[发明专利]多晶硅制造装置以及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅的制造装置以及制造方法，在加热后的硅芯棒的 表面上使多晶硅析出而制造多晶硅的棒。

背景技术

作为该种多晶硅制造装置，公知有根据西门子法的制造装置。在该多晶 硅制造装置中，在反应炉内配设多个由硅芯棒构成的晶种并进行加热，向该 反应炉中供给由氯硅烷气体和氢气的混合气体构成的原料气体，令该原料气 体与加热后的硅芯棒接触而使多晶硅析出。

在这样的多晶硅制造装置中，作为晶种的硅芯棒以立设状态固定在配设 于反应炉的内底部的电极上，该硅芯棒的上端部利用短尺寸的连结部件一对 对地连结，从而固定为形成Π字状。此外，原料气体的供给口在反应炉的内 底部设置有多个，配置为分散在多个立设的硅芯棒之间。而且，从电极向硅 芯棒通电，利用其电阻使硅芯棒发热，使从下方喷出的原料气体与硅芯棒表 面接触而析出多晶硅。

但是，若硅芯棒的根数增多而变得密集，则难以向各硅芯棒表面稳定地 供给原料气体，产生由于原料气体的流动的紊乱导致硅芯棒摆动而倒下等的 问题。作为其原因，认为是一般地反应后的排气的排出口和供给口同样都设 置在反应炉的内底部，所以原料气体的上升流和排气的下降流干涉，特别地 是因为在硅芯棒的上部原料气体的上升速度和浓度等变得不稳定。

因此，在以往提出有下述的方案，即例如如专利文献1所述，用于供给 原料气体的喷嘴是向硅芯棒的上部供给原料气体的上部用喷嘴、和向硅芯棒 的下部供给原料气体的下部用喷嘴的两段构造，能够向硅芯棒的上部充分地 供给原料气体的方案；或者如专利文献2所述，排气的排出口不是配置在反 应炉的内底部而是配置在反应炉的上部，不和原料气体的上升流干涉地排出 排气的方案等。

专利文献1：特许2867306号公报

专利文献2：特许3345929号公报

虽然提出有这样地将反应炉内的气流维持为适当的状态而制造多晶硅 的发明，但是随着反应炉的大型化且硅芯棒的密集度的增高，要求更加高度 的气流控制，希望能够更高效地生产高品质的多晶硅。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种多晶硅制造装置 以及制造方法，能够高效地生产高品质的多晶硅。

本发明的多晶硅制造装置，在立设有多个的硅芯棒的反应炉的内底部 上，配设有向该反应炉内将原料气体向上方喷出的多个的气体供给口、和排 出反应后的排气的气体排出口，加热上述硅芯棒，在该硅芯棒的表面上利用 上述原料气体而析出多晶硅，其特征在于，在上述气体供给口上，供给原料 的气体分配管分别与各气体供给口连接，并且至少在与反应炉的中心部附近 的气体供给口连接的气体分配管上设置有开闭其管路的阀，在该阀上连接阀 控制机构，该阀控制机构在反应炉的运转初期令管路成为关闭既定时间的状 态。

在该多晶硅制造装置中，原料气体从气体供给口向上方喷出，该上升气 流与硅芯棒接触而在该硅芯棒的表面析出多晶硅，为了该硅析出供给后的气 体到达反应炉的顶部后向下方流下而从气体排出口排出。此时，与反应炉的 顶部撞上的原料气体大部分沿反应炉的内周面向外侧流动，但在反应炉的中 央部，与顶部撞上的流动原样地返回而成为下降气流，从而容易产生与从下 方上升的上升气流的干涉。特别地，在反应炉的中心部附近，容易从顶部原 样地返回，因此存在易于产生气流的干涉的趋势。若产生气流的干涉，则气 体的流动方向变得不稳定，所以在立设于反应炉内的硅芯棒上产生摆动。因 为反应初期的硅棒的粗度是十几mm左右非常地细，所以硅芯棒的摆动较大 的情况下有时会导致芯棒的破损。

因此，通过将设置在该中心部附近的气体供给口的分配管上的阀关闭既 定时间，停止来自下方的气体的流动，能够确保来自顶部的下降气流易于到 达反应炉的内底部的状态。多晶硅在硅芯棒上充分地析出后，硅芯棒的姿态 稳定，因此该阀的控制在反应炉的运转初期的阶段进行。而且，通过适当地 控制该阀的开闭，能够防止上升气流和下降气流的干涉，从而能够在使硅芯 棒周围的气体的流动稳定的状态下使硅成长。在硅的成长稳定之后，可以停 止该控制。

在该多晶硅制造装置中，优选构成为上述气体供给口从上述反应炉的中 心开始同心圆状地配置。