JPS6077117A - Production of silicon granule - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enable the stable reaction in the production of silicon particles by a fluidized bed process, without causing the precipitation of silicon at the furnace wall and the opening of the gas inlet line, by placing a filled layer of nonfluidizing particles between the raw material gas introducing zone and the fluidized layer. CONSTITUTION:The straightening vane 2 is attached to the bottom of the cylindrical vertical reactor 1, and silane or chlorosilane gas is introduced into the reactor 1 through the inlet pipe 3 placed close to the central part of the straightening vane 2. The silicon gas, etc. is introduced separately from the H2 gas and inert gas which is introduced into the reactor through the line 4 separated from the line 3. The straightening plate 2 is covered with the filled layer 5 made of nonfluidizing particles having large size, e.g. silicon particles, and the fluidizable layer 6 made of fluidized silicon particles is formed on the non-fluidized layer 5. The layer 6 is heated with the silicon electrodes 8, 8... placed in the layer to effect the thermal decomposition or H2 reduction of silane, etc. in the reactor 1 and the precipitation of silicon to the silicon particles.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 未発り１は、高純度多結晶シリコン粒を流動層方式によ
り製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a method for producing high purity polycrystalline silicon particles using a fluidized bed method.

［発明の技術的背景とその問題点コ ゛ｌ′−ｉ’４体用あるいは太陽電池用高純度多結晶シ
リコンを製造するに際して、現在、取扱いおよび精製の
容易性の点からクロロシランまたは（モノ）シランを原
料とし、これを熱分解もしくは水素還元させる方法が用
いられている。[Technical background of the invention and its problems When producing high-purity polycrystalline silicon for 4-coil or solar cells, chlorosilane or (mono)silane is currently used from the viewpoint of ease of handling and purification. A method is used in which the raw material is thermally decomposed or reduced with hydrogen.

従来から、この反応にはいわゆるシーメンス法またはデ
ュポン法が行なわれているが、純度の点からシーメンス
法が主流となっている。Conventionally, this reaction has been carried out by the so-called Siemens method or the DuPont method, but the Siemens method is the mainstream from the viewpoint of purity.

このシーメンス法は、ペルジャー内に設置したシリコン
細棒を通電加熱し、これとともにクロロシランと水素の
混合ガスを供給して反応させ、前記シリコン細棒表面に
シリコンな；元析出成長させるものである。しかし、こ
の方法は、シリコン細棒表面を反応面とするため、反応
界面積が小さいので生産性が低く、また不純物の防止お
よびペルジャー保護のためにペルジャーを低温度に維持
する関係上、シリコン細棒を介して与えた熱がペルジャ
ーから大量に熱放散してしまい、電力原単位が高い欠点
がある。In this Siemens method, a thin silicon rod placed in a Pel jar is heated with electricity, and a mixed gas of chlorosilane and hydrogen is supplied to cause a reaction, causing silicon to precipitate and grow on the surface of the thin silicon rod. However, since this method uses the surface of the silicon thin rod as the reaction surface, the reaction interface area is small, resulting in low productivity.Also, the Peljar must be kept at a low temperature to prevent impurities and protect the Pelger. A large amount of heat applied through the rod is dissipated from the Pelger, which has the disadvantage of high power consumption.

これに対して、生産性および電力原単位向上のために、
反応界面積を増加せんとして、シリコン粒を流動化させ
流動層を形成する方法が、２，３の文献や特開昭５７−
１３５７０８号公報によって公知となっている。On the other hand, in order to improve productivity and power consumption,
In order to increase the reaction interface area, a method of fluidizing silicon grains to form a fluidized bed is described in a few documents and in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999.
This is known from Japanese Patent No. 135708.

しかし、この流動層反応器による場合、炉壁およびカス
吹込ロヘシリコンが析出し、反応器内が狭溢化したり、
吹込ノズルの閉塞を招く問題点がある。その結果、クリ
ーニングを度々行なわなければならず生産能率か低くな
り、また純度の低下を招く。However, when this fluidized bed reactor is used, Rohesilicon deposits on the furnace wall and the scum is blown into the reactor, causing the inside of the reactor to become narrow and overflowing.
There is a problem in that the blow nozzle becomes clogged. As a result, cleaning must be performed frequently, resulting in lower production efficiency and lower purity.

そこで、シランまたはクロロシランガスと水素とを分離
吹込みする方法が試みられているが、十分な改善効果が
得られない。また、シリコン析出防止のために、炉壁温
度およびカス吹込【」温度を７００’Ｃ以下にする方法
もあるが、７００℃以下では５ｉＨＣ１３の還元分解反
応が生じ難い。さらに炉壁部のガス中のシラン、クロロ
シラン濃度を低くする方法もあるが、シリコン析出量の
減少を招く。Therefore, methods have been attempted in which silane or chlorosilane gas and hydrogen are separately injected, but a sufficient improvement effect cannot be obtained. Furthermore, in order to prevent silicon precipitation, there is a method of lowering the furnace wall temperature and the waste injection temperature to 700'C or less, but the reductive decomposition reaction of 5iHC13 is difficult to occur at 700C or lower. Furthermore, there is a method of lowering the concentration of silane or chlorosilane in the gas at the furnace wall, but this results in a decrease in the amount of silicon deposited.

［発明の目的］ 本発明は、経済性等の点から基本的に流動層Ｄ、による
シリコン製造を基礎とするものであり、その主たる目的
は、炉壁やガス吹込口へのシリコンの析出がなく安定し
た反応を行なうことができるシリコン粒の製造方法を提
供することにある。[Object of the invention] The present invention is basically based on silicon production using a fluidized bed D from the viewpoint of economical efficiency, etc., and its main purpose is to prevent silicon precipitation on the furnace wall and gas inlet. It is an object of the present invention to provide a method for producing silicon grains that allows a stable reaction to occur without any problems.

［発明の構成］ この目的を達成するための第１発明は、反応器内に装入
したシリコン粒を流動化させ、シランもしくはクロロシ
ランを熱分解または水素還元させてシリコンをシリコン
粒に析出させる流動法において、シランもしくはクロロ
シランガスの導入部とシリコン粒の流動層とのｎ４１に
前記カスにより流動化しない粒子の充填層を構成し、こ
の充填層を通して前記カスを流動層へ送入することを特
徴とするものである。[Structure of the Invention] A first invention to achieve this object is a fluidization method that fluidizes silicon grains charged in a reactor, thermally decomposes silane or chlorosilane or reduces hydrogen, and precipitates silicon onto silicon grains. The method is characterized in that a packed bed of particles that are not fluidized by the scum is formed at n41 between the silane or chlorosilane gas introduction part and the fluidized bed of silicon particles, and the scum is fed into the fluidized bed through this packed bed. That is.

また第２発明は、反応器内に装入したシリコン粒を流動
化させしシラノもしくはクロロシランを熱分解または水
素還元させてシリコンをシリコン粒に析出させる流動法
において、シランもしくはクロロシランガスの導入部と
シリコン粒の流動層との間に前記ガスにより流動化しな
い粒子の充填層を構成し、このがｔ初層を通して前記カ
スを流動層へ送入し、この送入に当すシランもしくはク
ロロシランカスと水素もしくは不活性カスとを導入前に
混合することなく分離して導入し、かつ水素もしくは不
活性ガスを導入前に予熱することを特徴とするものであ
る。The second invention also provides a flow method in which silicon particles charged in a reactor are fluidized and silano or chlorosilane is thermally decomposed or reduced with hydrogen to precipitate silicon onto the silicon particles. A packed bed of particles that are not fluidized by the gas is formed between the fluidized bed of silicon particles, and this feeds the scum into the fluidized bed through the initial layer, and the silane or chlorosilane cassette for this feeding. It is characterized in that hydrogen or inert gas is introduced separately without mixing before introduction, and that hydrogen or inert gas is preheated before introduction.

さらに第３発明は１反応器内に装入したシリコン粒を流
動化させ、シランもしくはクロロシランを熱分解または
水素還元させてシリコンをシリコン粒に析出、させる流
動法において、シランもしくはクロロシランガスの導入
部とシリコン粒の流動層との間に前記ガスにより流動化
しない粒子の充填層を構成し、この充填層を通して前記
ガスを流動層へ送入し、前記流動層内に加熱用シリコン
電極をその下端を前記充填層上から３０ｍｍ以上離間さ
せて少くとも一部が流動層内にあるよう配設し、反応器
内部にて加熱を行うことを特徴とする。Furthermore, a third aspect of the present invention is a fluidization method in which silicon grains charged in a reactor are fluidized, silane or chlorosilane is thermally decomposed or hydrogen-reduced, and silicon is deposited on the silicon grains. and a fluidized bed of silicon grains, a packed bed of particles not fluidized by the gas is formed, the gas is fed into the fluidized bed through this packed bed, and a silicon electrode for heating is placed in the fluidized bed at its lower end. is arranged at least 30 mm or more above the packed bed so that at least a portion thereof is within the fluidized bed, and heating is performed inside the reactor.

このように、いずれの発明も、流動層へ、ガスを送入す
る際に、流動層とカス導入部との間に、送入ガスにより
流動化しないたとえばシリコノ粒子からなる粒子の充填
層を設けて、この充Ｊｉｉ　Ｘ？を通してガスを送入す
るものである。これによって、加熱された流動層粒子か
１〃接ガス導入部に接触することを防止でき、もってガ
ス導入部でのシリコンの析出な防止し、安定した運転を
行うことができる。As described above, in both inventions, when gas is fed into the fluidized bed, a packed bed of particles made of, for example, silicon particles, which is not fluidized by the fed gas, is provided between the fluidized bed and the waste introduction section. So, this Mitsuru Jii X? The gas is sent through the pipe. This makes it possible to prevent heated fluidized bed particles from coming into contact with the gas introduction section, thereby preventing silicon from being deposited at the gas introduction section and allowing stable operation.

［発明の具体例］ 以下ざらに本発明を詳説する。[Specific examples of the invention] The present invention will be briefly explained in detail below.

く第１発明に関連して） シリコン粒の流動化には、供給ガスの吹込エネルギーに
よって行うが、このＪＡ合、均一・ながｔ勧化のために
整流板を介してカス吹込みを行うことが望ましい。この
場合、整流板上１０〜２０）以下では、その温度かそれ
以にの流動層の温度より低いものであると従来からされ
てきた。しかし、本発明者によって、実際には高温の流
動粒子が流動に伴って整流板に衝突し、整流板を直接的
に加熱し、整流板の吹込口においてシリコンの析出を生
しさせることが見出された。この問題点の解決策として
は、整流板上に粒子の充填層を設け、その」二にシリコ
ンの流動層を構成することが望ましいことが解った。粒
子の充填層は、流動化カスの整流効果を生じ、流動層内
の流動粒−ｒが直接整流板に接触することを防止し、整
流板を低温化する効果をもたらす。充＠層を構成する粒
子としては、不純物の混入防止、あるいは操業上の変化
に伴って万一シリコン析出が生じた場合でも製品として
回収できることのために、シリコン粒子が望ましい。そ
の粒径は、流動層を構成する粒子が０．５〜０．８ｍｍ
なので、５〜１０ｍ＋ｎ程度とするのが好ましい。ガス
の吹込み方法については、クロロシラン、（モノ）シラ
ンと水素、不活性ガスを混合あるいは分離いずれの方法
も採用できる。(Related to the first invention) Fluidization of the silicon grains is carried out by the blowing energy of the supply gas, but in this JA, scum is injected through a rectifying plate in order to achieve uniformity and length. This is desirable. In this case, it has been conventionally believed that the temperature below 10 to 20) above the current plate is lower than that temperature or the temperature of the fluidized bed above that temperature. However, the present inventor found that in reality, high-temperature fluid particles collide with the current plate as they flow, directly heating the current plate, and causing silicon precipitation at the inlet of the current plate. Served. As a solution to this problem, it has been found that it is desirable to provide a packed layer of particles on the rectifying plate and to configure a fluidized bed of silicon on the second layer. The packed bed of particles produces a rectifying effect on the fluidized scum, prevents the fluidized particles -r in the fluidized bed from coming into direct contact with the current plate, and brings about the effect of lowering the temperature of the current plate. As particles constituting the filled layer, silicon particles are preferable because they prevent the incorporation of impurities or because even if silicon precipitation occurs due to operational changes, it can be recovered as a product. The particle size of the particles constituting the fluidized bed is 0.5 to 0.8 mm.
Therefore, it is preferable to set it to about 5 to 10 m+n. As for the gas blowing method, any method of mixing or separating chlorosilane, (mono)silane, hydrogen, or an inert gas can be adopted.

（：ＪＳ２発明に関連して〉 他方、流動化兼用の原料ガスを反応器内に送入する場合
、シランガスもしくはクロロシランガスと水素ガスもし
くは不活性ガスとを予め混合したものを送入することも
できるが、これらを分離して吹込む法がシリコンの析出
防出からもならびに次の理由からも望ましい。すなわち
、電力原単位の低減のためには、供給するガスを予熱す
ることが有効であるが、シランガスもしくは、クロロシ
ランガスは５００〜７００’Ｃ以Ｊ二でシリコンを析出
するので、これらの単独ガスあるいは水素ガスもしくは
不活性ガスとの混合ガスを予熱すると、吹込用配管ある
いは吹込【」にシリコンを析出させてしまう。そこで、
水素ガスもしくは不活性ガスを予熱し、シランカスもし
くはクロロシランガスは予熱１７ないあるいは予熱する
としても５００℃未満とするとともに、これらを分離吹
込みすることが、シリコンの析出を防止しつつ電力原単
位の低減を図る−１−で有効であるからである。また従
来の流動層力式では予熱は困難とされていたが、上記方
法を採用することにより、ガス導入部およびシリコン充
填層での析出が実際生じないことが明らかとなった。し
かし、水素ガスもし、くは不活性カスを８００°Ｃ以上
に予熱すると、その送入ｔｃ（にもよるが、局部的にシ
リコンの析出か生しるので避けるべきである。(Related to the JS2 invention) On the other hand, when feeding a raw material gas that also serves as fluidization into the reactor, a mixture of silane gas or chlorosilane gas and hydrogen gas or inert gas may be fed in advance. However, it is preferable to separately inject these gases in order to prevent the precipitation of silicon and also for the following reasons.In other words, it is effective to preheat the gas to be supplied in order to reduce the power unit consumption. However, since silane gas or chlorosilane gas precipitates silicon at temperatures above 500 to 700°C, preheating these gases alone or in combination with hydrogen gas or inert gas will prevent the gas from blowing into the blowing piping or blowing gas. This will cause silicon to precipitate.
Preheating hydrogen gas or inert gas, not preheating silancas or chlorosilane gas, or even if preheating is done at less than 500°C, and separately injecting these gases will prevent silicon precipitation while reducing the power consumption rate. This is because it is effective in -1-, which aims at reduction. In addition, preheating was considered difficult with the conventional fluidized bed force method, but it has become clear that by adopting the above method, precipitation does not actually occur in the gas introduction section and the silicon-filled bed. However, if hydrogen gas or inert scum is preheated to 800°C or higher, local precipitation of silicon may occur depending on the supply tc (tc), so this should be avoided.

〈第３発明に関連して） ところで従来の流動層は、＋ｉＵ記４．＋７開昭５７−
ノ３５７０８　号公報記載のように１反応器外部に加熱
装置を設ける外部加熱式であったが、このために炉壁温
度が炉内温度より５０〜１００℃程度高く、炉内より炉
壁の方が析出が促進される。そこで、第３発明では、外
部加熱方式に代えて、内部加熱力式とし、炉壁より炉内
温度を高くすることにより、炉壁へのシリコン析出を防
止せんとするものである。(Related to the third invention) By the way, the conventional fluidized bed is as described in +iU 4. +7 Kaisho 57-
As described in No. 35708, one reactor was an external heating type in which a heating device was installed outside the reactor, but because of this, the furnace wall temperature was about 50 to 100°C higher than the inside temperature, and the temperature of the furnace wall was higher than the inside of the furnace. is promoted. Therefore, in the third invention, instead of the external heating method, an internal heating method is used, and the temperature inside the furnace is made higher than the temperature on the furnace wall, thereby preventing silicon precipitation on the furnace wall.

上記のように、第３発明では内部加熱方式を採る。この
場合、不純物の混入防止および炉壁へのシリコン析出の
問題を回避するために、シリコンを用いて加熱するのが
望ましい。そして反応器内の温度制御は高純度製品を得
るに当って重要な要素であるので、その制御性の点で、
シリコン電極を流動層内に設けて、抵抗加熱または誘電
加熱を行う方法が好ましい。As mentioned above, the third invention employs an internal heating method. In this case, it is desirable to use silicon for heating in order to prevent contamination of impurities and avoid the problem of silicon precipitation on the furnace wall. Since temperature control inside the reactor is an important element in obtaining high-purity products, in terms of controllability,
A preferred method is to provide a silicon electrode in a fluidized bed and perform resistance heating or dielectric heating.

シリコン電極としては、棒状または板状等の適宜のもの
を使用できる。その数および配設態様は、所望の器内の
温度分布に応じて適宜決定される。ただし、電極を炉壁
に近づけた場合、炉壁温度自体は冷却によって低くする
ことはできるけれども、シリコン粒の流動化のためにガ
ス気泡が生じ、輻射電熱により局部加熱が起り、結局炉
壁へのシリコン析出を防止できない、これに対して、炉
壁と電極との距離を３０ｍ５＋以上敲してやれば、不均
一加熱を防止できる。As the silicon electrode, an appropriate rod-shaped or plate-shaped one can be used. The number and arrangement thereof are determined as appropriate depending on the desired temperature distribution within the vessel. However, when the electrode is brought close to the furnace wall, although the temperature of the furnace wall itself can be lowered by cooling, gas bubbles are generated due to the fluidization of the silicon grains, local heating occurs due to radiant electric heat, and eventually the temperature of the furnace wall is lowered. On the other hand, if the distance between the furnace wall and the electrode is increased to 30m5+ or more, uneven heating can be prevented.

一方、炉壁保護のために、炉壁部ヘシラン、クロロシラ
ンの供給を行わないようにすると好適であるが、従来の
外部加熱方式では、炉壁からの伝熱を確保するため良好
な流動状態を確保するため、多量の不活性ガス、水素ガ
スを流す必要がある。これに対して本発明の内部加熱方
式ではそのような支障がなくシラン等の供給が不要とな
り炉壁保護の点で効果的である。また、炉壁に近い電極
の壁側のシリコン析出成長を防止することは、電極への
シリコンの析出に伴なう、電極と炉壁間隔の減少により
炉壁の温度向」二あるいは炉壁へのシリコンの析出防止
のために望ましいけれどもこのことは、内部加熱方式の
下に、炉壁部へンラン、クロロシランを供給しない方法
によれば、容易に達成できる。On the other hand, in order to protect the furnace wall, it is preferable not to supply hesilane and chlorosilane to the furnace wall, but in the conventional external heating method, a good flow state is required to ensure heat transfer from the furnace wall. To ensure this, it is necessary to flow a large amount of inert gas and hydrogen gas. On the other hand, the internal heating method of the present invention does not have such a problem, does not require the supply of silane, etc., and is effective in protecting the furnace wall. In addition, prevention of silicon precipitation growth on the wall side of the electrode near the furnace wall is achieved by reducing the distance between the electrode and the furnace wall as silicon is deposited on the electrode. Although it is desirable to prevent the precipitation of silicon, this can be easily achieved by using an internal heating method that does not supply chlorosilane or chlorosilane to the furnace wall.

また、内部加熱用電極を設ける場合、その電極をシリコ
ン粒子充填層に近づけると、電極から与えられる熱が流
動層粒子を介して熱伝動し、充填層粒子あるいはガス吹
込口にシリコンの析出を生じるので、電極はシリコン粒
子充填層上から３’ｌ）ａ■以上離すのが好ましい。In addition, when an internal heating electrode is provided, if the electrode is brought close to a silicon particle packed bed, the heat given from the electrode is transferred through the fluidized bed particles, causing silicon to precipitate on the packed bed particles or gas inlet. Therefore, it is preferable that the electrode be separated from the silicon particle filled layer by at least 3'l)a■.

（製造装置について〉 次いで、第１図および第２図によって１本発明法を実施
するに好適な製造装置について−説明する。(About Manufacturing Apparatus) Next, a manufacturing apparatus suitable for implementing the method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

ｌは円形整向の反応器で、その内下部には整流板２が設
けられている。また中央部には、シラン、クロロシラン
ガス導入管３がたとえば５木、整流板２に臨んで配設さ
れ、この４人１ｆｊ　３を介して吹込まれるシラン、ク
ロロシランガスは、導入管３部分以外に水素、不活性ガ
ス導入管４を介して挿入される水素、不活性ガスと分離
して吹込まれるように構成されている。整流板２上には
５〜１０ｍｍφのシリコン粒子からなる充４ｉ　Ｍｔ　
５がたとえば５０＋＋＋ｅ厚で充填され、その上部ニ０
．５〜０．８ｍｍΦのシリコン粒子からなり、供給ガス
により流動化される流動層６が構成＼れる。さらに、反
応器１に取付けられた電極保持具７に支持されて加熱用
の板状のシリコン電８＋８゜８・・・・が・　シラン、
クロロシランガス導入管３の開口を挾むような位置に整
向に配設され、その下端は充填層５上から３０層１以上
離間している。各シリコン′ＩｒＬ極８には図示しない
電源が接続され、たとえば抵抗加熱が図られるようにな
っている。1 is a circularly oriented reactor, and a current plate 2 is provided at the lower part of the reactor. In addition, in the center, a silane and chlorosilane gas introduction pipe 3 is arranged facing the rectifying plate 2, for example, and the silane and chlorosilane gas that is blown in through these four members 1fj 3 is supplied to the parts other than the introduction pipe 3. Hydrogen is injected separately from the hydrogen and inert gas introduced through the inert gas introduction pipe 4. On the current plate 2, there is a 4i Mt made of silicon particles with a diameter of 5 to 10 mm.
5 is filled with a thickness of, for example, 50+++e, and the upper Ni 0
．． A fluidized bed 6 is composed of silicon particles having a diameter of 5 to 0.8 mm and is fluidized by a supply gas. Further, a plate-shaped silicon electrode 8+8°8 for heating supported by the electrode holder 7 attached to the reactor 1 is... silane,
They are arranged in alignment at positions sandwiching the opening of the chlorosilane gas introduction pipe 3, and their lower ends are spaced 30 layers or more from above the packed bed 5. A power source (not shown) is connected to each silicon IrL pole 8, so that, for example, resistance heating can be achieved.

また１反応器ｌの周囲にはその外壁面と若干の間隙を保
ち、かつほぼ流動Ｍ６の高さ範囲に保熱炉または誘電加
熱炉９が設けられ。Further, a heat retention furnace or dielectric heating furnace 9 is provided around each reactor 1, with a slight gap between it and the outer wall surface thereof, and approximately within the height range of the flow M6.

これと反応器Ｉ外壁面とのｒ１ｆＩ隙には、下部がら空
冷ノズル１０を介して冷却用空気が吹き上げられるよう
になっており、これによって反応器ｌの壁部温度を反応
器１の中央部より低くかつ所望の温度に維持される構成
とされている。　１１はガス排出口である。Cooling air is blown up through the air cooling nozzle 10 from the lower part into the r1fI gap between this and the outer wall surface of the reactor I, thereby controlling the wall temperature of the reactor I at the center of the reactor 1. The structure is such that the temperature is maintained at a lower and desired temperature. 11 is a gas exhaust port.

かかる製造装置の運転自体は従来と同様であるので説明
を省略する。The operation of this manufacturing apparatus itself is the same as the conventional one, so the explanation will be omitted.

［実施例］ 次に実施例を示す。[Example] Next, examples will be shown.

〈実施例１〉 第１図に示す設備を用い第１表に示す設４ｉ１１、操業
条件で２０時間製造を行った。<Example 1> Using the equipment shown in FIG. 1, production was carried out for 20 hours under the setup 4i11 and operating conditions shown in Table 1.

その結果約７５ｋｇの多結晶シリコンを得た。As a result, about 75 kg of polycrystalline silicon was obtained.

反応器ｌ及びシリコン粒充填層６でのシリコンの析出は
なく、何等従来から問題となる炉壁、ガス導入部へのシ
リコン析出は生じなかった。There was no silicon precipitation in the reactor 1 and the silicon grain packed bed 6, and no silicon precipitation occurred on the furnace wall or gas introduction part, which has been a problem in the past.

〈実施例２〉 第１図と同様の設備を使用、第２表の設備、操業条件で
１０時間製造を行った。<Example 2> Production was carried out for 10 hours using the same equipment as shown in FIG. 1 and under the operating conditions shown in Table 2.

その結果約３０ｋｇの多結晶シリコンを得た。As a result, about 30 kg of polycrystalline silicon was obtained.

反応器ｌ及びシリコン粒充填層６でのシリコンの析出は
見られなかった。No silicon precipitation was observed in the reactor 1 and the silicon grain packed layer 6.

第１表 ：３２表 ［発明の効果］ 以上の通り、本発明は、ガス導入部と流動層との間に充
＠層を設けるものであるので、ガス導入部におけるシリ
コンの析出を確実に防止でき、安定した運転に寄与する
ところか大である。Table 1: Table 32 [Effects of the Invention] As described above, since the present invention provides a filled layer between the gas introduction part and the fluidized bed, it is possible to reliably prevent the precipitation of silicon in the gas introduction part. This greatly contributes to stable operation.

また、第２発明によれば、前記効果に加えて、分離吹込
みによるガス導入部でのシリコン析出防止効果と、水素
もしくは不活性ガス予熱による電力原単位の低減効果が
もたらされる。Further, according to the second aspect of the invention, in addition to the above-mentioned effects, there is an effect of preventing silicon precipitation at the gas introduction part due to the separation blowing, and an effect of reducing the electric power consumption rate due to hydrogen or inert gas preheating.

さらに第３発明は、第１発明の効果に加えて、従来の反
応器外部からの加熱力法に代えて、流動層内に加熱用シ
リコン電極を設けて内部加熱方法としたから、反応器の
炉壁へのシリコンの析出を確実に防止できる等の利点を
もたらす。Furthermore, in addition to the effects of the first invention, the third invention provides an internal heating method by providing heating silicon electrodes in the fluidized bed instead of the conventional method of heating power from outside the reactor. This provides advantages such as being able to reliably prevent silicon from depositing on the furnace wall.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係る製造装置の一例を示す概略縦断面
図、第２図はそのＡ−Ａ線矢視概略横断面図である。 １　、、、、反応器　２　、、、、整流板５　、　、　
、、充屓層　６　、、、、流動層８　、、、、加熱用シ
リコン電極 特許出願人　住友金属工業株式会社 第１１ ｈ°５２図 第１頁の続き 央技術研児欣円 １丁目３番地　住友金属工業株式会社中手続補正書 昭和５９年２月２３日 昭和５８年　４、ｌｆ詐願　第１８４＋２！３号２、発
明の名称 シリコン粒の製造方法 ３、補正をする者 ４、代理人　〒１３６ 住所　東京都江東区亀戸１丁目４２番１４号ハピーハイ
ツニュー亀戸５０５号 Ｂ、　補正により増加する発明の数 ７、　補正の対象　明細書の発明の名称の欄８、補正の
内容 手続補正書 昭和５９年２月２３日 、−− 官若杉和夫殿　旨、 ＼ り表示 昭和５８年　特許願　第１８４１２９号２、発明の名称 シリコン粒の製造方法 ３、補正をする者 ４、代理人　〒１３６ 住１ ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　明細書の特許請求の範囲の欄８、補正
１ 別　紙 「（１）反応器内に装入したシリコン粒を流動化させ、
シランもしくはクロロシランを熱分解または水素還元さ
せてシリコンをシリコン粒に析出させる流動法において
、シランもしくはクロロシラン、ガスの導入部とシリコ
ン粒の流動層との開に前記ガスにより流動化しない粒子
の充填層を構成し、この充填層を通して前記ガスを流動
層へ送入することを特徴とするシリコン粒の製造方法。 （２）反応器内に装入したシリコン粒を流動化させ、シ
ランもしくはクロロシランを熱分解または水素還元させ
てシリコンをシリコン粒に析出させる流動法において、
シランもしくはクロロシランガスの導入部とシリコン粒
の流動層との間に前記ガスにより流動化しない粒子の充
Ｊｊ１１層を構成し、この流動層を通して前記ガスを流
動層へ送入し、この送入に当りシランもしくはクロロシ
ランガスと水素もしくは不活性ガスとを導入前に混合す
ることなく分離して導入し、かつ水素もしくは不活性ガ
スを導入前に予熱することを特徴とするシリコン粒の製
造方法。 （３）反応器内に装入したシリコン粒を流動化させ、シ
ランもしくはクロロシランを熱分解または水素還元させ
てシリコンをシリコン粒に析出させる流動法において、
シランもしくはクロロシランガスの導入部とシリコン粒
の流動層との間に前記ガスにより流動化しない粒子の充
填層を構成し、この充ｆｔ層を通して前記ガスを流動層
へ送入し、前記流動層内に加熱用シリコン電極をその下
端を前記充填層上から３ｈｍ以上離間させて少くなくと
も一部が流動層内にあるよう配設し、反応器内部にて加
熱を行うことを特徴とするシリコン粒の製造方法。」FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of a manufacturing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line A--A. 1. Reactor 2. Current plate 5.
, , Filled layer 6 , , , Fluidized bed 8 , Silicon electrode for heating Patent applicant Sumitomo Metal Industries, Ltd. No. 11 h°52 Figure 1 continued from page 1 Central Technical Research Institute 1-3 Sumitomo Nippon Kogyo Co., Ltd. Procedural Amendment February 23, 1980 1982 4, lf Fraud No. 184 + 2! 3 No. 2, Name of the invention Method for manufacturing silicon grains 3, Person making the amendment 4, Agent Address: 136 Address: 505 B, Happy Heights New Kameido, 1-42-14 Kameido, Koto-ku, Tokyo; Number of inventions increased by the amendment: 7; Subject of the amendment: Column 8 of the name of the invention in the description; Contents of the amendment; Procedural amendment written in 1982. February 23, 2016 -- Mr. Kazuo Kanwakasugi 1981 Patent Application No. 184129 2 Name of the invention Method for manufacturing silicon grains 3 Person making the amendment 4 Agent Address: 16, 136 , Number of inventions increased by amendment 7, Subject of amendment Claim column 8 of the specification, Amendment 1 Attachment ``(1) Fluidizing silicon grains charged in a reactor,
In the fluidization method in which silicon is deposited on silicon grains by thermal decomposition or hydrogen reduction of silane or chlorosilane, a packed layer of particles that are not fluidized by the gas is located between the introduction part of the silane or chlorosilane gas and the fluidized bed of silicon grains. A method for producing silicon grains, characterized in that the gas is introduced into a fluidized bed through the packed bed. (2) In the fluidization method, silicon grains charged in a reactor are fluidized, and silane or chlorosilane is thermally decomposed or hydrogen-reduced to precipitate silicon onto silicon grains.
A layer filled with particles that are not fluidized by the gas is formed between the silane or chlorosilane gas introduction part and the fluidized bed of silicon particles, and the gas is fed into the fluidized bed through this fluidized bed. A method for producing silicon grains, characterized in that silane or chlorosilane gas and hydrogen or inert gas are introduced separately without being mixed before introduction, and the hydrogen or inert gas is preheated before introduction. (3) In the fluidization method, silicon grains charged in a reactor are fluidized, and silane or chlorosilane is thermally decomposed or hydrogen-reduced to precipitate silicon onto silicon grains.
A packed bed of particles that are not fluidized by the gas is formed between the silane or chlorosilane gas introduction part and the fluidized bed of silicon particles, and the gas is fed into the fluidized bed through this packed bed. Silicon grains characterized in that heating is performed inside a reactor by arranging a heating silicon electrode so that its lower end is spaced 3 hm or more from above the packed bed so that at least a part thereof is within the fluidized bed. manufacturing method. ”

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）反応器内に装入したシリコン粒を流動化させ、シ
ランもしくはクロロシランを熱分解または水素還元させ
てシリコンをシリコン粒に析出させる流動法において、
シランもしくはクロロシランガスの導入部とシリコン粒
の流動層との間に前記ガスにより流動化しない粒子の充
＠層を構成し、この充填層を通して前記ガスを流動層へ
送入することを特徴とするシリコン粒の製造方法。(1) In the fluidization method, silicon grains charged in a reactor are fluidized, and silane or chlorosilane is thermally decomposed or hydrogen-reduced to precipitate silicon onto the silicon grains.
A packed bed of particles that are not fluidized by the gas is formed between the silane or chlorosilane gas introduction part and the fluidized bed of silicon particles, and the gas is fed into the fluidized bed through this packed bed. Method for manufacturing silicon grains. （２）反応器内に装入したシリコン粒を流動化させ、シ
ランもしくはクロロシランを熱分解または水素還元させ
てシリコンをシリコン粒に析出させる流動法において、
シランもしくはクロロシランガスの導入部とシリコン粒
の流動層との間に前記ガスにより流動化しない粒子の充
填層を構成し、この流動層を通して前記ガスを流動層へ
送入し、この送入に当りシランもしくはクロロシランカ
スと水素もしくは不活性ガスとを導入前に混合すること
なく分離して導入し、かつ水素もしくは不活性ガスを導
入前に予熱することを特徴とするシリコン粒の製造法。(2) In the fluidization method, silicon grains charged in a reactor are fluidized, and silane or chlorosilane is thermally decomposed or hydrogen-reduced to precipitate silicon onto silicon grains.
A packed bed of particles that are not fluidized by the gas is formed between the silane or chlorosilane gas introduction part and the fluidized bed of silicon particles, and the gas is fed into the fluidized bed through this fluidized bed. A method for producing silicon grains, characterized in that silane or chlorosilane gas and hydrogen or an inert gas are introduced separately without being mixed before introduction, and the hydrogen or inert gas is preheated before introduction. （３）反応器内に装入したシリコン粒を流動化させ、シ
ランもしくはクロロシランを熱分解または水素還元させ
てシリコンをシリコン粒に析出させる流動法において、
シランもしくはクロロシランガスの導入部とシリコン粒
の流動層との間に前記ガスにより流動化しない粒子の充
填層を構成し、この充填層を通して前記ガスを流動層へ
送入し、前記流動層内に加熱用シリコン電極をその下端
を前記充填層上から３０鵬票以上離間させて少くなくと
も一部が流動層内にあるよう配設し１反応器内部にて加
熱を行うことを特徴とするシリコン粒の製造法。(3) In the fluidization method, silicon grains charged in a reactor are fluidized, and silane or chlorosilane is thermally decomposed or hydrogen-reduced to precipitate silicon onto silicon grains.
A packed bed of particles that are not fluidized by the gas is formed between the silane or chlorosilane gas introduction part and the fluidized bed of silicon particles, and the gas is fed into the fluidized bed through this packed bed. A silicon heating electrode is disposed with its lower end separated from the packed bed by 30 mm or more so that at least a portion thereof is within the fluidized bed, and heating is performed inside one reactor. Grain manufacturing method.