JPH06127926A - 粒状多結晶シリコンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 流動層法による粒状多結晶シリコンの製造方
法において、反応器壁等へのシリコン析出や気相中での
微粉状シリコンの生成を効果的に抑制する。 【構成】 シラン化合物を流動化シリコン粒子上で熱分
解させてそのシリコン粒子上にシリコンを析出させる粒
状多結晶シリコンの製造方法において、（ｉ）希釈ガス
の少なくとも一部又は前記希釈ガスの少なくとも一部と
前記シラン化合物の一部との混合ガスを、空塔部８を通
過する反応器ガスと間接熱交換させて加熱し、得られた
加熱ガスを必要に応じて更に加熱してから反応器底部よ
り反応器内に供給すること、（ii）空塔部壁面から空塔
部内に前記シラン化合物の熱分解開始温度より低い、温
度の希釈ガスを噴出させ、空塔部壁温を下げること、を
特徴とする粒状多結晶シリコンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動層反応器を用いる
シラン化合物の熱分解により粒状多結晶シリコンを製造
する方法に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】多結晶シリコンは、近年普
及の著しい半導体素子や太陽電池等の原料に用いられて
おり、デバイスの高性能化に伴い純度等への要求は年々
きびしくなっている。この製造は主にベルジャー法で行
われる。この方法はベルジャー型反応器内に設置された
直径５ｍｍ程度の細いシリコン棒を通電加熱し、そこに
ガス状シラン化合物と希釈ガスの混合ガスを導入してシ
リコン棒表面にシリコンを析出させる方法である。この
方法は高純度シリコンの製造に適するが、反応表面積が
小さいため生産性が低いうえ、ベルジャー型反応器表面
からの放熱が大きいため電力消費量が多く、さらにシリ
コン棒が一定の太さに生長する毎に回収し、別の新しい
シリコン棒と交換させるため反応停止が必要である等の
欠点があり、大量生産に好適とは云えない。ベルジャー
法は、原料ガスの種類でジーメンス法と小松法に分かれ
るが、現在の製品は大部分がトリクロルシランを原料に
するジーメンス法で生産されている。小松法は原料にモ
ノシランを使用する方法であり、モノシランを原料にす
るため原料純度が高く腐食性ガスを副生しない利点があ
るが、原料ガスが高価なうえシリコン析出防止のため器
壁を100℃以下に水冷しなければいけない。

【０００３】一方、省エネルギー型の多結晶粒状シリコ
ン製造方法として流動層法が最近注目されている。この
方法は、流動化状態のシリコン粒子表面にガス状シラン
化合物と希釈ガスとの混合ガスを導入し、該シラン化合
物の熱分解で生成したシリコンを前記シリコン粒子の表
面に析出させ、高純度で顆粒状の多結晶シリコンを得る
方法である。この方法では反応が流動化粒子の表面で行
われるため、反応表面積が大きく生産性が高いうえ連続
化も容易であり、熱の放散量もジーメンス法の１／１０
以下にすぎないし、スケールアップも容易なため工業化
に最適である。流動層法多結晶粒状シリコンは、製品が
粒状のためジーメンス法で得られる円柱状シリコンより
搬送時も有利であるし、単結晶作製のためルツボで再溶
融する際にも供給し易く溶融容易など利点が多い。特
に、最近は製造コスト削減のため大型の単結晶シリコン
製造を指向しており、このための原料供給は粒状品でな
いと困難と言われている。

【０００４】流動層法により粒状多結晶シリコンを製造
する方法では、一般に反応熱の供給を反応器外部熱源か
ら反応器壁を介するか、又は反応器内に配置した熱供給
器により行なわれる。反応器外部熱源より反応熱を供給
する場合の反応器内の温度分布は、その器壁面の温度が
最も高くなるため該器壁面においてもシリコン化合物の
分解が活発に生起し、大量のシリコンが器壁面に析出す
る。このようにして大量のシリコンが器壁表面等に析出
すると、反応器内容積が減少してシリコン生成反応の円
滑な進行が妨害されるだけでなく、反応器や熱供給器材
料とシリコンの熱膨張率が異なるため、反応開始時や反
応終了時の熱変化で反応器や熱供給器が破損する場合も
ある。また、反応器壁面の近傍は高温のためシラン化合
物の気相中での分解が起こり、微粉状シリコンが生成す
る。微粉状シリコンは、反応器や配管の閉塞トラブル等
の問題を生じる。

【０００５】以上のような問題を回避するため、従来各
種の方法が提案されている。例えば、特開昭５９−４５
９１７号公報には、流動層反応器内を内筒と外筒からな
る２重筒構造とすると共に、内筒底部に分散板を配置し
た構造の反応装置が記載されている。この装置では、シ
ラン化合物含有原料ガスをその分散板を介して噴出さ
せ、その内筒内に充填されたシリコン粒子を流動化させ
ると共に、流動化したシリコン粒子の一部を外筒と内筒
との間の空隙部上部から底部方向に移動させ、この底部
に移動したシリコン粒子を分散板から噴出される原料ガ
スと共に再び内筒内に循環させる。この場合、反応に必
要な熱は外部熱源から外筒壁を介して前記の循環してい
るシリコン粒子が外筒と内筒との間を底部方向に移動し
ている際に、シリコン粒子の循環流に伝達される。そし
て、内筒内は該シリコン粒子の循環流によって所定の反
応温度に保持される。このような流動層反応器を使用す
る場合は、内筒内に原料ガスが供給され外筒と内筒の間
の空隙部に存在する未反応原料ガスはわずかなので、外
筒内壁面へのシリコン析出を効果的に防止することがで
き、しかも内筒内壁面の温度は外筒内壁面温度よりも低
く、内筒内のシリコン粒子温度とほぼ等しいために、内
筒内壁面に大量のシリコンが析出するのを防止すること
ができる。しかしながら、このような従来法の場合は内
筒底部に配置した分散板が高温のシリコン粒子循環流で
高温に加熱されるため、この分散板近傍で原料シリコン
化合物が熱分解し、その際に生成したシリコンが分散板
に付着して分散板の目詰まりを生じさせ、長時間にわた
って安定した装置の運転を困難にする。特開平２−２７
９５１２号公報には、反応器壁面に接触するシリコン化
合物濃度を減少させるために、反応器の器壁面に沿って
水素を流通させて器壁面を水素シールし、その内側に原
料ガスを通過させることで器壁面へのシリコン析出を防
止する方法が示されている。しかし、この方法では、器
壁面をシールするために流通させる水素が原料ガスと速
やかに混合してしまうので、そのシール効果が十分では
なく、器壁面へのシリコンの析出を十分に防止すること
はできない。

【０００６】前記のような流動層反応器において、流動
層を通過した高温の反応器ガスは、微粉状シリコンと未
反応シラン化合物を含む。この反応器ガスは、その反応
器の上方に配置された空塔部を通過し、系外へ排出され
るが、反応器ガスがその空塔部を通過する間に、反応器
ガス中に含まれる微粉が空塔部内壁に堆積するととも
に、反応器ガスに含まれる未反応のシラン化合物の熱分
解が起こって、空塔部内壁にはさらにシリコンの析出も
起る。このようにして、空塔部内壁には、微粉状シリコ
ンの堆積と、シラン化合物の熱分解により生成したシリ
コンの析出が起こって、空塔部は次第に閉塞され、流動
層反応条件に変動を与えるとともに、反応の開始時や終
了時に空塔部に大きな温度変化が起こったときに、空塔
部壁と析出シリコンとの熱膨張率の相違により、空塔部
に破損を生じる等の問題が起る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、流動層法に
よる粒状多結晶シリコンの製造方法において、反応器壁
等へのシリコン析出や気相中での微粉状シリコンの生成
を効果的に抑制すると共に、空塔部への微粉状シリコン
堆積による装置閉塞等のトラブルを防止することによ
り、装置寿命が長く、反応を安定的に長時間連続して行
うことのできる方法を提供することをその課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明によれば、シリコン粒子を
流動化させた流動層反応器底部からシラン化合物とその
希釈ガスからなる供給ガスを反応器内に導入し、シラン
化合物を流動化シリコン粒子上で熱分解させてそのシリ
コン粒子上にシリコンを析出させると共に、流動層を通
過した反応器ガスを、反応器上方に配設した空塔部を通
過させて系外へ排出させる粒状多結晶シリコンの製造方
法において、（ｉ）前記希釈ガスの少なくとも一部又は
前記希釈ガスの少なくとも一部と前記シラン化合物の一
部との混合ガスを、前記空塔部を通過する反応器ガスと
間接熱交換させて加熱し、得られた加熱ガスを必要に応
じて更に加熱してから反応器底部より反応器内に供給す
ること、（ii）空塔部壁面から空塔部内に前記シラン化
合物の熱分解開始温度より低い、温度の希釈ガスを噴出
させ、空塔部壁温を下げること、を特徴とする粒状多結
晶シリコンの製造方法が提供される。

【０００９】本発明で用いるシラン化合物は、加熱によ
り熱分解してシリコンを析出するガス状のシラン化合物
であればよく、従来公知の各種のものが用いられる。こ
のようなシラン化合物としては、例えば、モノシラン、
ジシラン等のシラン化合物の他、モノクロルシラン、ジ
クロルシラン、トリクロルシラン等のハロゲン化シラン
化合物が挙げられる。シラン化合物は、５００〜９００
℃、好ましくは６００〜７５０℃の温度で熱分解してシ
リコンを生成する。一方、ハロゲン化シランは、９００
〜１３５０℃、好ましくは１０５０〜１１５０℃の温度
で熱分解してシリコンを生成する。シラン化合物は、シ
リコンと反応しないガス、例えば、水素、ネオン、ヘリ
ウム、アルゴン等のガスとの混合ガスの形態で有利に用
いられる。この場合、混合ガス中のシラン化合物の濃度
は、通常、５〜１００ｖｏｌ％、好ましくは１０〜５０
ｖｏｌ％である。また、シラン化合物として、ハロゲン
化シランを用いる場合、その混合ガス中には、水素を４
０〜９０ｖｏｌ％、好ましくは５０〜８０ｖｏｌ％の割
合で存在させるのがよい。

【００１０】以下に、本発明を添付の図面を参照して更
に詳細に説明する。図１は本発明の実施に用いられる流
動層反応器の概要図である。この図において、１は反応
器であり、その外周面は環状ヒーター１２で包囲されて
いる。４は反応器底板、５はガス分散板であり、その反
応器底板の上面及びガス分散板の下面には邪魔板６が配
設されている。１１は製品シリコン粒子抜き出し管であ
って、底板４を貫通してガス分散板５の表面中心部に開
口している。また、底板４とガス分散板５の間は内室７
になっているが、この内室は邪魔板６で中心部７ａと外
周部７ｂに分けられている。反応器１の上方には空塔部
８が連結され、この空塔部の外周壁には間隙を置いてジ
ャケット１４が設けられ、空塔部外周壁とジャケット１
４との間は熱交換室に形成されている。また、空塔部８
の天板にはガス排出管２と種シリコン供給管３が設けら
れており、空塔部８の内壁にはガス噴出用の多孔板１５
が設けられ、その多孔板と空塔部内壁との間はガス噴出
用のガス室２０に形成されている。

【００１１】本発明の方法を実施するには、先ず、種シ
リコン供給管３から種シリコン粒子を反応器１内に充填
する。次に、シラン化合物をライン２１及びライン２２
を介し、さらにシラン化合物導入管９を介して邪魔板６
で区画される内室７の中心部７ａに導入する。一方、希
釈ガスはライン２３、ライン２４及びライン２５を介
し、空塔部８の外壁とジャケット１４で形成される熱交
換室内に導入すると共に、ライン２６を通って抜き出し
た後、希釈ガス導入管１０を介して邪魔板６で区画され
る内室外周部７ｂに導入する。この場合、希釈ガスの一
部を流量調節弁１９及びライン２７を通るルートによっ
て熱交換しないで反応器に供給しても良い。また、流量
調節弁１７を介してシラン化合物供給ラインに希釈ガス
を導入し、反応器に供給するシラン化合物を任意の濃度
に希釈することができる。

【００１２】前記のようにして反応器底部に導入された
シラン化合物と希釈ガスは、ガス分散板５から反応器内
部に噴出させ、ガス分散板５の上の種シリコン粒子を流
動化させて流動層１３を形成させる。流動層１３の温度
は、主に反応器内に導入される希釈ガスの温度及び量に
よってコントロールされ、また環状ヒーター１２によっ
てもコントロールされる。希釈ガスの温度は空塔部８を
流通する反応器ガスの温度と、反応器ガスと希釈ガス間
の間接熱交換によってコントロールされるが、その温度
はできる限り反応温度（流動層温度）に近付けるのがよ
い。さらに、本発明においては、希釈ガスはライン３０
及び流量調節弁３１を介して、特に加熱することなくラ
イン２６に導入できるが、加熱器２８によって反応温度
又はそれ以上の温度に加熱することが好ましい。例えば
反応温度７００℃の場合は、反応器に供給される希釈ガ
ス温度は７５０〜８５０℃にするのがよい。流動層温度
（反応温度）はシラン化合物の種類によって異なるが、
一般的にはシラン化合物の熱分解開始温度よりも５０〜
４５０℃、好ましくは２００〜３５０℃高い温度であ
る。例えば、モノシランの場合、６００〜８００℃、好
ましくは６００〜７５０℃であり、トリクロルシランの
場合、９００〜１３５０℃、好ましくは１０５０〜１１
５０℃である。

【００１３】反応器内に導入されたシラン化合物は、流
動層内のシリコン粒子上で熱分解反応を受け、その際に
生成したシリコンがその流動化シリコン粒子上に析出し
て粒子が生長する。流動層１３を通って上方へ流通する
反応器ガスは、空塔部８及びガス排出管２を通って系外
へ排出されるが、空塔部８を通過する際に、空塔部８の
外周面とジャケット１４との間の環状空隙部（熱交換
室）を通る希釈ガスにその熱を与えて、希釈ガス温度を
高めると共に空塔部８の周壁はその希釈ガスにより冷却
される。熱交換室は、その熱交換伝熱面積が運転条件に
よって任意に調整できる構造を有している。種シリコン
粒子は、種シリコン供給管３より連続的又は間欠的に反
応器内に導入され、製品シリコン粒子は製品抜き出し管
１１により連続的又は間欠的に抜き出される。

【００１４】本発明においては、前記のように、希釈ガ
スの少なくとも一部を、空塔部を通過する反応器ガスと
間接熱交換させて加熱し、反応器底部から反応器内に導
入するとともに、希釈ガスをその供給ライン２３及び流
量調節弁１６を介してガス室２０に供給し、多孔板１５
から空塔内に噴出させる。ガス噴出は間欠的でも連続的
でも良いが、連続的に噴出させるのが望ましい。ガス噴
出用多孔板１５は、空塔部側壁の全面に配設するのが望
ましいが、空塔部側壁の一部の面に配設することもでき
る。ガスの噴出速度は多孔板ノズル出口の線速度として
１〜８０ｍ／秒、好ましくは３〜１５ｍ／秒である。多
孔板を介して空塔部内へ噴出させる希釈ガスの温度も、
シラン化合物の熱分解開始温度よりも低い温度である。
これら複合的な冷却効果によって空塔部壁温を１５０〜
４５０℃程度低下させることができる。

【００１５】本発明においては、前記のように、希釈ガ
スは、加熱した状態で反応器底部から反応器内へ導入さ
れ、反応器内にはその加熱希釈ガスの持つ熱エネルギー
が供給されることから、ヒーターにより反応器壁を介し
て導入される熱量はその分少なくてすむ。従って、希釈
ガスを加熱しないで反応器に供給する場合に比べて、ヒ
ーターの負荷は小さくなり、その分反応器壁の温度を低
下させ、反応器壁面に対するシリコンの析出及び反応器
壁面近傍でのシラン化合物の熱分解による微粉状シリコ
ンの発生を抑制することができる。本発明においては、
反応器に供給する希釈ガスの加熱温度は、反応温度又は
その付近の温度とすることが好ましい。従って、空塔部
で反応器ガスと間接熱交換によって加熱された希釈ガス
は、必要に応じ、別に設けた加熱器でさらに加熱した
後、反応器内に供給することが好ましい。反応器内壁面
の温度は、通常、反応温度（流動層平均温度）より１０
０℃を超えない温度、好ましくは反応温度より低い温度
範囲に設定するのがよい。また、本発明においては、空
塔部の内壁に設けた多孔板を介して、その空塔部内へ希
釈ガスが噴出され、空塔部壁及び空塔部内が冷却される
とともに、空塔部内壁面近傍のシラン化合物濃度が著し
く低減され、また噴出ガスの流速により空塔部壁面の微
粉が空塔部内側に吹き飛ばされることから、空塔部内で
の未反応シラン化合物の熱分解を効果的に防止すること
ができ、空塔部内壁面への微粉シリコンの堆積とシリコ
ンの析出を著しく減少させることができる。

【００１６】さらに、本発明においては、前記のよう
に、空塔部での未反応シラン化合物の熱分解及び空塔部
壁面への微粉シリコンの堆積とシリコンの析出を効果的
に防止し得ることから、反応器内（空塔部は含まない）
での流動層の高さを反応器高さの７５％以上、好ましく
は８０〜１００％の範囲に設定し、反応器内の上部に形
成されるシリコン粒子の希薄空間を著しく減少させるこ
とができる。反応器上部のシリコン粒子の希薄空間部
は、未反応シランガスの気相中での熱分解が起りやすい
個所であり、その希薄空間部を包囲する反応器周壁にお
ける微粉状シリコンの堆積量は、シリコン流動層を包囲
する反応器周壁と比べて相当多く、長時間の反応を行う
と、反応器上部での反応器閉塞の問題が生じる。本発明
では、この問題は、前記のように、流動層高さを反応器
高さに近づけたりあるいはほぼ同じにし、反応器上部の
シリコン粒子希薄部空間を著しく減少させることによっ
て解決できる。そして、反応器上部におけるシリコン粒
子の希薄空間部を著しく減少させると、その希薄空間部
が反応器高さの２５％以上存在する場合に比べて、空塔
部へ導入される反応器ガス中の微粉状シリコン量や、未
反応シラン化合物濃度は高くなり、空塔部壁への微粉状
シリコンの堆積や、空塔部での未反応シラン化合物の熱
分解が起りやすくなるという問題が生じるが、この問題
は、前記したように、本発明による反応器ガスを希釈ガ
スと間接熱交換させることによる空塔部と反応器ガスの
冷却と、反応器壁面に設けた多孔板を介しての希釈ガス
の空塔部内への噴出による空塔部壁と反応器ガスの冷
却、さらに反応器ガス中への希釈ガスの導入によるシラ
ンガスの希釈化により、効果的に解決される。

【００１７】さらにまた、図１に示すように、シラン化
合物を反応器底部の中心部から導入し、希釈ガスを反応
器底部の周辺部から導入することにより、反応器内壁近
傍のシランガス濃度を低減させ、これによって、反応器
壁面へのシリコンの析出を防止するとともに、反応器壁
面近傍でのシラン化合物の気相中での均一相熱分解によ
る微粉状シリコンの発生を防止することができる。

【００１８】本発明で用いる種シリコンの平均粒子径は
５０〜３００μｍとするのが好ましく、流動層内での平
均粒子径は３００〜１５００μｍが好ましい。また、希
釈ガスとしては、水素、アルゴン、ネオン等が用いられ
るが、好ましくは水素である。

【００１９】前記のようにして粒状多結晶シリコンを製
造する場合、ライン２３から導入される希釈ガスの一部
をライン２２及び流量調節弁１７を介してライン２１を
通るシラン化合物に混合させ、この混合ガスを反応器内
に導入することができる。また、シラン化合物の一部を
流量調節弁１８及びライン２５を介してライン２６を通
る希釈ガスに混合することもできる。本発明で用いる流
動層反応器においては、種々の変更が可能である。例え
ば、反応器１内には、ライナーとしてのシリコン管やセ
ラミックス管を挿入することができる。この場合のライ
ナーは反応管として作用するものである。また反応器１
として、外筒と内筒からなり、内筒の下端面がガス分散
板より上方に位置する二重管構造のもの（特開昭５９−
４５９１７号）を用いることができる。この場合、内筒
が反応管としての作用を示す。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によってよ
り具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限
定されるものではない。

【００２１】実施例１ 内径１００ｍｍ、高さ６００ｍｍの石英製外筒の内部
に、内径８０ｍｍ、高さ６００ｍｍの石英製内筒を備え
た流動層反応器を使用し、図１のような流動層法高純度
多結晶粒状シリコン製造装置を作製した。この装置にお
いて、反応器加熱用環状ヒーターはガス分散板水平面上
方の０ｍｍ〜６００ｍｍの位置に設置した。

【００２２】反応器１内に粒径３００〜１０００μｍで
平均粒径７００μｍの高純度多結晶シリコンを充填し、
反応器底部からモノシランガスと、加熱水素ガスを、線
速度０．６ｍ／秒で上昇させることによって、高さが６
００ｍｍの流動層（流動層高さは反応器高さと同じで、
希薄空間部はなし）を形成するとともに、ヒーターによ
ってその流動層を加熱した。反応器内へ導入するモノシ
ランガス濃度は、モノシランガスと水素ガスとの合計量
に対し、２０ｖｏｌ％とし、反応器へ供給する水素ガス
の温度は３００℃とし、反応温度は７００℃とした。流
動層を通過した反応器ガスは、図１に示す構造の空塔部
を流通させて、系外へ排出した。この場合、多孔板を介
して空塔部内へ水素ガスを連続的に噴出させたが、その
水素ガス噴出速度は４５リットル／分とした。空塔部の
壁温は３９０〜４２０℃に保持した。また空塔部におい
て反応器ガスとの間接熱交換及び加熱器により加熱され
た水素ガスの温度は３００℃とした。以上のようにし
て、２４０時間反応を継続したが、その反応の実施には
トラブルは何ら生じなかった。２４０時間で反応を停止
し、反応器や空塔部内を点検したが、反応管壁へのシリ
コン析出は最大で２ｍｍ厚程度にすぎず、一方、空塔部
への微粒子状シリコン堆積も極く僅かであった。

【００２３】実施例２ 空塔部側壁からの水素噴出速度を５７リットル／分に、
反応温度を７５０℃に、流動層へのシランと水素の混合
ガス供給速度を線速度で０．５ｍ／秒にして流動層高さ
を５００ｍｍ（流動層高さ及び希薄空間部はそれぞれ反
応器高さの８３％、１７％である）に変更した以外は、
実施例１と同じ方法で１９２時間の連続実験を行った。
この実験では空塔部壁温は３９０〜４００℃に保持し
た。この実施例でも、実施例１と同様に反応継続中のト
ラブルは皆無であった。また、１９２時間での反応終了
後に反応器や空塔部の内壁を充分に点検したところ、反
応器内壁に最大で２〜３ｍｍ厚のシリコン析出が認めら
れる以外には大きな変化が認められず、空塔部への微粉
状シリコンの堆積も極めて少なかった。また、反応器上
部における微粉の堆積も認められなかった。

【００２４】比較例１ 空塔部側壁からの水素噴出を行わない以外は、実施例１
と同一の条件で１２０時間の連続実験を行った。この実
験では、空塔部壁温は５３０〜６２０℃となった。１２
０時間で反応を停止し、反応器及び空塔部の内部を点検
したところ、空塔部側壁や天板のほか反応器上部内壁に
まで微粉状シリコンが堆積し、その厚さは３〜５ｍｍに
達していた。また、ガス排出管入口は閉塞しかけてい
た。

【００２５】比較例２ 比較例１において、反応開始時のシリコン充填量を減ら
し、流動層高さを２００ｍｍ（流動層高さ及び希薄空間
部はそれぞれ反応器高さの３３％、６７％）にした以外
は比較例１と同様にして９８時間の連続実験を行った。
この実験においては、空塔部側壁温度は４９０〜５５０
℃となった。９８時間で反応を停止し、反応器及び空塔
部の内部を点検したところ、空塔部の側壁とその天板及
び反応器上部（希薄空間部に相当）の内壁部分にも３〜
５ｍｍ厚の微粒子状シリコンの堆積が認められた。ま
た、反応器上部内壁には、シリコンの析出も生じてい
た。

【００２６】比較例３ 内径１００ｍｍ、高さ１２００ｍｍの石英製外筒の内部
に内径８０ｍｍ、高さ１１００ｍｍの石英製内筒を備え
た流動層反応器を使用し、該流動層反応器を包み込むよ
うに高さ１１００ｍｍのヒーターで加熱し、空塔部側壁
からの水素噴出を行わない以外は、実施例１と同様にし
て１００時間の連続実験を行った。この実験では、流動
層の高さは、反応器の高さの１／３とした。この実験で
は、空塔部側壁温度は４８０〜５１０℃となった。１０
０時間で反応を停止し、反応器及び空塔部の内部を点検
したところ、空塔部の側壁とその天板及び反応器上部の
内壁面に２〜５ｍｍの微粉状シリコンの堆積が認められ
た。また、反応器上部の内壁面には厚さ３〜５ｍｍに達
するシリコンの析出も認められた。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、反応器内壁及
び空塔部内壁への微粉状シリコンの堆積やシリコンの析
出が効果的に防止され、流動層の適正な運転を困難にす
るようなトラブルを生じることなく、長時間にわたって
安定した状態で反応操作を行うことができる。請求項２
の発明によれば、反応器周壁部付近でのシラン化合物濃
度が低減され、反応器内壁面へのシリコンの析出が防止
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための装置の一例につ
いての概要図である。

【符号の説明】

１ 円筒状反応器 ２ ガス排出管 ３ 種シリコン供給管 ４ 底板 ５ ガス分散板 ６ 邪魔板 ７ 内室 ８ 空塔部 ９ シラン化合物導入管 １０ 希釈ガス導入管 １１ 製品抜き出し管 １２ ヒーター １３ 流動層 １４ ジャケット １５ 多孔板 １６，１７，１８，１９，２９，３１ 流量調節弁 ２０ ガス室 ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，３０ ラ
イン ２８ 加熱器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高綱 和敏 神奈川県川崎市川崎区千鳥町３番１号 東 燃化学株式会社技術開発センター内 (72)発明者 猿渡 康裕 神奈川県川崎市川崎区千鳥町３番１号 東 燃化学株式会社技術開発センター内 (72)発明者 石川 延宏 愛知県名古屋市港区昭和町17番地の23 東 亞合成化学工業株式会社名古屋工場内 (72)発明者 ▲廣▼田 大助 愛知県名古屋市港区昭和町17番地の23 東 亞合成化学工業株式会社名古屋工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン粒子を流動化させた流動層反応
   器底部からシラン化合物とその希釈ガスからなる供給ガ
   スを反応器内に導入し、シラン化合物を流動化シリコン
   粒子上で熱分解させてそのシリコン粒子上にシリコンを
   析出させると共に、流動層を通過した反応器ガスを、反
   応器上方に配設した空塔部を通過させて系外へ排出させ
   る粒状多結晶シリコンの製造方法において、 （ｉ）前記希釈ガスの少なくとも一部又は前記希釈ガス
   の少なくとも一部と前記シラン化合物の一部との混合ガ
   スを、前記空塔部を通過する反応器ガスと間接熱交換さ
   せて加熱し、得られた加熱ガスを必要に応じて更に加熱
   してから反応器底部より反応器内に供給すること、 （ii）空塔部壁面から空塔部内に前記シラン化合物の熱
   分解開始温度より低い温度の希釈ガスを噴出させ、空塔
   部壁温を下げること、を特徴とする粒状多結晶シリコン
   の製造方法。
2. 【請求項２】 シラン化合物又は希釈ガスを含むシラン
   化合物を反応器底部の中央部又は中央部付近から反応器
   内へ供給し、希釈ガス又は少量のシラン化合物を含む希
   釈ガスを反応器底部の周辺部から反応器内へ供給するこ
   とを特徴とする請求項１の粒状多結晶シリコンの製造方
   法。