(57)【要約】【課題】ガスアトマイズ法によって形成される溶融金属の微小液滴とハロゲン化シランとの反応において、十分に高い反応率を示すシリコン粒子の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明は、ハロゲン化シランを還元してシリコン粒子を製造する方法であって、溶融金属の微小液滴を形成するためのアトマイズガスを加熱するアトマイズガス加熱工程と、ノズルから溶融金属を吐出させる吐出工程と、加熱されたアトマイズガスを吐出された溶融金属に吹き付け、微小液滴を形成するアトマイズ工程と、ハロゲン化シランと微小液滴とを接触させ、ハロゲン化シランを還元する還元工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で示されるハロゲン化シランを還元してシリコン粒子を得るシリコン粒子の製造方法において、
溶融金属の微小液滴を形成するためのアトマイズガスを加熱するアトマイズガス加熱工程と、
ノズルから前記溶融金属を吐出させる吐出工程と、
加熱された前記アトマイズガスを前記吐出された溶融金属に吹き付け、前記微小液滴を形成するアトマイズ工程と、
前記ハロゲン化シランと前記微小液滴とを接触させ、前記ハロゲン化シランを還元する還元工程と、
を備えることを特徴とするシリコン粒子の製造方法。
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】
前記アトマイズ工程によって反応器内に噴霧された前記微小液滴と、当該反応器に収容されたハロゲン化シランを含有するガス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ことを特徴とする、請求項１に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項３】
アトマイズガスが、不活性ガス及び／又はハロゲン化シランガスを含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項４】
前記ハロゲン化シランが、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン及びモノクロロシランからなる群より選択された１種又は２種以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項５】
前記ハロゲン化シランが、テトラクロロシランであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項６】
前記溶融金属がＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ及びＡｌからなる群より選択された１種を単独で又は２種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項７】
前記溶融金属がＡｌであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項８】
前記不活性ガスが、アルゴン及び／又はヘリウムであることを特徴とする、請求項３に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項９】
前記アトマイズ工程において、前記加熱されたアトマイズガスの温度が２００〜１２００℃であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシリコン粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記アトマイズ工程において、前記吐出された溶融金属に向けて前記アトマイズガスを０．１〜１５ＭＰａの圧力で噴射させることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシリコン粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン粒子の製造方法に関する。特に、太陽電池製造に適したシリコン粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。しかし、発電単価をさらに減少させるためには、低価格のシリコン原料を確保することが望まれている。
【０００３】
現在、高純度シリコンの製造方法として、主に、トリクロロシランを熱分解するジーメンス法が採用されている。しかしながら、この方法においては、電力原単位の削減に限界があるため、さらなるコストダウンは困難であると言われている。
【０００４】
熱分解に替わる方法として、亜鉛、アルミニウム等の金属の溶融体を用いてクロロシランを還元する方法が挙げられる。例えば、特許文献１には、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）雰囲気中に溶融アルミニウムを噴霧することによって、アルミニウムをハロゲン化する一方、テトラクロロシランガスを還元してシリコン粒子を得る方法が記載されている（特許文献１の実施例１を参照）。上記方法においては、下記式（Ａ）で示される反応が進行する。
３ＳｉＣｌ４＋４Ａｌ  →  ３Ｓｉ＋４ＡｌＣｌ３    （Ａ）
【特許文献１】特開平２−６４００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、溶融金属の微小液滴を形成する方法として、ノズルから流下する溶融金属にガスを吹き付けるガスアトマイズ法が知られている。このガスアトマイズ法においては、溶融金属に吹き付けるガス（以下、「アトマイズガス」という。）として不活性ガスを使用することが一般的である。
【０００６】
上記反応式（Ａ）の反応を十分に進行させるためには、液滴の状態のアルミニウムと、テトラクロロシランガスとを高温条件下にて接触させることが好ましい。従って、ガスアトマイズ法によって形成したアルミニウムの微小液滴が固化しないように、微小液滴の温度をその融点温度以上に保持するとともに、テトラクロロシランガスの還元反応が生じる反応場の温度もなるべく高温に保持することが好ましい。
【０００７】
しかしながら、不活性ガスを用いた従来のガスアトマイズにあっては、室温に置かれた高圧ガスボンベのガスが使用され、低温のアトマイズガスが溶融金属に吹き付けられる。そのため、溶融金属の温度や反応場の温度が下がってしまい、溶融金属の微小液滴とハロゲン化シランとの反応性の点において改善の余地があることを本発明者は見出した。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ガスアトマイズ法によって形成される溶融金属の微小液滴とハロゲン化シランとの反応において、十分に高い反応率を示すシリコン粒子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】
本発明は、下記式（１）で示されるハロゲン化シランを還元してシリコン粒子を得るシリコン粒子の製造方法において、溶融金属の微小液滴を形成するためのアトマイズガスを加熱するアトマイズガス加熱工程と、ノズルから溶融金属を吐出させる吐出工程と、加熱されたアトマイズガスを吐出された溶融金属に吹き付け、微小液滴を形成するアトマイズ工程と、ハロゲン化シランと微小液滴とを接触させ、ハロゲン化シランを還元する還元工程とを備えることを特徴とするシリコン粒子の製造方法を提供する。
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。］
【００１０】
本発明に係るシリコン粒子の製造方法においては、加熱されたアトマイズガスを吐出された溶融金属に吹き付けることにより溶融金属の微小液滴を得る。このことにより、溶融金属の温度低下を抑制できるとともに、ハロゲン化シランの還元反応が生じる反応場の温度低下も抑制できる。
【００１１】
また、本発明によれば、上記の温度低下を抑制できるという効果に加え、事前に加熱されたアトマイズガスを使用することで、不活性ガスからなるアトマイズガスを使用した場合であっても、反応場における不活性ガスの残存量を低減できるという効果が奏される。これにより、反応場におけるハロゲン化シランガスの分圧を高くでき、十分な反応性が得られる。これは、高温のアトマイズガスを使用した場合、低温のアトマイズガスを使用した場合と比較し、少ない量（モル数）のアトマイズガスで溶融金属を十分に微粒化できるためである。
【００１２】
本発明に係るシリコン粒子の製造方法においては、アトマイズ工程によって反応器内に噴霧された微小液滴と、当該反応器に収容されたハロゲン化シランを含有するガス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ことが好ましい。かかる構成を採用することにより、ハロゲン化シランガスの還元反応が上記反応器内において効率的に進行する。
【００１３】
アトマイズガスとして、不活性ガス及びハロゲン化シランガスをそれぞれ単独で使用してもよく、あるいは、不活性ガスとハロゲン化シランガスとの混合ガスを使用してもよい。なお、ハロゲン化シランガスを含有するアトマイズガスを使用した場合、不活性ガスのみからなるアトマイズガスを使用する場合と比較し、反応場に残存する不活性ガスの量をより一層削減できる。アトマイズガスに含まれ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。
【００１４】
本発明において使用するハロゲン化シランガスは、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン及びモノクロロシランからなる群より選択された１種を単独で又は２種以上を含むことが好ましい。特にハロゲン化シランガスがテトラクロロシランを含むことが好ましい。これにより、反応場においてハロゲン化シランの還元反応がより一層効率的に進行し、高い反応率を達成できる。
【００１５】
本発明において、溶融金属がＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ及びＡｌからなる群より選択された１種を単独で又は２種以上を含むことが好ましい。特に溶融金属がアルミニウムであることが好ましい。これにより、生成したシリコン粒子中やその表面に金属が残存しても、酸やアルカリによる溶解除去や偏析法によってこの金属を除去することが容易である。
【００１６】
アトマイズ工程において、前記加熱されたアトマイズガスの温度は、２００〜１２００℃であることが好ましい。また、アトマイズガスは、０．１〜１５ＭＰａの圧力で噴射されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガスアトマイズ法によって形成した溶融金属の微小液滴によるハロゲン化シランの還元反応において、十分に高い反応率を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態に係るシリコン粒子の製造方法は、ハロゲン化シランとしてテトラクロロシランを使用し、溶融金属として溶融アルミニウムを使用してシリコン粒子を製造するものである。
【００２０】
本実施形態に係る方法は、溶融アルミニウムの微小液滴を形成するためのアトマイズガスを加熱するアトマイズガス加熱工程と、反応器内に設けられたノズルから溶融アルミニウムを吐出させる吐出工程と、加熱されたアトマイズガスを溶融アルミニウムの細流に吹き付け、アルミニウムの微小液滴を形成するアトマイズ工程と、当該反応器内においてテトラクロロシランとアルミニウムの微小液滴とを接触させ、テトラクロロシランを還元する還元工程とを備える。上記の還元工程において、テトラクロロシランと溶融アルミニウムの微小液滴と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、シリコン粒子が製造される。
３ＳｉＣｌ４＋４Ａｌ  →  ３Ｓｉ＋４ＡｌＣｌ３    （Ａ）
【００２１】
図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る製造方法に好適な反応装置１０の構成及びその運転条件について詳細に説明する。図１は、本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２は、反応装置１０のアトマイズ機構を拡大して示す図である。なお、反応装置１０のアトマイズ機構は、後述する溶融金属収容部１のノズル１ａ及びアトマイズガス噴射部２で構成される。
【００２２】
図１に示す反応装置１０は、溶融金属収容部１、アトマイズガス噴射部２、反応器３、固気分離器５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。
【００２３】
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。図２に示すように、溶融金属収容部１の底部には反応器３内にまで延在するノズル１ａが設けられている。このノズル１ａから溶融アルミニウムの細流Ｆを鉛直方向に吐出させる（吐出工程）。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から反応器３内に溶融アルミニウムを安定的に吐出させることができ、安定的且つ連続的にシリコン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。
【００２４】
ノズル１ａから流下させる溶融アルミニウムは、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、ここでいう溶融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。
【００２５】
溶融金属収容部１内の温度は、溶融させる金属の融点に応じて適宜設定すればよいが、本実施形態のように還元性金属としてアルミニウム（融点：６６０℃）を使用する場合には、通常７００〜１３００℃、好ましくは７００〜１２００℃、更に好ましくは７００〜１０００℃である。ノズル１ａの温度は７００〜１０００℃程度とすることが好ましい。
【００２６】
アトマイズガス噴射部２は、図２に示すように、ラインＬ１を通じて供給されるアトマイズガスＧを、溶融アルミニウムの細流Ｆに向けて噴射するためのものである。アトマイズガス噴射部２は、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。細流ＦにアトマイズガスＧを吹き付けることによって、溶融アルミニウムの微小液滴Ｐを形成する（アトマイズ工程）。
【００２７】
本実施形態において、ノズル２ａから噴射するアトマイズガスは、不活性ガスである。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。アトマイズガスに使用する不活性ガスは、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。
【００２８】
図１に示すように、アトマイズガスを移送するラインＬ１の周囲にはヒータ１２が設けられている。これにより、アトマイズガス噴射部２に供給されるアトマイズガスを加熱する（加熱工程）。ラインＬ１内を流れるアトマイズガスを加熱する方法としては、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方法が挙げられ、抵抗加熱が好ましい。
【００２９】
アトマイズ工程において、上記加熱されたアトマイズガスの温度は、２００〜１２００℃であることが好ましく、２００〜１０００℃であることがより好ましい。加熱されたアトマイズガスの温度を高くすることで、アトマイズ効率が向上、すなわち溶融アルミニウムが微粒化しやすくなる。そのため、室温のアトマイズガスを使用する場合と比較すると、アトマイズガスの少ない使用量で同一の粒径の微小液滴を得られるという効果がある。アトマイズガスの量を削減することで、反応場におけるテトラクロロシランガスの分圧を高くすることができるとともに、溶融アルミニウムや反応場の温度の低下を抑制できるため、十分な反応性を得ることができる。
【００３０】
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は、０．１〜１５ＭＰａの圧力で噴射されることが好ましく、１〜１０ＭＰａで噴射されることがより好ましく、２〜１０ＭＰａで噴射されることが更に好ましい。アトマイズガスの噴射される圧力が０．１ＭＰａ未満であると、溶融アルミニウムの微小液滴Ｐの形成が不十分となるとともに上記式（Ａ）で表される反応の進行が不十分となる傾向がある。他方、１５ＭＰａを超える圧力でアトマイズガスを噴射するには、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。なお、アトマイズガスは、上記ノズル２ａから噴射される以前の段階にあっては、圧力条件及び温度条件に応じて液体や超臨界流体であってもよい。
【００３１】
反応器３は、図１に示すように、鉛直方向に延びる円筒部３ａを備えており、この円筒部３ａ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。ノズル２ａからアトマイズガスを噴射することにより、溶融アルミニウムの微小液滴Ｐが形成されると同時に、反応場雰囲気内のテトラクロロシランと微小液滴Ｐとが接触し、微小液滴Ｐによるテトラクロロシランの還元反応（上記式（Ａ））が進行する（還元工程）。
【００３２】
反応器３の上部には、ラインＬ２が接続されており、このラインＬ２を通じてテトラクロロシランガスが反応場に供給されるようになっている。反応器３に導入す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。なお、ラインＬ２の接続位置は、反応器３の上部に限定されず、反応器の種類等に応じて適宜選択すればよい。
【００３３】
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溶融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と溶融アルミニウムの供給モル数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。
【００３４】
円筒部３ａの周囲にはヒータ１３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。加熱方式としては、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。また、反応場の圧力は、通常、１気圧以上となるように調整する。
【００３５】
円筒部３ａ内に形成される反応場の酸素濃度は、酸化物の生成を十分に抑制する観点から、なるべく低い値に維持することが好ましい。具体的には、反応を開始する前の反応場の酸素濃度は、１体積％以下であることが好ましく、０．１体積％以下であることがより好ましく、１００体積ｐｐｍ以下であることが更に好ましく、１０体積ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。反応を開始する前の反応場の酸素濃度を下げる方法として、溶融アルミニウムを所定時間噴霧し、アルミニウムの液滴に反応場の酸素を吸着させるという手法が挙げられる。なお、反応を開始する前の反応場は、露点が−２０℃以下であることが好ましく、−４０℃以下であることがより好ましく、−７０℃以下であることが更に好ましい。
【００３６】
また、反応場の酸素濃度は、反応中においても、酸化物の生成を十分に抑制する観点から、なるべく低い値に維持することが好ましい。具体的には、反応中の反応場の酸素濃度は、１体積％以下であることが好ましく、０．１体積％以下であることがより好ましく、１００体積ｐｐｍ以下であることが更に好ましく、１０体積ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。
【００３７】
反応器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シリコン粒子を排出するためのＳｉ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、反応によって生じたＡｌＣｌ３（気体）、未反応のＳｉＣｌ４（気体）及び微粒のシリコン粒子を排出するためのガス排出口３ｄが設けられている。
【００３８】
反応器３の下部に設けられた縮径部３ｂは、第１段目の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３ｂ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３ｂ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３ｂの内部の温度を２００℃よりも低くした場合、縮径部３ｂ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。
【００３９】
ガス排出口３ｄから排出されるガスは固気分離器５に供給される。固気分離器５は、第２段目の固気分離器として機能する。固気分離器５は、ガス排出口３ｄから排出されるガス中に残存するシリコン粒子を分離するためのものである。この固気分離器５の内部の温度も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５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。
【００４０】
固気分離器５から排出されるガスは固気分離器８に供給される。固気分離器８は、第３段目の固気分離器として機能する。固気分離器８は、固気分離器５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８内の温度を、ＡｌＣｌ３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８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８の内部の温度を６０℃よりも低くした場合、固気分離器８内においてＳｉＣｌ４が凝縮し、リサイクルされるＳｉＣｌ４ガスの量が不十分となる傾向がある。他方、固気分離器８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ＳｉＣｌ４ガス中のＡｌＣｌ３の含有量が高くなる傾向がある。
【００４１】
固気分離器８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８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８の内表面積は、固気分離器８の装置表面積の５倍以上であることが好ましい。
【００４２】
固気分離器８においてＡｌＣｌ３の除去処理がなされたガスは、ラインＬ７を通じて固気分離器８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とが共存する場合には、不活性ガスを分離し、必要に応じて精製を行うことで、テトラクロロシランガスを回収できる。このテトラクロロシランガスを反応性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もリサイクルしてもよい。
【００４３】
このように、本実施形態に係る反応装置１０は、第１段目の固気分離器として縮径部３ｂを備え、第２段目の固気分離器として固気分離器５を備え、更に、第３段目の固気分離器として固気分離器８を備える。かかる構成を採用することにより、未反応のテトラクロロシランガスを効率的に回収し再利用することができる。例えば、アトマイズガスの一部として再利用することができる。なお、固気分離器の段数は特に制限はなく、例えば、固気分離器５を採用することなく、縮径部３ｂと固気分離器８とを連結してもよく、あるいは、固気分離器を４段以上設けてもよい。また、ガス排出口３ｄを具備しない反応器を使用する場合などにあっては、Ｓｉ粒子排出口３ｃの後段に固気分離器５等を設置してもよい。
【００４４】
本実施形態に係るシリコン粒子の製造方法によれば、以下のような効果が奏される。すなわち、加熱した不活性ガスをアトマイズガスとして使用するため、反応場に残存する不活性ガスの量を削減できるとともに、アトマイズガスの使用に伴う溶融金属や反応場の温度の低下を抑制できる。したがって、本発明によれば、溶融金属の微小液滴によるハロゲン化シランの還元反応において、十分に高い反応率を達成できる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、高温のアトマイズガスを得る方法として、ラインＬ１内を流れるアトマイズガスを加熱する方法を例示したが、これに限定されず、例えば、アトマイズガスを収容する容器を加熱することによって高温のアトマイズガスを得てもよい。
【００４６】
また、上記実施形態においては、ハロゲン化シランとしてテトラクロロシランを使用する場合を例示したが、これに限定されず、上記式（１）で示されるハロゲン化シランのうち、テトラクロロシラン以外のものを単独で使用してもよく、あるいは、上記式（１）で示されるハロゲン化シランの２種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態においては、溶融金属としてアルミニウムを使用する場合を例示したが、これに限定されず、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ及びＺｎからなる群より選択された１種を単独で使用してもよく、あるいは、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ及びＡｌからなる群より選択された２種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。また、溶融金属として、アルミニウムとシリコンとの合金を使用してもよい。
【００４８】
更に、上記実施形態においては、アトマイズガスとして不活性ガスを使用する場合を例示したが、不活性ガスの代わりに、不活性ガスとハロゲン化シランガスとの混合ガスを使用してもよい。上記混合ガスをアトマイズガスとして使用した場合も、アトマイズガスを事前に加熱することで、反応場における不活性ガス量の低減効果及び反応場等における温度低下の抑制効果が奏される。
【００４９】
また、アトマイズガスとして不活性ガスを使用する代わりに、ハロゲン化シランガスを単独で使用してもよい。この場合、アトマイズガスを事前に加熱することで、反応場等における温度低下の抑制効果が奏される。
【００５０】
アトマイズガスとして、不活性ガスとハロゲン化シランガスとの混合ガス、又は、ハロゲン化シランガスを単独で使用することで、反応場におけるハロゲン化シランガスの分圧をより一層高くすることができ、ガスアトマイズ法によって形成した溶融金属の微小液滴によるハロゲン化シランの還元反応において、より一層高い反応率を達成できる。
【００５１】
上記実施形態では、図２に示すように、アトマイズ工程において溶融アルミニウムの細流Ｆがノズル１ａから流下した後に、ノズル２ａから噴射されるアトマイズガスＧが吹き付けられる、いわゆるフリーフォール法を採用する場合を例示したが、これ以外のガスアトマイズ法を採用してもよい。例えば、図３に示すように、ノズル１ａの溶融アルミニウムの出口とノズル２ａのアトマイズガスの出口とが近接して設けられたアトマイズ機構を有する装置を用いた、いわゆるコンファインド法（Ｃｌｏｓｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ法）を採用してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、ノズル１ａから下方に向けて溶融アルミニウムを吐出させる場合を例示したが、いわゆるＵｐｄｒａｕｇｈｔアトマイザ装置を使用し、溶融アルミニウムを上方に吐出させてもよい。
【００５３】
また、溶融金属が上方又は下方に向けて吐出される場合、溶融金属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）、溶融金属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）。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】シリコン粒子の製造方法を実施するのに好適な応装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す反応装置が備えるアトマイズ機構の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係るシリコン粒子の製造方法において適用可能なアトマイズ機構の他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…溶融金属収容部、１ａ…溶融金属用のノズル、２…アトマイズガス噴射部、２ａ…アトマイズガス用のノズル、３…反応器、３ａ…円筒部、３ｂ…縮径部（固気分離器）、３ｃ…Ｓｉ粒子排出口、３ｄ…ガス排出口、５，８…固気分離器、１０…反応装置、Ｆ…溶融金属の細流、Ｐ…溶融金属の微小液滴、Ｇ…アトマイズガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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