(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応炉の壁の開口部に設けた覗き窓ユニットを通じて炉内を覗き込むことができる多結晶シリコン製造装置であって、
前記覗き窓ユニットは、前記開口部に対応して内側窓板及び外側窓板を間隔をあけて固定するハウジング枠と、前記開口部を閉じる閉鎖位置と開口部を開放させる開放位置との間で前記ハウジング枠を回動可能に支持するヒンジと、前記ハウジング枠及び両窓板により囲まれた空間部に冷却水を循環させる給排水管とを具備することを特徴とする多結晶シリコン製造装置。
【請求項２】
前記覗き窓ユニットのハウジング枠は、筒状体と、該筒状体の一端に配置され前記開口部の周縁に接する内側環状端板と、前記筒状体の他端に配置された外側環状端板とから構成され、
前記内側環状端板の外面に前記内側窓板が着脱可能に固定されるとともに、前記外側環状端板の外面に前記外側窓板が着脱可能に固定され、
前記内側窓板は、外側環状端板の内側開口よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン製造装置。
【請求項３】
前記反応炉の壁の内部には、冷却水を流通させる流路が前記開口部の周囲を囲むように形成されるとともに、該流路における前記開口部の近傍位置に冷却水を供給する炉壁用給水管が接続されていることを特徴とする請求項１又は２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、反応炉内で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係り、その反応炉に覗き窓ユニットが設けられた多結晶シリコン製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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製造装置が知られている。この多結晶シリコン製造装置では、反応炉内に種棒となるシリコン芯棒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方法である。
【０００３】
このような多結晶シリコン製造装置では、製造時には反応炉内が１０００℃付近にも達するため、反応炉の壁全体がジャケット構造となっていて、ジャケット内に冷却水を流通させるようにしている。この場合、反応炉の壁には反応中の炉内状況を観察するために、覗き窓が設けられているが、この覗き窓は、ジャケットにより二重構造とされた内側炉壁の開口部と外側炉壁の開口部とに、石英等からなる円形の窓板をそれぞれ取り付けた二重構造とし、その間に冷却水が流通できる構造となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７４９４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、覗き窓の付近は、作業員が顔を近づけて内部を覗き込むところであり、安全のために、覗き窓を適切に冷却する必要がある。上記特許文献１に示される多結晶シリコン製造装置では、ジャケット内を流通する冷却水が反応炉の熱を受け、さらに覗き窓付近で冷却水の流れが乱れるため局所的に冷却水の流れが滞る場所が発生し、覗き窓の冷却効率が低下するという問題があった。また、反応中に発生したシリコン粉末やクロロシランポリマー類が覗き窓内部に堆積する。これらは不透明であるため、堆積が進行すると内部観察ができなくなる。従って反応終了後に内部を掃除するなど、メンテナンス作業の必要がある。上記特許文献１に示される多結晶シリコン製造装置ではメンテナンス時は、反応炉の内部に作業員が入ってメンテナンスを行う必要があり、その作業効率が悪いという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、覗き窓の冷却効率を高め、かつメンテナンス作業を容易に行うことができる多結晶シリコン製造装置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】
【０００６】
本発明の多結晶シリコン製造装置は、反応炉の壁の開口部に設けた覗き窓ユニットを通じて炉内を覗き込むことができる多結晶シリコン製造装置であって、前記覗き窓ユニットは、前記開口部に対応して内側窓板及び外側窓板を間隔をあけて固定するハウジング枠と、前記開口部を閉じる閉鎖位置と開口部を開放させる開放位置との間で前記ハウジング枠を回動可能に支持するヒンジと、前記ハウジング枠及び両窓板により囲まれた空間部に冷却水を循環させる給排水管とを具備することを特徴とする。
【０００７】
この多結晶シリコン製造装置では、覗き窓ユニットを反応炉の壁とは別に区画して給排水管を設けたので、この給排水管を介して供給された冷却水によって直接、覗き窓ユニットの窓板部分を冷却することができる。従来例のように反応炉のジャケットと一体になった覗き窓であると、覗き窓の部分を冷却するまでの間に反応炉の熱を受けて冷却水の冷却能力が低下するが、本発明の構造のように、覗き窓ユニットに給排水管を設けたことにより、冷却効率が高められる。
【０００８】
また、覗き窓ユニットをヒンジによって開閉可能としたので、このヒンジの回転軸で開閉することによって反応炉内の覗き窓内面のメンテナンスを行うことができ、従来の覗き窓のように作業員が内部に入り込むことなく、メンテナンス作業を行うことができる。
【０００９】
また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記覗き窓ユニットのハウジング枠は、筒状体と、該筒状体の一端に配置され前記開口部の周縁に接する内側環状端板と、前記筒状体の他端に配置された外側環状端板とから構成され、前記内側環状端板の外面に前記内側窓板が着脱可能に固定されるとともに、前記外側環状端板の外面に前記外側窓板が着脱可能に固定され、前記内側窓板は、外側環状端板の内側開口よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
この多結晶シリコン製造装置では、反応炉の壁から覗き窓ユニットを取り外した後、内側環状端板をテーブル等の上に載せた状態として、その上方からの作業によって、外側窓板を取り外し、次いで外側環状端板の内側開口から内側窓板を取り外すことができ、一方向から着脱作業を実施することができる。
【００１１】
また、本発明の多結晶シリコン製造装置において、前記反応炉の壁の内部には、冷却水を流通させる流路が前記開口部の周囲を囲むように形成されるとともに、該流路における前記開口部の近傍位置に冷却水を供給する炉壁用給水管が接続されていることを特徴とする。
【００１２】
この多結晶シリコン製造装置では、反応炉の壁の内部を流通する冷却水を開口部の近傍から供給するようにしているから、開口部周りが効率よく冷却され、覗き窓ユニットの冷却効率をより高めることができる。
【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、反応炉とは別に覗き窓ユニットを直接冷却することができるので、冷却効率が高まり、覗き窓を通じて内部を確認する作業員に対する作業安全性を高めることができる。また、その覗き窓ユニットは、ヒンジによって、炉壁開口部を閉じる閉鎖位置と該炉壁開口部を開口させる開放位置との間でハウジング枠を回動可能としたので、このヒンジの部分で開閉することにより、反応炉内の覗き窓内面のメンテナンスを行うことができ、従来の覗き窓のように作業員が内部に入り込むことなく、メンテナンス作業を行うことができ、作業性が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る多結晶シリコン製造装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
本実施形態の多結晶シリコン製造装置において、図７の符号１で示すものは反応炉であり、この反応炉１の壁２は二重構造とされ、内部に冷却水を流通させる流路３が形成されている。また、その壁２の複数個所に、炉内を覗き込むことができる開口部４を中央部に有する環状の窓プレート５が一体に設けられており、その窓プレート５に、覗き窓ユニット１０が開閉可能に設けられている。図１は覗き窓ユニット１０が閉じられた状態を示す全体斜視図であり、図２は覗き窓ユニット１０が開かれた状態を示す全体斜視図である。
【００１５】
この覗き窓ユニット１０は、図３に分解して示したように、開口部４に対応するように２枚の窓板１１・１２を一定の間隔をおいて固定するハウジング枠１３と、炉壁２の開口部４を閉じる閉鎖位置（図１、図５参照）と開放させる開放位置（図２、図６参照）との間でハウジング枠１３を開閉させるヒンジ１４（図１、図４〜図６参照）と、ハウジング枠１３及び２枚の窓板１１・１２によって囲まれた空間部１５に対して冷却水を循環させる給水管１６及び排水管１７とを具備している。
【００１６】
覗き窓ユニット１０のハウジング枠１３は、給水管１６及び排水管１７を通じて給排水された冷却水が循環される筒状体１８と、該筒状体１８の一端に固定された内側環状端板１９と、筒状体１８の他端に固定された外側環状端板２０とから構成され、内側環状端板１９の外面に、その中央の開口１９ａを覆うように内側窓板１１が固定され、外側環状端板２０の外面に、その中央の開口２０ａを覆うように外側窓板１２が固定されている。
【００１７】
内側環状端板１９は、炉壁２における窓プレート５の開口部４を閉鎖する閉鎖位置にある場合（図１、図５参照）に開口部４の周縁に接するように配置され、この窓プレート５に接触する側の内側環状端板１９の中央の開口１９ａの周囲に、Ｏリング等のシールリング２１が設けられている。また、開口部４への当接面とは反対側、つまり炉壁２の窓プレート５に取り付けたときに外側に向けられる外面に、内側窓板１１が固定されるリング状の台座２２と、この台座２２に対してボルト（符号Ａで示す位置に締結される）を介して内側窓板１１を固定するための窓板押さえ２３とが備えられている。これら内側環状端板１９、台座２２、窓板押さえ２３の中央の開口１９ａ，２２ａ，２３ａは同一軸線（符号Ｍ）に沿って配置されるようになっている。また、台座２２と窓板押さえ２３との対向部には窓板１１を嵌合する凹部２４がそれぞれ形成され、この凹部２４での嵌合によって台座２２上に窓板１１が位置決めかつ保持される。
【００１８】
一方、外側環状端板２０は、筒状体１８の外側の端面に固定されており、該外側環状端板２０の外面には、その中央の開口２０ａの周囲を囲むようにＯリング等のシールリング２５が設けられるとともに、その上からボルト（符号Ｂで示す位置に締結される）を介して重ね合わされるように固定されるカバープレート２６と、該カバープレート２６上にボルト（符号Ｃで示す位置に締結される）を介して外側窓板１２を固定するための窓板押さえ２７とが備えられている。また、これら外側環状端板２０、カバープレート２６、窓板押さえ２７の中央の開口２０ａ，２６ａ，２７ａは、前述の軸線（符号Ｍ）と同一線上に配置されている。カバ―プレート２６と窓板押さえ２７の対向する面には凹部２８がそれぞれ形成され、これら凹部２８内に窓板１２が嵌合されて保持される。この場合、外側環状端板２０の開口２０ａは、この外側環状端板２０の開口２０ａを経由して内側窓板１１及び内側の窓板押さえ２３を通過させ得るように、これら内側窓板１１及び窓板押さえ２３の外径よりも大きい内径に形成されている。
【００１９】
なお、両窓板１１，１２の両面にはそれぞれガスケット３０が配設され、これらガスケット３０により、内側窓板１１においては台座２２と窓板押さえ２３との間、外側窓板１２においてはカバープレート２６と窓板押さえ２７との間がそれぞれシールされるようになっている。
【００２０】
また、図１及び図４〜図６に示されるように、ハウジング枠１３を開閉させるヒンジ１４は、該ハウジング枠１３の側部と、反応炉１の炉壁２に一体の窓プレート５との間に設置されるものであって、垂直に配置されかつヒンジ１４の回転中心となる支持ボルト１４ａを中心として、炉壁２の開口部４を閉じる閉鎖位置（図１、図５参照）と開口部４を開放させる開放位置（図２、図６参照）との間でハウジング枠１３を開閉可能としている。なお、このようなハウジング枠１３の開閉は、図４〜図６に示すように、該ハウジング枠１３のカバープレート２６に固定された取っ手３１を作業員が把持することにより操作できるようになっている。
【００２１】
また、図３に符号３５で示すものは、ハウジング枠１３の内側環状端板１９を反応炉１の窓プレート５に締結するために窓プレート５に固定されたスタッドボルトであり、これらスタッドボルト３５が、ハウジング枠１３の内側環状端板１９に形成された位置決め孔３６にそれぞれ挿入され、ナット３７によって締結される構成である（図３の符号Ｄで示す位置で締結される）。なお、図１の符号３８は外側環状端板２０に固定されたスタッドボルト、符号３９は外側環状端板２０にカバープレート２６を固定するナット、符号４０はカバープレート２６に固定されたスタッドボルト、符号４１はカバープレート２６に窓板押さえ２７を固定するナットをそれぞれ示している。
【００２２】
また、図１〜図４に示されるように、ハウジング枠１３の筒状体１８の下部には該ハウジング枠１３の空間部１５に対して冷却水を供給するための給水管１６が接続され、また、該筒状体１８の上部には該ハウジング枠１３の空間部１５内の冷却水を外部に排出するための排水管１７が接続されており、これら給水管１６及び排水管１７での冷却水の給排出によって、該ハウジング枠１３の空間部１５に対して冷却水が循環されるようになっている。
【００２３】
一方、図１に符号４２で示すものは、反応炉１の壁２に冷却水を供給するための炉壁用給水管である。炉壁２は前述したように全体が二重壁のジャケット構造とされており、その内部の流路３に対して冷却水を給排水するための給水管及び排水管が適宜位置に接続されているが、この図１に示される炉壁用給水管４２は、特に開口部４の周囲に冷却水を供給するものである。
【００２４】
以上詳細に説明したように本実施形態に示される多結晶シリコン製造装置によれば、炉壁２の開口部４を形成する窓プレート５に覗き窓ユニット１０を設け、この覗き窓ユニット１０のハウジング枠１３と両窓板１１，１２とで囲まれた空間部１５に対して給水管１６及排水管１７を通じて冷却水を循環させるようにしたので、供給された冷却水により直接、覗き窓ユニット１０の窓板１１，１２を冷却することができる。したがって、この覗き窓ユニット１０では、反応炉のジャケットと一体になった従来の覗き窓のように、冷却水が反応炉１の熱を受けることがなく、給水管１６及び排水管１７を通じて給排水される冷却水により直接、覗き窓ユニット１０の窓板１１，１２を冷却することができるので、冷却効率が高まり、窓板１１，１２を通じて内部を確認する作業員に対する作業安全性を高めることができる。また、反応炉１の壁２に対しても、開口部４の回りに特別に冷却水を供給しているので、開口部４の回りが集中的に冷却され、覗き窓をより効率的に冷却することができる。
【００２５】
また、本実施形態に示される多結晶シリコン製造装置では、ヒンジ１４によって開口部４を閉じる閉鎖位置と開口部４を開口させる開放位置との間で、覗き窓ユニット１０のハウジング枠１３を開閉可能としたので、このヒンジ１４の部分から開くことにより、反応炉の内面側に向けられている内側の窓板１１の内面も外方に向けて露出させることができ、その部分の清掃等のメンテナンス作業を反応炉の外側から容易に行うことができる。
【００２６】
また、通常のメンテナンス作業はヒンジ１４から開閉して行われるが、オーバーホール等の場合は、ヒンジ１４の回転軸となる支持ボルト１４ａを取り外すことによって、開口部４から覗き窓ユニット１０全体を容易に取り外すことができる。その結果、反応炉のジャケットと一体になった従来の覗き窓のように、メンテナンスのために一つ一つ部品を取り外すことなく、覗き窓ユニット単位で取り外し及び分解などのメンテナンス作業を行うことができ、その作業効率を向上させることができる。この場合、ハウジング枠１３に取っ手３１を設けたので、その開閉作業を容易にすることができる。
【００２７】
そして、窓プレート５から取り外したハウジング枠１３は、その内側環状端板１９を下に向けてテーブル等の上に載置し、上方から各部材の取り外し作業を行うのであるが、外側環状端板２０の開口２０ａが内側窓板１１及びその窓板押さえ２３の外径よりも小さい内径に形成されているので、外側の窓板押さえ２７を外して外側窓板１２を取り外した後は、外側環状端板２０の中央開口２０ａから内側環状端板１９の上の窓板押さえ２３を外して内側窓板１１を取り外すことができる。ハウジング枠１３の一方向のみから着脱作業を行うことができ、作業性がよい。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る多結晶シリコン製造装置の一実施形態を示す覗き窓ユニット部分の斜視図である。
【図２】図１の覗き窓ユニットを開いた状態を示す斜視図である。
【図３】覗き窓ユニットを部品毎に分解した状態を示す縦断面図である。
【図４】閉じられた状態の覗き窓ユニットの正面図である。
【図５】図４の覗き窓ユニットをＶ−Ｖ線に沿って一部を断面にした平面図である。
【図６】図５の覗き窓ユニットを開いた状態を示す平面図である。
【図７】一実施形態の多結晶シリコン製造装置の全体構成を示す一部を断面にした正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  反応炉
２  壁（炉壁）
３  流路
４  開口部
５  窓プレート
１０  覗き窓ユニット
１１  内側窓板
１２  外側窓板
１３  ハウジング枠
１４  ヒンジ
１５  空間部
１６  給水管
１７  排水管
１８  筒状体
１９  内側環状端板
１９ａ  開口
２０  外側環状端板
２０ａ  開口
２１  シールリング
２２  台座
２２ａ  開口
２３  窓板押さえ
２３ａ  開口
２４  凹部
２５  シールリング
２６  カバープレート
２６ａ  開口
２７  窓板押さえ
２７ａ  開口
２８  凹部
３０  ガスケット
３１  取っ手
４２  炉壁用給水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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