(57)【要約】      （修正有）【課題】多結晶シリコンの製造反応炉に設置された電極まわりの液滴の流下を阻止し、液滴の析出と堆積による短絡を防止する。【解決手段】多結晶シリコンの製造反応炉に設置された電極に板材を装着し、該板材が電極まわりに張り出すように設けることを特徴とする電極の短絡防止方法、および、側方に開口する凹部を有する板材によって形成されており、該凹部が電極の軸まわりに装入されることによって該板材が電極まわりに張り出して装着され、電極まわりの液滴の流下を阻止することを特徴とする電極の短絡防止板。【選択図】図１
2007107030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶シリコンの製造反応炉に設置された電極に板材を装着し、該板材が電極まわりに張り出すように設けることによって、電極まわりの液滴の流下を阻止し、液滴の析出と堆積による短絡を防止することを特徴とする電極の短絡防止方法。
【請求項２】
側方に開口する凹部を有する板材によって形成した短絡防止板を少なくとも二枚用い、これら短絡防止板の開口凹部の向きが重ならないように、該短絡防止板を上下に重ねて電極に装着し、該短絡防止材が電極まわりに張り出すように設けることによって、電極まわりの液滴の流下を阻止する請求項１に記載する電極の短絡防止方法。
【請求項３】
電極と反応炉との間に介設されている絶縁材の上側に短絡防止板を設けて、電極まわりの液滴の流下を阻止する請求項１または２に記載する電極の短絡防止方法。
【請求項４】
多結晶シリコンの製造反応炉に設置された電極に装着される短絡防止板であって、側方に開口する凹部を有する板材によって形成されており、該凹部が電極の軸まわりに装入されることによって該板材が電極まわりに張り出して装着され、電極まわりの液滴の流下を阻止することを特徴とする電極の短絡防止板。
【請求項５】
カーボン製の板材によって形成された請求項４に記載する電極の短絡防止板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーメンス法による多結晶シリコン製造炉に設置される電極の短絡を防止する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体級多結晶シリコンは従来から主にシーメンス法によって製造されている。この製造装置の一例を図３に示す。図に示するように、反応炉１０は炉底２０を覆うようにベルジャ３０が設けられており、内部が密閉されている。炉内には種棒となる逆Ｕ字型のシリコン芯材（シード）５０が複数本立設されており、該芯材５０の両基端部は炉底部の電極６０にホルダー６１を介して支えられている。炉底２０には、炉内の芯材に向かって原料ガスを供給するノルズ７０が設けらてれいる。ノズル７０の個数は複数のシリコン芯材５０に対して均一に原料ガスが供給されるように配置されている。これらのノズル７０は原料ガスの供給管路９０に接続しており、供給管路９０は流量調整弁９２を介して原料ガスの供給源に通じている。原料ガスは供給管路９０を経てノズル７０に送られ、炉内に供給される。また、反応炉１０には排ガスの排出口９３が設けられており、排出口９３は排出管路９４に接続している。
【０００３】
シリコン芯材５０は電極６０およびホルダー６１を通じて通電され、表面が１０００℃以上に赤熱される。炉内に供給された原料ガスは、赤熱したシリコン芯材１１の表面に接触して熱分解ないし水素還元され、シード５０の表面に多結晶シリコンを析出する。この反応が進行して多結晶シリコン棒に成長する（特許文献１）。
【０００４】
このように、シリコン芯材には電極およびホルダーを通じて大量の電流が流れるので、炉底に設けられている電極は反応炉本体に対して絶縁を確保する必要がある。そこで、電極と反応炉との間には絶縁材が設けられている。さらに、電極は赤熱した芯材からの放熱に対して保護するために、電極の内部には冷却水が流れる構造が形成されており、電極および絶縁材が水冷されている（特許文献２）。
【特許文献１】特許第２８６７３０６号公報
【特許文献２】特表２００２−５０８２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
炉内でトリクロロシランなどのクロロシラン類の原料ガスが反応してシリコン心材表面に多結晶シリコンを析出させる際に、シリコン析出時の副生物であるクロロシランポリマーが凝縮し、流れ落ちて電極や絶縁材に付着する場合がある。このポリマーはシリコン心材からの放射熱を受けて多結晶シリコンに転化して電極や絶縁材およびその周囲に付着し、この付着したシリコンによって電極とその周囲の炉本体との間で短絡が生じ、電源接地のトラブルを招くことがある。
【０００６】
本発明は、多結晶シリコン製造における従来の上記問題を解決したものであり、反応炉に設置した電極の短絡を防止する方法と手段を提供する。本発明の短絡防止方法ないし手段は既存の反応炉の構造を変更せずに容易に実施することができ、確実な短絡防止効果を得ることができるので、安定操業の確保、および生産性の向上に有用である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成を有する電極短絡防止方法と短絡防止手段に関する。
（１）多結晶シリコンの製造反応炉に設置された電極に板材を装着し、該板材が電極まわりに張り出すように設けることによって、電極まわりの液滴の流下を阻止し、液滴の析出と堆積による短絡を防止することを特徴とする電極の短絡防止方法。
（２）側方に開口する凹部を有する板材によって形成した短絡防止板を少なくとも二枚用い、これら短絡防止板の開口凹部の向きが重ならないように、該短絡防止板を上下に重ねて電極に装着し、該短絡防止材が電極まわりに張り出すように設けることによって、電極まわりの液滴の流下を阻止する上記(１)に記載する電極の短絡防止方法。
（３）電極と反応炉との間に介設されている絶縁材の上側に短絡防止板を設けて、電極まわりの液滴の流下を阻止する上記(１)または(２)に記載する電極の短絡防止方法。
（４）多結晶シリコンの製造反応炉に設置された電極に装着される短絡防止板であって、側方に開口する凹部を有する板材によって形成されており、該凹部が電極の軸まわりに装入されることによって該板材が電極まわりに張り出して装着され、電極まわりの液滴の流下を阻止することを特徴とする電極の短絡防止板。
（５）カーボン製の板材によって形成された上記(４)に記載する電極の短絡防止板。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、反応炉の電極に短絡防止材を装着し、好ましくは絶縁材よりも上側に装着し、該短絡防止板が電極まわりに張り出すように設けるので、原料ガスの反応によって副生するクロロシランポリマーの液滴の流下が短絡防止板によって阻止され、電極および絶縁材と炉底との間に流れ込まないので、この部分に析出するシリコン量が大幅に低減され、従って、電極と炉底との間の短絡を確実に防止することができる。
【０００９】
短絡防止板を電極まわりに張り出すように設けるので、短絡防止板より下側の部分には原料ガスが触れ難くなり、またシリコン心材から受ける放射熱も減少するので、絶縁材に析出するシリコン量が大幅に減少する。
【００１０】
本発明の短絡防止方法ないし防止手段は、短絡防止板を電極に装着するだけであり、反応炉の構造を変更する必要がないので、容易に実施することができる。また、短絡防止板は側方に開口する凹部を設けた板材であるので、容易に製造することができ、しかも確実な短絡防止効果を得ることができる。さらに、この短絡防止板は着脱自在であり、この上側に多結晶シリコンが析出して堆積量が多くなったときには容易に交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の短絡防止方法と手段について、図面を参照して具体的に説明する。
本発明の短絡防止方法は、多結晶シリコンの製造反応炉に設置された電極に板材を装着し、該板材が電極まわりに張り出すように設けることによって、電極まわりの液滴の流下を阻止し、液滴の析出と堆積による短絡を防止することを特徴とする電極の短絡防止方法である。
【００１２】
本発明の短絡防止板は、上記短絡防止方法に用いるものであって、側方に開口する凹部を有する板材によって形成されており、該凹部が電極の軸まわりに装入されることによって該板材が電極まわりに張り出して装着され、電極まわりの液滴の流下を阻止することを特徴とする電極の短絡防止板である。
【００１３】
本発明の短絡防止板とその装着状態を図１および図２に示す。図示するように、反応炉１０の炉底２０を貫通して電極６０が設けられており、電極６０と炉底２０との間には絶縁材４０が介設されている。電極６０の先端にはホルダー６１が形成されており、該ホルダー６１にはシリコン心材５０が差し込まれている。該シリコン心材５０は、図３に示すように、炉内に逆Ｕ字型に設置されており、その両端部は上記ホルダー６１によって電極６０に支持されている。
【００１４】
絶縁材４０の上側の電極まわりに本発明の短絡防止板８０が装着されている。短絡防止板８０は、図２に示すように、側方に開口する凹部８１を有する板材によって形成されている。開口凹部８１の大きさは電極６０の外径に対応しており、該開口凹部８１に電極６０を嵌合することによって短絡防止板８０を電極の軸まわりに張り出して装着させる。
【００１５】
短絡防止板８０は電極３０の軸まわりに十分に張り出した状態を形成すればよいので、その外周部の形状は限定されず、丸形、角形、または多角形の何れででもよい。短絡防止板８０は反応炉１０の炉内に設置されるので、炉内の汚染を生じないように、その材質は電極６０やホルダー６１と同様にカーボン等が好ましい。また、短絡防止板８０の板厚は任意であり十分な強度が得られる板厚であれば良い。なお、電極６０に嵌合した短絡防止板８０を安定に装着させるには、電極６０の側面に突起（図示省略）を設け、この突起で短絡防止板８０を支持させると良い。
【００１６】
短絡防止板８０には開口凹部８１が設けられているので、電極６０に装着したときに、この部分を通じて液滴が流下しないように、短絡防止板８０を少なくとも二枚用い、これら短絡防止板８０の開口凹部８１の向きが重ならないように、該短絡防止板８０を上下に重ねて電極６０に装着させると良い。図１は二枚の短絡防止板８０を用いた例である。
【００１７】
また、短絡防止板８０を電極６０に装着させる際、電極６０と反応炉１０との間に介設されている絶縁材４０よりも上側の部分に短絡防止板８０を設けるのが好ましい。図１に示す例では、絶縁材４０の上端に接して短絡防止板８０が装着されている。絶縁材４０よりも上側に短絡防止板８０を設けることによって、副生ポリマーの液滴が絶縁材４０に接触しないように、該液滴の流下を確実に防止することができる。
【００１８】
さらに、この短絡防止板は凹部８１の部分に電極６０を嵌合して装着するので、着脱自在であり、短絡防止板の上側に多結晶シリコンが析出して堆積量が多くなったときには容易に交換することができる。
【００１９】
原料ガスの反応によって副生したクロロシランポリマーの液滴は、短絡防止板によって流下が阻止され、一部は蒸発する。さらに短絡防止板よりも下側の部分は短絡防止板によって覆われた状態になるので、短絡防止板より下側の部分には原料ガスが触れ難くなり、さらに、シリコン芯材から受ける放射熱が少なくなるので、この部分では原料ガスが多結晶シリコンに転化し難くくなる。従って、多結晶シリコンが殆ど析出しないので電極の短絡が確実に防止される。
【実施例】
【００２０】
短絡防止板を電極まわりに張り出して設けた反応炉を用いて多結晶シリコンを製造した。一枚の短絡防止板を用いた場合（実施例１）、二枚の短絡防止板を開口凹部が重ならないように上下に設けた場合（実施例２）について、短絡発生率を表１に示した。また、短絡防止板を用いない場合を比較例として示した。実施例１では短絡発生率が比較例の概ね１／４以下であり、実施例２では短絡が発生せず、いずれも確実に短絡が防止されている。
【００２１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の短絡防止板の装着状態を示す説明図
【図２】本発明の短絡防止板の平面図
【図３】多結晶シリコン製造装置の概略模式図
【符号の説明】
【００２３】
１０−反応炉、３０−ベルジャ、５０−シリコン芯材、４０−絶縁材、６０−電極、６１−ホルダー、７０−原料ガス供給ノズル、８０−短絡防止板、８１−開口凹部、９０−原料ガス供給管路、９２−流量調整弁、９３−排出口、９４−排出管路。
【図１】
2007107030.tif 000004
【図２】
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【図３】
2007107030.tif 000006