シリコン製造装置
【課題】装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することのできるシリコン製造装置を提供する。
【解決手段】珪素化合物ガスを反応容器１０に連絡し、亜鉛ガスを、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器内に第２の吐出方向に吐出しながら供給する亜鉛供給管と、反応容器内に設けられ、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容する整流部材２０と、反応容器において整流部材の下流側に設けられ、シリコンを含む反応生成ガスを反応容器外に排出する排出管１０ｂと、を備える。
【解決手段】珪素化合物ガスを反応容器１０に連絡し、亜鉛ガスを、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器内に第２の吐出方向に吐出しながら供給する亜鉛供給管と、反応容器内に設けられ、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容する整流部材２０と、反応容器において整流部材の下流側に設けられ、シリコンを含む反応生成ガスを反応容器外に排出する排出管１０ｂと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン製造装置に関し、特に、反応容器内で原料ガスの流れを制御する整流部材を備えたシリコン製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆる亜鉛還元法により四塩化珪素を亜鉛で還元して高純度のシリコンを得る製法は、その設備がコンパクトで消費エネルギーが小さく、かつ６−ナイン以上の高純度のシリコンが得られるものであるため、今後急速に需要が拡大するとされる太陽電池用シリコン等の製法として注目されてきている。
【０００３】
かかる亜鉛還元法を用いたシリコン製造技術においては、所定の温度に保持された反応容器と蒸発槽とを設け、蒸発槽でガス化した亜鉛ガスを、温度制御しつつ、ガス供給管を介して反応炉に供給する構成のものが提案されている（特許文献１から３参照）。
【０００４】
更に、亜鉛還元法を用いたシリコン製造技術においては、反応生成ガスとの分離効率を改善し、収率を向上させるために、反応炉に別途種結晶を供給して生成シリコンを大きく成長させる構成のものが提案されている（特許文献４及び５参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３４７１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１０５９４号公報
【特許文献３】特開２００４−２８４９３５号公報
【特許文献４】特開２００３−９５６３３号公報
【特許文献５】特開２００３−３４２０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者の検討によれば、そもそも亜鉛還元法においては、シリコンの原子量２８．１に対して、塩化亜鉛の分子量は１３６．４であり、かつシリコン１原子に対して２分子の塩化亜鉛が生成されるため、つまり、シリコンの収量に対して約１０倍の収量の塩化亜鉛が生成されるものであるため、還元反応によるシリコンと生成ガスとの分離回収効率を向上させながら、シリコンの収率をも向上させるという製造技術の確立が重要な課題として挙げられるものであるが、特許文献１から５における亜鉛還元法を用いたシリコン製造技術では、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上するという観点において、更なる改善の余地があるものと考えられる。
【０００６】
具体的には、本発明者の更なる検討によれば、特許文献１から３の構成では、より還元反応効率を向上させるには、例えば、ガス化した亜鉛を凝縮することなく蒸発槽から反応炉に供給する構成を採用することが必要になるが、このためには、蒸発槽から反応炉に至る亜鉛ガスの供給係を加熱する加熱ヒータを別途付加することが必要となり、装置構成が複雑化してしまう。
【０００７】
また、特許文献４及び５の構成では、シリコンと生成ガスとの分離効率を向上させながら、シリコンの収率をも向上させることを企図したものではあるが、反応炉に別途種結晶を供給して生成シリコンを成長させる構成のものであるため、装置構成が複雑であるし、自立的に核形成して反応容器の内表面に付着し析出したシリコンを回収することは困難であり、シリコンの回収率の向上にも限界が見られる。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することのできるシリコン製造装置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】
以上の目的を達成すべく、本発明は、第１の局面において、反応容器と、前記反応容器に連絡し、珪素化合物ガスを、珪素化合物供給口から前記反応容器内に第１の吐出方向に吐出しながら供給する珪素化合物供給管と、前記反応容器に連絡し、亜鉛ガスを、第１の亜鉛供給口から前記反応容器内に第２の吐出方向に吐出しながら供給する亜鉛供給管と、前記反応容器内に設けられ、前記第１の亜鉛供給口から前記第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、前記珪素化合物供給口から前記第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが前記反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容する整流部材と、前記反応容器において前記整流部材の下流側に設けられ、シリコンを含む反応生成ガスを前記反応容器外に排出する排出管と、を備えるシリコン製造装置である。
【００１０】
また本発明は、かかる第１の局面に加えて、前記反応容器は、筒状部材であり、前記整流部材は、前記反応容器の前記筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材であることを第２の局面とする。
【００１１】
また本発明は、かかる第２の局面に加えて、前記整流部材を構成する前記筒状部材は、円筒部材であることを第３の局面とする。
【００１２】
また本発明は、かかる第２の局面に加えて、前記整流部材を構成する前記筒状部材は、前記反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材であることを第４の局面とする。
【００１３】
また本発明は、かかる第２から４のいずれかの局面に加えて、前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域を臨んで配置されることを第５の局面とする。
【００１４】
また本発明は、かかる第２から４のいずれかの局面に加えて、前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置されることを第６の局面とする。
【００１５】
また本発明は、かかる第２から６のいずれかの局面に加えて、前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁に対応して配置されることを第７の局面とする。
【００１６】
また本発明は、かかる第７の局面に加えて、前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁における上流側部分に対向して配置されることを第８の局面とする。
【００１７】
また本発明は、かかる第２から６のいずれかの局面に加えて、前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第２の亜鉛供給口は、前記珪素化合物供給口よりも上流側に配置されることを第９の局面とする。
【００１８】
また本発明は、かかる第２から６のいずれかの局面に加えて、前記整流部材は、前記反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、前記反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第１の亜鉛供給口は、前記第１の整流部材の周壁に対応して配置され、前記第２の亜鉛供給口は、前記第２の整流部材の周壁に対応して配置されることを第１０の局面とする。
【００１９】
また本発明は、かかる第１０の局面に加えて、前記珪素化合物供給口は、前記反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、前記反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、前記第１の珪素化合物供給口は、前記第１の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置され、前記第２の珪素化合物供給口は、前記第２の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置されることを第１１の局面とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の局面によれば、反応容器内に設けられ、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容するような整流部材を設けるという簡便な構成により、珪素化合物ガスの流れに不要な乱れを与えることなく、亜鉛ガスを反応容器内に流すことができ、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することができる。
【００２１】
本発明の第２の局面によれば、整流部材を、反応容器の筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材とすることにより、より確実に、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。
【００２２】
本発明の第３の局面によれば、整流部材を、円筒部材とすることにより、簡便な構成でより確実に第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。
【００２３】
本発明の第４の局面によれば、整流部材を、反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材とすることにより、整流部材内を通過する珪素化合物ガスの流れを絞って流速を増大しつつ、それに起因して、偏向される亜鉛ガスの流れを上流から下流に向かわせるようなより大きな圧力勾配を生じさせて、よりスムースかつ確実に珪素化合物ガス及び亜鉛ガスを下流側に流して合流させ、珪素化合物ガスと亜鉛ガスとの還元反応をより効率的に生じさせることができる。
【００２４】
本発明の第５の局面によれば、珪素化合物供給口が、整流部材の周壁で囲われた領域を臨んで配置されることにより、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【００２５】
本発明の第６の局面によれば、珪素化合物供給口が、整流部材の周壁で囲われた領域内に配置されることにより、亜鉛ガスの流れからの不要な影響を受けることなく、珪素化合物ガスを、より確実に整流部材の周壁で囲われた領域内を主として通過させることができる。
【００２６】
本発明の第７の局面によれば、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁に対応して配置されることにより、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。
【００２７】
本発明の第８の局面によれば、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁における上流側部分に対向して配置されることにより、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、偏向される亜鉛ガスの流れに周壁の周囲で生じる圧力勾配による圧力を作用させて、より確実に亜鉛ガスを上流側から下流側に流して、珪素化合物ガスの流れと合流させることができる。
【００２８】
本発明の第９の局面によれば、亜鉛供給管が、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、かかる第２の亜鉛供給口は、珪素化合物供給口よりも上流側に配置されることにより、第２の亜鉛供給口から吐出される亜鉛ガスの流れによって、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の亜鉛ガスを迅速に供給することができる。
【００２９】
本発明の第１０の局面によれば、整流部材が、反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、亜鉛供給管は、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、第１の亜鉛供給口は、第１の整流部材の周壁に対応して配置され、第２の亜鉛供給口は、第２の整流部材の周壁に対応して配置されることにより、亜鉛供給口を複数設けて充分な量の亜鉛ガスを供給した場合であっても、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。
【００３０】
本発明の第１１の局面によれば、珪素化合物供給口が、反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、第１の珪素化合物供給口は、第１の整流部材の周壁で囲われた領域内に配置され、第２の珪素化合物供給口は、第２の整流部材の前記周壁で囲われた領域内に配置されることにより、珪素化合物供給口を複数設けて反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の珪素化合物ガスを迅速にできると共に、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるシリコン製造装置につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系をなし、ｚ軸が、その負方向に向いて重力が働く鉛直方向である。また、適宜、ｚ軸の正方向側を下流側と呼び、ｚ軸の負方向側を上流側と呼ぶことがある。
【００３２】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態におけるシリコン製造装置につき、図１から３を参照して、詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線による拡大断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態におけるシリコン製造装置１は、その内部で珪素化合物ガスに含有される珪素化合物と亜鉛ガスに含有される亜鉛とが還元反応を生じる反応容器１０を備える。反応容器１０は、石英ガラス製であり、その内部に整流部材２０を収容し、ｚ軸に平行な中心軸Ｃの回りで周壁をなす本体部１０ａを有する円筒状の部材である。本体部１０ａの上流側の端部には、その内部に珪素化合物ガスを供給する珪素化合物供給管３０が連絡され、反応容器１０の本体部１０ａの下流側の端部には、還元反応で生成されたシリコン等の生成物を外部に排出する排出管１０ｂが連絡される。また、本体部１０ａには、その内部に共に亜鉛ガスを供給する第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０が、各々連絡されて、反応容器１０内に充分な量の亜鉛ガスが迅速に供給される。
【００３５】
整流部材２０は、セラミック製であり、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置され、その軸を囲む周壁２０ａを有する円筒部材である。かかる整流部材２０は、支持部材Ｍにより反応容器１０の本体部１０ａに支持されている。なお、整流部材２０の中心軸と反応容器１０の中心軸Cとの同軸性は厳密なものではない。つまり、珪素化合物ガスを、周壁２０ａで囲われた内部領域を経由させて、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速で流すことができ、かつ、亜鉛ガスを、周壁２０ａで偏向させることができる配置であれば、整流部材２０の中心軸は、必ずしも反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置されていなくともよく、例えば、かかる中心軸Ｃと平行に偏位させて配置してもかまわない。
【００３６】
珪素化合物供給管３０は、石英ガラス製であり、反応容器１０の本体部１０ａ内で反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に延在して、本体部１０ａ内で珪素化合物供給口３０ａを有する。珪素化合物供給口３０ａからは、珪素化合物ガスが、中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って本体部１０ａ内に吐出される。また、珪素化合物供給管３０は、反応容器１０の本体部１０ａの外部で、連結部材３２を介して、珪素化合物導入管３４に連絡される。珪素化合物導入管３４は、図示を省略する珪素化合物ガス源に連絡される。かかる珪素化合物ガス源には、珪素化合物ガスのみならず、珪素化合物供給口３０ａから吐出される珪素化合物ガスの吐出圧力を高めるため、キャリアガスを供給自在に貯蔵してもよいし、かかるキャリアガスは、別途キャリアガス源を設けて、珪素化合物供給管３０内又は珪素化合物導入管３４内に導入してもよい。また、珪素化合物は、典型的には、四塩化珪素である。なお、珪素化合物ガスに関する珪素化合物吐出方向Ｓ１は、典型的には、中心軸Ｃに平行な方向であるが、限定的なものではなく、珪素化合物ガスを上流側から下流側に流せるものであれば、中心軸Ｃに対して交差するような方向であってもよい。
【００３７】
第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０は、共に石英ガラス製であり、反応容器１０の中心軸Ｃについて軸対称に配置されて、反応容器１０の本体部１０ａにおける周壁に対して、第１の亜鉛供給口４０ａ及び第２の亜鉛供給口５０ａにおいて、中心軸Ｃについて軸対称に各々連絡している。第１の亜鉛供給口４０ａは、珪素化合物供給口３０ａよりも上流側において、本体部１０ａにおける周壁に対して配置され、第２の亜鉛供給口５０ａは、珪素化合物供給口３０ａよりも下流側において、本体部１０ａにおける周壁に対して配置される。また、第１の亜鉛供給口４０ａからは、亜鉛ガスが、中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛供給方向Ｓ２に沿って吐出され、第２の亜鉛供給口５０ａからは、亜鉛ガスが、中心軸Ｃに直交し、かつ第１の亜鉛吐出方向Ｓ２とは反対方向である第２の亜鉛吐出方向Ｓ３に沿って吐出される。なお、ここでは、各々１つの亜鉛供給口を有する２つの亜鉛供給管を軸方向位置を異ならせて軸対象に設けているが、充分に亜鉛ガス量が確保できるのもであれば配置や個数は限定的なものではなく、例えば、１つの亜鉛供給管が複数の亜鉛供給口を有していてもよいし、同一の 軸方向位置に適宜の間隔を開けて複数個の亜鉛供給口を配置してもかまわない。また、亜鉛ガスに関する第１の亜鉛供給方向Ｓ２及び第２の亜鉛吐出方向Ｓ３は、典型的には、珪素化合物ガスに関する珪素化合物吐出方向Ｓ１に対して直交する関係にあるが、限定的なものではなく、珪素化合物吐出方向Ｓ１に向きながら上流側から下流側に向くような方向であってもよい。
【００３８】
第１の亜鉛供給管４０は、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに平行に延在する延在部４０ｂを有し、延在部４０ｂは、連結部材４２を介して、第１の亜鉛導入管４４に連絡される。第２の亜鉛供給管５０は、第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに平行に延在する延在部５０ｂを有し、延在部５０ｂは、連結部材５２を介して、第２の亜鉛導入管５４に連絡される。第１の亜鉛導入管４４及び第２の亜鉛導入管５４は、各々図示を省略する溶融亜鉛源に連絡される。また、第１の亜鉛供給口４０ａ及び第２の亜鉛供給口５０ａから吐出される亜鉛ガスの吐出圧力を高めるため、別途キャリアガス源を設けて、第１の亜鉛供給管４０内及び第２の亜鉛供給管５０内に、キャリアガスを各々導入してもよい。
【００３９】
更に、反応容器１０の周壁をなす本体部１０ａ、第１の亜鉛供給管４０の延在部４０ｂ及び第２の亜鉛供給管５０の延在部５０ｂの周囲には、それらを取り囲むように、円筒状の加熱装置６０が設けられている。加熱装置６０は、第１の亜鉛供給管４０の延在部４０ｂ及び第２の亜鉛供給管５０の延在部５０ｂに各々供給されてくる溶融亜鉛又は固体亜鉛を、その沸点（９３０℃）以上に加熱して亜鉛ガスを生成すると共に、本体部１０ａ内に供給されてくる珪素化合物ガス及び亜鉛ガスを加熱してそれらの間の還元反応を促進する。
【００４０】
ここで、整流部材２０と、珪素化合物供給管３０、第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０との配置関係につき、並びに吐出された珪素化合物ガス及び亜鉛ガスの流れにつき、詳細に説明する。
【００４１】
整流部材２０と珪素化合物供給管３０との配置関係においては、図２及び３に詳細に示すように、珪素化合物供給管３０の珪素化合物供給口３０ａが、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を臨むように、整流部材２０の上流側に位置されている。ここにおいて、整流部材２０及び珪素化合物供給管３０は、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置されており、珪素化合物ガスが、珪素化合物供給口３０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出され、本体部１０ａを流れて排出管１０ｂから排出されるように流れるため、吐出された珪素化合物ガスは、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速分布で流れる。更に、このように吐出されて上流側から下流側に流れる珪素化合物ガスの流れに起因して、本体部１０ａ内においては、上流側から下流側に向けて圧力が低下する圧力勾配が生じ、例えば、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域でも、上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配が生じる。
【００４２】
整流部材２０と第１の亜鉛供給管４０との配置関係においては、図２及び３に詳細に示すように、第１の亜鉛供給管４０の第１の亜鉛供給口４０ａが、整流部材２０の周壁２０ａに対向して位置され、更に周壁２０ａとそれに対向する反応容器１０の本体部１０ａとの間の領域やその下流域における上流側から下流側に向かう圧力勾配をも考慮して、第１の亜鉛供給口４０ａが、周壁２０ａに対しては、周壁２０ａの下流端２０ｂよりも上流端２０ｃに近い位置に配置されている。かかる構成により、亜鉛ガスが、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛吐出方向Ｓ２に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出されるため、吐出された亜鉛ガスは、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスの流速分布に実質的に影響を与えることなく、周壁２０ａで偏向される。具体的には、吐出された亜鉛ガスは、図１に示す断面においては、周壁２０ａで上流及び下流側に偏向され、図３に示す断面においては、周壁２０ａを囲うように中心軸Ｃの回りで右回り及び左回りに偏向される。ここにおいて、亜鉛供給口４０ａが、周壁２０ａに対して上流端２０ｃに近い位置に配置されているため、吐出された亜鉛ガスにおいては、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域における上流側から下流側に向かう圧力勾配による圧力を受けて、上流側から下流側に向かう流れが主体となる。そして、このように上流側から下流側に向かう亜鉛ガスは、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して、上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスと、主として整流部材２０の下流側で合流する。
【００４３】
整流部材２０と第２の亜鉛供給管５０との配置関係においては、図２及び３に詳細に示すように、第２の亜鉛供給管５０の第２の亜鉛供給口５０ａが、珪素化合物供給管３０に対向して位置されている。ここにおいて、亜鉛ガスが、第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第２の亜鉛吐出方向Ｓ３に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出される。吐出された亜鉛ガスは、珪素化合物供給口３０ａから吐出された珪素化合物ガスの上流側から下流側に向かう流れに起因して生じた上流側から下流側に向かって圧力が減少する圧力勾配による圧力を受けて、上流側から下流側に向かう流れとなる。そして、このように上流側から下流側に向かう亜鉛ガスは、珪素化合物供給口３０ａから吐出される珪素化合物ガスと合流して、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して下流側に流れ、第１の亜鉛供給口４０ａから吐出されて主として周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を流れてきた亜鉛ガスとも合流する。
【００４４】
よって、このように順次合流した珪素化合物ガス及び亜鉛ガスは、整流部材２０の下流側で拡散的に混合し、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂに向かって流れていき、生成されたシリコン粉及び塩化亜鉛は、反応容器１０の本体部１０ａ内の圧力による排出圧力を受けて、排出管１０ｂから本体部１０ａ外に排出される。なお、排出管１０ｂから排出されたシリコン粉及び塩化亜鉛は、図示を省略する分離回収装置により、各々分離され、シリコンが選択的に回収されることになる。
【００４５】
次に、以上の構成の本実施形態におけるシリコン製造装置を用いたシリコン製造方法につき、詳細に説明する。なお、かかる製造方法における一連の工程は、いずれも図示は省略するが、コントローラが必要な検出器から得られる検出値やデータベース等を参照しながら、所定のプログラムに沿って制御するものである。もちろん、必要に応じて、手動の工程が混在してもかまわない。
【００４６】
まず、加熱装置６０により、反応容器１０、第１の亜鉛供給管４０の延在部４０ｂ及び第２の亜鉛供給管５０の延在部５０ｂを加熱しながら、第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０に溶融亜鉛又は固体亜鉛を供給し、延在部４０ｂ及び延在部５０ｂにおいて溶融亜鉛を沸点以上に加熱してガス化して、亜鉛ガスを生成する。生成された亜鉛ガスは、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛吐出方向Ｓ２に沿って、及び第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第２の亜鉛吐出方向Ｓ３に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出される。
【００４７】
同時に、珪素化合物ガスは、珪素化合物供給口３０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出される。このように吐出された珪素化合物ガスは、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速分布で流れ、本体部１０ａ内においては、上流側から下流側に向けて圧力が低下する圧力勾配を生じさせると共に、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域にも、上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配を生じさせる。
【００４８】
ここで、上流側の第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の本体部１０ａ内に吐出された亜鉛ガスは、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて生じた圧力勾配によって、上流側から下流側に向かう流れとなる。そして、このように上流側から下流側に向かう亜鉛ガスは、珪素化合物供給口３０ａから吐出される珪素化合物ガスと合流して、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して下流側に流れる。
【００４９】
更に、下流側の第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の本体部１０ａ内に吐出された亜鉛ガスは、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスの流速分布に実質的に影響を与えることなく、周壁２０ａをｚ軸回りに回り込みながら、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間等における上流側から下流側に向かう圧力勾配による圧力を受けて、上流側から下流側に向かう流れを主体として、周壁２０ａで偏向される。
【００５０】
このように主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガス、主として周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガス、及び主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガスは、主として整流部材２０の下流側で合流し、拡散的に混合しながら、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂに向かって流れていく。
【００５１】
そして、このように生成されたシリコン粉及び塩化亜鉛は、反応容器１０の本体部１０ａ内の圧力による排出圧力を受けて、排出管１０ｂから本体部１０ａ外に排出され、適当な分離回収装置により、シリコンが選択的に回収されてシリコンを得ることができ、塩化亜鉛は、更に図示を省略する再処理装置等に送られる。
【００５２】
従って、以上の構成によれば、反応容器内に設けられ、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容するような整流部材を設けるという簡便な構成により、反応容器内のガス流の流速を実質規定する珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、亜鉛ガスを反応容器内に流すことができ、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することができる。
【００５３】
また、整流部材を、反応容器の筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材とすることにより、より確実に、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。より具体的には、整流部材を、円筒部材とすることにより、簡便な構成でより確実に第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが、不要な影響を受けることなく反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。
【００５４】
また、珪素化合物供給口が、整流部材の周壁で囲われた領域を臨んで配置されることにより、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【００５５】
また、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁に対応して配置されることにより、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。より具体的には、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁における上流側部分に対向して配置されることにより、偏向される亜鉛ガスの流れに周壁の周囲で生じる圧力勾配による圧力を作用させて、より確実に亜鉛ガスを上流側から下流側に流して、珪素化合物ガスの流れと合流させることができる。
【００５６】
また、亜鉛供給管が、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、かかる第２の亜鉛供給口は、珪素化合物供給口よりも上流側に配置されることにより、第２の亜鉛供給口から吐出される亜鉛ガスの流れによって、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の亜鉛ガスを迅速に供給することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態におけるシリコン製造装置につき、図４から６を参照して、詳細に説明する。
【００５８】
図４は、本実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ線による拡大断面図であり、図６は、図４のＤ−Ｄ線による拡大断面図である。
【００５９】
図４から６に示されるように、本実施形態のシリコン製造装置２では、第１の実施形態のシリコン製造装置１に対して、整流部材２０が整流部材７０に変更されていることが相違点であり、残余の構成は同一である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同一な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【００６０】
本実施形態の整流部材７０は、石英製又はセラミック製であり、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置され、支持部材Ｍにより反応容器１０の本体部１０ａに支持されていることは、第１の実施形態におけるものと同様であるが、その軸を囲む周壁７０ａが、反応容器１０における上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である中空円錐台部材であることが相違する。なお、第１の亜鉛供給口４０ａが、周壁７０ａに対しては、周壁７０ａの下流端７０ｂよりも上流端７０ｃに近い位置に配置されていることは、第１の実施形態におけるものと同様である。
【００６１】
このように整流部材７０として中空円錐台部材を採用することにより、珪素化合物供給口３０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出された珪素化合物ガスが、主として周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて流れる際に、上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である周壁７０ａによってその流れが絞られて、整流部材７０の下流側において、珪素化合物ガスの流速が増大する。
【００６２】
更に、このように吐出される珪素化合物ガスの流れに起因して、周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域に生じる上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配も大きくなる。ここで、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛吐出方向Ｓ４に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出される亜鉛ガスは、図４に示す断面においては、周壁７０ａで上流及び下流側に偏向され、図６に示す断面においては、周壁７０ａを囲うように中心軸Ｃの回りで右回り及び左回りに偏向されるものであるが、吐出された亜鉛ガスにおいては、周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間やその下流域における上流側から下流側に向かう圧力勾配が大きくなるために、より大きな圧力を受けて、より速い流速でもって下流側から上流側に向かう流れが主体となる。更に、このように下流側から上流側に向かう亜鉛ガスは、上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である周壁７０ａに沿うように流れるため、周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して、上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスと、よりスムースに整流部材７０の下流側で合流する。
【００６３】
よって、本実施形態においても、主として整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガス、主として周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガス、及び主として整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガスは、主として整流部材７０の下流側で合流し、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂから排出され、シリコンが選択的に回収されてシリコンを得ることができる。
【００６４】
従って、以上の構成によれば、整流部材を、反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材とすることにより、整流部材内を通過する珪素化合物ガスの流れを絞って流速を増大しつつ、それに起因して、偏向される亜鉛ガスの流れに上流から下流に向かわせる圧力勾配を与えて、よりスムースかつ確実に珪素化合物ガス及び亜鉛ガスを下流側に流して合流させ、珪素化合物ガスと亜鉛ガスとの還元反応をより効率的に生じさせることができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態におけるシリコン製造装置につき、図７から１０を参照して、詳細に説明する。
【００６５】
図７は、本実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。図８は、図７のＥ−Ｅ線による拡大断面図であり、便宜上符号等に括弧を付して、図７のＦ−Ｆ線による拡大断面図も示す。図９は、図７のＧ−Ｇ線による拡大断面図であり、図１０は、図７のＨ−Ｈ線による拡大断面図である。
【００６６】
図７から１０に示されるように、本実施形態のシリコン製造装置３では、第２の実施形態のシリコン製造装置２に対して、単一の珪素化合物供給管３０の代わりに、下流側の第１の珪素化合物供給管８０及び上流側の第２の珪素化合物供給管９０という複数の珪素化合物供給管が、反応容器１０の本体部１０ａの上流側の端部に連絡する構成に変更され、更に、下流側の整流部材（第１の整流部材）７０に加えて、上流側の整流部材（第２の整流部材）１００が付加されていることが相違点であり、残余の構成は同一である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同一な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【００６７】
上流側の整流部材１００は、上流側に配置されていることを除き、下流側の整流部材７０と同様な構成及び配置であり、石英製又はセラミック製であり、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置され、その軸を囲む周壁１００ａが、反応容器１０における上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である中空円錐台部材であり、支持部材Ｍにより反応容器１０の本体部１０ａに支持されている。
【００６８】
下流側の第１の珪素化合物供給管８０及び上流側の第２の珪素化合物供給管９０は、共に石英ガラス製であり、反応容器１０の本体部１０ａ内では、反応容器１０の中心軸Ｃを挟むように互いに接触しながら延在して、本体部１０ａ内で下流側珪素化合物供給口（第１の珪素化合物供給口）８０ａ及び上流側珪素化合物供給口（第２の珪素化合物供給口）９０ａを各々有する。下流側珪素化合物供給口８０ａからは、珪素化合物ガスが、中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ５に沿って本体部１０ａ内に吐出され、上流側珪素化合物供給口９０ａからは、珪素化合物ガスが、中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ６に沿って本体部１０ａ内に吐出されて、反応容器１０内に充分な量の珪素化合物ガスが迅速に供給される。また、かかる珪素化合物供給管８０及び９０は、反応容器１０の本体部１０ａの外部で、各々、連結部材８２及び９２を介して、図示を省略する珪素化合物ガス源に連絡された珪素化合物導入管８４及び９４に連絡される。珪素化合物導入管３４は、図示を省略する珪素化合物ガス源に連絡される。かかる珪素化合物ガス源には、キャリアガスを供給自在に貯蔵してもよいし、かかるキャリアガスは、別途キャリアガス源を設けていてもよい。
【００６９】
ここで、整流部材７０及び８０と、珪素化合物供給管８０及び９０、第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０との配置関係につき、並びに吐出された珪素化合物ガス及び亜鉛ガスの流れにつき、詳細に説明する。
【００７０】
整流部材７０と第１の珪素化合物供給管８０との配置関係においては、図８及び９に詳細に示すように、第１の珪素化合物供給管８０の第１の珪素化合物供給口８０ａが、整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域内に位置されていることが、第２の実施形態の構成と実質的に異なる点である。本実施形態では、整流部材７０に対してその配管の半径に相当する距離だけｘ軸の正方向に偏位しているが、かかる偏位量は、整流部材７０に対しては微小量であり、ここでは実質考慮する必要はない。ここに、珪素化合物ガスが、周壁７０ａで囲われた内部領域内の珪素化合物供給８０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ５に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出されるため、吐出された珪素化合物ガスは、より確実に整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速分布で流れる。もちろん、このように吐出される珪素化合物ガスの流れに起因して、本体部１０ａ内においては、上流側から下流側に向けて圧力が低下する圧力勾配が生じると共に、周壁８０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間にも、上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配が生じる。また、かかる配置関係は、図８及び１０に詳細に示すように、整流部材８０と第２の珪素化合物供給管９０との配置関係においても同様である。
【００７１】
整流部材７０と第１の亜鉛供給管４０との配置関係においては、第２の実施形態のおけるものと変わりはないが、第１の珪素化合物供給管８０の第１の珪素化合物供給口８０ａが、整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域内に位置されているため、第１の亜鉛供給口４０ａからの亜鉛ガスの吐出が、第１の珪素化合物供給口８０ａからの珪素化合物ガスの吐出に不要に干渉することは実質なくなり、第１の亜鉛供給口４０ａが、整流部材７０の周壁７０ａに対向して位置され、かつ第１の珪素化合物供給口８０ａが、整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域内に位置されるという条件内で、相対位置関係を自由に設定可能である。また、かかる配置関係は、図８及び１０に詳細に示すように、整流部材８０と第２の亜鉛供給管５０との配置関係、あるいは第２の亜鉛供給口５０ａと珪素化合物供給口９０ａとの配置関係においても同様である。
【００７２】
よって、本実施形態においては、主として整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域のみを経由して上流側から下流側に向けて流れる珪素化合物ガス、整流部材１００の周壁１００ａで囲われた内部領域及び整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を順次経由して上流側から下流側に向けて流れる珪素化合物ガス、主として周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガス、及び主として周壁１００ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガスは、主として整流部材７０の下流側で合流し、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂから排出され、シリコンが選択的に回収されてシリコンを得ることができる。
【００７３】
従って、以上の構成によれば、整流部材が、反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、亜鉛供給管は、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、第１の亜鉛供給口は、第１の整流部材の周壁に対応して配置され、第２の亜鉛供給口は、第２の整流部材の周壁に対応して配置されることにより、亜鉛供給口を複数設けて充分な量の亜鉛ガスを供給した場合であっても、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。
【００７４】
また、珪素化合物供給口が、反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、第１の珪素化合物供給口は、第１の整流部材の周壁で囲われた領域内に配置され、第２の珪素化合物供給口は、第２の整流部材の前記周壁で囲われた領域内に配置されることにより、珪素化合物供給口を複数設けて反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の珪素化合物ガスを迅速にできると共に、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【００７５】
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明においては、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することのできるシリコン製造装置を提供するものであり、その汎用普遍的な性格から種々の電子デバイス用のシリコン材料を製造できるものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線による拡大断面図である。
【図６】図４のＤ−Ｄ線による拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ線による拡大断面図であり、便宜上符号等に括弧を付して、図７のＦ−Ｆ線による拡大断面図も示す。
【図９】図７のＧ−Ｇ線による拡大断面図である。
【図１０】図７のＨ−Ｈ線による拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…………シリコン製造装置
１０………反応容器
１０ａ……本体部
１０ｂ……排出管
２０………整流部材
２０ａ……周壁
２０ｂ……下流端
２０ｃ……上流端
３０………珪素化合物供給管
３０ａ……珪素化合物供給口
３２………連結部材
３４………珪素化合物導入管
４０………第１の亜鉛供給管
４０ａ……第１の亜鉛供給口
４０ｂ……延在部
４４………第１の亜鉛導入管
５０………第２の亜鉛供給管
５０ａ……第２の亜鉛供給口
５０ｂ……延在部
５４………第２の亜鉛導入管
６０………加熱装置
２…………シリコン製造装置
７０………整流部材
７０ａ……周壁
７０ｂ……下流端
７０ｃ……上流端
３…………シリコン製造装置
８０………第１の珪素化合物供給管
８０ａ……第１の珪素化合物供給口
８２………連結部材
８４………珪素化合物導入管
９０………第２の珪素化合物供給管
９０ａ……第２の珪素化合物供給口
９２………連結部材
９４………珪素化合物導入管
１００……整流部材
１００ａ…周壁
１００ｂ…下流端
１００ｃ…上流端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン製造装置に関し、特に、反応容器内で原料ガスの流れを制御する整流部材を備えたシリコン製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆる亜鉛還元法により四塩化珪素を亜鉛で還元して高純度のシリコンを得る製法は、その設備がコンパクトで消費エネルギーが小さく、かつ６−ナイン以上の高純度のシリコンが得られるものであるため、今後急速に需要が拡大するとされる太陽電池用シリコン等の製法として注目されてきている。
【０００３】
かかる亜鉛還元法を用いたシリコン製造技術においては、所定の温度に保持された反応容器と蒸発槽とを設け、蒸発槽でガス化した亜鉛ガスを、温度制御しつつ、ガス供給管を介して反応炉に供給する構成のものが提案されている（特許文献１から３参照）。
【０００４】
更に、亜鉛還元法を用いたシリコン製造技術においては、反応生成ガスとの分離効率を改善し、収率を向上させるために、反応炉に別途種結晶を供給して生成シリコンを大きく成長させる構成のものが提案されている（特許文献４及び５参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３４７１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１０５９４号公報
【特許文献３】特開２００４−２８４９３５号公報
【特許文献４】特開２００３−９５６３３号公報
【特許文献５】特開２００３−３４２０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者の検討によれば、そもそも亜鉛還元法においては、シリコンの原子量２８．１に対して、塩化亜鉛の分子量は１３６．４であり、かつシリコン１原子に対して２分子の塩化亜鉛が生成されるため、つまり、シリコンの収量に対して約１０倍の収量の塩化亜鉛が生成されるものであるため、還元反応によるシリコンと生成ガスとの分離回収効率を向上させながら、シリコンの収率をも向上させるという製造技術の確立が重要な課題として挙げられるものであるが、特許文献１から５における亜鉛還元法を用いたシリコン製造技術では、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上するという観点において、更なる改善の余地があるものと考えられる。
【０００６】
具体的には、本発明者の更なる検討によれば、特許文献１から３の構成では、より還元反応効率を向上させるには、例えば、ガス化した亜鉛を凝縮することなく蒸発槽から反応炉に供給する構成を採用することが必要になるが、このためには、蒸発槽から反応炉に至る亜鉛ガスの供給係を加熱する加熱ヒータを別途付加することが必要となり、装置構成が複雑化してしまう。
【０００７】
また、特許文献４及び５の構成では、シリコンと生成ガスとの分離効率を向上させながら、シリコンの収率をも向上させることを企図したものではあるが、反応炉に別途種結晶を供給して生成シリコンを成長させる構成のものであるため、装置構成が複雑であるし、自立的に核形成して反応容器の内表面に付着し析出したシリコンを回収することは困難であり、シリコンの回収率の向上にも限界が見られる。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することのできるシリコン製造装置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】
以上の目的を達成すべく、本発明は、第１の局面において、反応容器と、前記反応容器に連絡し、珪素化合物ガスを、珪素化合物供給口から前記反応容器内に第１の吐出方向に吐出しながら供給する珪素化合物供給管と、前記反応容器に連絡し、亜鉛ガスを、第１の亜鉛供給口から前記反応容器内に第２の吐出方向に吐出しながら供給する亜鉛供給管と、前記反応容器内に設けられ、前記第１の亜鉛供給口から前記第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、前記珪素化合物供給口から前記第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが前記反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容する整流部材と、前記反応容器において前記整流部材の下流側に設けられ、シリコンを含む反応生成ガスを前記反応容器外に排出する排出管と、を備えるシリコン製造装置である。
【００１０】
また本発明は、かかる第１の局面に加えて、前記反応容器は、筒状部材であり、前記整流部材は、前記反応容器の前記筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材であることを第２の局面とする。
【００１１】
また本発明は、かかる第２の局面に加えて、前記整流部材を構成する前記筒状部材は、円筒部材であることを第３の局面とする。
【００１２】
また本発明は、かかる第２の局面に加えて、前記整流部材を構成する前記筒状部材は、前記反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材であることを第４の局面とする。
【００１３】
また本発明は、かかる第２から４のいずれかの局面に加えて、前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域を臨んで配置されることを第５の局面とする。
【００１４】
また本発明は、かかる第２から４のいずれかの局面に加えて、前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置されることを第６の局面とする。
【００１５】
また本発明は、かかる第２から６のいずれかの局面に加えて、前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁に対応して配置されることを第７の局面とする。
【００１６】
また本発明は、かかる第７の局面に加えて、前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁における上流側部分に対向して配置されることを第８の局面とする。
【００１７】
また本発明は、かかる第２から６のいずれかの局面に加えて、前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第２の亜鉛供給口は、前記珪素化合物供給口よりも上流側に配置されることを第９の局面とする。
【００１８】
また本発明は、かかる第２から６のいずれかの局面に加えて、前記整流部材は、前記反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、前記反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第１の亜鉛供給口は、前記第１の整流部材の周壁に対応して配置され、前記第２の亜鉛供給口は、前記第２の整流部材の周壁に対応して配置されることを第１０の局面とする。
【００１９】
また本発明は、かかる第１０の局面に加えて、前記珪素化合物供給口は、前記反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、前記反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、前記第１の珪素化合物供給口は、前記第１の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置され、前記第２の珪素化合物供給口は、前記第２の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置されることを第１１の局面とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の局面によれば、反応容器内に設けられ、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容するような整流部材を設けるという簡便な構成により、珪素化合物ガスの流れに不要な乱れを与えることなく、亜鉛ガスを反応容器内に流すことができ、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することができる。
【００２１】
本発明の第２の局面によれば、整流部材を、反応容器の筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材とすることにより、より確実に、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。
【００２２】
本発明の第３の局面によれば、整流部材を、円筒部材とすることにより、簡便な構成でより確実に第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。
【００２３】
本発明の第４の局面によれば、整流部材を、反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材とすることにより、整流部材内を通過する珪素化合物ガスの流れを絞って流速を増大しつつ、それに起因して、偏向される亜鉛ガスの流れを上流から下流に向かわせるようなより大きな圧力勾配を生じさせて、よりスムースかつ確実に珪素化合物ガス及び亜鉛ガスを下流側に流して合流させ、珪素化合物ガスと亜鉛ガスとの還元反応をより効率的に生じさせることができる。
【００２４】
本発明の第５の局面によれば、珪素化合物供給口が、整流部材の周壁で囲われた領域を臨んで配置されることにより、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【００２５】
本発明の第６の局面によれば、珪素化合物供給口が、整流部材の周壁で囲われた領域内に配置されることにより、亜鉛ガスの流れからの不要な影響を受けることなく、珪素化合物ガスを、より確実に整流部材の周壁で囲われた領域内を主として通過させることができる。
【００２６】
本発明の第７の局面によれば、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁に対応して配置されることにより、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。
【００２７】
本発明の第８の局面によれば、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁における上流側部分に対向して配置されることにより、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、偏向される亜鉛ガスの流れに周壁の周囲で生じる圧力勾配による圧力を作用させて、より確実に亜鉛ガスを上流側から下流側に流して、珪素化合物ガスの流れと合流させることができる。
【００２８】
本発明の第９の局面によれば、亜鉛供給管が、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、かかる第２の亜鉛供給口は、珪素化合物供給口よりも上流側に配置されることにより、第２の亜鉛供給口から吐出される亜鉛ガスの流れによって、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の亜鉛ガスを迅速に供給することができる。
【００２９】
本発明の第１０の局面によれば、整流部材が、反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、亜鉛供給管は、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、第１の亜鉛供給口は、第１の整流部材の周壁に対応して配置され、第２の亜鉛供給口は、第２の整流部材の周壁に対応して配置されることにより、亜鉛供給口を複数設けて充分な量の亜鉛ガスを供給した場合であっても、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。
【００３０】
本発明の第１１の局面によれば、珪素化合物供給口が、反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、第１の珪素化合物供給口は、第１の整流部材の周壁で囲われた領域内に配置され、第２の珪素化合物供給口は、第２の整流部材の前記周壁で囲われた領域内に配置されることにより、珪素化合物供給口を複数設けて反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の珪素化合物ガスを迅速にできると共に、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるシリコン製造装置につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系をなし、ｚ軸が、その負方向に向いて重力が働く鉛直方向である。また、適宜、ｚ軸の正方向側を下流側と呼び、ｚ軸の負方向側を上流側と呼ぶことがある。
【００３２】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態におけるシリコン製造装置につき、図１から３を参照して、詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線による拡大断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態におけるシリコン製造装置１は、その内部で珪素化合物ガスに含有される珪素化合物と亜鉛ガスに含有される亜鉛とが還元反応を生じる反応容器１０を備える。反応容器１０は、石英ガラス製であり、その内部に整流部材２０を収容し、ｚ軸に平行な中心軸Ｃの回りで周壁をなす本体部１０ａを有する円筒状の部材である。本体部１０ａの上流側の端部には、その内部に珪素化合物ガスを供給する珪素化合物供給管３０が連絡され、反応容器１０の本体部１０ａの下流側の端部には、還元反応で生成されたシリコン等の生成物を外部に排出する排出管１０ｂが連絡される。また、本体部１０ａには、その内部に共に亜鉛ガスを供給する第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０が、各々連絡されて、反応容器１０内に充分な量の亜鉛ガスが迅速に供給される。
【００３５】
整流部材２０は、セラミック製であり、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置され、その軸を囲む周壁２０ａを有する円筒部材である。かかる整流部材２０は、支持部材Ｍにより反応容器１０の本体部１０ａに支持されている。なお、整流部材２０の中心軸と反応容器１０の中心軸Cとの同軸性は厳密なものではない。つまり、珪素化合物ガスを、周壁２０ａで囲われた内部領域を経由させて、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速で流すことができ、かつ、亜鉛ガスを、周壁２０ａで偏向させることができる配置であれば、整流部材２０の中心軸は、必ずしも反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置されていなくともよく、例えば、かかる中心軸Ｃと平行に偏位させて配置してもかまわない。
【００３６】
珪素化合物供給管３０は、石英ガラス製であり、反応容器１０の本体部１０ａ内で反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に延在して、本体部１０ａ内で珪素化合物供給口３０ａを有する。珪素化合物供給口３０ａからは、珪素化合物ガスが、中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って本体部１０ａ内に吐出される。また、珪素化合物供給管３０は、反応容器１０の本体部１０ａの外部で、連結部材３２を介して、珪素化合物導入管３４に連絡される。珪素化合物導入管３４は、図示を省略する珪素化合物ガス源に連絡される。かかる珪素化合物ガス源には、珪素化合物ガスのみならず、珪素化合物供給口３０ａから吐出される珪素化合物ガスの吐出圧力を高めるため、キャリアガスを供給自在に貯蔵してもよいし、かかるキャリアガスは、別途キャリアガス源を設けて、珪素化合物供給管３０内又は珪素化合物導入管３４内に導入してもよい。また、珪素化合物は、典型的には、四塩化珪素である。なお、珪素化合物ガスに関する珪素化合物吐出方向Ｓ１は、典型的には、中心軸Ｃに平行な方向であるが、限定的なものではなく、珪素化合物ガスを上流側から下流側に流せるものであれば、中心軸Ｃに対して交差するような方向であってもよい。
【００３７】
第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０は、共に石英ガラス製であり、反応容器１０の中心軸Ｃについて軸対称に配置されて、反応容器１０の本体部１０ａにおける周壁に対して、第１の亜鉛供給口４０ａ及び第２の亜鉛供給口５０ａにおいて、中心軸Ｃについて軸対称に各々連絡している。第１の亜鉛供給口４０ａは、珪素化合物供給口３０ａよりも上流側において、本体部１０ａにおける周壁に対して配置され、第２の亜鉛供給口５０ａは、珪素化合物供給口３０ａよりも下流側において、本体部１０ａにおける周壁に対して配置される。また、第１の亜鉛供給口４０ａからは、亜鉛ガスが、中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛供給方向Ｓ２に沿って吐出され、第２の亜鉛供給口５０ａからは、亜鉛ガスが、中心軸Ｃに直交し、かつ第１の亜鉛吐出方向Ｓ２とは反対方向である第２の亜鉛吐出方向Ｓ３に沿って吐出される。なお、ここでは、各々１つの亜鉛供給口を有する２つの亜鉛供給管を軸方向位置を異ならせて軸対象に設けているが、充分に亜鉛ガス量が確保できるのもであれば配置や個数は限定的なものではなく、例えば、１つの亜鉛供給管が複数の亜鉛供給口を有していてもよいし、同一の 軸方向位置に適宜の間隔を開けて複数個の亜鉛供給口を配置してもかまわない。また、亜鉛ガスに関する第１の亜鉛供給方向Ｓ２及び第２の亜鉛吐出方向Ｓ３は、典型的には、珪素化合物ガスに関する珪素化合物吐出方向Ｓ１に対して直交する関係にあるが、限定的なものではなく、珪素化合物吐出方向Ｓ１に向きながら上流側から下流側に向くような方向であってもよい。
【００３８】
第１の亜鉛供給管４０は、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに平行に延在する延在部４０ｂを有し、延在部４０ｂは、連結部材４２を介して、第１の亜鉛導入管４４に連絡される。第２の亜鉛供給管５０は、第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに平行に延在する延在部５０ｂを有し、延在部５０ｂは、連結部材５２を介して、第２の亜鉛導入管５４に連絡される。第１の亜鉛導入管４４及び第２の亜鉛導入管５４は、各々図示を省略する溶融亜鉛源に連絡される。また、第１の亜鉛供給口４０ａ及び第２の亜鉛供給口５０ａから吐出される亜鉛ガスの吐出圧力を高めるため、別途キャリアガス源を設けて、第１の亜鉛供給管４０内及び第２の亜鉛供給管５０内に、キャリアガスを各々導入してもよい。
【００３９】
更に、反応容器１０の周壁をなす本体部１０ａ、第１の亜鉛供給管４０の延在部４０ｂ及び第２の亜鉛供給管５０の延在部５０ｂの周囲には、それらを取り囲むように、円筒状の加熱装置６０が設けられている。加熱装置６０は、第１の亜鉛供給管４０の延在部４０ｂ及び第２の亜鉛供給管５０の延在部５０ｂに各々供給されてくる溶融亜鉛又は固体亜鉛を、その沸点（９３０℃）以上に加熱して亜鉛ガスを生成すると共に、本体部１０ａ内に供給されてくる珪素化合物ガス及び亜鉛ガスを加熱してそれらの間の還元反応を促進する。
【００４０】
ここで、整流部材２０と、珪素化合物供給管３０、第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０との配置関係につき、並びに吐出された珪素化合物ガス及び亜鉛ガスの流れにつき、詳細に説明する。
【００４１】
整流部材２０と珪素化合物供給管３０との配置関係においては、図２及び３に詳細に示すように、珪素化合物供給管３０の珪素化合物供給口３０ａが、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を臨むように、整流部材２０の上流側に位置されている。ここにおいて、整流部材２０及び珪素化合物供給管３０は、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置されており、珪素化合物ガスが、珪素化合物供給口３０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出され、本体部１０ａを流れて排出管１０ｂから排出されるように流れるため、吐出された珪素化合物ガスは、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速分布で流れる。更に、このように吐出されて上流側から下流側に流れる珪素化合物ガスの流れに起因して、本体部１０ａ内においては、上流側から下流側に向けて圧力が低下する圧力勾配が生じ、例えば、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域でも、上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配が生じる。
【００４２】
整流部材２０と第１の亜鉛供給管４０との配置関係においては、図２及び３に詳細に示すように、第１の亜鉛供給管４０の第１の亜鉛供給口４０ａが、整流部材２０の周壁２０ａに対向して位置され、更に周壁２０ａとそれに対向する反応容器１０の本体部１０ａとの間の領域やその下流域における上流側から下流側に向かう圧力勾配をも考慮して、第１の亜鉛供給口４０ａが、周壁２０ａに対しては、周壁２０ａの下流端２０ｂよりも上流端２０ｃに近い位置に配置されている。かかる構成により、亜鉛ガスが、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛吐出方向Ｓ２に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出されるため、吐出された亜鉛ガスは、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスの流速分布に実質的に影響を与えることなく、周壁２０ａで偏向される。具体的には、吐出された亜鉛ガスは、図１に示す断面においては、周壁２０ａで上流及び下流側に偏向され、図３に示す断面においては、周壁２０ａを囲うように中心軸Ｃの回りで右回り及び左回りに偏向される。ここにおいて、亜鉛供給口４０ａが、周壁２０ａに対して上流端２０ｃに近い位置に配置されているため、吐出された亜鉛ガスにおいては、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域における上流側から下流側に向かう圧力勾配による圧力を受けて、上流側から下流側に向かう流れが主体となる。そして、このように上流側から下流側に向かう亜鉛ガスは、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して、上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスと、主として整流部材２０の下流側で合流する。
【００４３】
整流部材２０と第２の亜鉛供給管５０との配置関係においては、図２及び３に詳細に示すように、第２の亜鉛供給管５０の第２の亜鉛供給口５０ａが、珪素化合物供給管３０に対向して位置されている。ここにおいて、亜鉛ガスが、第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第２の亜鉛吐出方向Ｓ３に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出される。吐出された亜鉛ガスは、珪素化合物供給口３０ａから吐出された珪素化合物ガスの上流側から下流側に向かう流れに起因して生じた上流側から下流側に向かって圧力が減少する圧力勾配による圧力を受けて、上流側から下流側に向かう流れとなる。そして、このように上流側から下流側に向かう亜鉛ガスは、珪素化合物供給口３０ａから吐出される珪素化合物ガスと合流して、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して下流側に流れ、第１の亜鉛供給口４０ａから吐出されて主として周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を流れてきた亜鉛ガスとも合流する。
【００４４】
よって、このように順次合流した珪素化合物ガス及び亜鉛ガスは、整流部材２０の下流側で拡散的に混合し、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂに向かって流れていき、生成されたシリコン粉及び塩化亜鉛は、反応容器１０の本体部１０ａ内の圧力による排出圧力を受けて、排出管１０ｂから本体部１０ａ外に排出される。なお、排出管１０ｂから排出されたシリコン粉及び塩化亜鉛は、図示を省略する分離回収装置により、各々分離され、シリコンが選択的に回収されることになる。
【００４５】
次に、以上の構成の本実施形態におけるシリコン製造装置を用いたシリコン製造方法につき、詳細に説明する。なお、かかる製造方法における一連の工程は、いずれも図示は省略するが、コントローラが必要な検出器から得られる検出値やデータベース等を参照しながら、所定のプログラムに沿って制御するものである。もちろん、必要に応じて、手動の工程が混在してもかまわない。
【００４６】
まず、加熱装置６０により、反応容器１０、第１の亜鉛供給管４０の延在部４０ｂ及び第２の亜鉛供給管５０の延在部５０ｂを加熱しながら、第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０に溶融亜鉛又は固体亜鉛を供給し、延在部４０ｂ及び延在部５０ｂにおいて溶融亜鉛を沸点以上に加熱してガス化して、亜鉛ガスを生成する。生成された亜鉛ガスは、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛吐出方向Ｓ２に沿って、及び第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第２の亜鉛吐出方向Ｓ３に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出される。
【００４７】
同時に、珪素化合物ガスは、珪素化合物供給口３０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出される。このように吐出された珪素化合物ガスは、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速分布で流れ、本体部１０ａ内においては、上流側から下流側に向けて圧力が低下する圧力勾配を生じさせると共に、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域にも、上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配を生じさせる。
【００４８】
ここで、上流側の第２の亜鉛供給口５０ａから反応容器１０の本体部１０ａ内に吐出された亜鉛ガスは、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて生じた圧力勾配によって、上流側から下流側に向かう流れとなる。そして、このように上流側から下流側に向かう亜鉛ガスは、珪素化合物供給口３０ａから吐出される珪素化合物ガスと合流して、主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して下流側に流れる。
【００４９】
更に、下流側の第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の本体部１０ａ内に吐出された亜鉛ガスは、整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスの流速分布に実質的に影響を与えることなく、周壁２０ａをｚ軸回りに回り込みながら、周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間等における上流側から下流側に向かう圧力勾配による圧力を受けて、上流側から下流側に向かう流れを主体として、周壁２０ａで偏向される。
【００５０】
このように主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガス、主として周壁２０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガス、及び主として整流部材２０の周壁２０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガスは、主として整流部材２０の下流側で合流し、拡散的に混合しながら、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂに向かって流れていく。
【００５１】
そして、このように生成されたシリコン粉及び塩化亜鉛は、反応容器１０の本体部１０ａ内の圧力による排出圧力を受けて、排出管１０ｂから本体部１０ａ外に排出され、適当な分離回収装置により、シリコンが選択的に回収されてシリコンを得ることができ、塩化亜鉛は、更に図示を省略する再処理装置等に送られる。
【００５２】
従って、以上の構成によれば、反応容器内に設けられ、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容するような整流部材を設けるという簡便な構成により、反応容器内のガス流の流速を実質規定する珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、亜鉛ガスを反応容器内に流すことができ、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することができる。
【００５３】
また、整流部材を、反応容器の筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材とすることにより、より確実に、第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。より具体的には、整流部材を、円筒部材とすることにより、簡便な構成でより確実に第１の亜鉛供給口から第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、珪素化合物供給口から第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが、不要な影響を受けることなく反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容することができる。
【００５４】
また、珪素化合物供給口が、整流部材の周壁で囲われた領域を臨んで配置されることにより、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【００５５】
また、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁に対応して配置されることにより、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。より具体的には、第１の亜鉛供給口が、整流部材の周壁における上流側部分に対向して配置されることにより、偏向される亜鉛ガスの流れに周壁の周囲で生じる圧力勾配による圧力を作用させて、より確実に亜鉛ガスを上流側から下流側に流して、珪素化合物ガスの流れと合流させることができる。
【００５６】
また、亜鉛供給管が、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、かかる第２の亜鉛供給口は、珪素化合物供給口よりも上流側に配置されることにより、第２の亜鉛供給口から吐出される亜鉛ガスの流れによって、珪素化合物ガスの流れに不要な影響を与えることなく、反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の亜鉛ガスを迅速に供給することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態におけるシリコン製造装置につき、図４から６を参照して、詳細に説明する。
【００５８】
図４は、本実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ線による拡大断面図であり、図６は、図４のＤ−Ｄ線による拡大断面図である。
【００５９】
図４から６に示されるように、本実施形態のシリコン製造装置２では、第１の実施形態のシリコン製造装置１に対して、整流部材２０が整流部材７０に変更されていることが相違点であり、残余の構成は同一である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同一な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【００６０】
本実施形態の整流部材７０は、石英製又はセラミック製であり、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置され、支持部材Ｍにより反応容器１０の本体部１０ａに支持されていることは、第１の実施形態におけるものと同様であるが、その軸を囲む周壁７０ａが、反応容器１０における上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である中空円錐台部材であることが相違する。なお、第１の亜鉛供給口４０ａが、周壁７０ａに対しては、周壁７０ａの下流端７０ｂよりも上流端７０ｃに近い位置に配置されていることは、第１の実施形態におけるものと同様である。
【００６１】
このように整流部材７０として中空円錐台部材を採用することにより、珪素化合物供給口３０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ１に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出された珪素化合物ガスが、主として周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて流れる際に、上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である周壁７０ａによってその流れが絞られて、整流部材７０の下流側において、珪素化合物ガスの流速が増大する。
【００６２】
更に、このように吐出される珪素化合物ガスの流れに起因して、周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間の領域やその下流域に生じる上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配も大きくなる。ここで、第１の亜鉛供給口４０ａから反応容器１０の中心軸Ｃに直交する方向である第１の亜鉛吐出方向Ｓ４に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に所定の吐出圧力で吐出される亜鉛ガスは、図４に示す断面においては、周壁７０ａで上流及び下流側に偏向され、図６に示す断面においては、周壁７０ａを囲うように中心軸Ｃの回りで右回り及び左回りに偏向されるものであるが、吐出された亜鉛ガスにおいては、周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間やその下流域における上流側から下流側に向かう圧力勾配が大きくなるために、より大きな圧力を受けて、より速い流速でもって下流側から上流側に向かう流れが主体となる。更に、このように下流側から上流側に向かう亜鉛ガスは、上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である周壁７０ａに沿うように流れるため、周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して、上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガスと、よりスムースに整流部材７０の下流側で合流する。
【００６３】
よって、本実施形態においても、主として整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて所定の流速で流れる珪素化合物ガス、主として周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガス、及び主として整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガスは、主として整流部材７０の下流側で合流し、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂから排出され、シリコンが選択的に回収されてシリコンを得ることができる。
【００６４】
従って、以上の構成によれば、整流部材を、反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材とすることにより、整流部材内を通過する珪素化合物ガスの流れを絞って流速を増大しつつ、それに起因して、偏向される亜鉛ガスの流れに上流から下流に向かわせる圧力勾配を与えて、よりスムースかつ確実に珪素化合物ガス及び亜鉛ガスを下流側に流して合流させ、珪素化合物ガスと亜鉛ガスとの還元反応をより効率的に生じさせることができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態におけるシリコン製造装置につき、図７から１０を参照して、詳細に説明する。
【００６５】
図７は、本実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。図８は、図７のＥ−Ｅ線による拡大断面図であり、便宜上符号等に括弧を付して、図７のＦ−Ｆ線による拡大断面図も示す。図９は、図７のＧ−Ｇ線による拡大断面図であり、図１０は、図７のＨ−Ｈ線による拡大断面図である。
【００６６】
図７から１０に示されるように、本実施形態のシリコン製造装置３では、第２の実施形態のシリコン製造装置２に対して、単一の珪素化合物供給管３０の代わりに、下流側の第１の珪素化合物供給管８０及び上流側の第２の珪素化合物供給管９０という複数の珪素化合物供給管が、反応容器１０の本体部１０ａの上流側の端部に連絡する構成に変更され、更に、下流側の整流部材（第１の整流部材）７０に加えて、上流側の整流部材（第２の整流部材）１００が付加されていることが相違点であり、残余の構成は同一である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同一な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【００６７】
上流側の整流部材１００は、上流側に配置されていることを除き、下流側の整流部材７０と同様な構成及び配置であり、石英製又はセラミック製であり、反応容器１０の中心軸Ｃと同軸に配置され、その軸を囲む周壁１００ａが、反応容器１０における上流側から下流側に向かって径が減少する切頭円錐状である中空円錐台部材であり、支持部材Ｍにより反応容器１０の本体部１０ａに支持されている。
【００６８】
下流側の第１の珪素化合物供給管８０及び上流側の第２の珪素化合物供給管９０は、共に石英ガラス製であり、反応容器１０の本体部１０ａ内では、反応容器１０の中心軸Ｃを挟むように互いに接触しながら延在して、本体部１０ａ内で下流側珪素化合物供給口（第１の珪素化合物供給口）８０ａ及び上流側珪素化合物供給口（第２の珪素化合物供給口）９０ａを各々有する。下流側珪素化合物供給口８０ａからは、珪素化合物ガスが、中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ５に沿って本体部１０ａ内に吐出され、上流側珪素化合物供給口９０ａからは、珪素化合物ガスが、中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ６に沿って本体部１０ａ内に吐出されて、反応容器１０内に充分な量の珪素化合物ガスが迅速に供給される。また、かかる珪素化合物供給管８０及び９０は、反応容器１０の本体部１０ａの外部で、各々、連結部材８２及び９２を介して、図示を省略する珪素化合物ガス源に連絡された珪素化合物導入管８４及び９４に連絡される。珪素化合物導入管３４は、図示を省略する珪素化合物ガス源に連絡される。かかる珪素化合物ガス源には、キャリアガスを供給自在に貯蔵してもよいし、かかるキャリアガスは、別途キャリアガス源を設けていてもよい。
【００６９】
ここで、整流部材７０及び８０と、珪素化合物供給管８０及び９０、第１の亜鉛供給管４０及び第２の亜鉛供給管５０との配置関係につき、並びに吐出された珪素化合物ガス及び亜鉛ガスの流れにつき、詳細に説明する。
【００７０】
整流部材７０と第１の珪素化合物供給管８０との配置関係においては、図８及び９に詳細に示すように、第１の珪素化合物供給管８０の第１の珪素化合物供給口８０ａが、整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域内に位置されていることが、第２の実施形態の構成と実質的に異なる点である。本実施形態では、整流部材７０に対してその配管の半径に相当する距離だけｘ軸の正方向に偏位しているが、かかる偏位量は、整流部材７０に対しては微小量であり、ここでは実質考慮する必要はない。ここに、珪素化合物ガスが、周壁７０ａで囲われた内部領域内の珪素化合物供給８０ａから中心軸Ｃの方向である珪素化合物吐出方向Ｓ５に沿って、反応容器１０の本体部１０ａ内に上流側から下流側に向かって所定の吐出圧力で吐出されるため、吐出された珪素化合物ガスは、より確実に整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して、本体部１０ａの上流側から下流側に向けて所定の流速分布で流れる。もちろん、このように吐出される珪素化合物ガスの流れに起因して、本体部１０ａ内においては、上流側から下流側に向けて圧力が低下する圧力勾配が生じると共に、周壁８０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間にも、上流側から下流側に向かって圧力が低下する圧力勾配が生じる。また、かかる配置関係は、図８及び１０に詳細に示すように、整流部材８０と第２の珪素化合物供給管９０との配置関係においても同様である。
【００７１】
整流部材７０と第１の亜鉛供給管４０との配置関係においては、第２の実施形態のおけるものと変わりはないが、第１の珪素化合物供給管８０の第１の珪素化合物供給口８０ａが、整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域内に位置されているため、第１の亜鉛供給口４０ａからの亜鉛ガスの吐出が、第１の珪素化合物供給口８０ａからの珪素化合物ガスの吐出に不要に干渉することは実質なくなり、第１の亜鉛供給口４０ａが、整流部材７０の周壁７０ａに対向して位置され、かつ第１の珪素化合物供給口８０ａが、整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域内に位置されるという条件内で、相対位置関係を自由に設定可能である。また、かかる配置関係は、図８及び１０に詳細に示すように、整流部材８０と第２の亜鉛供給管５０との配置関係、あるいは第２の亜鉛供給口５０ａと珪素化合物供給口９０ａとの配置関係においても同様である。
【００７２】
よって、本実施形態においては、主として整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域のみを経由して上流側から下流側に向けて流れる珪素化合物ガス、整流部材１００の周壁１００ａで囲われた内部領域及び整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を順次経由して上流側から下流側に向けて流れる珪素化合物ガス、主として周壁７０ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガス、及び主として周壁１００ａとそれに対向する本体部１０ａとの間を経由して整流部材７０の周壁７０ａで囲われた内部領域を経由して上流側から下流側に向けて流れる亜鉛ガスは、主として整流部材７０の下流側で合流し、還元反応を起こしてシリコン粒子の集合体であるシリコン粉及び塩化亜鉛を生成しながら、更に下流側の反応容器１０の排出管１０ｂから排出され、シリコンが選択的に回収されてシリコンを得ることができる。
【００７３】
従って、以上の構成によれば、整流部材が、反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、亜鉛供給管は、更に、第１の亜鉛供給口に対して、反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、第１の亜鉛供給口は、第１の整流部材の周壁に対応して配置され、第２の亜鉛供給口は、第２の整流部材の周壁に対応して配置されることにより、亜鉛供給口を複数設けて充分な量の亜鉛ガスを供給した場合であっても、確実に亜鉛ガスの流れを偏向することができる。
【００７４】
また、珪素化合物供給口が、反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、第１の珪素化合物供給口は、第１の整流部材の周壁で囲われた領域内に配置され、第２の珪素化合物供給口は、第２の整流部材の前記周壁で囲われた領域内に配置されることにより、珪素化合物供給口を複数設けて反応容器内に上流から下流にわたる充分な量の珪素化合物ガスを迅速にできると共に、珪素化合物ガスを、確実に整流部材の周壁で囲われた領域を主として通過させることができる。
【００７５】
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明においては、装置構成の複雑化を排しながら、シリコンの収率を向上させるための還元反応の効率を向上し、同時に生成シリコンと生成ガスとの分離回収効率をも向上することのできるシリコン製造装置を提供するものであり、その汎用普遍的な性格から種々の電子デバイス用のシリコン材料を製造できるものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線による拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線による拡大断面図である。
【図６】図４のＤ−Ｄ線による拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるシリコン製造装置の概略一部断面図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ線による拡大断面図であり、便宜上符号等に括弧を付して、図７のＦ−Ｆ線による拡大断面図も示す。
【図９】図７のＧ−Ｇ線による拡大断面図である。
【図１０】図７のＨ−Ｈ線による拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…………シリコン製造装置
１０………反応容器
１０ａ……本体部
１０ｂ……排出管
２０………整流部材
２０ａ……周壁
２０ｂ……下流端
２０ｃ……上流端
３０………珪素化合物供給管
３０ａ……珪素化合物供給口
３２………連結部材
３４………珪素化合物導入管
４０………第１の亜鉛供給管
４０ａ……第１の亜鉛供給口
４０ｂ……延在部
４４………第１の亜鉛導入管
５０………第２の亜鉛供給管
５０ａ……第２の亜鉛供給口
５０ｂ……延在部
５４………第２の亜鉛導入管
６０………加熱装置
２…………シリコン製造装置
７０………整流部材
７０ａ……周壁
７０ｂ……下流端
７０ｃ……上流端
３…………シリコン製造装置
８０………第１の珪素化合物供給管
８０ａ……第１の珪素化合物供給口
８２………連結部材
８４………珪素化合物導入管
９０………第２の珪素化合物供給管
９０ａ……第２の珪素化合物供給口
９２………連結部材
９４………珪素化合物導入管
１００……整流部材
１００ａ…周壁
１００ｂ…下流端
１００ｃ…上流端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、
前記反応容器に連絡し、珪素化合物ガスを、珪素化合物供給口から前記反応容器内に第１の吐出方向に吐出しながら供給する珪素化合物供給管と、
前記反応容器に連絡し、亜鉛ガスを、第１の亜鉛供給口から前記反応容器内に第２の吐出方向に吐出しながら供給する亜鉛供給管と、
前記反応容器内に設けられ、前記第１の亜鉛供給口から前記第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、前記珪素化合物供給口から前記第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが前記反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容する整流部材と、
前記反応容器において前記整流部材の下流側に設けられ、シリコンを含む反応生成ガスを前記反応容器外に排出する排出管と、
を備えるシリコン製造装置。
【請求項２】
前記反応容器は、筒状部材であり、前記整流部材は、前記反応容器の前記筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材である請求項１に記載のシリコン製造装置。
【請求項３】
前記整流部材を構成する前記筒状部材は、円筒部材である請求項２に記載のシリコン製造装置。
【請求項４】
前記整流部材を構成する前記筒状部材は、前記反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材である請求項２に記載のシリコン製造装置。
【請求項５】
前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域を臨んで配置される請求項２から４のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項６】
前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置される請求項２から４のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項７】
前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁に対応して配置される請求項２から６のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項８】
前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁における上流側部分に対向して配置される請求項７に記載のシリコン製造装置。
【請求項９】
前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第２の亜鉛供給口は、前記珪素化合物供給口よりも上流側に配置される請求項２から６のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項１０】
前記整流部材は、前記反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、前記反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第１の亜鉛供給口は、前記第１の整流部材の周壁に対応して配置され、前記第２の亜鉛供給口は、前記第２の整流部材の周壁に対応して配置される請求項２から６のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項１１】
前記珪素化合物供給口は、前記反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、前記反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、前記第１の珪素化合物供給口は、前記第１の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置され、前記第２の珪素化合物供給口は、前記第２の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置される請求項１０に記載のシリコン製造装置。
【請求項１】
反応容器と、
前記反応容器に連絡し、珪素化合物ガスを、珪素化合物供給口から前記反応容器内に第１の吐出方向に吐出しながら供給する珪素化合物供給管と、
前記反応容器に連絡し、亜鉛ガスを、第１の亜鉛供給口から前記反応容器内に第２の吐出方向に吐出しながら供給する亜鉛供給管と、
前記反応容器内に設けられ、前記第１の亜鉛供給口から前記第２の吐出方向に吐出される亜鉛ガスを偏向しながら、前記珪素化合物供給口から前記第１の吐出方向に吐出される珪素化合物ガスが前記反応容器における上流側から下流側に向かって流れることを許容する整流部材と、
前記反応容器において前記整流部材の下流側に設けられ、シリコンを含む反応生成ガスを前記反応容器外に排出する排出管と、
を備えるシリコン製造装置。
【請求項２】
前記反応容器は、筒状部材であり、前記整流部材は、前記反応容器の前記筒状部材内に収容されて周壁を有する筒状部材である請求項１に記載のシリコン製造装置。
【請求項３】
前記整流部材を構成する前記筒状部材は、円筒部材である請求項２に記載のシリコン製造装置。
【請求項４】
前記整流部材を構成する前記筒状部材は、前記反応容器における上流側から下流側に向かって径が減少する中空円錐台部材である請求項２に記載のシリコン製造装置。
【請求項５】
前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域を臨んで配置される請求項２から４のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項６】
前記珪素化合物供給口は、前記整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置される請求項２から４のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項７】
前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁に対応して配置される請求項２から６のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項８】
前記第１の亜鉛供給口は、前記整流部材の前記周壁における上流側部分に対向して配置される請求項７に記載のシリコン製造装置。
【請求項９】
前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第２の亜鉛供給口は、前記珪素化合物供給口よりも上流側に配置される請求項２から６のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項１０】
前記整流部材は、前記反応容器における下流側に配置される第１の整流部材と、前記反応容器における上流側に配置される第２の整流部材と、を含み、前記亜鉛供給管は、更に、前記第１の亜鉛供給口に対して、前記反応容器における上流側に配置される第２の亜鉛供給口を有し、前記第１の亜鉛供給口は、前記第１の整流部材の周壁に対応して配置され、前記第２の亜鉛供給口は、前記第２の整流部材の周壁に対応して配置される請求項２から６のいずれかに記載のシリコン製造装置。
【請求項１１】
前記珪素化合物供給口は、前記反応容器における下流側に配置される第１の珪素化合物供給口と、前記反応容器における上流側に配置される第２の珪素化合物口と、を含み、前記第１の珪素化合物供給口は、前記第１の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置され、前記第２の珪素化合物供給口は、前記第２の整流部材の前記周壁で囲われた前記領域内に配置される請求項１０に記載のシリコン製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１６７０２２（Ｐ２００９−１６７０２２Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３８４５（Ｐ２００８−３８４５）
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（５０３１０７２５５）株式会社キノテック・ソーラーエナジー (18)
【出願人】（５０７１８２８０７）コバレントマテリアル株式会社 (506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（５０３１０７２５５）株式会社キノテック・ソーラーエナジー (18)
【出願人】（５０７１８２８０７）コバレントマテリアル株式会社 (506)
【Ｆターム（参考）】
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