特許 7561687 多結晶シリコン製造用電極

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】多結晶シリコン製造用電極

(51)【国際特許分類】

   C01B 33/035 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

C01B33/035

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021089737

(22)【出願日】2021-05-28

(65)【公開番号】P2022182269

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-12-13

(73)【特許権者】

【識別番号】523119425

【氏名又は名称】高純度シリコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101465

【弁理士】

【氏名又は名称】青山 正和

(72)【発明者】

【氏名】澤田 佳則

(72)【発明者】

【氏名】坂口 和也

【審査官】森坂 英昭

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０２０４６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０８２１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４９２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１１３６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ ３３／００ － ３３／１９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多結晶シリコン反応炉の底部に配置された電極ホルダの上端部に取り付けられる連結部材と、該連結部材の上端部に取り付けられ、多結晶シリコンが析出されるシリコン芯棒を保持可能な芯棒保持部と、を備え、前記連結部材は、前記電極ホルダに取り付けられ、前記芯棒保持部の基端部が結合される本体部と、該本体部の上に配置され、前記本体部を覆うカバー部材とを有し、前記連結部材及び前記芯棒保持部は炭素製であり、前記連結部材内、又は前記カバー部材と本体部と前記芯棒保持部との間に、断熱空間部が形成されていることを特徴とする多結晶シリコン製造用電極。

【請求項2】

前記断熱空間部は、前記連結部材と前記芯棒保持部との間で、前記芯棒保持部の周囲を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン製造用電極。

【請求項3】

前記カバー部材と前記本体部との接触面は、前記芯棒保持部の長さ方向に直交する方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多結晶シリコン製造用電極。

【請求項4】

前記カバー部材は、さらに上下分離可能な複数枚の板状部材が積層されて形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の多結晶シリコン製造用電極。

【請求項5】

前記カバー部材は、前記連結部材の外縁よりも外方に張り出して設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多結晶シリコン製造用電極。

【請求項6】

前記芯棒保持部と前記連結部材とはねじ結合されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の多結晶シリコン製造用電極。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シーメンス法によって多結晶シリコンを製造する際に用いられる多結晶シリコン製造用電極に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体材料となる高純度の多結晶シリコンの製造方法として、シーメンス法が知られている。シーメンス法は、クロロシランと水素との混合ガスからなる原料ガスを、加熱したシリコン芯棒（シード）に接触させ、その表面に原料ガスの反応によって多結晶シリコンをロッド状に析出させる製造方法である。

【0003】

この製造方法を実施する装置として、密閉した反応炉に多数のシリコン芯棒を立設した多結晶シリコン反応炉が用いられており、これらシリコン芯棒は、反応炉の炉底に設置された金属製電極に、カーボン製の電極を介して連結される。金属製電極は反応炉の外部の電源に接続されており、一般的に水冷される。

【0004】

例えば、特許文献１には、シリコン回収時にカーボンを確実に分離できる構造として、反応炉の底板部上のホルダ部と、ホルダ部の上部に取り付けられてシリコン芯棒を保持する芯棒保持部とを備えた電極ユニットが開示されている。芯棒保持部は、カーボン等の導電材から形成され、ホルダ部のネジ穴に結合され、さらにナットが取り付けられている。そのナットが袋ナット状に形成された例も開示されている。

【0005】

特許文献２には、多結晶シリコン棒にかかる応力を緩和してひび割れを防ぐために、炉底の金属電極に固定される炭素電極が、芯線ホルダ（芯棒保持部）が固定される上部電極と、金属電極に固定される下部電極とにより構成され、シリコン析出時のシリコン芯棒等の移動を吸収できるように、上部電極と下部電極との間に半径方向に隙間が形成されている。
また、特許文献３では、同様に多結晶シリコン棒にかかる応力を抑制するために、上部電極が下部電極にボルトにより固定され、そのボルトの周囲に空隙が形成されることで、上部電極が移動できるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１２－８２１２８号公報

【文献】特開２０１３－２４９２５１号公報

【文献】特開２０１１－１１１３６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このような多結晶シリコン製造用電極においては、金属製電極、カーボン製電極、シリコンロッドのそれぞれの強度、及びこれらの接点における強度が十分にあることが必要である。

【0008】

特に問題となるのは、シリコンとカーボンの接点である。まず、反応初期においては、カーボン製電極とシリコン芯棒の接点において接触抵抗が顕著であり、この部分が通電によって発熱しやすいため、温度が上がり、優先的にシリコン析出が進むことでこの接点が強化される。接点にシリコンが十分に析出されると、カーボン製電極は１０００℃以上に加熱されたシリコンロッドと冷却された金属製電極との熱流路となり、温度勾配が形成される。トリクロロシランの析出温度はおよそ８００℃以上であるので、カーボン製電極の８００℃以上になる部分にはシリコンの析出が生じ、シリコンロッドにカーボン製電極が巻き込まれていくことで、接点部分がさらに強化される。よってカーボンの熱伝導率などの物性と形状の組み合わせによって、倒壊を防ぐ適度な強度を持たせることが可能となる。

【0009】

ところで、シリコンロッドの強度は一般的なカーボン材より高いので、倒壊を防ぐべく、接点強度を上げすぎると、シリコンロッドを回収する際に、カーボン製電極の破損、場合によっては金属製電極まで破損させることもあり得る。また、シリコンが析出したカーボン部材は容易には再生できないので、消耗品となりコスト的な負担も大きい。
よって、倒壊を防ぐ十分な強度を確保しつつ、シリコンロッド回収の際には容易に分離可能で、かつ、消耗するカーボン部材のコストを抑えることができる電極構造が求められる。

【0010】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、シリコンロッドによる倒壊を防ぐ十分な強度を確保しつつ、シリコンロッド回収の際には容易に分離可能で、かつ、消耗するカーボン部材のコストを抑えることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の多結晶シリコン製造用電極は、多結晶シリコン反応炉の底部に配置された電極ホルダに取り付けられる多結晶シリコン製造用電極であって、前記電極ホルダの上端部に取り付けられる連結部材と、該連結部材の上端部に取り付けられ、多結晶シリコンが析出されるシリコン芯棒を保持可能な芯棒保持部と、を備え、前記連結部材は前記電極ホルダに取り付けられる本体部と、該本体部の上に配置されるカバー部材とを有し、前記連結部材及び前記芯棒保持部は炭素製であり、前記連結部材内、又は前記カバー部材と本体部と前記芯棒保持部との間に、断熱空間部が形成されている。

【0012】

この電極は、連結部材内、又は連結部材とカバー部材と芯棒保持部との間に断熱空間部を有しているので、この断熱空間部より下方部位の温度が上方部位に比べて低くなり、断熱空間部より下方部位へのシリコンの析出が抑制される。一方、断熱空間部よりも上方部分には、従来よりも多く、芯棒保持部の周囲等にシリコンが析出する。このため、シリコンロッドが十分な強度で支持され、倒壊を防止することができる。
また、析出したシリコンロッドを回収する際には、断熱空間部より上方部位の最小限の部材を交換すればよい。
この場合、連結部材を本体部とカバー部材とに分け、そのカバー部材により本体部を覆うように構成したので、シリコンロッドの回収時には芯棒保持部とカバー部材を交換し、本体部は次のシリコン製造のために再利用することが可能になる。

【0013】

この多結晶シリコン製造用電極において、前記断熱空間部は、前記連結部材と前記芯棒保持部との間で、前記芯棒保持部の周囲を囲むように形成されているとよい。

【0014】

シリコン芯棒に析出したシリコンは、その析出範囲が下方に広がってくるので、シリコン芯棒を保持している芯棒保持部の周囲に断熱空間部が形成されることにより、断熱空間部より下方へのシリコンの析出をより効果的に抑制することができる。

【0015】

この多結晶シリコン製造用電極において、前記カバー部材と前記本体部との接触面は、前記芯棒保持部の長さ方向に直交する方向に沿って形成されているとよい。
単純にカバー部材を本体部から取外しやすくなるとともに、その接触面に生じる微小な隙間によっても断熱することができ、断熱効果をより高めることができる。

【0016】

この多結晶シリコン製造用電極において、前記カバー部材は、さらに上下分離可能な複数枚の板状部材が積層されて形成されているとよい。

【0017】

カバー部材の上側板状部材のみを交換して、下側板状部材を再利用することが可能になり、消耗部品をより少なくして、コストダウンを図ることができる。

【0018】

この多結晶シリコン製造用電極において、前記カバー部材は、前記連結部材の外縁よりも外方に張り出して設けられているとよい。

【0019】

シリコン芯棒周囲に析出したシリコンからの下方への輻射熱がカバー部材により遮られるので、芯棒保持部の周囲までシリコンが析出した場合でも、カバー部材の表面までの範囲にとどまり、カバー部材を超えて本体部の周囲に析出することが抑制され、本体部の再利用を容易にすることができる。

【0020】

この多結晶シリコン製造用電極において、前記芯棒保持部と前記連結部材とはねじ結合されているとよい。
ねじ結合により接触を確実にし、シリコンロッドをより強固に支持することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の多結晶シリコン製造用電極によれば、シリコンロッドによる倒壊を防ぐ十分な強度を確保しつつ、シリコンロッド回収の際には容易に分離可能で、かつ、消耗するカーボン部材のコストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第1実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図5】本発明の第４実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図6】本発明の第５実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図7】本発明の第６実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図8】本発明の第７実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図9】本発明の第８実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図10】本発明の第９実施形態に係る多結晶シリコン製造用電極の概略断面図である。

【図11】図１０のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２は本発明の多結晶シリコン製造用電極の第１実施形態を示している。
第１実施形態の多結晶シリコン製造用電極（以下、単に電極という）１は、多結晶シリコン反応炉（図示略）の底部１０を貫通して外部の電源に接続された金属製の電極ホルダ１１と、この電極ホルダ１１に結合された炭素製電極２０とにより構成される。

【0024】

電極ホルダ１１は、ステンレス等の耐食性材料からなり、その上端部が略円柱状に形成され、多結晶シリコン反応炉（図示略）の底部１０から突出している。

【0025】

炭素製電極２０は、電極ホルダ１１の上端部に固定される連結部材２１と、連結部材２１に固定されシリコン芯棒２２を保持する芯棒保持部２３とにより構成される。
芯棒保持部２３は、円柱状に形成され、その上端部にシリコン芯棒２２の下端部を挿入状態に固定する保持孔２４が形成されている。

【0026】

連結部材２１は円柱状の外周面を有し、下方に開口する下部結合穴２５と、上方に開口する上部結合穴２６とが軸心Ｃに沿って形成されている。そして、下部結合穴２５に電極ホルダ１１の上端部が嵌合状態に結合され、上部結合穴２６に芯棒保持部２３の基端部が嵌合状態に結合される。この結合状態で、電極ホルダ１１、連結部材２１、芯棒保持部２３及びシリコン芯棒２２は、軸心Ｃを一致させた状態に配置される。

【0027】

また、連結部材２１は、下部結合穴２５及び上部結合穴２６を有する本体部２７と、本体部２７の上に載置されたカバー部材１０１とにより構成されている。カバー部材１０１は、円筒状のリング部材２８と、リング部材２８の上に載置された円板状の板状部材２９とにより構成されている。板状部材２９には芯棒保持部２３を挿通させるための貫通孔３０が形成されている。リング部材２８は、本体部２７と同じ外径に形成されるが、内径は芯棒保持部２３の外径よりも十分に大きく形成されており、芯棒保持部２３を本体部２７の上部結合穴２６に嵌合させたときに、芯棒保持部２３の外周面との間に空間部（断熱空間部）３１が形成される。この断熱空間部３１は、連結部材２１の本体部２７とカバー部材１０１と芯棒保持部２３との間に形成されている。具体的には、本体部２７と板状部材２９との間に、芯棒保持部２３の周囲を囲むように形成され、その外側がリング部材２８により覆われた状態となる。

【0028】

また、本体部２７の上面２７ａは軸心Ｃに直交する水平面に形成されており、リング部材２８の上面２８ａ及び下面２８ｂ、板状部材２９の下面２９ａも水平面に形成され、これら本体部２７、リング部材２８、板状部材２９の接触面（２７ａ，２８ｂ及び２８ａ，２９ａ）が水平面により形成される。

【0029】

この電極１の芯棒保持部２３にシリコン芯棒２２を保持して通電し、図示略の原料供給ノズルからクロロシランと水素との混合ガスからなる原料ガスを供給すると、シリコン芯棒２２の周囲に多結晶シリコンが析出してロッド状に成長し、二点鎖線で示すシリコンロッドＳが形成される。
このシリコンロッド形成過程において、多結晶シリコンは、シリコン芯棒２２の周囲だけでなく、芯棒保持部２３の上端部から板状部材２９の上面にも析出する。このため、シリコンが析出した部分で電極１が補強され、成長して径が大きくなるシリコンロッドＳを確実に支持し、その倒壊を防止することができる。

【0030】

一方、連結部材２１内には、芯棒保持部２３とリング部材２８との間に断熱空間部３１が形成されているので、連結部材２１において断熱空間部３１よりも下方部位への熱伝達が制限される。このため、連結部材２１の本体部２７の温度が板状部材２９等に比べて低く抑えられ、その外周面へのシリコンの析出も抑制される。したがって、シリコンロッドＳの回収時には、芯棒保持部２３と板状部材２９とを取外せばよく、連結部材２１のリング部材２８や本体部２７は次の多結晶シリコン製造のために再利用することが可能である。

【0031】

ところで、炭素製電極２０として用いられるカーボンは、一般的には押し出し成形により形成され、その電気抵抗率は約１０^-5Ωｍ程度である。
多結晶シリコンの高温での電気抵抗率については、正確なデータは示されていないが、析出反応中のシリコンロッドＳの温度１１００℃以上では、およそこの１０倍程度になっていると推定される。よって、炭素製電極２０の断面積はシリコンロッドＳの断面積のおよそ１／１０以上の大きさを有していないと、単位長さあたりでシリコンロッドＳ以上の抵抗発熱が生じることになるので、断熱空間部３１の設計としては、シリコンロッドＳの断面積のおよそ１／１０以上の断面積を確保したうえで、なるべく短く形成されるべきである。
例えば、芯棒保持部２３の外径が１５ｍｍ以上１１４ｍｍ以下、連結部材２１の外径が４０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下、リング部材２８の内径が１６ｍｍ以上１１５ｍｍ以下、リング部材２８の高さが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設計される。

【0032】

電極ホルダ（金属製電極）１１には、通常、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのステンレス材が使用される。ステンレス材の熱伝導率はカーボン材などより低く、１６Ｗ／ｍＫ程度の値が知られている。本発明者らの知見として、ステンレス材の表面温度が２００℃を超えると、高純度シリコンに対する汚染源となり得る。電極ホルダ１１を肉厚５ｍｍで内部を通水冷却するものとして設計した場合、冷却側端部の表面温度が５０℃、炭素製電極２０側の表面温度が２００℃とすると、熱流として４．８×１０^５Ｗ／ｍ^２と計算される。熱流としてこれ以下になるように設計することが望ましい。熱伝導率１６０Ｗ／ｍＫのカーボン材料で同じ伝熱面積としてシリコンロッドＳ側が１０００℃、電極ホルダ１１側が２００℃の温度差ΔＴ＝８００Ｋとした場合、伝熱長さは２６．７ｃｍと計算される。この計算より、電極ホルダ１１とカーボン部材の接触面積はなるべく大きく、炭素製電極２０は途中に断熱空間部３１を設計して温度勾配を大きくとることで、（単純な同一断面構造より）コンパクトな設計となりカーボン部材のコストを低減できることが解る。

【0033】

炭素製電極２０を単純な円柱形状等にした場合、断面積がシリコンロッドＳの１／１０未満しかないとすると、強度的に不足して倒壊のおそれがある。よって、最大径ではシリコンロッドＳの１／３（１／√１０）以上、例えば１／２以上の外径部分を有する補強部材を必要とする。この補強部材は機能的にはカーボンである必要はないが、汚染防止の観点からはほぼ必然的にカーボンが選ばれる。
なお、汚染防止としては合成石英の使用も考えられるが、断熱空間部３１に代えて、その場所に石英部材を配置した場合、断熱とともに剛体で支持可能となるが、石英ガラスの方がカーボンよりも熱膨張率が小さいため、温度上昇に伴ってカーボン部材との間に隙間ができてしまい、剛体として機能せず、強度維持することが難しい。

【0034】

また、断熱空間部３１は連結部材２１の本体部２７及びカバー部材１０１（リング部材２８及び板状部材２９）により閉鎖された空間であるが、カーボン材料は完全に気密なものではないので、多結晶シリコン製造中は反応ガスが侵入する。この場合、連結部材２１を構成しているカーボンの熱伝導率は１６０Ｗ／ｍＫ程度であり、原料ガスの主成分である水素でも０．１８Ｗ／ｍＫ程度とカーボンに比べて３桁も小さく、断熱空間部３１内でのガス流も僅少であるので、十分に断熱効果を有する。

【0035】

図３は第２実施形態の電極を示している。この第２実施形態の電極２は、電極ホルダ１１については第１実施形態と同じで、炭素製電極４０も、連結部材４１の本体部２７等、大部分の構成は第１実施形態と同様であるが、連結部材４１のカバー部材１０２における板状部材４２が上下二枚の板状部材４２Ａ，４２Ｂにより構成されている。第１実施形態と共通する要素には同一符号を付して説明を省略し、また、便宜上、板状部材４２において、リング部材２８と接触している下側板状部材４２Ｂの下面も第１実施形態で用いた符号２９ａとする（以下の各実施形態においても、第１実施形態と同様に、符号２８ａ，２８ｂ，２９ａは部材相互の接触面を示す）。

【0036】

この第２実施形態の電極２においても、断熱空間部３１により第１実施形態と同様、多結晶シリコン製造中の倒壊を防止する効果がある。この第２実施形態では、板状部材４２が上下二枚の板状部材４２Ａ，４２Ｂにより構成されているので、シリコンロッド回収時には、上側の板状部材４２Ａを芯棒保持部とともに取外して、下側の板状部材４２Ｂを含めてその下方部位の部材は次の多結晶シリコン製造に再利用することができる。

【0037】

図４は第３実施形態の電極を示している。この第３実施形態の電極３において、炭素製電極４３は、連結部材４４の本体部２７の上に、第２実施形態における板状部材４２の下側板状部材４２Ｂとリング部材２８とを一体化し、内部に断熱空間部３１を形成した空間保持部材４２Ｃと、上側板状部材４２Ａとが積み重ねられたカバー部材１０３を構成したものである。下側板状部材４２Ｂとリング部材２８とを一体にした空間保持部材４２Ｃとすることにより、加工を共通にすることができ、その分、コスト低下を図ることができ、かつリング部材２８を設置する際の芯位置ずれを低減することで、より確実に断熱空間部３１を保持することが可能となる。

【0038】

図５は第４実施形態の電極を示している。この第３実施形態の電極４において、第１実施形態の電極１と異なる点は、炭素製電極４５は、芯棒保持部４６に、その外周面に沿っておねじ部４７が形成され、連結部材４８の本体部４９の上部結合穴５０及びカバー部材１０４の板状部材５１の貫通孔５２の内周面にめねじ部が形成されている点である。このため、芯棒保持部４６は、連結部材４８の本体部４９の上部結合穴５０にねじ結合され、板状部材５１も芯棒保持部４６のおねじ部４７にねじ結合される。したがって、板状部材５１がリング部材２８を軸心Ｃに沿って強く圧迫し、板状部材５１とリング部材２８との間、リング部材２８と本体部４９との間が押圧状態に接触され、これらの接触面２７ａ，２８ｂ、２８ａ，２９ａが強固に押圧状態となり、倒壊をより確実に防止することができ、かつ断熱空間部を保持することにより、断熱性を確実に維持できる。

【0039】

図６は第５実施形態の電極を示している。この第５実施形態の電極５における炭素製電極５３は、第１実施形態のカバー部材１０５の板状部材２９とリング部材２８のＹ軸方向（上下方向）における長さを１／２にした上で、二重に配置したものである。すなわち、炭素製電極５３において、連結部材５４の本体部２７の上に設けられるカバー部材１０５は、第１リング部材２８１、第１板状部材２９１、第２リング部材２８２、第２板状部材２９２がこの順に積み重ねられており、二つの断熱空間部３１Ａ，３１Ｂが第１板状部材２９１を介して上下に分離して配置される。
これにより、部材によって覆われた断熱空間部３１Ａ，３１Ｂの数が２倍に増えるため、断熱性をより確実に担保することが出来る。
なお、図６の符号２８ｃ，２８ｄ，２９ｂ、２９ｃは部材相互の接触面を示す。

【0040】

図７は第６実施形態の電極を示している。この第６実施形態の電極６において第１実施形態の電極１と異なる点は、炭素製電極５５において、第１実施形態の炭素製電極２０に対して、カバー部材１０６の板状部材５６の外径を連結部材５７の本体部２７の外径よりも大きく形成した点であり、板状部材５６が本体部２７より半径方向外方に張り出した形状に構築される。
連結部材の外径が、析出予定のシリコンロッドＳの最大外径よりも小さい外径に形成されていると、シリコンロッドＳの外径が増大するにしたがって、その外周面からの輻射熱が連結部材の外周面に直接到達し、高熱にさらされることからシリコンが析出しやすくなる。この第４実施形態のように、板状部材５６が外方に大きく張り出していることにより、シリコンロッドＳからの輻射熱が連結部材５７の本体部２７外周面に直接到達することが遮られ、本体部２７外周面へのシリコン析出を抑制することができる。
一方、板状部材５６においては、シリコンロッドＳからの輻射熱を上面の全面に受けるので、高熱にさらされる面積が大きく、シリコンが板状部材５６の上面に太径で析出し、倒壊防止に効果的である。

【0041】

図８は第７実施形態の電極を示している。この第７実施形態の電極７における炭素製電極６０は、第４実施形態の電極４に対して、連結部材６１のカバー部材１０７として、リング部材６２も板状部材５６と同じ外径に形成したものである。
この構造とすることにより、リング部材６２と板状部材５６とが同じ外径であるので、これらの外径加工を共通にすることができ、その分、コスト低下を図ることができる。

【0042】

図９は第８実施形態の電極を示している。この第８実施形態の電極８における炭素製電極６５は、連結部材６６の本体部２７の上に、カバー部材１０８として、空間保持部材６７と板状部材６８とを積み重ねた構造である。この板状部材６８は、第７実施形態の板状部材５６より薄く形成され、その分、リング状の部材に天板状の部材を一体化した空間保持部材６７を構成したものである。

【0043】

図１０及び図１１は第９実施形態の電極を示している。この第９実施形態の電極９における炭素製電極７０は、その連結部材７１におけるカバー部材１０９が、第１実施形態のリング部材２８に替えて、複数の円弧状部材７２を相互に間隔をあけて周方向に並べて配置することにより、本体部２７との固定部位を面から点にしたものである。
断熱空間部３１の確保において、円弧状部材７２による伝熱経路の極小化を図っており、断熱空間部３１を部材で覆わない構造としているため、断熱効果がより向上する。

【0044】

以上、本発明である多結晶シリコン反応炉および多結晶シリコン製造方法の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0045】

例えば、各実施形態では連結部材にリング部材を設けて、図２に示すように芯棒保持部を囲むように断熱空間部３１を形成し、その部分では芯棒保持部の外周面が断熱空間部３１に露出する構成としたが、連結部材の本体部の上面に芯棒保持部の外周面から離間する内径で芯棒保持部を囲む凹溝を形成し、その凹溝を板状等のカバー部材で覆うことにより断熱空間部としてもよい。この場合、連結部材内に断熱空間部が設けられ、芯棒保持部の外周面は断熱空間部に露出しない。

【0046】

また、断熱空間部を１個の空間として形成したが、複数の空間を分散させることにより形成してもよい。例えば、リング部材の内径を芯棒保持部の外径と同程度とし、そのリング部材に多数の貫通孔を形成した構造とすることにより、断熱空間部を有するリング部材とすることができ、剛性を高めることができる。

【符号の説明】

【0047】

１，２，３，４，５，６，７，８，９ 電極
１０ 底部
１１ 電極ホルダ
２０ 炭素製電極
２１ 連結部材
２２ シリコン芯棒
２３ 芯棒保持部
２４ 保持孔
２５ 下部結合穴
２６ 上部結合穴
２７ 本体部
２８ リング部材
１０１、１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８ カバー部材
２９ 板状部材
２７ａ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ 接触面
３０ 貫通孔
３１ 空間部（断熱空間部）
３１Ａ，３１Ｂ 断熱空間部
４０ 炭素製電極
４１ 連結部材
４２ 板状部材
４２Ａ 上側板状部材
４２Ｂ 下側板状部材
４２Ｃ 空間保持部材
４３ 炭素製電極
４４ 連結部材
４５ 炭素製電極
４６ 芯棒保持部
４７ おねじ部
４８ 連結部材
４９ 本体部
５０ 上部結合穴
５１ 板状部材
５２ 貫通孔
５３ 炭素製電極
５４ 連結部材
５５ 炭素製電極
５６ 板状部材
５７ 連結部材
６０ 炭素製電極
６１ 連結部材
６２ リング部材
６５ 炭素製電極
６６ 連結部材
６７ 空間保持部材
６８ 板状部材
Ｓ 多結晶シリコン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】