JP2006021973A - 原料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料供給装置は、単結晶引上げ装置の単結晶を引上げた後のルツボ内の原料融液に下端が臨む垂直投入管20と、所定の角度で傾斜して下端が垂直投入管の上端に接続された傾斜投入管19と、傾斜投入管の上端に粒状又は塊状の原料26を供給可能なホッパとを備え、傾斜投入管の下端開口部を開放可能に閉止する閉止板22が垂直投入管の上部に設けられる。垂直投入管の下端に所定量の原料が堆積可能な堆積部が形成され、垂直投入管は堆積部に堆積された所定量の原料を超える原料がルツボ内の原料融液中に落下するように構成される。傾斜投入管の軸方向の移動又は閉止板の上昇により傾斜投入管の下端開口部が開放される。閉止板が原料と同一の材料又は原料より高い硬度を有する材料により構成される。
【選択図】 図1
Description
本発明の目的は、多結晶シリコン原料の欠け等及び垂直投入管等の破損を起こすことなく原料を供給し得る原料供給装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、所定量の原料を比較的正確に供給し得る原料供給装置を提供することにある。
その特徴ある構成は、図1に詳しく示すように、傾斜投入管19の下端開口部を開放可能に閉止する閉止板22が垂直投入管20の上部に設けられたところにある。
また、この請求項1に記載された原料供給装置では、閉止板22を用いて傾斜投入管19の下端開口部を開閉することにより原料26の切り出し及び停止に制御することが可能になる。従って、傾斜投入管19の上流側において原料26の切り出しを停止することができないような事態が生じても、閉止板22により傾斜投入管19の下端開口部を閉止させることにより、ルツボ32内に容量を超える原料26が供給され、原料26があふれ出してホットゾーン損傷を招くようなトラブルを有効に回避することができる。
上述したように原料26と干渉する部位は部材の破損を招く場合があるが、この請求項2に記載された原料供給装置では、堆積部20cを形成して原料26を堆積させておくことにより原料26の運動エネルギをこの堆積部20cに堆積させた原料26にクッションの役割をさせて吸収し、垂直投入管20の下部における摩耗及び破損を防止することができる。
この請求項3に係る原料供給装置では、傾斜投入管19の下端開口部を有効に開放させて、原料26が供給不能な事態を回避することができる。またそれぞれ任意に移動できるために微妙な原料切り出しも可能になり、過剰供給によるホットゾーンの損傷トラブルも防止できる。
この請求項4に記載された原料供給装置では、閉止板22が原料26と同一であれば干渉により閉止板22が摩耗してルツボ32内に混入しても不純物汚染の心配はなく、例えばサファイヤ又は炭化ケイ素等の原料26以上の硬度のもので閉止板22を構成すれば、閉止板22が摩耗することを防止して不純物汚染を回避することができる。
更に、閉止板を原料と同一の材料又は原料より高い硬度を有する材料により構成すれば、ルツボ内に不純物が混入する事態を回避することができる。
図4に示すように、原料供給装置10は、単結晶引上げ装置30におけるメインチャンバ31の上方とその側方の待避位置との間を往復移動する可搬式に構成され、原料を追加供給する際に図示しないプルチャンバに代えてメインチャンバ31の上部に設けられたトップチャンバ34に接続されるものである。そしてこの原料供給装置10は、メインチャンバ31内のルツボ32に多結晶原料、特に粒径が30mm以下の塊状原料を自動投入するように構成される。以下その具体的な構成を説明すると、この可搬式の原料供給装置10は、可動フレーム11と、その可動フレーム11に搭載された第1チャンバ12、及びその第1チャンバ12の側方に連結管13を介して連結された状態でその可動フレーム11に搭載された第2チャンバ14とを備える。
単結晶引上げ装置30では、そのトップチャンバ34に図示しないプルチャンバを連結して、通常の手順で単結晶の引上げが行われる。単結晶の引上げが終わると、その単結晶をプルチャンバ内に引き込み、トップチャンバ34内のゲートバルブ33を閉じた後、トップチャンバ34からプルチャンバを分離する。図示しないプルチャンバを用いた単結晶の引上げが行われている間、本発明の原料供給装置10はそのプルチャンバと干渉しないように待避位置に固定される。
塊状原料26の追加供給が終わると、ゲートバルブ33を閉じ、単結晶引上げ装置30から原料供給装置10を分離し、代わりに図示しないプルチャンバを接続して2回目の引上げを行う。これにより一度しか使用できない石英ルツボ32から複数本の単結晶を引上げることが可能になり、引上げられるシリコン単結晶の製造コストを低減することができる。
また、上述した実施の形態では、第3アクチュエータ24により傾斜投入管19を軸方向に上昇するように移動させて傾斜投入管19の下部を開放する場合を説明したが、図5に示すように、第2アクチュエータ23により閉止板22を上方に移動させることにより閉止板22により閉止された傾斜投入管19の下部を開放しても良い。このときの閉止板22を上昇させる距離xは、原料26の平均サイズをbとした場合、1.0b<x<2.5bの関係を有することが好ましい。xが1.0b以下であると原料26が落下されず、yが2.5b以上であると装置自体が大型化するからである。
<実施例1>
図4に示すように、石英からなる傾斜投入管19と、石英からなる垂直投入管と、石英からなる閉止板22とを有する原料供給装置10を準備した。この原料供給装置10における第1ホッパ15に塊状の多結晶シリコン原料を100kg充填し、この原料26をカットゲート15aにより約10kg/1回で原料を切り出して、第2ホッパ15、定量切り出しフィーダ18、第3ホッパ17をこの順に介して傾斜投入管19の上端に投入させ、その10kgの原料を閉止板22により閉止された傾斜投入管19の下部に一時的に堰き止めた。その後傾斜投入管19を軸方向に上昇するように移動させて閉止板22により閉止された傾斜投入管19の下部を開放し、その下部に堰き止められていた原料26を垂直投入管20の上部に案内し、その内部を落下させてルツボ32に供給した。これを10回繰り返して、第1ホッパ15に充填した100kgの原料の全てをルツボ32に供給した。
実施例1と同一の原料供給装置10を準備し、この原料供給装置10における閉止板22を図5に示すように上昇させた状態に維持し、傾斜投入管19の下端開口部を開放させた。この状態で第1ホッパ15に塊状の多結晶シリコン原料を100kg充填し、この原料26をカットゲート15aにより約10kg/1回で原料を切り出して、第2ホッパ15、定量切り出しフィーダ18、第3ホッパ17をこの順に介して傾斜投入管19の上端に投入させ、その10kgの原料を傾斜投入管19の内部で斜め下方に移動させて、堰き止めることなくそのまま垂直投入管20の上部に案内し、ルツボ32に供給した。これを10回繰り返して、第1ホッパ15に充填した100kgの原料の全てをルツボ32に供給した。
実施例1及び比較例1のそれぞれにおいて10kgの原料を1回ルツボ32に供給する度に、傾斜投入管の下端が臨む垂直投入管の上部における内面であって原料26が干渉しているであろう部分における摩耗及び破損の状況を目視により観察した。その結果を表1に示す。
15,16,17 ホッパ
19 傾斜投入管
20 垂直投入管
20c 堆積部
22 閉止板
26 原料
30 単結晶引上げ装置
32 ルツボ
37 原料融液
Claims (4)
- 単結晶引上げ装置(30)の単結晶を引上げた後のルツボ(32)内の原料融液(37)に下端が臨む垂直投入管(20)と、所定の角度で傾斜して下端が前記垂直投入管(20)の上端に接続された傾斜投入管(19)と、前記傾斜投入管(19)の上端に粒状又は塊状の原料(26)を供給可能なホッパ(15,16,17)とを備え、前記ホッパ(15,16,17)に供給された前記原料(26)を前記傾斜投入管(19)及び前記垂直投入管(20)を介して前記原料融液(37)に供給可能に構成された原料供給装置において、
前記傾斜投入管(19)の下端開口部を開放可能に閉止する閉止板(22)が前記垂直投入管(22)の上部に設けられたことを特徴とする原料供給装置。 - 垂直投入管(20)の下端に所定量の原料(26)が堆積可能な堆積部(20c)が形成され、前記垂直投入管(20)は前記堆積部(20c)に堆積された所定量の原料(26)を超える原料(26)がルツボ(32)内の原料融液(37)中に落下するように構成された請求項1記載の原料供給装置。
- 傾斜投入管(19)の軸方向の移動又は閉止板(22)の上昇により前記傾斜投入管(19)の下端開口部が開放される請求項1又は2記載の原料供給装置。
- 閉止板(22)が原料(26)と同一の材料又は前記原料(26)より高い硬度を有する材料により構成された請求項1ないし3いずれか1項に記載の原料供給装置。
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