芯线支架以及硅的制造方法技术

芯线支架(3)被安装于在采用西门子法的硅制造装置(20)的底盘上布置的电极(2)上，所述芯线支架(3)具有硅芯线保持部(9)，该硅芯线保持部(9)呈近似圆锥台形状，并且用于保持硅芯线(4)以及向硅芯线(4)通电。在硅芯线保持部(9)的近似圆锥台的上表面上形成有用以保持硅芯线(4)的硅芯线插入孔(7)，硅芯线保持部(9)具有硅芯线保持部(9)的上表面与侧面所形成的棱形成为曲面状的倒角部(8)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】芯线支架以及硅的制造方法
本专利技术涉及一种新型芯线支架，其用于采用西门子法的硅的制造装置中。本专利技术还涉及一种利用芯线支架的硅的制造方法。
技术介绍
目前，作为制造多晶硅的方法之一，提出了被称为西门子法的多晶硅的制造方法，其中，该多晶硅被用作制造半导体或太阳能发电晶片的原料。该西门子法的特点在于能够获得高纯度的多晶硅，将该西门子法作为在多晶硅的制造方法中最普遍的方法加以实施。将用于该西门子法的硅制造装置的一个例子示于图8中。该硅制造装置50由底盘1以及容器6构成，该底盘1布置有用来对硅芯线4通电的金属制电极2，该容器6呈钟罩形且覆盖底盘1。此外，具有供硅芯线4插入的插入孔的芯线支架30例如以用螺钉固定等方式固定在电极2上，以便保持硅芯线4的端部并对硅芯线4通电。在制造多晶硅棒之际，首先将被形成为倒U字形的硅芯线4的两端固定在芯线支架30上。接着，通过芯线支架30利用电极2对硅芯线4通电，由此将硅芯线4加热到硅析出温度。然后，在该加热状态下，通过向反应装置内供给三氯硅烷、单硅烷等硅烷化合物和氢等还原气体，从而生成硅并使其析出在硅芯线4上，作为硅棒5来回收。此外，就上述的多晶硅棒的制造方法而言，近年来，尝试延长硅棒的长度以及加大硅棒的直径，以便获得大量的硅。这里，在这种硅棒大型化的情况下，出现了如下问题，即：在硅的析出阶段或者析出后的冷却阶段中，由于由硅棒的膨胀、收缩引起的应变和局部性的负荷荷重增加，因此在硅棒脚部发生破坏(裂缝)，结果，硅棒5倒塌。作为引起这种硅棒5倒塌的原因之一可举出：在硅棒5的脚部即硅棒5(硅芯线4)与芯线支架30相接触的接触部分，产生起因于电极2的冷却结构的应力。更具体而言，在硅制造装置50中，电极2一般是用SUS、铜等金属制造的电极。硅制造装置50具有用以对硅制造装置50的内部进行水冷的冷却部件(未图示)，以便保护该电极2免遭高温气氛。其结果是，固定在电极2上的芯线支架30被冷却，进而，被插入到芯线支架30内的硅芯线4的、与芯线支架30相接触的接触部分的温度也会下降。因此，就通过加热上述硅芯线4使硅析出后获得的硅棒5而言，特别是在硅刚析出完且温度高的硅棒5因被冷却而进行热收缩时，在硅棒5与芯线支架30相接触的接触部分会产生大的应力。其结果是，导致如下问题，即：在芯线支架30或者已析出的硅脚部发生裂缝，由此硅棒5会倒塌。于是，作为解决上述问题的方法，提出了这样的技术：暂时使硅棒的温度上升，然后使硅棒的温度下降，以便减少成为应力发生源的硅棒内部的应变的产生(例如，参照专利文献1)。根据这种方法，能够抑制在硅棒内部产生的应变的发生。然而，因为近几年硅棒的直径进一步大型化，所以应变量及负荷荷重增大，由此，在硅棒脚部所产生的应力增大，只靠上述专利文献1的方法难以有效地抑制：在硅棒脚部发生裂缝以及硅棒起因于此而倒塌。于是，作为解决该问题的方法，提出了这样的技术：通过使用设置有环状的褶皱的芯线支架，从而减小芯线支架的一部分外壁的厚度，降低传热性，并且让形成在褶皱和褶皱之间的空气层作为绝热部发挥作用，从而抑制来自电极的热的传导(例如，参照专利文献2)。专利文献1：日本专利第3357675号专利文献2：日本公开专利公报特开2011－84419号公报
技术实现思路
－专利技术要解决的技术问题－然而，在上述专利文献2所记载的方法中，虽然因采用芯线支架而脚部裂缝的扩大得以改善，但是由于形成了环状的褶皱，因而芯线支架本身的一部分的厚度变薄，其结果是，存在该厚度较薄的部分的强度降低这样的担忧。此外，还存在如下问题，即：用于将环状的褶皱形成在芯线支架上的加工较复杂。于是，本专利技术正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：在采用西门子法的硅制造装置中，提供一种芯线支架，该芯线支架为：能够以廉价且简便的加工方法制造，而且能够以简单的结构在不让芯线支架的强度下降的情况下，减小在芯线支架与硅芯线相接触的接触部产生的应力，避免在硅棒的脚部发生裂缝，从而防止发生硅棒倒塌这样的现象。－用以解决技术问题的技术方案－为达成上述目的，本申请的专利技术人专心地进行了研究。其结果是，发现了具有后述的形状特征的芯线支架能够达成上述目的。即，现有的芯线支架30具有如图8所示的呈圆锥台形状的硅芯线保持部以及呈圆柱形状的基部，硅芯线保持部呈如图2中用虚线示出那样的具有角的形状。相对于此，本申请的专利技术人发现下述情况而完成了本专利技术，该情况为：在硅芯线保持部与硅棒相接触的接触部，通过将硅芯线保持部上的接触部形成为曲面，从而能够抑制或分散如下所述的应力，其结果是，能够有效地防止接触部成为破环的起点，从而能够达成上述目的，该应力是以往在硅芯线保持部与硅棒相接触的接触部，被加热到高温的硅棒因被冷却而进行热收缩时产生的，而且该应力会增大至超过硅棒的断裂强度导致硅棒倒塌。更具体而言，本专利技术的芯线支架是一种如下所述的芯线支架，即：被安装于在采用西门子法的硅制造装置的底盘上布置的金属电极上，所述芯线支架具有硅芯线保持部，所述硅芯线保持部呈近似圆锥台形状，并且用于保持硅芯线以及向硅芯线通电，所述芯线支架的特征在于：在硅芯线保持部的近似圆锥台的上表面上形成有用以保持硅芯线的硅芯线插入孔，所述硅芯线保持部具有：硅芯线保持部的上表面与侧面所形成的棱形成为曲面状的倒角部。也可以是这样的：本专利技术的芯线支架构成为：具有呈圆柱形状或圆锥台形状的基部。也可以是这样的：本专利技术的芯线支架构成为：假设如下所述的圆锥台的上表面的圆的直径为a，底面的圆的直径为b，高度为h，硅芯线保持部的、形成为曲面状的倒角部的曲率半径为R的情况下，成立以下的关系，a＜b、a≤h≤15a，并且，a/10≤R≤2b，其中，所述圆锥台内切有近似圆锥台形状的硅芯线保持部。也可以是这样的：本专利技术的芯线支架构成为：形成芯线支架的材料具有如下所述的材质：在将硅棒的热膨胀率设为1的情况下，所述材料的热膨胀率为0.7～1.7。也可以是这样的：本专利技术的芯线支架构成为：由碳制成。本专利技术的采用西门子法的多晶硅的制造方法的特征在于：利用本专利技术的芯线支架，使多晶硅析出在硅芯线上。－专利技术的效果－就本专利技术的芯线支架而言，在使用采用西门子法的硅制造装置而制造多晶硅棒时，在被加热到高温的硅棒因被冷却而进行热收缩之际，在芯线支架上的、硅芯线保持部与硅棒相接触的接触部，因硅棒的收缩而产生的束缚力被在硅芯线保持部形成为曲面状的倒角部而分散。因此，因为能够在不会导致芯线支架的强度下降的情况下，减小在该接触部所产生的应力，所以能够将该应力有效地抑制到硅的断裂强度以下，能够减少在硅棒脚部发生裂缝。其结果是，即使加大硅棒的直径，也能够有效地防止硅棒倒塌。此外，本专利技术的芯线支架结构简单，例如，像后述那样，通过研磨等方式将现有的芯线支架的、硅芯线保持部的上表面与侧面所形成的棱加工成曲面状，从而能够容易制造本专利技术的芯线支架，该芯线支架在加工方面、成本方面也具有产业上的优势。附图说明图1是示出本专利技术的采用西门子法的硅制造装置的简图。图2是示出本专利技术的芯线支架的一方式的简图，是图1中的A部分的放大图。图3是示出本专利技术的芯线支架的一方式的简图。图4是示出本专利技术的芯线支架的一方式的简图。图5是示出本专利技术的芯线支架的一方式的简图。图6是简图，示出本专利技术的芯线支架的硅芯线保持部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯线支架，其被安装于在采用西门子法的硅制造装置的底盘上布置的金属电极上，所述芯线支架具有硅芯线保持部，所述硅芯线保持部呈近似圆锥台形状，并且用于保持硅芯线以及向硅芯线通电，所述芯线支架的特征在于：在所述硅芯线保持部的近似圆锥台的上表面上形成有用以保持所述硅芯线的硅芯线插入孔，所述硅芯线保持部具有：所述硅芯线保持部的上表面与侧面所形成的棱形成为曲面状的倒角部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.04 JP 2014-2240581.一种芯线支架，其被安装于在采用西门子法的硅制造装置的底盘上布置的金属电极上，所述芯线支架具有硅芯线保持部，所述硅芯线保持部呈近似圆锥台形状，并且用于保持硅芯线以及向硅芯线通电，所述芯线支架的特征在于：在所述硅芯线保持部的近似圆锥台的上表面上形成有用以保持所述硅芯线的硅芯线插入孔，所述硅芯线保持部具有：所述硅芯线保持部的上表面与侧面所形成的棱形成为曲面状的倒角部。2.根据权利要求1所述的芯线支架，其特征在于：所述芯线支架具有呈圆柱形状或圆锥台形状的基部。3.根据权利要求1或2所述的芯线支架，其特征在于：假设如下所述的圆锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：石田晴之，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：日本,JP