(57)【要約】【課題】反応炉の底板部と電極との間を電気絶縁する絶縁材を反応時の熱から保護し、熱膨張差を吸収できるとともに、良好な絶縁性を維持する。【解決手段】原料ガスが供給された反応炉１内でシリコン芯棒４を加熱することによりシリコン芯棒４の表面に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、シリコン芯棒４を上下方向に延設保持する電極２３と、冷却媒体を流通させる冷却流路２７が内部に形成され、反応炉１の底板部２に形成された貫通孔２１内に挿入されて、電極２３を保持する電極ホルダ２２と、貫通孔２１の内周面と電極ホルダ２２の外周面との間に配置され、底板部２と電極ホルダ２２との間を電気的に絶縁させる環状絶縁材３４とを有し、電極ホルダ２２の外周面に、環状絶縁材３４の上端部の上面の少なくとも一部に接触し、その内部に冷却流路２７の一部が形成された拡径部２５が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスが供給された反応炉内でシリコン芯棒を加熱することによりシリコン芯棒の表面に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、
前記シリコン芯棒を上下方向に延設保持する電極と、
冷却媒体を流通させる冷却流路が内部に形成され、前記反応炉の底板部に形成された貫通孔内に挿入されて、前記電極を保持する電極ホルダと、
前記貫通孔の内周面と前記電極ホルダの外周面との間に配置され、前記底板部と前記電極ホルダとの間を電気的に絶縁させる環状絶縁材とを有し、
前記電極ホルダの外周面に、前記環状絶縁材の上端部の上面の少なくとも一部に接触し、その内部に前記冷却流路の一部が形成された拡径部が設けられていることを特徴とする多結晶シリコン製造装置。
【請求項２】
前記拡径部は、前記環状絶縁材の前記上端部の前記上面全体を覆っ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。
【請求項３】
前記冷却媒体は、前記拡径部を冷却した後に、前記電極近傍を冷却することを特徴とする請求項１又は２記載の多結晶シリコン製造装置。
【請求項４】
前記冷却流路は、前記電極ホルダ内の外周部をその長手方向に沿ってその上端部へ向かって前記冷却媒体を流通させる外周側流路と、前記外周側流路の内側を前記長手方向に沿って前記電極ホルダの下端部へ向かって前記冷却媒体を流通させる内周側流路とを有し、前記外周側流路の一部が前記拡径部内に形成さ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。
【請求項５】
前記環状絶縁材が弾性を有する樹脂からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多結晶シリコン製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱したシリコン芯棒の表面に多結晶シリコンを析出させて多結晶シリコンのロッドを製造する多結晶シリコン製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の多結晶シリコン製造装置としては、シーメンス法によるものが知られている。このシーメンス法による多結晶シリコン製造装置では、反応炉内にシリコン芯棒からなるシードを多数配設して加熱しておき、この反応炉にクロロシランガスと水素ガスとの混合ガスからなる原料ガスを供給して加熱したシリコン芯棒に接触させ、その表面に原料ガスの熱分解及び水素還元によって生じた多結晶シリコンを析出させる構成とされる。
【０００３】
このような多結晶シリコン製造装置において、シードとなるシリコン芯棒は、反応炉の内底部に配設した電極に立設状態に固定され、該電極からシリコン芯棒に通電して、その抵抗によってシリコン芯棒を発熱させ、下方から噴出される原料ガスをシリコン芯棒表面に接触させて多結晶シリコンのロッドを形成するようになっている。このシリコン芯棒を保持する電極は、反応炉の内底面のほぼ全域にわたって分散するように複数設けられており、特許文献１に記載されるように、反応炉の底板部の貫通孔内に、環状の絶縁材に囲まれた状態で設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した多結晶シリコン製造装置において、反応炉内のガス温度は最高で５００〜６００℃と高温になるため、シリコン芯棒を保持する電極部分は、内部に冷却水を流通させて冷却するようにしているが、反応炉の底板部との間に設けられる絶縁材は直接冷却することができず、反応炉内の熱を受けて形状が損なわれ易く、絶縁機能の劣化の原因となり易い。この場合、セラミックス系の絶縁材を使用するのでは、反応炉の底板部と電極部分との熱膨張差を吸収することができずに破損に至るおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、反応炉の底板部と電極との熱膨張差を吸収できるとともに、良好な絶縁性を維持することができる多結晶シリコン製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の多結晶シリコン製造装置は、原料ガスが供給された反応炉内でシリコン芯棒を加熱することによりシリコン芯棒の表面に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、前記シリコン芯棒を上下方向に延設保持する電極と、冷却媒体を流通させる冷却流路が内部に形成され、前記反応炉の底板部に形成された貫通孔内に挿入されて、前記電極を保持する電極ホルダと、前記貫通孔の内周面と前記電極ホルダの外周面との間に配置され、前記底板部と前記電極ホルダとの間を電気的に絶縁させる環状絶縁材とを有し、前記電極ホルダの外周面に、前記環状絶縁材の上端部の上面の少なくとも一部に接触し、その内部に前記冷却流路の一部が形成された拡径部が設けられている。
【０００８】
つまり、反応炉の底板部に挿入状態とされている環状絶縁材は、その上端部の上面が反応炉の内部に向けられることになるので、貫通孔の内周面と電極ホルダとの間から反応炉内に露出した状態のままであると、反応炉内のシリコン芯棒等からの輻射熱が貫通孔の内周面と電極ホルダとの間を経由して環状絶縁材の上端部に直接作用することになる。この発明では、環状絶縁材の上端部の上面の少なくとも一部に接触する拡径部を電極ホルダに設けたことにより、この上面に向かう輻射熱を電極ホルダが負担するので、環状絶縁材に直接作用する輻射熱を少なくすることができる。しかも、拡径部内にも冷却媒体が流通していることから、環状絶縁材の冷却効果を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記拡径部は、前記環状絶縁材の前記上端部の前記上面全体を覆っていることが好ましい。
この場合、拡径部が環状絶縁材の上端部の上面全体を覆うように設けたことにより、反応炉からの輻射熱が拡径部によって遮られるので、環状絶縁材を輻射熱からより有効に保護できる。また、環状絶縁材の上端部の上面全体が拡径部によって冷却されるので、環状絶縁材の形状や絶縁機能の劣化をより有効に防止することができる。
【００１０】
また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記冷却媒体は、前記拡径部を冷却した後に、前記電極近傍を冷却することが好ましい。
この場合、電極ホルダ内を流通する冷却媒体が比較的低温の拡径部を冷却した後に比較的高温の電極近傍を冷却することにより、拡径部を低温に維持することができるので、環状絶縁材が高温になることをより効果的に防止することができる。
【００１１】
また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記冷却流路は、前記電極ホルダ内の外周部をその長手方向に沿ってその上端部へ向かって前記冷却媒体を流通させる外周側流路と、前記外周側流路の内側を前記長手方向に沿って前記電極ホルダの下端部へ向かって前記冷却媒体を流通させる内周側流路とを有し、前記外周側流路の一部が前記拡径部内に形成されていることが好ましい。
この場合、冷却媒体が、電極ホルダ内の外周部を上端部へ向けて流通した後、その内側を下端部へ向けて流通することにより、電極ホルダを上端部まで効率よく冷却することができる。
【００１２】
また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記環状絶縁材が弾性を有する樹脂からなることが好ましい。この場合、底板部および電極ホルダの熱膨張差による環状絶縁材の破損が防止されるとともに、底板部と電極ホルダとの熱膨張差が環状絶縁体によって吸収され、シリコン芯棒の変位や析出した多結晶シリコンの破損が防止される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の多結晶シリコン製造装置によれば、電極ホルダに設けられた拡径部が、シリコン芯棒から環状絶縁材に至る輻射熱を遮断するとともに、環状絶縁材を冷却するので、環状絶縁材を反応時の熱から有効に保護することができ、環状絶縁材の絶縁性および弾性を良好に維持することができる。したがって、この環状絶縁材として合成樹脂等を使用することが可能であり、底板部と電極との間の絶縁を確保しつつ熱膨張差を吸収し得るなど、装置全体の健全性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】反応炉のベルジャを一部切欠いた斜視図である。
【図２】図1に示す反応炉の概略断面図である。
【図３】図２に示す反応炉の１本用電極を示す拡大断面図である。
【図４】図２に示す反応炉の２本用電極の要部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の多結晶シリコン製造装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明が適用される多結晶シリコン製造装置の全体図であって、該多結晶シリコン製造装置の反応炉１は、炉底を構成する底板部２と、この底板部２上に脱着自在に取り付けられた釣鐘形状のベルジャ３とを具備している。底板部２の上面はほぼ平坦な水平面に形成される。ベルジャ３は、全体として釣鐘形状をしていて、天井がドーム型であるので、その内部空間は中央部が最も高く外周部が最も低く形成されている。また、底板部２及びベルジャ３の壁はジャケット構造（図示略）とされ、冷却水によって冷却されるようになっている。
【００１６】
底板部２には、生成される多結晶シリコンの種棒（シード）となるシリコン芯棒４が取り付けられる複数の電極ユニット５と、クロロシランガスと水素ガスとを含む原料ガスを炉内に噴出するための噴出ノズル（ガス供給口）６と、反応後のガスを炉外に排出するためのガス排出口７とがそれぞれ複数設けられている。
【００１７】
原料ガスの噴出ノズル６は、各シリコン芯棒４に対して均一に原料ガスを供給することができるように、反応炉１の底板部２の上面のほぼ全域に分散して適宜の間隔をあけながら複数設置されている。これら噴出ノズル６は、反応炉１の外部の原料ガス供給源８に接続されている。また、ガス排出口７は、底板部２の上の外周部付近に周方向に適宜の間隔をあけて複数設置され、外部の排ガス処理系９に接続されている。電極ユニット５には、電源回路１０が接続されている。底板部２はジャケット構造とされ、その内部に冷却流路（図示せず）が形成されている。
【００１８】
また、シリコン芯棒４は、下端部が電極ユニット５内に差し込まれた状態に固定されることにより、上方に延びて立設されており、そのうちの二本ずつを対として連結するように、上端部に１本の短尺の連結部材１２が取り付けられている。この連結部材１２もシリコン芯棒４と同じシリコンによって形成される。これら二本のシリコン芯棒４とこれらを連結する連結部材１２とによって、全体としてΠ字状となるようにシード組み立て体１３が組み立てられ、これらシード組み立て体１３は、電極ユニット５が反応炉１の中心から同心円状に配置されていることにより、全体としてほぼ同心円状に配置されている。
【００１９】
より具体的には、図２に示すように、反応炉１内に、前記電極ユニット５として、１本のシリコン芯棒４を保持する１本用電極ユニット５Ａと、２本のシリコン芯棒４を保持する２本用電極ユニット５Ｂとが配設されている。
これら１本用電極ユニット５Ａと２本用電極ユニット５Ｂとは、図２に示すように、例えば３組のシード組み立て体１３を一つのユニットとして直列に接続するように、そのユニットの列の端から、１個の１本用電極ユニット５Ａ、２個の２本用電極ユニット５Ｂ、１個の１本用電極ユニット５Ａの順に並べられている。この場合、各シード組み立て体１３は、４個の電極ユニット５Ａ，５Ｂの間をまたぐように３組設けられている。一つのシード組み立て体１３の両シリコン芯棒４は、隣接する異なる電極によってそれぞれ保持されている。
つまり、１本用電極ユニット５Ａにはシード組み立て体１３の２本のシリコン芯棒４のうちの１本が保持され、２本用電極ユニット５Ｂには、２組のシード組み立て体１３のシリコン芯棒４が１本ずつ保持されている。そして、列の両端の１本用電極ユニット５Ａに電源ケーブルが接続されて電流が流れるようになっている。このとき、２本用電極ユニット５Ｂにおいては、両電極４７の間がアーム部４２を経由して電流が流れる（図４参照）。
【００２０】
このように電極を２種類とし、シリコン芯棒４を１本保持する１本用電極ユニット５Ａとシリコン芯棒４を２本ずつ保持する２本用電極ユニット５Ｂとを設けることにより、すべてを１本ずつ保持する場合に比べて、電極ユニット数を少なくすることができ、その分、反応炉１の底板部２に形成される貫通孔も少なくすることができ、底板部２を剛構造に維持することができる。逆に言えば、少ない電極ユニット数で多くのシリコン芯棒４を保持することができるので、反応炉１内に多くのシリコン芯棒４を設置することができ、生産性を高めることができる。また、電極ユニット数が少ないことから、底板部２の下方に配置される冷却配管や電源ケーブルも少なくすることができ、そのメンテナンス作業性が向上する。
【００２１】
次に、各電極ユニットの構造の詳細について説明する。
まず、１本用電極ユニット５Ａについて説明する。図３に示すように、１本のシリコン芯棒４を保持している電極ユニット５Ａは、反応炉１の底板部２に形成した貫通孔２１内に挿入状態に設けられた電極ホルダ２２と、該電極ホルダ２２の上端部に設けられシリコン芯棒４を保持する電極２３とから構成されている。
【００２２】
電極ホルダ２２は、図３に示すように、ステンレス鋼等の導電材により全体として棒状に形成され、貫通孔２１内に上下方向に沿って挿入されたストレート状のロッド部２４の上端部に、該ロッド部２４よりも径が大きく内部に空間を有する中空円盤状の拡径部２５と、該拡径部２５の上面からさらに上方に突出するおねじ部２６とが一体に形成されている。また、ロッド部２４の下方には、底板部２から突出する位置におねじ部２８が形成されている。
【００２３】
電極ホルダ２２は中空に形成されており、その内部に、電極ホルダ２２の内径よりも小さい外径を有し、電極ホルダ２２の内部を外周側の空間と内周側（中心部）の空間とに隔てる内筒３０が、電極ホルダ２２と同軸状に備えられている。内筒３０の上端は電極ホルダ２２の上端内面に当接しており、この上端部には該内筒３０の内外を連通する開口部３０ａが形成されている。これにより、電極ホルダ２２の内部には、ロッド部２４からおねじ部２６にかけて、この内筒３０と電極ホルダ２２との間に形成された外周側流路２７Ａと、内筒３０内に形成された内周側流路２７Ｂとが開口部３０ａによって連通されてなる冷却流路２７が形成されている。この冷却流路２７には、冷却媒体が流通される。
【００２４】
内筒３０の外周面には、拡径部２５の内部空間に対応する位置において内筒３０に略直交するように、リング板３１が設けられている。このリング板３１によって、外周側流路２７Ａを流通する冷却媒体の流通方向が拡径部２５内に誘導される。また、内筒３０の外周面にはさらに、おねじ部２８に対応する位置において電極ホルダ２２の内周面と内筒３０の外周面との間隔を確保する板状のスペーサ３２が、内筒３０の軸線方向に沿って延設されている。
【００２５】
一方、電極ホルダ２２を挿入状態としている底板部２の貫通孔２１は、下部がストレート部２１Ａ、上部が上方に向けて漸次拡径するテーパ部２１Ｂとされている。ストレート部２１Ａは、その内径が電極ホルダ２２のロッド部２４の外径よりも大きく形成されている。これにより、該ロッド部２４の周囲にリング状の空間が形成されている。テーパ部２１Ｂは、例えば垂直軸に対して５〜１５°の傾斜角に形成されている。テーパ部２１Ｂの上端開口部には、このテーパ部２１Ｂの最大内径よりもさらに拡径した座ぐり部３３が形成されている。
【００２６】
この貫通孔２１の内周面と電極ホルダ２２のロッド部２４との間に、環状絶縁材３４が電極ホルダ２２を囲むように設けられている。この環状絶縁材３４は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦA）に代表されるフッ素系樹脂等、弾性を有する高融点の絶縁樹脂により形成され、貫通孔２１のストレート部２１Ａに挿入されるつば付きスリーブ３５と、貫通孔２１のテーパ部２１Ｂに配置されるコーン部材３６との二つの部材から構成されている。例えば、環状絶縁材３４の材料として用いられるＰＴＦＥは、融点（ＡＳＴＭ規格：Ｄ７９２）３２７℃、曲げ弾性率（ＡＳＴＭ規格：Ｄ７９０）０．５５ＧＰａ、引っ張り弾性率（ＡＳＴＭ規格：Ｄ６３８）０．４４〜０．５５ＧＰａ、線膨張係数（ＡＳＴＭ規格：Ｄ６９６）１０×１０−５／℃である。
【００２７】
コーン部材３６は、その外面が貫通孔２１のテーパ部２１Ｂの内周面と同じ傾斜角度のテーパ状に形成され、底板部２の上方から貫通孔２１に挿入されてそのテーパ部２１Ｂの内面に当接させられている。このコーン部材３６の上端部の上面には、電極ホルダ２２の拡径部２５の下面が当接している。なお、拡径部２５は、その外径がコーン部材３６の最大外径すなわち上端部の上面の外径に対してほぼ等しく設定されており、コーン部材３６（環状絶縁材３４）の上面全体を覆っている。なお、拡径部２５と座ぐり部３３側面との距離が十分離れている場合等は、冷却効果を高めるために拡径部２５を若干大きくし、拡径部２５と座ぐり部３３側面との距離が近い場合は、短絡しないように拡径部２５を若干小さくすることも可能である。
コーン部材３６の外周面および上端面の内周部には、それぞれＯリング４３が設けられている。これらＯリング４３によって、コーン部材３６と電極ホルダ２２および底板部２との間の気密性すなわち反応炉１の貫通孔２１における気密性が保持される。
【００２８】
つば付きスリーブ３５は、その下端部に一体に形成されたつば部３７が反応炉１の底板部２の裏面に当接するように、ストレート部２１Ａに挿入されている。つば部３７は、電極ホルダ２２のおねじ部２８にねじ込まれたナット３８により、一対のステンレス（ＳＵＳ３０４）製のリングワッシャ３９ａおよびリングワッシャ３９ａ間に配置されたステンレス（ＳＵＳ６３１）製の皿バネ３９ｂを介して、その下面が底板部２の裏面に、皿バネ３９ｂによる適切な圧力で押圧されている。
このナット３８を締め付けることにより、拡径部２５とナット３８との間隔が小さくなるので、電極ホルダ２２が底板部２に対して下方に引っ張られ、拡径部２５とナット３８との間に環状絶縁部材３４が挟持されるとともに、その挟持力によって貫通孔２１のテーパ部２１Ｂの内周面にコーン部材３６の外周面が押し付けられ、これら環状絶縁材３４と電極ホルダ２２とが底板部２に一体的に固定される。このとき、電極ホルダ２２の拡径部２５の下面の高さ位置（底板部２の表面からの突出高さ）を確認しながら、拡径部２５の下部が底板部２に接近してこれらの間に電気的短絡が生じないように、ナット３８のねじ込み量が調節される。
また、皿バネ３９ｂおよび環状絶縁材３４（樹脂製のつば付スリーブ３５およびコーン部材３６）の弾性変形により、電極ホルダ２２と底板部２との間の上下方向の相対移動が許容され、電極ホルダ２２と底板部２との熱膨張差が吸収される。
【００２９】
この固定状態において、環状絶縁材３４のコーン部材３６の上端部は、貫通孔２１のテーパ部２１Ｂよりわずかに上方に突出して座ぐり部３３内に臨ませられている。このため、コーン部材３６は、その上端部が座ぐり部３３の底面から突出し、かつ座ぐり部３３の上端部よりも突出しないように、上端部の外径がテーパ部２１Ｂの最大外径よりも大きく設定されている。
【００３０】
一方、電極２３は、カーボン等によって全体として円柱状に形成され、その下端部に電極ホルダ２２のおねじ部２６にねじ込まれるめねじ部４３を有し、その上端部にシリコン芯棒４を挿入状態に固定する孔２３ａが軸心に沿って形成されている。
【００３１】
ここで、１本用電極ユニット５Ａに形成された冷却流路２７について説明する。冷却媒体は、図３に示すように、電極ホルダ２２の下端部に設けられた流入口２７ａを通じて、外周側流路２７Ａに流入し、上方へと流通する。そして、冷却媒体はリング板３１によって誘導されて拡径部２５内を流通した後、おねじ部２６の内部すなわち電極２３近傍に到達する。冷却媒体は、外周側流路２７Ａ内を電極ホルダ２２の上端部内面に接触するまで充満すると、内筒３０の上端部に設けられた開口部３０ａから内筒３０内へと流入し、内筒３０の内部すなわち内周側流路２７Ｂを下方へ向けて流通し、内筒３０の下端部に設けられた流出口２７ｂから電極ホルダ２２の外部へと流出する。つまり、冷却媒体は、外周側流路２７Ａを流通する間に比較的低温の拡径部２５を冷却した後、比較的高温の電極２３近傍を冷却して、内周側流路２７Ｂを通じて電極ホルダ２２から排出される。
【００３２】
次に、２本用電極ユニット５Ｂについて説明する。２本用電極ユニット５Ｂは、図４に拡大して示すように、反応炉１の底板部２に形成した貫通孔２１内に挿入状態に設けられた電極ホルダ４６と、該電極ホルダ４６の上端部に設けられた電極４７とを備える構成とされている点は、１本用電極ユニット５Ａと同様の構成であるが、電極ホルダ４６が上端部で二股状に分岐しており、その両端部にそれぞれ電極４７が設けられている。
【００３３】
電極ユニット５Ｂの電極ホルダ４６は、ステンレス鋼等の導電材により形成され、全体として棒状をなすロッド部４１と、該ロッド部４１の上端に直交するアーム部４２とが一体に形成された構成とされている。ロッド部４１の長さ方向の途中位置には、中空環状の拡径部４５が取り付けられているとともに、底板部２の下面から突出した位置に、第１実施形態におけるおねじ部２８と同様のおねじ部４６ａが形成されている。
【００３４】
この電極ホルダ４６を挿入状態としている底板部２の貫通孔２１（ストレート部２１Ａ，テーパ部２１Ｂ）、貫通孔２１の上端開口部に形成された座ぐり部３３、貫通孔２１の内周面と電極ホルダ４６のロッド部４１との間に設けられた環状絶縁材３４（つば付きスリーブ３５，コーン部材３６）、ロッド部４１のおねじ部４６ａに螺合したナット部材３８およびリングワッシャ３９ａ等については、１本用電極ユニット５Ａと同様であるのでここでは説明を省略する。
【００３５】
電極ホルダ４６のアーム部４２は、ロッド部４１の上端から左右方向にそれぞれ水平に延びることにより、ロッド部４１とともにＴ字をなしており、その左右両端部をそれぞれ垂直方向に貫通して電極４７を螺合させるめねじ孔４２ａが形成されている。電極４７は、このめねじ孔４２ａに螺合されてアーム部４２上部に露出している。アーム部４２上の電極４７の基端部には、ナット部材４４が取り付けられている。ナット部材４４は、カーボン等によって全体として円柱状に形成され、その内周部に電極４７に螺合するめねじ部が形成されている。
【００３６】
アーム部４２には、左右方向に延びるストレート状内部空間４２ｂと、各めねじ孔４２ａの外周をＣ字状に囲み、それぞれ前記ストレート状内部空間４２ｂに連通している円弧状内部空間４２ｃとが形成されている。ストレート状内部空間４２ｂは、第３仕切板４８Ｃによって上下に区画されている。
【００３７】
電極ホルダ４６のロッド部４１の上部空間は、前記第３仕切板４８Ｃに接続する第２仕切板４８Ｂによって左側空間４１ｃと右側空間４１ｄとに区画されている。この第２仕切板４８Ｂの下端には、ロッド部４１の軸線方向に略直交してロッド部４１内を上下に区画する円板状の第１仕切板４８Ａが接続している。この第１仕切板４８Ａには、第２仕切板４８Ｂの右側にのみ開口した貫通孔４８ａが形成されている。さらにロッド部４１には、第２仕切板４８Ｂの下側に設けられた第１開口部４１ａと、第２仕切板４８Ｂの上側かつ第１開口部４１ａに対して軸線を挟んで１８０°反対側に設けられた第２開口部４１ｂとが形成されている。
【００３８】
拡径部４５は、ロッド部４１の外周面に嵌合することによりロッド部４１の外周面との間に環状空間４５ｂを形成している環状部材である。この拡径部４５内の環状空間４５ｂは、第１仕切板４８Ａの下方に開口する第１開口部４１ａおよび第１仕切板４８Ａの上方に開口する第２開口部４１ｂを介して、ロッド部４１内に連通している。また、拡径部４５の上面外周部には、周状の壁部４５ａが形成されている。
【００３９】
さらに、この第１仕切板４８Ａの下面には、貫通孔４８ａを通じて右側空間４１ｄに連通する内筒４９が、ロッド部４１と略同軸状に取り付けられている。この内筒４９は、第１仕切板４８Ａの下方においてロッド部４１の内部を外周側の空間（外周側流路４０Ａ）と内周側の空間（内周側流路４０Ｂ）とに隔てている。
【００４０】
このように２本用電極ユニット５Ｂが構成されることにより、電極ホルダ４６内には、ロッド部４１下部の外周側流路４０Ａおよび内周側流路４０Ｂ、拡径部４５の環状空間４５ｂ、ロッド部４１上部の左側空間４１ｃおよび右側空間４１ｄ、アーム部４２のストレート状空間４２ｂおよび円弧状空間４２ｃによる冷却流路４０が形成される。
冷却流路４０において、冷却媒体は、電極ホルダ４６の下端部から内筒４９の外周面とロッド部４１の内周面との間に形成された外周側流路４０Ａに流入し、上方へと流通する。第１仕切板４８Ａに到達すると、冷却媒体はこの第１仕切板４８Ａに遮られて第１開口部４１ａを通じて拡径部４５内の環状空間４５ｂへと流入し、拡径部４５を冷却した後、第２開口部４１ｂを通じて第１仕切板４８Ａの上側かつ第２仕切板４８Ｂの左側、すなわち左側空間４１ｃへと流通する。
左側空間４１ｃへと流入した冷却媒体は、第２仕切板４８Ｂおよび第３仕切板４８Ｃによって、アーム部４２のストレート状内部空間４２ｂの左下部から左側の円弧状内部空間４２ｃへと誘導された後、ストレート状内部空間４２ｂにおいて第３仕切板４８Ｃの上側を流通し、右側の円弧状内部空間４２ｃを通じてストレート状内部空間４２ｂの右下部へと誘導される。冷却媒体は、この間に電極４７近傍を冷却する。そして、第２仕切板４８Ｂに沿って右側空間４１ｄを流通して第１仕切板４８Ａに到達すると、冷却媒体は貫通孔４８ａを通じて内筒４９内の内周側流路４０Ｂに流入し、電極ホルダ４６から排出される。
【００４１】
このように構成される多結晶シリコン製造装置において、各電極ユニット５（５Ａ，５Ｂ）からシリコン芯棒４に通電してシリコン芯棒４を抵抗発熱状態とするとともに、各シリコン芯棒４どうしの間でも、隣接するシリコン芯棒４からの輻射熱を受けて加熱され、それらが相乗して高温状態となり、この高温状態のシリコン芯棒４の表面に接触した原料ガスが反応して多結晶シリコンを析出する。
【００４２】
このシリコン芯棒４からの輻射熱は反応炉１の底板部２上の各電極ユニット５Ａ，５Ｂにも作用し、熱に弱い環状絶縁材３４も、上端部の一部が座ぐり部３３内で露出しているために熱の影響を受けることが考えられる。しかしながら、この環状絶縁材３４の上端部の上面には、図３および図４に示すように、電極ホルダ２２の拡径部２５および電極ホルダ４６の拡径部４５がそれぞれ覆い被さるように配置されているので、この上端面に直接作用する輻射熱は少なくなる。しかも、電極ホルダ２２，４６は内部を流通する冷却媒体によって冷却されていることから、環状絶縁材３４も有効に冷却される。特に、環状絶縁材３４は、その上端部の上面を覆う拡径部２５，４５の内部に設けられた空間に冷却媒体が流通することにより有効に冷却される。
このように、高温の反応炉１内においても環状絶縁材３４は高温による変形や劣化等が抑制され、その弾性が維持されるので、各部材の熱変形を吸収でき、応力の作用を抑えることができ、設備の機能が適切に維持されうる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、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。
たとえば、電極ホルダの拡径部は、必ずしも環状絶縁材の上端面の上面全体を覆うものでなくても、環状絶縁材の変形や劣化等を防ぐことができる程度に、前記上面の少なくとも一部を覆うように設けられてもよい。
また、前記実施形態においては、冷却流路は１系統のみ設けているが、拡径部を冷却するための冷却流路と電極近傍を冷却するための冷却流路とを別々に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  反応炉
２  底板部
４  シリコン芯棒
５，５Ａ，５Ｂ  電極ユニット
２１  貫通孔
２２，４６  電極ホルダ
２３，４７  電極
２５，４５  拡径部
２７，４０  冷却流路
２７Ａ，４０Ａ  外周側流路
２７Ｂ，４０Ｂ  内周側流路
３４  環状絶縁材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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