芯线支架、硅制造装置及硅制造方法与流程

[0001]
本发明涉及一种芯线支架、硅制造装置及硅制造方法，所述芯线支架包括在硅制造装置中的钟罩型反应炉内且将硅芯线加以保持。


背景技术：

[0002]
以前，制造作为半导体或太阳能发电用晶片的原料来使用的硅的方法之一例如已知西门子法。在西门子法中的硅制造方法中，在钟罩型反应炉内，以将硅芯线由芯线支架来立起设置保持的状态，供给氢气及三氯硅烷的混合气体。由此，硅在硅芯线的周围析出成长，因此能够获得多结晶硅(也称为“多晶硅”)。
[0003]
此处，作为现有的硅制造装置，例如专利文献1中公开了：设置有芯线支架的形状朝向上方而直径缩小的锥部，且此锥部相对于垂线的角度为35
°
以上、65
°
以下。
[0004]
现有技术文献
[0005]
专利文献
[0006]
专利文献1：日本公开专利公报“日本专利特开2009-256191号公报”

技术实现要素：

[0007]
[发明所要解决的问题]
[0008]
然而，在上述现有的专利文献1所公开的芯线支架中，由于圆锥形状的锥角度大，故而原料气体对立起设置于芯线支架的硅芯线的根部的喷射角度狭窄，存在抑制硅对硅芯线的析出的问题。
[0009]
本发明是鉴于上述现有的问题点而完成的，其目的在于提供一种可提高硅在硅芯线的根部的析出，而且可提高硅在硅芯线的整体的析出的芯线支架、硅制造装置及硅制造方法。
[0010]
[解决问题的技术手段]
[0011]
本发明的一形态的芯线支架为了解决所述课题，特征在于：包括具有大致圆锥台形状的碳制的芯线保持部；在所述芯线保持部的上端面形成有将所插入的硅芯线加以保持的芯线插入孔；所述大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度为10
°
以上且30
°
以下；所述芯线保持部的所述上端面的外周与所述芯线插入孔中的所述硅芯线所接触的内壁面之间的所述芯线保持部的厚度在至少一处为3mm以下。
[0012]
[发明的效果]
[0013]
根据本发明的一形态，发挥如下效果，即，提供一种可提高硅在硅芯线的根部的析出，而且可提高硅在硅芯线的整体的析出的芯线支架、硅制造装置及硅制造方法。
附图说明
[0014]
图1的(a)是表示本发明的实施方式1的芯线支架的构成的剖视图，(b)表示所述芯线支架的构成，是(a)的a-a'线剖视图，(c)是表示所述芯线支架的芯线保持部的上端面的
构成的放大主视图。
[0015]
图2是表示具备所述芯线支架的钟罩型反应炉的1构成的剖视图。
[0016]
图3的(a)是表示所述芯线支架的变形例的构成的剖视图，(b)是表示所述芯线支架的构成的(a)的a-a'线剖视图，(c)是表示所述芯线支架的芯线保持部的上端面的构成的放大主视图。
[0017]
图4的(a)是表示所述实施方式1的芯线支架的变形例的构成的平面立体图，(b)表示所述芯线支架的变形例的构成，是(a)的a-a'线剖视图。
[0018]
图5的(a)是表示本发明的实施方式2的芯线支架的构成的剖视图，(b)表示所述芯线支架的构成，是(a)的a-a'线剖视图，(c)是表示所述芯线支架的芯线保持部的上端面的构成的放大主视图。
[0019]
图6的(a)是表示所述芯线支架的变形例的构成的剖视图，(b)是表示所述芯线支架的构成的立体图。
[0020]
图7的(a)～(c)表示本实施方式的芯线支架的比较例的构成，是表示芯线支架的构成和多晶硅在硅芯线的析出状态的剖视图。
具体实施方式
[0021]
[实施方式1]
[0022]
若基于图1～图4及图7来对本发明的一实施方式进行说明，则如以下所述。
[0023]
本实施方式的芯线支架包括在硅制造装置中的钟罩型反应炉中，将硅芯线加以保持及通电。更具体而言，涉及一种对配置于钟罩型硅制造装置的底盘的电极所设置的芯线支架。首先，关于钟罩型反应炉的构成，基于图2来进行说明。图2是表示本实施方式的硅制造装置中的钟罩型反应炉1a的构成的剖视图。
[0024]
在本实施方式中，作为硅制造装置，例如利用西门子法来制造多晶硅。在西门子法中，如图2所示，通过在钟罩型反应炉1a内，利用氢(h2)气体将作为硅烷气体的三氯化硅(sihcl3)还原，而使高纯度的多晶硅析出。
[0025]
钟罩型反应炉1a如图2所示，具备配置于底盘2上的至少一对电极3，并且在电极3的上侧，分别设置有将硅芯线4a加以保持的包含碳的芯线支架10a。芯线支架10a是通过在上部具有形成有芯线插入孔13a的芯线保持部12a，且硅芯线4a插入至此芯线插入孔13a中而立起设置。
[0026]
在具备所述构成的钟罩型反应炉1中，在经由芯线支架10a，自电极3对硅芯线4a通电而使其炙热至900℃～1100℃的状态下，将三氯化硅(sihcl3)及氢气(h2)从下侧供给至反应器内。其结果为，多晶硅5析出至硅芯线4a，最终，多晶硅5成长至100mm～150mm直径的粗度。
[0027]
关于所述芯线支架10a及电极3的详细构成，基于图1的(a)、(b)和(c)来进行说明。图1的(a)是表示本实施方式1中的芯线支架10a以及电极3的构成的剖视图。图1的(b)表示芯线支架10a的构成，是图1的(a)的a-a'线剖视图。图1的(c)是表示芯线支架10a中的芯线保持部12a的上端面12a的构成的放大主视图。
[0028]
如图1的(a)所示，本实施方式的电极3包括金属电极，并且包括利用水冷却等的冷却机构6，在多晶硅5析出至硅芯线4a的期间，此电极3被冷却。由此，保护电极3远离高温环
境，并且防止多晶硅5析出至此电极3。
[0029]
芯线支架10a接合于电极3的上侧而将硅芯线4a加以保持，并且将来自电极3的电位通电至硅芯线4a。芯线支架10a与电极3的接合方法只要顺利地进行通电，则无特别限制，例如优选为利用螺旋型(螺合型)、吻合型、研钵型等形状来接合的形态。
[0030]
为了将来自电极3的电位通电至硅芯线4a，芯线支架10a例如成为碳制。但，芯线支架10a也可未必为碳制。但是，就具有为了对硅芯线4a通电而必需的导电性，并且具有用以使包含冷却机构6的电极3的冷气不会波及硅芯线4a的小导热率的方面而言，优选为碳制的芯线支架10a。另外，碳制的芯线支架10a在热膨胀率小的方面，且在能够防止芯线支架10a的高温时的变形的方面也优选。
[0031]
芯线支架10a如图1的(a)、(c)所示，具备形成于下部的基部11、以及形成于上部的具有圆锥台形状的芯线保持部12a。
[0032]
基部11是将芯线支架10a与所述电极3接合的部分，在本实施方式中，通过在形成于电极3侧的凹部11a中嵌合电极3的凸部3a，而使两者接合为一体。基部11的外形形状例如成为圆锥台。但，基部11的形状不一定限定为圆锥台，例如在后述实施方式2中，可为图6的(a)、(b)所示的圆柱形状，或者如图3的(b)及图4的(b)所示，也可为倒圆锥台形状。
[0033]
芯线支架10a的芯线保持部12a在本实施方式中，如图1的(a)所示，具有前端变细的圆锥台形状，且在圆锥台的上端面12a形成有供硅芯线4a插入且加以保持的芯线插入孔13a。
[0034]
在芯线插入孔13a中，例如插入具有一边的长度为5mm～12mm的正方形的剖面形状的硅芯线4a。硅芯线4a如图2所示，从其中一个电极3电气性地连接于另一个电极3。
[0035]
对本实施方式的芯线保持部12a的圆锥台形状的详情进行说明。
[0036]
像以前那样，在芯线支架中的大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度大的情况下，原料气体向硅芯线的根部的流通得到抑制，其结果为，硅向硅芯线的根部的析出变慢，硅芯线的整体的硅的析出也变慢。
[0037]
因此，在本实施方式中，通过与以前相比，将芯线支架中的大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度加以变更，从而改善硅向硅芯线的根部的析出。
[0038]
具体而言，如图1的(a)所示，本实施方式的芯线支架10a作为芯线保持部12a的圆锥台形状，轴线与母线所形成的角度θ成为10
°
以上且30
°
以下。在实验结果中，轴线与母线所形成的角度θ优选为11
°
以上且25
°
以下，更优选为11
°
以上且16
°
以下，特别优选为11
°
以上且小于15
°
。例如，图3的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a表示角度θ＝25
°
的情况，图4的(a)、(b)所示的芯线支架10a表示角度θ＝11
°
的情况。
[0039]
由此，芯线保持部12a成为朝向上方而变细变尖的形状，原料气体向硅芯线4a的根部的流通变得良好，原料气体的供给量增加，促进在硅芯线4a的根部的析出，多晶硅5的析出提前稳定。
[0040]
此外，若角度θ小于10
°
，则芯线保持部12a的壁厚(芯线保持部12a的外周面12c与芯线插入孔13a的内壁面13a之间的距离)过于薄，支撑硅芯线4a的强度不再保持，因此不优选。另外，若角度θ超过30
°
，则多晶硅5向硅芯线4a的根部侧的析出的成长得到抑制，因此不优选。
[0041]
另外，在本实施方式的芯线支架10a中，如图3的(b)及图4的(b)所示，跨越自上端
面12a至芯线插入孔13a的底13b为止的范围，芯线保持部12a的外周面12c与芯线插入孔13a的内壁面13a之间的芯线保持部12a的最大厚度d1达到30mm以下。最大厚度d1优选为25mm以下，更优选为20mm以下。由此，满足芯线支架10a的角度θ为10
°
以上且30
°
以下，而且，通过使至较上端面12a而言为下方部分的芯线插入孔13a的底为止的外周面12c的厚度薄至30mm以下，能够防止来自具有冷却机构6的电极3的芯线支架10a以及其上端部分即芯线保持部12a的冷却。
[0042]
此处，在本实施方式中，在图3的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，芯线支架10a中的10
°
以上且30
°
以下的角度θ＝25
°
，此角度θ＝25
°
沿着轴线而延续至圆锥台高度h1＝37.5mm为止。其结果为，圆锥台高度h1跨越至少10mm的范围。另外，在图3的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，芯线插入孔13a的底13b的内壁面13a与外周面12c之间的芯线保持部12a的最大厚度d1＝20.5mm，最大厚度d1满足30mm以下。此外，在图3的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，插入孔高度h2＝40mm，芯线支架10a的整体高度h＝130mm。另外，芯线支架10a的直径d＝50mm。
[0043]
进而，在图4的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，角度θ＝11
°
沿着轴线而延续至圆锥台高度h1＝90mm为止，圆锥台高度h1跨越至少10mm的范围。另外，芯线插入孔13a的底13b的内壁面13a与外周面12c之间的芯线保持部12a的最大厚度d1＝11.1mm，最大厚度d1满足30mm以下。此外，在图4的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，插入孔高度h2＝40mm，芯线支架10a的整体高度h＝130mm。芯线支架10a的直径d＝50mm。
[0044]
但，作为芯线保持部12a的形状，即便如上所述，将大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度θ设为10
°
以上且30
°
以下，若大致圆锥台形状的芯线保持部12a的上端面12a的厚度即边缘宽度l大，则也判明为不适合于多晶硅的成长。具体而言，在比较例的芯线支架10x即图7的(a)中如实线所示，在大致圆锥台形状的芯线保持部12x的上端面12a的厚度即边缘宽度l大的情况下，如图7的(b)所示，在对硅芯线4a的析出初期，由于硅芯线4a的根部的多晶硅5的成长不足，而存在硅芯线4a倒塌的顾虑。其原因在于，在本实施方式的钟罩型反应炉1中，原料气体难以抵达硅芯线4a的根部，故而硅芯线4a的根部的多晶硅5的析出变慢。另外，如图7的(c)所示，在多晶硅5向硅芯线4a的析出后的冷却时，自上端面12a附近产生与由热收缩所产生的应力发生相伴的龟裂，容易产生多晶硅5所析出的硅芯线4a倒塌的现象。
[0045]
因此，在本实施方式的芯线支架10a中，在大致圆锥台形状的芯线保持部12a的上端面12a的厚度即边缘宽度l中的至少一处设为3mm以下。此外，所谓边缘宽度l中的至少一处是指下述部位。即，如图3的(a)、(b)所示，在本实施方式的芯线保持部12a中，对于1边的尺寸约为8.4mm的正方形截面的芯线插入孔13a，插入1边的尺寸为8.0mm的正方形剖面的硅芯线4a，如图3的(a)、(b)、(c)所示，在芯线插入孔13a与硅芯线4a之间插入楔7，将此硅芯线4a固定。此外，硅芯线4a的固定方法未必限定于此，也可通过在芯线保持部12a的侧面设置未图示的螺纹孔，利用螺钉来按压硅芯线4a而固定。
[0046]
其结果为，在本实施方式中，如图3的(a)所示，正方形剖面的硅芯线4a与正方形剖面的芯线插入孔13a的邻接的2边接触。因此，在本实施方式中，所谓芯线保持部12a的上端面12a的边缘宽度l的至少一处如图3的(a)所示，是指在芯线保持部12a的上端面12a中，在剖面正方形的芯线插入孔13a的内壁面13a上密接有硅芯线4a的部分和与最接近此密接部
分的外周之间的一处的边缘宽度l。而且，在本实施方式中，该边缘宽度l为3mm以下。此处，边缘宽度l优选为3mm以下，更优选为2mm以下，尤其优选为1mm以下。
[0047]
由此，析出至此部分的多晶硅5提前与硅芯线4a的根部结合。即，在以前，多晶硅5从硅芯线4a的长边方向的中央侧析出成长后，缓缓地析出至硅芯线4a的根部，与芯线保持部12a密接，但在本实施方式中，向硅芯线4a的根部的析出以及向芯线保持部12a的密接比以前早。
[0048]
其结果为，析出至硅芯线4a的根部的多晶硅5支撑硅芯线4a，因此能够防止硅芯线4a的破损。另外，由于多晶硅5提前析出至硅芯线4a的根部，故而能够缓和在细硅芯线4a上的电流集中。这意味着，由于电流不会部分性地集中于硅芯线4a使硅芯线4a熔融，故而能够提前增大流向硅芯线4a的电流。其结果为，能够提前增大流向硅芯线4a的电流，促进多晶硅5的析出。
[0049]
因此，能够提供芯线支架10a，其可提高多晶硅5向硅芯线4a的根部的析出，而且可提高多晶硅5向硅芯线4a的整体的析出。
[0050]
此外，在图3的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，至少一处的边缘宽度l＝0.75mm，在图4的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，至少一处的边缘宽度l＝0.47mm。其结果为，两者均满足至少一处的边缘宽度l为3mm以下。
[0051]
而且，在例如图3的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10a中，在硅芯线4a的根部，确认从至少一处的边缘宽度l＝0.75mm的一侧产生多晶硅5的析出。
[0052]
如上所述，本实施方式的芯线支架10a中的芯线保持部12a的上端面12a的外周与芯线插入孔13a中的硅芯线4a所接触的内壁面13a之间的芯线保持部12a的厚度即边缘宽度l在至少一处为3mm以下。与此相对，在至少一处的边缘宽度l的尺寸超过3mm的情况下，如图7的(b)、(c)中所说明，由于在硅芯线4a的根部的多晶硅5的成长不足，而产生析出有多晶硅5的硅芯线4a倒塌，或者所成长的多晶硅5通过热收缩而产生龟裂的问题。
[0053]
另外，本实施方式中的芯线支架10a从芯线保持部12a的上端面12a沿着轴线而跨越至少10mm的范围，轴线与母线所形成的角度θ达到10
°
以上且30
°
以下。
[0054]
即，芯线保持部12a中的大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度θ为10
°
以上且30
°
以下的朝向上端而变得尖细的部分优选为在硅芯线4a与从芯线保持部12a露出的部分接近的区域中，由尽可能长的区域来确保。因此，在本实施方式中，在芯线保持部12a中，轴线与母线所形成的角度θ为10
°
以上且30
°
以下的区域自芯线保持部12a的上端面12a，沿着轴线而跨越至少10mm的范围。由此，原料气体向芯线保持部12a的硅芯线4a的根部的流通变得良好，供给量增加，在此硅芯线4a的根部的析出得到促进，确保多晶硅5的析出提前稳定。此外，此构成在硅芯线4a设置于芯线保持部12a的芯线插入孔13a中的状态下，尤其在芯线支架10a中的芯线保持部12a的上端面12a的外周与芯线插入孔13a中的硅芯线4a所接触的内壁面13a之间的芯线保持部12a的厚度即边缘宽度l在至少一处为3mm以下的情况下，效果显著。另外，在芯线保持部12a中，在轴线与母线所形成的角度θ为10
°
以上且30
°
以下的区域从芯线保持部12a的上端面12a沿着轴线而不满10mm的情况下，无法充分地引导原料气体的流通，故而所述效果变得不充分。
[0055]
另外，本实施方式的硅芯线4a跨越从上端面12a至芯线插入孔13a的底13b为止的范围，芯线保持部12a的外周面12c与芯线插入孔13a的内壁面13a之间的芯线保持部12a的
最大厚度d1为30mm以下。
[0056]
由此，芯线支架10a的上端部分满足大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度θ为10
°
以上且30
°
以下，进而，使至较上端面12a而言为下方部分的芯线插入孔13a的底13b为止的外周面12c的厚度也薄至30mm以下，由此，在芯线支架10a中流通的电流的电流密度上升，芯线支架10a自身发热而将上端部分保持为高温，能够防止由电极3的冷却机构6所引起的芯线支架10a的上端部分的冷却。
[0057]
如上所述，本实施方式的芯线支架10a设置于电极3，所述电极3配置于钟罩型硅制造装置中的钟罩型反应炉1a的底盘2。而且，芯线支架10a包括具有大致圆锥台形状的碳制的芯线保持部12a，且在芯线保持部12a的上端面12a形成有将所插入的硅芯线4a加以保持的芯线插入孔13a。另外，芯线保持部12a的大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度θ为10
°
以上且30
°
以下，且芯线保持部12a的上端面12a的外周与芯线插入孔13a中的硅芯线4a所接触的内壁面13a之间的芯线保持部12a的边缘宽度l在至少一处为3mm以下。
[0058]
其结果为，在芯线保持部12a中，由于大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度为10
°
以上且30
°
以下，故而芯线保持部12a成为朝向上端而变得尖细的形状，原料气体向芯线保持部12a的根部的流通变得良好，供给量增加，在此硅芯线4a的根部的析出得到促进，多晶硅5的析出提前稳定。
[0059]
除此以外，大致圆锥台形状的芯线保持部12a的上端面12a的厚度在至少一处的边缘宽度l中设为3mm以下。因此，在芯线保持部12a的上端面12a与析出的多晶硅5的间隙中，原料气体容易供给至硅芯线4a。因此，在此间隙中，多晶硅5的析出得到促进。由此，多晶硅5提前与硅芯线4a的根部结合而支撑硅芯线4a，因此能够防止硅芯线4a的破损。另外，由于在硅芯线4a的根部，多晶硅5提前析出至硅芯线4a，故而能够提前增大电流，促进多晶硅5的析出。
[0060]
因此，能够提供硅芯线4a，其可提高多晶硅5在硅芯线4a的根部的析出，而且可提高多晶硅5在硅芯线4a的整体的析出。
[0061]
另外，本实施方式的硅制造装置具备：本实施方式的芯线支架10a以及电极3。由此，在硅制造装置中，从配置于钟罩型反应炉1a的底盘2上的电极3对经由芯线支架10a中的碳制的芯线保持部12a而立起设置于此芯线保持部12a的芯线插入孔13a中的芯线支架10a施加电流。由此，硅芯线4a成为高温，多晶硅5析出至此硅芯线4a且成长。而且，芯线支架10a具备所述构成。
[0062]
因此，能够提供具备芯线支架10a的硅制造装置，所述芯线支架10a可提高多晶硅5在硅芯线4a的根部的析出，而且可提高多晶硅5在硅芯线4a的整体的析出。
[0063]
另外，在本实施方式的硅制造装置中，电极3在内部具备作为冷却机构6的水冷机构。
[0064]
由此，电极3达到高温，能够防止多晶硅5析出至电极3。另外，能够防止电极3达到高温而损伤。
[0065]
另外，本实施方式的硅制造方法使用本实施方式的硅制造装置来制造多晶硅5。
[0066]
由此，能够提供一种使用包括芯线支架10a的硅制造装置来制造多晶硅5的硅制造方法，所述芯线支架10a可提高多晶硅5在硅芯线4a的根部的析出，而且可提高多晶硅5在硅芯线4a的整体的析出。
[0067]
[实施方式2]
[0068]
关于本发明的其他实施方式，基于图5及图6来进行说明，则如以下所述。此外，本实施方式中所说明的构成以外的构成是与所述实施方式1相同。另外，为了便于说明，关于具有与所述实施方式1的图式所示的部件相同的功能的部件，标注同一附图标记，且省略其说明。
[0069]
在所述实施方式1的钟罩型反应炉1a中，硅芯线4a的剖面形状成为正方形，与此正方形剖面的硅芯线4a相配合，芯线支架10a中的芯线保持部12a的芯线插入孔13a的剖面也成为正方形。与此相对，在本实施方式的钟罩型反应炉1b中，不同之处在于，硅芯线4b的剖面形状成为圆形，与此圆形剖面的硅芯线4b相配合，芯线支架10b中的芯线保持部12b的芯线插入孔13b的剖面也成为圆形。
[0070]
关于本实施方式的钟罩型反应炉1b中的芯线支架10b的构成，基于图5的(a)、(b)、(c)来进行说明。图5的(a)是表示本实施方式中的芯线支架10b及电极3的构成的剖视图。图5的(b)表示芯线支架10b的构成，是图5的(a)的a-a'线剖视图。图5的(c)是表示芯线支架10b中的芯线保持部12b的上端面12a的构成的放大主视图。
[0071]
如图5的(a)、(c)所示，本实施方式的芯线支架10b与所述实施方式1的芯线支架10a同样，包括形成于下部的基部11和形成于上部的具有圆锥台形状的芯线保持部12b。
[0072]
芯线支架10b的芯线保持部12b如图5的(a)所示，具有前端变细的圆锥台形状，且在圆锥台的上端面12a形成有将硅芯线4b插入而加以保持的芯线插入孔13b。
[0073]
此处，本实施方式的钟罩型反应炉1b中，如图5的(a)、(b)所示，硅芯线4b的剖面形状成为圆形。其结果为，本实施方式的芯线支架10b中的芯线保持部12b的芯线插入孔13b的剖面形状也根据圆形剖面的硅芯线4b而成为圆形。
[0074]
在所述芯线插入孔13b中，例如插入具有直径为5mm～12mm的圆形剖面形状的硅芯线4b。
[0075]
本实施方式的芯线保持部12b的圆锥台形状与所述实施方式1的芯线保持部12a同样，如图5的(a)所示，轴线与母线所形成的角度θ成为10
°
以上且30
°
以下。在实验结果中获知，轴线与母线所形成的角度θ优选为11
°
以上且25
°
以下，更优选为11
°
以上且16
°
以下，特别优选为11
°
以上且小于15
°
。例如，图6的(a)、(b)所示的芯线支架10b表示角度θ＝16
°
的情况。由此，芯线保持部12b成为朝向上方而变得尖细的形状，原料气体向硅芯线4b的根部的流通变得良好，原料气体的供给量增加，促进在硅芯线4b的根部的析出，多晶硅5的析出提前稳定。
[0076]
另外，在本实施方式的芯线支架10b中，在跨越自上端面12a至芯线插入孔13b的底13b为止的范围，芯线保持部12b的外周面12c与芯线插入孔13b的内壁面13a之间的芯线保持部12b的最大厚度d1达到30mm以下。最大厚度d1优选为30mm以下，更优选为20mm以下。由此，芯线支架10b的角度θ满足10
°
以上且30
°
以下，而且，使至较上端面12a而言为下方部分的芯线插入孔13b的底13b为止的外周面12c的厚度薄至30mm以下，由此，在芯线支架10b中流通的电流的电流密度上升，芯线支架10b自身发热而将上端部分保持为高温，能够防止上端部分的冷却。
[0077]
例如，在图6的(a)、(b)所示的本实施方式的芯线支架10b中，芯线支架10b中的10
°
以上且30
°
以下的角度θ＝16
°
，此角度θ＝16
°
沿着轴线而延续至圆锥台高度h1＝64.5mm。其
结果为，圆锥台高度h1跨越至少10mm的范围。另外，在图6的(a)、(b)所示的芯线支架10b中，芯线插入孔13b的底13b的内壁面13a与外周面12c之间的芯线保持部12b的最大厚度d1为15.8mm，最大厚度d1满足30mm以下。此外，在如图6的(a)、(b)所示的芯线支架10b中，插入孔高度h2＝40mm，芯线支架10b的整体高度h＝130mm。另外，芯线支架10b的直径d为50mm。
[0078]
但，作为芯线保持部12b的形状，如上所述，即便将大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度θ设为10
°
以上且30
°
以下，若大致圆锥台形状的芯线保持部12b的上端面12a的厚度即边缘宽度l大，则也不适合于多晶硅的成长。
[0079]
因此，在本实施方式的芯线支架10b中，将大致圆锥台形状的芯线保持部12b的上端面12a的厚度即边缘宽度l在至少一处设为3mm以下。此外，在本实施方式的钟罩型反应炉1b中，硅芯线4b为剖面圆形，芯线插入孔13b的剖面也为圆形。因此，在本实施方式中，如图5的(b)所示，在上端面12a，芯线插入孔13b的内壁面13a与外周之间的边缘宽度l在外周面12c的任一者中均为相同的间隔。
[0080]
由此，析出至此部分的多晶硅5提前结合于硅芯线4b的根部。其结果为，由于析出的多晶硅5支撑硅芯线4b，故而能够防止硅芯线4b的破损。另外，由于提前在硅芯线4b的根部析出多晶硅5，故而能够缓和在细硅芯线4b的电流集中。这意味着，由于电流不会部分性地集中于硅芯线4b，故而能够增大流向硅芯线4b的电流。其结果为，能够提前增大流向硅芯线4b的电流，促进多晶硅5的析出。
[0081]
因此，能够提供芯线支架10b，其可提高多晶硅5在硅芯线4b的根部的析出，而且可提高多晶硅5在硅芯线4b的整体的析出。
[0082]
此外，在图6的(a)、(b)、(c)所示的芯线支架10b中，边缘宽度l＝2.25mm，其结果为，满足至少一处的边缘宽度l为3mm以下。
[0083]
[总结]
[0084]
本发明的一形态的芯线支架为了解决所述课题，特征在于：具备具有大致圆锥台形状的碳制的芯线保持部；在所述芯线保持部的上端面，形成有供硅芯线插入且加以保持的芯线插入孔；所述大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度为10
°
以上且30
°
以下；并且所述芯线保持部的所述上端面的外周与所述芯线插入孔中的所述硅芯线所接触的内壁面之间的所述芯线保持部的厚度在至少一处为3mm以下。
[0085]
根据所述构成，芯线支架包括具有大致圆锥台形状的碳制的芯线保持部，并且在芯线保持部的上端面，形成有将所插入的硅芯线加以保持的芯线插入孔。因此，自配置于钟罩型硅制造装置的底盘上的电极，对经由碳制的芯线保持部而立起设置于此芯线保持部的芯线插入孔中的硅芯线施加电流。由此，硅芯线达到高温，在此硅芯线上析出硅且成长。
[0086]
此处，以前，芯线支架中的大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度如上所述，为35
°
以上且65
°
以下。然而，若设为如上所述的大角度，则抑制原料气体向硅芯线的根部的流通，其结果为判明，硅在硅芯线的根部的析出变慢，硅在硅芯线的整体的析出也变慢。
[0087]
因此，在本发明的一形态中，在芯线保持部中，大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度设为10
°
以上且30
°
以下。由此，芯线保持部成为朝向上端而变得尖细的形状，原料气体向硅芯线的根部的流通变得良好，供给量增加，促进在此硅芯线的根部的析出，硅的析出提前稳定。
[0088]
除此以外，本发明的一形态，在大致圆锥台形状的芯线保持部中，将上端面中的厚
度在至少一处设为3mm以下。因此，在芯线保持部的上端面与所析出的硅之间的间隙中，原料气体容易供给至硅芯线。因此，在此间隙中，促进硅的析出。由此，析出至此部分的硅提前结合于硅芯线的根部。其结果为，由于所析出的硅支撑硅芯线，故而能够防止硅芯线的破损。另外，由于硅提前析出至硅芯线的根部，故而在细硅芯线的电流集中得以缓和。由此，能够抑制由在细硅芯线的根部的电流集中所引起的过度发热，防止由此部分的熔融所引起的硅芯线倒塌。因此，能够提前增大电流，促进硅的析出。
[0089]
因此，能够提供芯线支架，其可提高硅在硅芯线的根部的析出，而且可提高硅在硅芯线的整体的析出。
[0090]
本发明的一形态的芯线支架优选为自所述芯线保持部的所述上端面，沿着所述轴线而跨越至少10mm的范围，所述轴线与所述母线所形成的角度为10
°
以上且30
°
以下。
[0091]
即，芯线保持部中的大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度成为10
°
以上且30
°
以下的朝向上端而变得尖细的部分优选为在与硅芯线自芯线插入孔中露出的部分接近的区域中，由尽量长的区域来确保。具体而言，在芯线保持部，轴线与所述母线所形成的角度为10
°
以上且30
°
以下的区域优选为自芯线保持部的上端面，沿着轴线而跨越至少10mm的范围。由此，原料气体向硅芯线的根部的流通变得良好，供给量增加，促进在此硅芯线的根部的析出，确保硅的析出提前稳定。
[0092]
本发明的一形态的芯线支架优选为跨越自所述上端面至所述芯线插入孔的底为止的范围，所述芯线保持部的外周面与所述芯线插入孔的壁面之间的所述芯线保持部的最大厚度为30mm以下。
[0093]
由此，芯线支架的上端部分满足大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度为10
°
以上且30
°
以下，进而，使至较上端面而言为下方部分的芯线插入孔的底为止的外周面的厚度也薄至30mm以下，由此，在芯线支架中流通的电流的电流密度上升，芯线支架自身发热，上端部分保持为高温。
[0094]
本发明的一形态的硅制造装置的特征在于具备：所述芯线支架、以及电极。
[0095]
由此，在硅制造装置中，自配置于钟罩型硅制造装置的底盘上的电极，对经由芯线支架中的碳制的芯线保持部而立起设置于此芯线保持部的芯线插入孔中的硅芯线施加电流。其结果为，硅芯线达到高温，在此硅芯线上析出硅且成长。
[0096]
而且，芯线支架包括如下构成：在芯线保持部的上端面形成有将所插入的硅芯线加以保持的芯线插入孔；大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度为10
°
以上且30
°
以下；所述芯线保持部的所述上端面的外周、与所述芯线插入孔中的所述硅芯线所接触的内壁面之间的所述芯线保持部的厚度在至少一处为3mm以下。
[0097]
因此，能够提供包括芯线支架的硅制造装置，所述芯线支架可提高硅在硅芯线的根部的析出，而且可提高硅在硅芯线的整体的析出。
[0098]
在本发明的一形态的硅制造装置中，所述电极在内部包括水冷机构。
[0099]
由此，电极达到高温，能够防止硅析出至电极。另外，能够防止电极达到高温而损伤。
[0100]
本发明的一形态的硅制造方法的特征在于：使用所述硅制造装置来制造硅。
[0101]
由此，能够提供一种使用包括芯线支架的硅制造装置来制造硅的硅制造方法，所述芯线支架可提高硅在硅芯线的根部的析出，而且可提高硅在硅芯线的整体的析出。
[0102]
此外，本发明并不限定于所述各实施方式，可在技术方案所示的范围内加以各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术性手段适当组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术性范围内。进而，通过将各实施方式中分别公开的技术性手段加以组合，能够形成新的技术性特征。
[0103]
[实施例]
[0104]
关于本实施方式的芯线支架10a、10b，对将大致圆锥台形状的轴线与母线所形成的角度θ设为11
°
及25
°
的情况下的效果进行验证实验。在验证实验中，将硅芯线4a、4b立起设置于芯线支架10a、10b，在使电流缓缓上升的运转中，测定使电流稳定地上升至300a的极限时间。所述极限时间为若较其更早地使电流上升，则硅芯线4a、4b熔融而倒塌的时间。因此，极限时间短，能够提早流通300a的电流，表示其后的多晶硅5的析出早。
[0105]
将验证实验的结果与比较例一起示于表1中。
[0106]
根据此表1可知，在本实施方式的芯线支架10a、10b中将角度θ设为10
°
以上且30
°
以下，且将芯线保持部12a、12b的上端面12a的外周与芯线插入孔13a中的硅芯线4a、4b所接触的内壁面13a之间的芯线保持部12a、12b的厚度即边缘宽度l在至少一处设为3mm以下的实施例1～4中，使电流稳定地上升至300a的极限时间为20小时以内。
[0107]
另一方面，在不满足角度θ＝10
°
以上且30
°
以下以及至少一处的边缘宽度l为3mm以下的两个条件中的任一者的比较例1～4中，使电流稳定地上升至300a的极限时间为25小时以上。
[0108]
其结果为，在满足角度θ＝10
°
以上且30
°
以下以及至少一处的边缘宽度l为3mm以下的这两个条件的情况下，使电流稳定地上升至300a的极限时间缩短，能够确认可使多晶硅5稳定地提早析出。
[0109]
[表1]
[0110][0111]
[附图标记的说明]
[0112]
1a、1b：钟罩型反应炉
[0113]
2：底盘
[0114]
3：电极
[0115]
3a：凸部
[0116]
4a、4b：硅芯线
[0117]
5：多晶硅(硅)
[0118]
6：冷却机构
[0119]
7：楔
[0120]
10a、10b：芯线支架
[0121]
11：基部
[0122]
11a：凹部
[0123]
12a、12b：芯线保持部
[0124]
12a：上端面
[0125]
12c：外周面
[0126]
13a、13b：芯线插入孔
[0127]
13a：内壁面
[0128]
13b：底
[0129]
d1：最大厚度
[0130]
l：边缘宽度(厚度)
[0131]
θ：角度