施形態のフリーフォール−ダウンドラフト型のアトマイズ装置８ａと、第２実施形態のコンファインド−アップドラフト型のアトマイズ装置８ｂとを入れ替えても実施は可能である。また、第１実施形態のアトマイズ装置８ａにおいて、第２実施形態のようなコンファインド型のアトマイズガス噴射部を採用してもよい。
【００８７】
また、第１、２実施形態において、反応器２３の下部にシリコンを排出する粒子排出口２３ｃを例示したが、粒子排出口２３ｃを設けずに、反応器２３の内部に後述する第２の構造物としてのシリコンを汚染させにくい基材を設置し、その表面にシリコンを析出させて回収しても良く、あるいは後述する第２の構造物としてシリコンを捕集する内部容器を設置しシリコンを融液として回収しても良い。また、ガス排出口２３ｄから排出されるガスにシリコン粒子を全て同伴させて固気分離器２５を利用して回収することもできる。さらには、固気分離器２５を多段に設置することで、シリコン粒子の回収率を向上させることができる。
【００８８】
また、第１、２実施形態において、反応器２３内に、加熱されたアルミニウム粒子が上方に向けて供給されてもよく、水平方向に向けて供給されてもよい。アルミニウム粒子が反応器２３内で上方または下方に向けて移動する場合、アルミニウム粒子が移動する方向と同じ方向に、ハロゲン化シランガスを流してもよく（並流）、アルミニウム粒子が移動する方向に対向してハロゲン化シランガスを流してもよい（向流）。
【００８９】
また、第１及び第２実施形態では、反応器２３の外部にヒータ２１３及び冷却手段２１４を設置しているが、反応器２３内に設置することも好適である。
【００９０】
さらに、表面が酸化されたアルミニウム粒子の製造方法も上記に限定されず、アトマイズガス及びアトマイズ容器内の雰囲気ガスには酸素及び水分を混入せずに、アトマイズ容器から排出した後に空気中に放置する等によって上述の表面が酸化されたアルミニウム粒子を製造してもよい。
【００９１】
また、第１及び第２実施形態では、アルミニウム粒子が反応器２３内を落下しつつテトラクロロシランと接触させる態様が開示されているが、アルミニウム粒子を融点未満の温度に粒子加熱器２６で加熱する場合には、反応器２３として公知の流動層形式の反応器も使用でき、この場合にも反応場の圧力は、例えば、０.１ＭＰａ以上とすることができる。
【００９２】
また、第１、２実施形態において、テトラクロロシランが存在する空間を形成する構造物（例えば、反応器２３）の内側にさらに第２の構造物を設けることができる。このような第２の構造物としては、具体的には、例えば、上述の反応器等の構造物内に突出するノズル（例えば、テトラクロロシランガスを反応器２３内に供給するノズル等）、反応器２３内でシリコンをその表面に析出、付着させる基材、シリコン粒子を捕集する内部容器、内部ヒータ等が挙げられる。これらの第２の構造物は、例えば、反応器２３の円筒部２３ａや２縮径部３ｂの内側や固気分離器５の内側等の、前述の構造物の内側に設けることができる（例えば、第２の構造物２３ｅ）。第２の構造物の材料として、アルミナ、シリカ、窒化珪素、炭化珪素、炭素及びシリコンからなる群から選択される少なくとも１種が挙げられる。炭素としては、黒鉛が好ましい。特に第２の構造物として、黒鉛からなる本体の表面を窒化珪素または炭化珪素で被覆した構造物であることができる。これらの第２の構造物に上述の材料を用いることにより、更に高純度のシリコンを得ることができる。
【００９３】
また、第２実施形態においては、テトラクロロシラン加熱部２７からのテトラクロロシランガス及び／または不活性ガス等を、図３に示すラインＬ２１から反応器２３内に供給しているが、アトマイズ容器３４のキャリアガス供給口３４ｄから供給するキャリアガスにテトラクロロシランガス等を混合しても良い。これにより、ラインＬ３２０及び／またはラインＬ３３０内を流通するアルミニウム粒子が還元反応（上記式（Ａ））を生じ発熱するため、アルミニウム粒子を再加熱するための粒子加熱器２６を省略または加熱能力を低減することができるため好適である。
【００９４】
第２実施形態においては、ラインＬ３３０に連結する１器の反応器２３を例示しているが、Ｌ３３０に分岐を設け複数の反応器２３を設置することも好適である。これにより、反応器２３内で還元反応（上記式（Ａ））が十分に完結する期間を適宜確保することが容易となり、高純度のシリコンを連続的に製造することができるので好適である。
【００９５】
さらに、第２実施形態の固気混合流体排出口３４ｂは、必ずしもアトマイズ容器３４の頭頂部に設ける必要はなく、例えば、アトマイズ容器３４の側面に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアルミニウム粒子の製造装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る反応装置の構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る反応装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９７】
１，３１…溶融金属収容部、
２，３２…アトマイズガス噴射部、
２０，３０…反応装置、
２００…粒子供給器、
２１…アルミニウム粒子収容部、
２３，３３…反応器、
２５…固気分離器、
２６…粒子加熱器、
２７…テトラクロロシラン加圧加熱部、
２８…固気分離器、
２９…排ガス冷却器、
３００…オンライン粒子分級機、
３４…アトマイズ容器，
Ｆ…溶融アルミニウムの細流、
Ｐ…アルミニウム粒子（固体又は液体）、
Ｇ…アトマイズガス。
【図１】
2010095433.tif 000003
【図２】
2010095433.tif 000004
【図３】
2010095433.tif 000005