阅读说明：本技术 硅芯线 (Silicon core wire ) 是由 星野成大 冈田哲郎 石田昌彦 于 2020-04-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及的第一方式的硅芯线中,形成于第一硅细棒的一端的外螺纹部与形成于第二硅细棒的一端的内螺纹部相互螺合后紧固。此外,本发明涉及的第二方式的硅芯线中,形成于第一硅细棒的一端的螺纹部与形成于第二硅细棒的一端的螺纹部通过在两端部形成有螺纹部的接合器相互螺合后紧固。(In the silicon core wire according to the first aspect of the present invention, the external thread portion formed at one end of the first thin silicon rod and the internal thread portion formed at one end of the second thin silicon rod are screwed together and fastened. In the silicon core wire according to the second aspect of the present invention, the threaded portion formed at one end of the first thin silicon rod and the threaded portion formed at one end of the second thin silicon rod are fastened by being screwed together by an adaptor having threaded portions formed at both ends.)

硅芯线

技术领域

本发明涉及一种在制造多晶硅时使用的硅芯线的构造。

背景技术

多晶硅是作为半导体制造用单晶硅或太阳能电池制造用硅的原料。作为多晶硅的制造方法，西门子法已被普遍知晓，该方法一般是使硅烷类的原料气体与被加热的硅芯线(硅细棒)接触，并利用CVD(Chemical Vapor Deposition)法使多晶硅沉积于该硅芯线的表面。

在所述西门子法中，将鉛直方向的两根硅细棒、水平方向的一根硅细棒组装为倒U字型后，将鉛直方向上的两根硅细棒的下端部连接于芯线支架并固定在配置于底板上的一对金属电极上。通常，在反应炉内配置有多组倒U字型硅芯线。

在将硅芯线通过通电的方式来加热至沉积温度，并提供原料气体(例如三氯硅烷和氢的混合气体)时，通过CVD反应来使多晶硅气相生长在硅芯线的表面，并使具有期望直径的多晶硅棒形成为倒U字型。

在通过FZ法制造单晶硅时，将形成为倒U字型后的多晶硅的鉛直方向上的两根多晶硅棒的两端部切开后使其成为圆柱状的多晶硅棒，并以此为原料来进行单晶硅的培育。当然，由于被一次拉起的单晶硅的长度变长，因此作为原料的圆柱状的多晶硅棒越长越好。因此，前提是上述硅芯线在鉛直方向上具有充分的长度。

虽然构成上述倒U字型硅芯线的硅细棒是从多晶硅棒或单晶硅棒提取的，但是在将这些硅棒从反应炉取出时由于其一部分被切除，因此对应的长度就会变短。其结果就是，当试图获得在鉛直方向上具有充分长度的硅芯线时，会产生硅细棒的长度不充分的情况，并且必须加长长度较短的硅细棒。

鉴于上述问题，特开2011－116634号公报公开了一种易于控制、且能够制造缺陷极少的高品质硅晶种的硅晶种制造装置及制造方法，简而言之，该发明是在使两根硅细棒的端部熔融后通过粘着的方法来获得一根较长的硅细棒。

在特开2012－62243号公报与特开2018－122340号公报中也公开了这种通过熔接来使两根硅细棒一体化的手法。

此外，在美国专利公开2003/014202号公报中，公开了一种在将硅细棒的一端加工为锥形后，通过将该部分压入设置在接合器上的孔部来将两根硅细棒一体化的方式。在特开2011－195441号公报中，公开了一种通过由电阻率比硅材料更低的材料所组成的圆盘来将两根硅细棒一体化的方式。

然而，在特开2011－116634号公报、特开2012－62243号公报以及特开2018－122340号公报中公开的这种通过熔接来进行一体化的情况下，会涉及熔接时的污染。此外，在美国专利公开2003/014202号公报中记载的这种通过接合器来固定的情况下，由于必须将硅细棒强力压入接合器的孔部，因此可能会产生破损，或者由于连接部的不稳定而导致在组装为倒U字型时产生倒塌。其次，在如美国专利公开2003/014202号公报和特开2011－195441号公报般使用与硅构件不同的构件来一体化时，会涉及在通过西门子法使多晶硅沉积的工序中的污染。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种简易且不花费成本的，既不会涉及污染也不用担心倒塌的较长的硅芯线(硅细棒)。

发明内容

为了解决上述课题，本发明涉及的第一方式中的硅芯线，其特征在于：形成于第一硅细棒的一端的外螺纹部与形成于第二硅细棒的一端的内螺纹部相互螺合后紧固。

此外，本发明涉及的第二方式中的硅芯线，其特征在于：形成于第一硅细棒的一端的螺纹部与形成于第二硅细棒的一端的螺纹部通过在两端部形成有螺纹部的接合器来相互螺合后紧固。

理想的情况是：所述接合器是由硅构件构成。

所述第一以及第二硅细棒是从例如多晶硅棒或单晶硅棒提取的硅细棒。

发明效果

根据本发明，提供一种简易且不花费成本的，既不会涉及污染也不用担心倒塌的较长的硅芯线(硅细棒)。

附图说明

图1是用于说明本发明涉及的第一方式中的硅芯线的图。

图2是用于说明本发明涉及的第二方式中的硅芯线的第一示例的图。

图3是用于说明本发明涉及的第二方式中的硅芯线的第二示例的图。

图4是用于说明比较例1中的硅芯线的图。

图5是用于说明比较例2中的硅芯线的图。

具体实施方式

以下，将参照附图来说明用于实施本发明的方式。

图1是用于说明本发明涉及的第一方式中的硅芯线的图，图1(A)展示了一体化之前的形态，图1(B)展示了一体化之后的形态。如图所示，在第一硅细棒10的一端形成有外螺纹部15，在第二硅细棒20的一端形成有内螺纹部25，所述外螺纹部15与所述内螺纹部25在相互螺合后紧固并被一体化，从而形成一根硅芯线100。

上述的硅细棒从例如多晶硅棒或单晶硅棒提取。其中，硅细棒的截面形状虽然没有特别的限制，但是一般来说其为矩形。

硅细棒的螺纹部虽然是通过机械加工而形成的，但是为了去除污染，加工后的硅细棒在经过蚀刻处理后被清洁化。其中，由于螺纹部中的硅被该蚀刻处理去除少许，因此为了使蚀刻后的螺纹部螺合，要考虑到蚀刻处理时的余量来进行螺纹部的机械加工。

根据利用这种螺纹部的一体化，由于是通过面接触来进行螺合，因此就能够稳固地固定，并且由于还能够稳定地对硅芯线进行通电，因此在螺纹部就不易产生异常发热等。

图2是用于说明本发明涉及的第二方式中的硅芯线的第一示例的图，图2(A)展示了一体化之前的形态，图2(B)展示了一体化之后的形态。在该方式中，在第一硅细棒10的一端形成有外螺纹部15，在第二硅细棒20的一端也形成有外螺纹部25，所述外螺纹部15与25通过在两端部形成有螺纹部的接合器30来相互螺合后紧固并被一体化，从而形成一根硅芯线100。

图3是用于说明本发明涉及的第二方式中的硅芯线的第二示例的图，图3(A)展示了一体化之前的形态，图3(B)展示了一体化之后的形态。在该方式中，在第一硅细棒10的一端形成有内螺纹部15，在第二硅细棒20的一端也形成有内螺纹部25，所述内螺纹部15与25通过在两端部形成有螺纹部的接合器30来相互螺合后紧固并被一体化，从而形成一根硅芯线100。

其中，接合器30的直体部的厚度(宽)a虽然是在考虑到硅芯线100的整体长度后进行设定的，但是其厚度(宽)a也可以是0。在a＝0的情况下，第一硅细棒10与第二硅细棒20的长度之和等于硅芯线100的整体长度。在接合器30的直体部的厚度a为0的情况下，由于用于接合器30的构件的使用量减少，并且卡合部位从两处变为一处，因此具有：提高硅芯线的刚性，使硅芯线在制造时不易产生弯曲的优点。

此外，接合器30不限于上述这些方式，其也可以是例如在一端形成有外螺纹部，而在另一端形成有内螺纹部的方式。从防止污染等观点来看，上述接合器30最好是由硅构件构成。其次，从顺畅地进行螺合等观点来看，也可以在接合器30上设置较小的孔部来用于排气。

实施例1

准备单晶硅细棒，并在一端上形成外螺纹部。此外，准备图2所示的将内部作为内螺纹的接合器。其中，在该接合器上设置了用于排气的较小的孔部。以两根这样的硅细棒和一个接合器为一组，准备十组，并将这些构件进行蚀刻处理来清洁化。

将上述两根硅细棒通过接合器来一体化，并在得到总计为十根的较长的硅芯线之后，使用这些硅芯线来组装五个倒U字型硅芯线。

将得到的倒U字型硅芯线设置于反应炉内，并通过西门子法来进行直径达到130mm的多晶硅棒的生长后，在没有引起异常生长或破损事故的情况下结束工序。此外，通过设置用于排气的孔部，螺合部内部的气体在被进行置换的同时反应气体也流入孔部，从而在内部进行多晶硅的生长，并且螺合部的连接也会变得更为牢固。

比较例1

如图4所示，准备已对一端面实施了凸锥加工55、65的单晶硅细棒50、60，另一方面，准备已在两端面实施了凹锥加工的接合器70。以两根这样的硅细棒和一个接合器为一组，准备十组，并将这些构件进行蚀刻处理来清洁化。

将上述两根硅细棒通过接合器来一体化，并在得到总计为十根的较长的硅芯线之后，使用这些硅芯线来组装五个倒U字型硅芯线，其中一组在组装作业中锥形部破损。

将通过组装得到的四个倒U字型硅芯线设置于反应炉内，并通过西门子法来进行直径达到130mm的多晶硅棒的生长后，其中一个倒U字型硅芯线在通电时产生倾斜。在调查其原因后发现是因异常发热所引起的锥形部的熔融。

比较例2

如图5所示，准备两根单晶硅细棒80、90，并在通过蚀刻来清洁化后，通过熔接来一体化。将通过熔接被一体化的硅细棒再次进行蚀刻，并准备十根蚀刻后的硅细棒来用于组装五个倒U字型硅芯线。

将上述五个倒U字型硅芯线设置于反应炉内，并通过西门子法来进行直径达到130mm的多晶硅棒的生长后，其中一个倒U字型硅芯线在通电时产生破损。在调查其原因后发现是熔接部的断裂。这是在熔接时在高温化的部位残留应变所导致的现象。

产业上的利用可能性

根据本发明，提供一种简易且不花费成本的，既不会涉及污染也不用担心倒塌的较长的硅芯线(硅细棒)。

符号说明

10、20、30、40、50、60、70、80、90 硅细棒

15 外螺纹部

25 内螺纹部

30、70 接合器

55、65 锥形部

100、200、300 较长的硅芯线