JP3135565B2

JP3135565B2 - 原材料の供給装置

Info

Publication number: JP3135565B2
Application number: JP03500379A
Authority: JP
Inventors: メイアー，フレデリック・ユー; ラロウッセ，マーク・エフ; ハーベイ，デイビット・エス
Original assignee: エイエスイー・アメリカス・インコーポレーテッド
Priority date: 1989-10-18
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 2001-02-19
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: CN1025425C; EP0448710A1; CN1051707A; CA2044160A1; ZA908266B; EP0448710B1; JPH04502447A; KR920701020A; WO1991005723A1; ATE136283T1; EP0448710A4; AU6759990A; AU643475B2; IL96001A0; DE69026372D1; DE69026372T2; IL96001A

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は、原材料供給装置、特に、所定量の微粒子材
料を遠方の箇所に反復的に供給する装置に関する。

発明の背景各種の工業的プロセスにおいて、所定の量の固体の微
粒子材料をその微粒子材料を格納する位置から遠方の箇
所に反復的に供給することが必要である。例えば、米国
特許第4,544,528号に記載されたような型式の中空管状
の結晶体を成長させる装置の場合、成長しつつある結晶
体中で溶融シリコンを消費する速度と略等しい速度にて
供給材料（固形シリコン粒子）を格納箇所から装置のる
堝に供給することが重要である。この供給は、例えば、
振動供給装置を使用して微粒子を格納容器から供給し、
次に、シンク（Sink）等への米国特許第4,661,324号
（第′324号特許）に開示された型式のチップスラスタ
を使用して、分配された微粒子を装置のる堝に搬送する
ことによって行われる。

好ましくないことに、固体の微粒子材料を格納容器か
ら分配する公知の機構の場合、例えば、振動供給装置
は、単位時間当たりに分配される材料の量を正確に制御
することが困難である。その結果、下流の箇所、例えば
第′324号特許のチップスラスタが必要とする量よりも
多く又は少ない量の微粒子材料が供給されることとな
る。

発明の目的及び要約本発明の１つの目的は、所定の量の微粒子材料を遠方
の箇所に反復的に搬送する装置を提供することである。

本発明の第２の目的は、中空管状の結晶体を成長させ
る装置内で溶融シリコンを連続的に補充し、その溶融シ
リコンの量を所定の限界値の範囲内に維持する装置を提
供することである。

上記及びその他の目的は、所定の量の微粒子材料、例
えば固形の球状シリコン微粒子をその微粒子材料を格納
する領域から遠方の箇所に反復的に搬送する装置により
実現される。該装置は、例えば、ストールモント（Stor
mont）等への米国特許第4,544,528号に開示された型式
の結晶炉内のる堝に溶融シリコンを連続的に補充する大
型の装置の１つの構成要素として使用し得るようにして
ある。本発明の装置は、略均一な微粒子形状であること
を特徴とする固体微粒子材料を格納する容器と、該容器
に結合され容器から微粒子を受け取る受理チャンバと、
受理チャンバ内の微粒子を取り込み、その取り込んだ微
粒子を導管内に搬送する加圧ガスパルスを提供する第１
の高圧ガスジェットと、該第１の高圧ガスジェットによ
り加圧ガスパルスが放出されるときを除き、導管内に加
圧ガス流を提供する第２の高圧ガスジェットとを備えて
いる。

該受理チャンバは格納容器の真下に配置されかつ容器
に結合され、容器内の微粒子は重力の作用により受理チ
ャンバ内に落下する。該受理チャンバは受理チャンバ内
に落下する微粒子が相互に及び受理チャンバの側壁と協
働し、既知の安息角、従って所定の量の微粒子を有する
微粒子パイルを形成し得るような寸法及び形態としてあ
る。このパイルは容器と受理チャンバとを接続する穴を
閉塞し、これにより更なる微粒子が受理チャンバ内に落
下するのを阻止する。

受理チャンバ内の所定の量の微粒子は第１のジェット
により付与されるガスパルスにより受理チャンバ外に及
び導管内に運ばれる。第２のジェットからの加圧ガス流
はシリコン微粒子を導管を通じて運び、これら他の装置
による処理のために、微粒子を導管の先端から放出す
る。このように、例えば、導管は微粒子を更に取り扱い
又はその他の処理を行う装置に結合させることが出来
る。本発明の好適な実施例において、微粒子は球状シリ
コン微粒子であり、導管は微粒子を結晶成長装置に供給
し得るように接続される。

図面の簡単な説明本発明の性質及び目的を一層よく理解するため、添付
図面と共に以下の詳細な説明を参照する。

第１図は、結晶成長炉に関係する原材料供給機構に結
合された本発明を具体化する原材料供給装置の一部の構
成要素を断面図で示した部分立面図、第２図は本発明を具体化する原材料供給装置の断面側
面略図、第３図は同一の原材料供給装置の弁のタイミングシー
ケンスを示すタイミング線図、第４図は第２図に示した供給装置の底部分の時間T1に
おける拡大図、第５図は時間T1直後の同一の供給装置の底部分の拡大
図である。

発明の詳細な説明本発明は、ほぼ均一な微粒子形状及び自由落下により
形成される同一微粒子の異なるパイルが同一の安息角を
有し、これにより安息角がその後に形成されるパイルに
対して予測され得るような比較的狭小な微粒子寸法範囲
を有する自由流動微粒子材料を使用することが必要であ
る。微粒子は球状であることが望ましく、本発明の好適
な実施例において、かかる微粒子供給原材料は、ルイジ
アナ州、バートンラウジのエチル・コーポレーション
（Ethyl Corpration）が販売する、例えば「エチルポリ
シリコン」のような高純度で球状の自由流動シリコン粒
子ビーズを含んでいる。流動床法により製造されると考
えられるエチルポリシリコン粒子又はビーズは球状であ
り、150−1500ミクロンの微粒子配分寸法を有し、平均
寸法は700ミクロンである。しかし、原材料の組成、供
給装置の幾何学的形状、及び微粒子が供給される装置の
ようなファクタいかんにより、より大きい又はより小さ
い微粒子寸法に対応することが出来る。

第１図及び第２図を参照すると、図示した装置は、球
状の中実シリコン微粒子を供給機構19に供給する本発明
により構成された原材料供給装置18を備えている。該供
給機構19は、微粒子を炉装置20のる堝に搬送し、中空、
管状の結晶体を成長させる。装置20は引用して本明細書
に含めた米国特許第4,544,528号（第′528号特許）に開
示された型式とすることが望ましい。供給機構19は各種
の形態とすることが出来る。このように、例えば、該装
置は引用して本明細書に含めた、1987年４月28日付けで
シンク（Sink）等の名で付与された米国特許第4,661,32
4号（第′324号特許）に記載された型式の機構とするこ
とが出来る。

背景として、装置20（第１図）は、内部にる堝24及び
内側及び外側管状アフターヒータ26、28が配置された炉
包囲体22を備えている。る堝24は包囲体22内の中央に配
置された短く中空の頂部が開口した直角錐体、又は直円
形シリンダである。内側アフターヒータ26は、中空内側
30と、その頂端を密封する頂部板32とを有している。内
側アフターヒータ26の底端は開放し、該内側アフターヒ
ータは、る堝24の真上に配置され、これにより内側アフ
ターヒータの内側スペース30はる堝の内部に結合され
る。内側アフターヒータ26は外側アフターヒータ28の中
空内部に配置される。

装置20は、毛管金型34と、サセプタ36と、及び結晶核
組立体38とを備え、これらは全て包囲体22内に配置され
ている。毛管金型34はる堝24の側壁の一体部分とするこ
とが望ましい。金型34の端面40の形状及び寸法は成長し
た結晶の形状及び寸法を制御し得るように選択する。サ
スセプタ36はる堝24を受入れ得る寸法とした短く中空の
頂部が開放した円筒状又は角錐状の本体である。サスセ
プタ36は、金型／る堝組立体の一体部分とすることが出
来る。結晶角組立体38は、結晶核ホルダ42と、結晶核44
とを備えている。結晶核組立体38は結晶核ホルダ42を軸
方向に動かし金型34に接近かつ離反させ得るようにした
引張り機構39に取り付けられる。

装置20は、る堝24に隣接する包囲体22を囲繞する加熱
コイル46を更に備えている。加熱コイル46は、る堝24内
のシリコンを溶融状態に維持する。

公知のように、結晶体は、結晶核44が金型の端面40に
接触するように位置決めし、次に結晶核を引っ張って金
型端面から離反させ、結晶核と金型端面との間にメニス
カスが形成され得るようにすることにより成長させる。
結晶核が金型端面から引っ張られて離反すると、結晶核
に近接するメニスカス部分が凝固する。結晶核が引っ張
られ、更に金型から離反すると新たな溶融シリコンが毛
管作用により金型の端面に吸引され、既にメニスカス内
に存在する溶融シリコンが硬化して結晶核に取り付けら
れた結晶シリコンを形成し、これにより細長いシリコン
体が形成される。

装置20の構造及び機能の更に詳細については、第′52
8号特許を参照すべきである。

本発明の目的上、装置20は、中央穴62を有する導管60
を備えるように改造する。導管60は、第１図に図示する
ように、包囲体22の底部壁、サセプタ36、及びる堝24を
通って伸長する。導管60の内径は以下に説明するように
本発明の原材料供給装置18により供給されるシリコンの
最大の粒子外径よりも僅かに大きい。導管60は溶融シリ
カにて形成することが望ましい。導管60はる堝24の中央
に配置し、坩堝が一杯になったとき、その頂端部64は、
坩堝24内に支持された溶融体の上面よりも上方にて内側
アフターヒータ26の内側30に上方に伸長し得るように寸
法決めされる。導管60は、装置20の下方の領域からる堝
24の底部壁を通って内側アフターヒータ26の内側30に達
する通路を提供する。凸型円錐形の偏向板66が導管60の
頂部端64の真上で頂部板32の底面に取り付けられ、該偏
向板の先鋭端67は中央穴62と同軸状に整列される。

第１図に示した結晶成長炉は、その他の点では、第′
528号に記載した炉と同一である。

供給機構19はシリコンの固形の球状ビーズを受け取り
かつ一時的に格納する中空の格納チャンバ70を備えてい
る。格納チャンバ70は、導管60の底部端の真下に配置さ
れ、格納チャンバの頂部壁に形成された穴72を通じて導
管内部に結合される。格納チャンバ70は、その側壁の穴
74と、該側壁に取り付けられた供給導管76とを備え、導
管内部は格納チャンバの内部と連通する。

更に、供給機構19は、シリコンビーズを格納チャンバ
70から導管60を通ってる堝の上方のスペースに搬送する
搬送機構78を備えている。上述のように搬送機構78は、
第′324号特許に開示された型式のチップスラスタを備
えることが出来る。これとは別に、該機構は、加圧ガス
ジェット供給装置又はその他の機構を備えることが出来
るが、唯一の必要条件は、該機構が、微粒子材料が導管
76により格納チャンバ70に供給されるのと略等しい速度
にてシリコンビーズを格納チャンバ70から導管60を介し
てる堝に供給し得ることだけである。

次に、第２図を参照すると、原材料供給装置18は固体
シリコンの微粒子92を格納する中空容器90を備えてい
る。容器90の底部分は内方にテーパーが付けられ、底部
穴96に達するようにすることが望ましい。容器90はその
頂部が開放し、微粒子92の更なる供給を許容するように
することが望ましく、又着脱可能なカバー98を設け、容
器の頂端部を閉じることが出来るようにすることが望ま
しい。

次に、第４図を参照すると、装置18は、導管76に取り
つけられたマニホルド100をさらに備えている。マニホ
ルド100は、ポリエチレンのような材料の固形ブロック
からなり、該ブロックは複数の相互に連結された通路を
形成するように中空とされている。具体的には、マニホ
ルド100は、容器90の底部穴96内まで上方に伸長する中
空スリーブ103と一直線状の垂直方向に伸長する中空穴1
02を備え、これにより穴102の内部は容器90の内部94に
結合される。マニホルド100は又水平方向に伸長するシ
リコン微粒子受理チャンバ106を備えている。該受理チ
ャンバ106は、中空穴102と直交し且つ中空穴102と連通
する。中空スリーブ103は下方に伸長して受理チャンバ1
06の上側と同一平面となる。このように、スリーブ103
は微粒子を重力により容器90からチャンバ106に搬送す
る供給管として機能する。

微粒子92が受理チャンバ106内に落下すると、これら
微粒子は穴102の真下にてパイル状に堆積する。より多
くのシリコン微粒子92が受理チャンバ106内に落下する
につれ、パイルは、受理チャンバ106の底部壁からその
頂部壁に伸長して、パイル頂部が穴108の内径にほぼ等
しい支持寸法を有し、パイル基部がパイル頂部の幅寸法
より著しく大きい幅寸法を有するようになるまで増大す
る。パイルがこの形態となったとき、該パイルは更なる
シリコン微粒子が容器の内部92から受理チャンバ106に
流動するのを妨害する。

微粒子の均一な形状、及び微粒子の寸法が著しく狭い
範囲にある場合に、所定の休止角が自動的に決定され、
所定の量（体積）のシリコン微粒子92が容器内部94から
受理チャンバ106内に落下することが出来るように、穴1
02及びスリーブ103の内径を選択し、受理チャンバ106の
内部形状及び寸法を選択する。

ここで使用するように、微粒子パイルの側部の傾斜角
を休止角と称する。この休止角、シリコン微粒子92の寸
法及び形状並びに受理チャンバ106の寸法及び形状によ
って、受理チャンバ106内でパイル状に堆積する微粒子
の量が決まる。シリコン微粒子92の寸法及び形状が既知
であり、略一定である場合、所定の量のシリコン微粒子
は受理チャンバの寸法及び形状を適正に決定することに
よって受理チャンバ106に堆積することが出来る。

本発明の作用可能な実施例において、本発明の原材料
供給装置18が取り付けられた結晶成長装置20が15g/分の
速度にて溶融シリコンを消費し、シリコン微粒子92が球
状の形状であり、0.7mm±約1/2mmの径を有する場合、受
理チャンバ106は、内径5mm、長さ約28mmの円形の断面形
状を有していた。受理チャンバ106内に堆積するシリコ
ン微粒子のパイルは休止角が15゜であった。

マニホルド100は、又水平方向に伸長する穴116を有し
ている。この穴116は、その両端118、120にて開放して
いる。中空スリーブ122を穴116の端部118に配置するこ
とが望ましい。スリーブ122はマニホルド100から外方に
突出するような寸法とする。同様のスリーブ113が穴106
の外端110内に配置される。

マニホルド100は、一端が受理チャンバ106の内端112
に結合され、その他端が供給導管76に結合された横方向
に伸長する傾斜穴126を更に有している。この結合によ
り、受理チャンバ106は導管76により供給機構19に、及
び最終的に装置20の内部に結合される。穴126は箇所128
にて穴116の内端120が直交し、これにより、穴116の内
部は穴126の内部と連通する。

供給装置18は、典型的にはアルゴンのような不活性ガ
スである加圧流体供給源136にスリーブ113を接続する弁
134を更に備えている。装置18は又スリーブ122をガス源
136に接続する弁138を備えている。弁134、138はガスを
供給源136からそれぞれ受理チャンバ106及び穴116に選
択的に供給し得るような設計にしてある。弁134、138は
電気的に作動され、従って「開」制御信号が弁に提供さ
れると、該弁は開き、これにより取り付けられたチャン
バ又は穴に加圧流体流を導入し、これら弁に「閉」制御
信号が提供されたとき、これら弁は閉じ、これにより取
り付けられたチャンバ又は穴への加圧流体の流れを遮断
する。

それぞれ、弁134、138を作動させることにより供給源
136から受理チャンバ106及び穴116内に導入される加圧
流体の体積流量は、受理チャンバ106に存在する全ての
微粒子92が弁134を介して供給される加圧流体流に取り
込まれて穴126に運ばれ、弁138を作動させて導入したガ
ス流中に取り込まれる結果、穴126から供給導管76内に
かつ該供給導管76を通って運ばれるように選択する。勿
論、弁134、138を通過する所定の流体の特定の体積流量
は、微粒子92の寸法及び形状、並びに受理チャンバ及び
穴102,106、116、126及びマニホルド100の穴の寸法及び
形状いかんにより変化する。

装置10の作用可能な実施例において、供給源136はイ
ンチ^２当たり約100ポンドの絶対圧力のアルゴンガスを
提供し、弁134、138が開放することにより、ガスは毎分
当たり約５STP（即ち、25℃の温度及び960mmHgの大気
圧）の体積流量にてそれぞれ最後の穴106、116内を流動
する。外径約0.7mm±約1/2mmの球状シリコン微粒子を供
給材料として使用した。

供給装置18は、弁134、138に結合され弁134、138に対
して「開」及び［閉」制御信号を提供する制御装置142
を備えることが望ましい。制御信号142は、例えば従来
のプログラマブル型式の工業用プロセス制御デジタルコ
ンピュータにて構成することが出来る。以下に、本発明
の供給装置18の作用に関して更に詳細に説明するよう
に、制御装置142は、弁134、138の開放及び閉塞を自動
的に制御し得るようにプログラム化され、従って一方の
弁が開放すると、他方の弁は閉じ、その逆に一方の弁が
閉じれば他方の弁は開放する。

本発明の供給装置18の作用についての以下の説明に関
し、第１図乃至第５図を参照すべきである。

弁134、138の双方が閉じた状態のとき、自由に流動す
るシリコン微粒子92は容器の内部94に供給する。微粒子
92は球状の形状とし、約0.7mm±約1/2mmの外径を有する
ことが望ましい。

重力により、微粒子92はスリーブ103を通り受理チャ
ンバ106内に入る。上述のように、受理チャンバ106は、
微粒子が落下し休止角により決定される形状を有するパ
イル状に堆積したとき、所定の量の微粒子のみが受理チ
ャンバ106内に堆積し、微粒子が受理チャンバ106の側壁
と協働し、受理チャンバ106内にパイル状に堆積し得る
微粒子の体積を制限し得るような寸法及び形状とする。

次に、時間T1（第３図）にて、制御装置142が作動さ
れ、その結果、該制御装置は弁134に対し制御「開」信
号を送り、これにより弁が開放する。これと同時に、制
御装置142は弁138に対し弁が閉じる（又は既にその状態
にある場合には、閉じた状態を維持する）制御信号を送
る。これにより受理チャンバ106内の加圧流体がその内
部に堆積した微粒子92のパイルを受理チャンバ外に押出
し、穴126内に供給する。供給装置のこの作用状態は第
５図に示してある。

弁134は、供給源136により発生された加圧流体流が受
理チャンバ106内の微粒子92を該チャンバから穴126内に
分配するのを許容するのに十分な時間だけ開放してい
る。従って、流動する連続的な加圧流体流ではなく加圧
流体のパルスが受理チャンバ106に提供される。微粒子9
2のパイルが受理チャンバ106から分配された後で、より
多くの微粒子が容器90から受理チャンバ106に落下する
前、制御装置142は弁134に制御「閉」信号を送り、この
信号により弁が閉じる。この制御信号は第３図に図示す
るように時間T2にて送られる。

又、時間T2にて、制御装置142は弁138に制御「開」信
号を送り、これにより弁は開放する。弁138が開放した
ならば、供給源136からの加圧流体流は穴116を通って穴
126内に流動し、ここで弁134が開放することにより穴12
6内に移動した微粒子を取り込む。

次に、これら取り込んだ微粒子は加圧流体流により供
給導管76を通じて供給機構19の格納チャンバ70に搬送さ
れる。次に、供給機構19は微粒子92をチャンバ72から導
管60を通って内側アフターヒータ26内に搬送する。導管
60内に排出された微粒子は設けられてあれば偏向板66に
接触し、該偏向板から撥ね出すまで、内側アフターヒー
タ26内を上方に動き続け、溶融金属内に落下する。偏向
板66は微粒子92を均一に配分し、微粒子はその略全面の
上方にて溶融金属に入り、これにより溶融金属内に流れ
及び熱移動が生じ、結晶の成長工程に悪影響を及ぼす可
能性のある局部的な低温領域が形成されるのを最小にす
る。偏向板66が設けられない場合、微粒子92は板32の底
面から撥ね出すだけで、溶融金属内に落下する。ある場
合には、偏向板66を使用せずに許容可能な結果を得るこ
とが出来る。

弁134を閉じたならば直ちに、即ち、時間T2の経過直
後、微粒子92は再度所定の量の微粒子が堆積するまで受
理チャンバ106内に堆積し始める。この堆積は、時間T2
及び時間T3（第３図）間にて行われる。時間T3にて、制
御装置142は弁134に対し制御「開」信号を提供し、これ
により弁が開放し、弁138に対し制御「閉」信号を提供
し、これにより弁が閉じる。上述のように、受理チャン
バ106内の微粒子は受理チャンバ106に供給される加圧流
体により穴126内に搬送される。時間T4にて、制御装置1
42は制御信号を提供し、これにこの信号により弁134が
閉じる一方、弁138は開放し、これにより穴126内の微粒
子92は以下に説明するように供給機構19に搬送される。
この弁134、138の開放及び閉塞順序は結晶の成長工程
中、繰り返えされる。

弁134の閉塞及び開放時間間の時間の長さ、即ち、T2
とT3との間の時間は、装置20が結晶体を成長させるとき
に溶融シリコンを消費する速度に基づいて選択する。装
置20が溶融シリコンを消費する速度に関する経験的デー
タに基づき弁134の閉塞及び開放間の時間が一定である
ように、制御装置142のプログラムを組むことが出来
る。これとは別に、制御装置142は、結晶体の成長と同
時に生じる成長結晶体の重量の変化に関する情報に基づ
いて弁134の閉塞及び開放間の時間を変化させることも
出来る。制御装置142は、この情報を使用して弁134、13
8を開放及び閉塞させ、装置20に付与されるシリコン微
粒子92の量が装置によって消費されるシリコンの量に略
等しいようにする。

弁134、138の開放及び閉塞周期は、受理チャンバ106
内に堆積するシリコン微粒子の量が略一定であるという
前提に基づいて決定する。上述のように、受理チャンバ
106は、選択された略一定量の微粒子92が受理チャンバ
内に堆積するように設計される。受理チャンバ106の特
定の寸法及び形状、従って受理チャンバ106内に堆積し
得る微粒子92のパイルの寸法は、溶融金属に許容し得な
いほど大きい熱変動を生じさせることなく、装置20のる
堝24内の溶融金属に追加することの出来るシリコン微粒
子の量に関する経験的データに基づいて選択される。

本発明の一実施例において、弁134は約0.01秒間開放
する一方、弁134は1.4秒乃至3.0秒の範囲の時間だけ閉
塞する。この実施例において、受理チャンバ106は、平
均径約0.7mm±1/2mmの固形の約0.5gの球状シリコン微粒
子が受理チャンバ内に堆積するような寸法及び形状とし
た。

弁134、138の一方は、原材料供給装置18の作動中、常
時開放し、供給装置18から供給機構19を通り内側アフタ
ーヒータ26の内部に略一定のガス流量が提供されるよう
にすることが望ましい。かかるガス流量は、結晶の成長
領域内における圧力の急激な増加作用を回避する上で望
ましい。かかる急激な圧力増加は、例えば、成長する結
晶体の重量を測定するロードセルの出力に悪影響を及ぼ
す可能性がある。結晶成長工程はロードセルの出力を利
用して制御されるため、ロードセルにより誤った情報が
提供されるならば、結晶成長工程は悪影響を受けること
になる。

しかし、ある状況において、供給装置から結晶成長領
域まで連続的なガス流を提供する必要はない。かかる状
況時、弁138は穴126内の微粒子92を供給機構19に搬送す
るのに十分な時間だけ開放させる。これとは別に、ある
状況にては、弁138及び穴116を省略することが可能であ
る。この場合、受理チャンバ106に提供される加圧流体
は微粒子92を穴126内に搬送しかつ該穴126を通って供給
導管76内に搬送し、該供給導管を通り供給機構19内の格
納チャンバ70に供給する。

原材料供給装置18は固形球状シリコン微粒子を結晶成
長装置20の供給機構19に供給する装置として説明した
が、該装置は所定の量の均一な微粒子材料を格納容器か
ら下流位置に搬送することが望ましいその他の適用例に
採用しても良好な結果が得られるものである。例えば、
装置18は、微粒子の形態の所定の量の第１の化合物を微
粒子形態の第２の化合物と混合される下流位置まで搬送
することが望ましい医薬製造工程に適用することも出来
る。該装置18をその他の製造分野に適用し、使用される
微粒子の寸法、形状及び材料が本発明の好適な実施例に
使用されるシリコン微粒子92のものと異なる場合、受理
チャンバ106の寸法は、その内部に堆積する微粒子の量
が下流の位置に供給すべき微粒子の量に等しいように選
択することを要する。更に、ガス供給源136の圧力を修
正し、搬送されつつある微粒子が加圧ガス内に完全に取
り込まれ、該ガスによって選択された下流位置に運ばれ
るようにすることが必要であり又は望ましい。非球状の
微粒子を使用する場合、微粒子は、極めて小さく、例え
ば受理チャンバ106の径の約1/20以上ではないか、又はL
/D縦横比が３対１以上でない（ここでＬは微粒子の長
さ、Ｄはその径である）ようにすることが重要である。

本発明の重要な利点は、供給機構19、従って装置20の
る堝24内の溶融金属に提供されるシリコン微粒子92の量
を正確に制御することが可能となることである。その結
果、装置20により成長させる結晶体の物理的及び電気的
性質を好適なものとすることが出来る。

本発明の別の重要な利点は、容器90、マニホルド100
及び供給導管76が非金属材料にて形成されていると仮定
した場合、供給機構19への搬送中、装置18により供給さ
れるシリコン微粒子92が作動部品又はいかなる金属構成
要素にも接触しないことである。部品間の機械的相互作
用により摩耗する傾向のある作動部品を使用せず、及び
減摩性シリコン微粒子92により摩耗される可能性のある
金属部品の使用を回避することにより、微粒子供給装
置、従ってシリコン溶融体内への汚染物質の導入は最小
となる。このことは、例えば光起電ソーラーセルのよう
な半導体素子の製造に使用されるシリコン基板の製造時
に極めて重要なことである。それは、僅か数ppmの望ま
しくない汚染物質が存在しても素子の性能に悪影響を及
ぼす可能性があるからである。

ここに記載した本発明の範囲から逸脱せずに上記装置
及び方法には幾つかの変形例が可能であり、上述し又は
添付図面に示した全ての事項は説明のためであり、限定
的な意味で解釈されるべきものではないと考えられる。

フロントページの続き (72)発明者ラロウッセ，マーク・エフアメリカ合衆国ニューハンプシャー州 03062，ナシュア，チャドウィック・サークル 22，アパートメントエフ (72)発明者ハーベイ，デイビット・エスアメリカ合衆国マサチューセッツ州 01450，グロートン，ホワイリー・ロード 228 (56)参考文献特開昭61−254419（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−27203（ＪＰ，Ｕ) 特表昭62−501837（ＪＰ，Ａ) 米国特許4544528（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65G 53/00 - 53/28 B65G 53/32 - 53/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】管状中空結晶体を成長させるためのシステ
ムであって、（ａ）底端壁及び該底端壁内の開口を有する坩堝（24）
と、上記底端壁を貫通して延在して上記坩堝（24）より
も上方で終止する中空管（60）と、上記中空管（60）を
介してシリコン粒子を搬送して上記中空管（60）の上端
部からシリコン粒子を吐出させ、シリコン粒子をその自
重によって上記坩堝（24）に落下させる供給機構（19）
と、を含む管状中空結晶体を成長させるための装置、（ｂ）球状シリコン粒子を貯蔵する貯蔵手段（90）であ
って、その底端部に排出オリフィス（96）を有し、該排
出オリフィス（96）を介して粒子が自重によって流下す
るようになされている貯蔵手段（90）、（ｃ）上記排出オリフィス（96）に接続されていて、上
記貯蔵手段（90）からの粒子を連続的に受け入れ且つ所
定量の粒子を蓄積可能なチャンバ（106）、（ｄ）第1,第２及び第３の導管（126,116,76）であっ
て、上記第１の導管（126）は一方の端部で上記チャン
バ（106）に接続され且つ他方の端部で上記第３の導管
（76）の一方の端部に接続されていて、さらに上記第１
の導管（126）は上記貯蔵手段（90）から離隔する方向
に上記チャンバ（106）から下方に傾斜しており、上記
第２の導管（116）は上記第１の導管（126）の両端部の
中間部位で上記第１の導管（126）に接続されていて、
上記第３の導管（76）の他方の端部は上記結晶成長装置
の供給機構（19）に接続されている、かような位置関係
を有する第1,第２及び第３の導管（126,116,76）、（ｅ）上記チャンバ（106）からの所定量の粒子を随伴
して上記第１の導管（126）に搬送するように、加圧ガ
ス状流体の流を上記チャンバ（106）に供給する第１の
流体デリバリ手段（113,134,136）、及び（ｆ）上記粒子を上記第１の導管（126）からの随伴に
よって上記第３の導管（76）を介して上記供給機構（1
9）まで搬送するように、上記第２の導管（116）に加圧
ガス状流体の流を提供する第２の流体デリバリ手段（12
2,138,136）を備え、上記第１及び第２の流体デリバリ手段は、互いに順番に
作動して、上記シリコン粒子を所定量で上記チャンバ
（106）から上記供給機構（19）まで周期的に供給する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】請求項１記載のシステムであって、さら
に、前記チャンバ（106）、前記第１の導管（126）及び
前記第２の導管（116）は、前記貯蔵手段（90）の下方
に位置づけられているマニホルド（100）内の穴として
形成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３】請求項１又は請求項２のいずれかに記載の
システムであって、前記第１及び第２の流体デリバリ手
段は、それぞれ、所定時間間隔で所定持続時間の非連続パルスにて加圧流
体を流すことができるように、加圧流体の流れを開始又
は停止させる第１及び第２の制御弁手段（134,138）
と、第1,第2,第３及び第４の制御信号を発生させ且つ上記制
御信号を上記第１及び第２の制御弁手段に与えて、上記
第２の制御弁手段が上記加圧流体を遮断しないときには
上記第１の制御弁手段に上記加圧流体を遮断させ、上記
第２の制御弁手段が上記加圧流体を遮断するときには上
記第１の制御弁手段が上記加圧流体を遮断させないよう
に制御する制御手段（142）と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか１に記載の
システムであって、前記貯蔵手段（90）は、円錐形リザーバ（96）を備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか１に記載の
システムであって、前記チャンバ（106）は、前記所定量のシリコン粒子
が、所定の安息角を有するパイル状にチャンバ内に蓄積
されるような大きさ及び形状とされていて、前記第１及
び第２の流体デリバリ手段が順番に作動する各時間ごと
に、ほぼ同量のシリコン粒子が前記チャンバ（106）か
ら前記供給機構（19）まで搬送されるようになされてい
ることを特徴とするシステム。