多晶硅棒制造用的硅芯线和多晶硅棒的制造装置制造方法及图纸

芯线支架(34)(保持构件)其下端部具有形成正锥角的锥度。另一方面，关于在用于对硅芯线(100)通电的金属电极(30)与芯线支架(34)(保持构件)的连接中使用的转接器(33)(支撑构件)，插入芯线支架(34)(保持构件)的下端部的孔部的内表面具有在将该孔部的开口侧设为上方并将保持构件的下端部插入方向设为下方时锥角为正的锥度。芯线支架(34)(保持构件)的下端部插入到该转接器(33)(支撑构件)的孔部中而使硅芯线(100)固定。通过设定为这样的结构，可防止通过CVD法使多晶硅在硅芯线上析出时的、火花的产生等所导致的硅芯线的局部性熔断、结构性损伤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多晶硅棒的制造技术，更详细而言，涉及用于防止通过CVD反应使多晶硅在硅芯线上析出时的硅芯线的破损、翻倒等从而能够进行稳定的多晶硅棒的制造的技术。
技术介绍
作为成为半导体制造用的单晶硅基板、太阳能电池制造用的硅基板的原料的多晶硅的制造方法，已知有西门子法、UnionCarbide歧化法。不言而喻，西门子法是通过使含有氯硅烷的原料气体与加热后的硅芯线(硅引丝(シリコンスタータフィラメント))接触并通过CVD反应使多晶硅在该硅芯线的表面上气相生长的方法。UnionCarbide歧化法是以含有单硅烷的气体(实质上为无氯气体)作为原料与西门子法同样地与加热后的硅芯线接触并通过CVD反应使多晶硅在硅芯线表面上气相生长的方法(例如参考日本特开2010-269994号公报(专利文献1))。近年来，尝试了通过多晶硅棒的大口径化、提高多晶硅的析出速度的方法来降低多晶硅的制造成本。为了提高多晶硅的析出速度，需要使形成在多晶硅的生长层表面的“界膜”显著变薄以及提高析出反应温度。在此，“界膜”是指原料气体以层流状态流经多晶硅棒的表面的极薄区域。在为了满足高速生长条件而向反应炉内进行原料气体供给的情况下，气体的动能必然地增大。硅芯线的直径有时仅为数毫米，在高速生长条件下，倒U字型的硅芯线的端部的与作为保持构件的石墨夹头的连接部分容易发生折损。另外，在用于将硅芯线加热至700～1200℃的通电中施加数千伏特的电压，因此，在硅芯线与其保持构件(石墨夹头)的连接部(接触部)、与用于对硅芯线通电的金属电极与上述保持构件的连接中使用的支撑构件的连接部(接触部)处，容易产生火花等。上述硅芯线与保持构件或者保持构件与支撑构件的电阻率差、接触电阻越大，则上述现象越显著。如果产生这样的火花等，则硅芯线局部性发生熔断或者结构上受损等，相互的连接强度显著降低，最坏的情况下，在析出反应的初始阶段，硅芯线发生翻倒或者破损。如果发生这样的硅芯线的折损、翻倒、破损，则之后的多晶硅的析出反应变得不可能，因此，为了防止这种不良情况，提出了各种方法。在日本特开2009-256191号公报(专利文献2)中公开了一种多晶硅反应炉的专利技术，其是“析出在保持硅芯棒的电极的表面上的多晶硅能够支撑棒的自重并且能够防止从硅芯棒发生剥落的多晶硅反应炉”，“其是对设置在炉内的硅芯棒通电加热并使供给到炉内的原料气体发生反应从而在上述硅芯棒表面生成多晶硅的多晶硅反应炉，该多晶硅反应炉的特征在于，在炉的底板部具备相对于该底板部设置成电绝缘状态的电极支架和与该电极支架连结且朝向上方保持上述硅芯棒的芯棒保持电极，在上述芯棒保持电极的外周面设置有暴露于炉内气氛的凹凸部”，通过“在上述芯棒保持电极的上端部设置朝向上方缩径的圆锥部并使该圆锥部的圆锥角度为70°以上且130°以下”，“能够使芯棒保持电极保持于高温，使多晶硅容易在芯棒保持电极的外周侧面的整个区域析出，另一方面，倾斜不会为所需以上的陡坡度，因此，析出在圆锥部的多晶硅不会发生剥离。”。在日本特开2010-235438号公报(专利文献3)中公开了一种多晶硅制造装置，其是“以提供操作性优良、能够制造高品质的硅制品的多晶硅制造装置为目的”的专利技术，所述多晶硅制造装置的构成为：“其是通过在反应炉内使原料气体与加热后的沿着上下方向的硅芯棒接触而使多晶硅在上述硅芯棒的表面析出的多晶硅制造装置，其具备形成有插入上述硅芯棒的下端部的保持孔的由导电材料构成的芯棒保持部，在该芯棒保持部中，上述保持孔是沿着水平方向的断面具有多个角部的形状，在两个以上的上述角部形成有从上述芯棒保持部的外表面连通的螺纹孔，在这些螺纹孔的至少任意一个中螺合固定上述硅芯棒的固定螺钉”，“根据该专利技术，在即使安装连结构件也不能使一对硅芯棒的挠曲充分得到矫正的情况下、在硅芯棒的保持孔产生位置偏移、倾斜等的情况下等，通过改变螺合固定螺钉的螺纹孔，能够对应于硅芯棒与保持孔的尺寸差来调节硅芯棒的立设位置、姿势。因此，通过改变固定螺钉的螺合位置这样简单的操作，能够对通过连结构件连结的一对硅芯棒的挠曲进行矫正。”。在日本特开2010-235440号公报(专利文献4)中，鉴于“要求减小保持部与硅芯棒之间的电阻从而高效地加热硅籽晶”这样的情况，“以提供可高效地加热硅籽晶、能够制造高品质的硅制品的多晶硅制造装置为目的”，公开了如下结构的多晶硅制造装置的专利技术：“其是通过在反应炉内使原料气体与加热后的沿着上下方向的硅芯棒接触而使多晶硅在上述硅芯棒的表面析出的多晶硅制造装置，其具备形成有插入上述硅芯棒的下端部的保持孔的由导电材料构成的芯棒保持部，上述硅芯棒形成为断面多边形状，并且在上述芯棒保持部中，上述保持孔的与上述上下方向交叉的断面是与上述硅芯棒对应的多边形，形成有从上述芯棒保持部的外表面连通的螺纹孔，在该螺纹孔中螺合有向上述保持孔的内表面按压上述硅芯棒的侧面的固定螺钉”，“根据该专利技术，硅芯棒的侧面与芯棒保持部的保持孔的内表面进行面接触，因此，硅芯棒与芯棒保持部的电阻小，能够对硅芯棒高效地供给电力”。但是，上述专利文献2～4所公开的专利技术不仅保持构件(石墨夹头)的结构复杂，设置作业所需的时间也长，而且由于固定保持构件的螺钉的略微松弛或偏斜的过度紧固等，存在局部性地流动过大密度的电流而容易产生火花的缺点。在日本特开2011-195438号公报(专利文献5)中，以“提供与现有的结构模式的电极相比显著降低了翻倒概率的电极”为目的，公开了如下专利技术：“一种电极，其是具有圆锥状前端部或角锥状前端部的由碳构成的电极，其特征在于，该电极具有收容丝棒的单元，上述圆锥状前端部或角锥状前端部的侧面被至少一个的隆起的缘部包围”。但是，专利文献5所公开的专利技术由于电极形状复杂而不得不价格昂贵，而且，在专利文献5中没有提及如何设计对于防止多晶硅的析出初期的翻倒等而言最重要的、丝棒与电极的接触部分。在日本特开2011-195439号公报(专利文献6)中，公开了如下专利技术：一种电极，其是以“提供与现有的结构模式的电极相比显著地降低了翻倒概率的电极”为目的的由碳构成的电极，“其特征在于，该电极由具有不同的固有导热率的至少两个不同区域构成，外侧的区域(A)形成电极的基础部分，支撑一个或多个内侧区域，最内侧的区域(B)在上方从区域(A)突出，具有低于区域(A)的固有导热率”。另外，根据专利文献6，“在开始生长时、进而在棒直径小时，棒脚部首先仅在具有低导热率的嵌入部分上生长。所使用的石墨具有低的固有导热率，因此，经由嵌入部分(区域B)的热导出性变低，在开始生长时，在电极整体以及其电极保持部中导出的热很少，即使在棒直径还小的情况下，也可以在电极与硅棒的连接部得到高温度。不存在因过低的温度而产生蚀刻工艺的、棒脚部中较冷的区域。由此，棒脚部迅速地且无误地与区域(B)中的电极前端部合体。由此，完全阻止析出工艺之前或期间的棒直径小时的翻倒。”。但是，专利文献6所公开的电极由于由具有不同固有导热率的区域构成，因此不得不形成复杂的形状，与专利文献5同样地，没有提及如何设计对于防止多晶硅的析出初期的翻倒等而言最重要的、丝棒与电极的接触部分。在日本专利第2671235号说明书(专利文献7)中公开了一种石墨制夹头，“该石墨制夹头在通过在长尺寸的引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅棒制造用的硅芯线，其是成为用于通过CVD反应使多晶硅析出的籽晶的硅芯线，其中，在插入到设置于反应炉内的保持构件中的一侧的端部具有形成正锥角的圆锥部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.04 JP 2014-1389411.一种多晶硅棒制造用的硅芯线，其是成为用于通过CVD反应使多晶硅析出的籽晶的硅芯线，其中，在插入到设置于反应炉内的保持构件中的一侧的端部具有形成正锥角的圆锥部。2.如权利要求1所述的硅芯线，其中，所述圆锥部的锥度为1/100(锥角0.5729°)以上且1/10(锥角5.725°)以下。3.如权利要求1或2所述的硅芯线，其中，所述圆锥部的锥长为20mm以上且100mm以下。4.一种多晶硅棒的制造装置，其具备成为用于通过CVD反应使多晶硅析出的籽晶的硅芯线的保持构件，所述保持构件的插入所述硅芯线的端部的孔部的内表面具有在将该孔部的开口侧设为上方并将硅芯线的端部插入方向设为下方时形成正锥角的锥度。5.如权利要求4所述的多晶硅棒的制造装置，其中，所述圆锥部的锥度为1/100(锥角0.5729°)以上且1/10(锥角5...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中秀二，冈田哲郎，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP