JPH06236865A - 回転式シリコン・スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体品位のシリコン片を必要な大きさの範
囲に分別させ、同時に分別されたシリコン片の接触汚染
を最少にさせる装置の提供。 【構成】 該装置は半導体品位シリコンの接触表面を備
えた回転自在の円筒形スクリーンを使用する。好適な実
施態様における円筒形スクリーンは半導体品位シリコン
の内部スペーサによって分離された半導体品位シリコン
の平行ロッドからなる。さらに、半導体品位シリコンの
外部スペーサを平行ロッドに沿って配置して、円筒形ス
クリーンの排除特性を規定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体品位のシリコン
片を必要な大きさの範囲に分ける装置である。本発明は
全ての接触面が半導体品位のシリコンである回転式円筒
形スクリーンを使用する。従って、半導体品位のシリコ
ン片の接触汚染は選別工程中に最少にされる。

【０００２】

【従来の技術】高密度の集積回路は高純度の半導体シリ
コンのウエーハを必要とする。銅、金、鉄、コバルト、
ニッケル、クロム、タンタル、亜鉛およびタングステ
ン、等を含む遷移金属不純物、および炭素、ホウ素およ
びリンのような不純物が特に問題になる。これらの不純
物は、少量であっても、半導体材料に欠陥の部位を導入
し、それが最終的にデバイスの性能を劣化させると共に
回路密度を制限する。

【０００３】典型的に、高純度の多結晶シリコンは、高
純度のクロロシランガスを加熱された基材上に化学蒸着
することによって形成される。得られる製品は多結晶シ
リコンのロッド（棒）である。その多結晶シリコンは、
さらに加工してシリコン・ウエーハを切断することがで
きる。単結晶シリコンにされる。

【０００４】半導体産業に要求される単結晶シリコンの
重要な部分は、チョクラスキーによって最初に記載され
た周知方法によって生成される。典型的なチョクラスキ
ー法において、シリコン片は適当な容器で融解され、シ
リコンの種結晶を使用してそのメルトから半導体品位シ
リコンの単結晶ロッドを引き上げる。この結晶成長プロ
セスの制御には、メルト含有容器に添加されるシリコン
片が限定された大きさの範囲内にある必要がある。従っ
て、化学蒸着過程中に形成される多結晶ロッドは小片に
破壊して、これらのシリコン片を選別して適当大きさの
分布にする必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは、ステ
ンレス鋼のような従来の材料で構成されたスクリーニン
グ装置（ふるい分け装置）は、選別されたシリコン片の
かなりの表面汚染源でなることを認識している。ふるい
分け用表面として半導体シリコンを使用することによっ
て、この汚染を防ぐことができる。

【０００６】本発明は、かかるシリコン小片の接触汚染
の可能性を最小限にしたシリコン片の機械的分別に効率
的かつ有効な装置を提供する。

【０００７】半導体品位シリコンの円筒形スクリーンの
組立て方法も提供される。シリコン金属の硬くて脆い性
質は、シリコン金属の切断および機械加工を時間のかか
るものにすると共に、困難にしかつ高価にする。高価な
切断および機械加工の必要がない半導体品位シリコンの
円筒形スクリーン組立方法が記載される。その円筒形ス
クリーンは、標準化学蒸着プロセスから形成された半導
体品位シリコンの平行バーから作られる。それらの平行
バーは、例えば大きな多結晶シリコン・ロッドから切断
された半導体品位シリコンの単純で小さい四角のスペー
サによって分離される。平行ロッドおよび内部スペーサ
の位置を維持するために圧縮装置を使用する。円筒形ス
クリーンの外側に沿って外部スペーサを配置して、さら
にスクリーンの占有特性を規定する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体品位の
シリコン片を必要な大きさの範囲に分ける装置である。
該装置は、半導体品位シリコンのふるい分け表面を備え
た回転式円筒形スクリーンを使用する。好適実施態様に
おける円筒形スクリーンは、半導体品位シリコンの内部
スペーサによって分離された半導体品位シリコンの平行
ロッド（棒）からなる。さらに、外部シリコン・スペー
サを半導体シリコン・バーの長さに沿って配列して、必
要なシリコン片の大きさに選ぶ開口を提供する。典型的
な構造における円筒形スクリーンは、円筒形スクリーン
の高い方の端部に添加された未選別シリコン片がスクリ
−ンの回転に伴い重力によってスクリーンを下方へ進む
ようにある傾斜をもって配置される。内部および外部シ
リコン・スペーサは、望ましくない小片が上部において
回転する円筒形スクリーンを通過し；所望の大きさの範
囲の小片が下部において回転する円筒形スクリーンを通
過し；そして網上片が回転する円筒形スクリーン装置の
下端部を排出するように、円筒形スクリーンに又はその
上に配置される。円筒形スクリーンの接触表面は半導体
シリコンで構成されるので、分別過程の結果として分別
されたシリコンの表面汚染は最少となる。

【０００９】

【実施例】図１は、円筒形スクリーン１の側面図であっ
て、内部スペーサ３によって隔離され半径方向に配向さ
れたシリコン・ロッド２の平行配列を示す。シリコン・
ロッドとスペーサの構成は圧縮装置４によって維持され
る。外部スペーサ２３はシリコン・ロッド２に沿って配
置されて、取巻き用バンド２４によって決まった位置に
保持される。図２は円筒形スクリーン１の横断面端面図
である。図２は外部スペーサ２３とシリコン・ロッド２
との関係を示す。図３は円筒形スクリーン１の端面図で
あって、内部スペーサ３とシリコン・ロッド２の関係を
示す。

【００１０】図４は、円筒形スクリーン１の端部図であ
って、圧縮装置４の内部の詳細を示す。圧縮装置４は、
圧縮ブロック６がはめ込まれ多量ノッチを備えた内輪５
からなる。内輪５はカバープレート８と前後に向き合っ
ている。圧縮ブロック６は、シリコン・ロッド２とスペ
ーサ３に圧力を与えてそれらの配向を維持するためにと
止めねじ７によって調整される。組み立てられた圧縮装
置４は溝付フリクションドライブ・ホイール９にセット
される。

【００１１】図５は、構成要素の関係を示すブロック図
である。円筒形スクリーン１は、圧縮装置４と共にフリ
クションドライブ・ホイール９にセットされる。フリク
ションドライブ・ホイール９は、支持板１３を貫通する
シャフト１２によってプーリ１４に連結される。支持板
１３は駆動アセンブリのハウジング１５に装着されてい
る。駆動アセンブリは、シャフト１７に連結されたモー
タ１６が装着されている。ハウジング１５からなる。プ
ーリ１８は、シヤフト１７にプーリ１４と一直線に配置
される。プーリ１４と１８はベルト１９によって連結さ
れる。モータ１６の回転運動は、ベルトとプーリの組合
せによってフリクションドライブ・ホイ−ル９に伝達さ
れる、そしてホイール９は圧縮リング４に対して回転し
て、円筒形スクリーン１を回転させる。駆動アセンブリ
・ハウジング１５はベース２０に同定される。ベース２
０にはねじ式の水平化デバイス２１が取り付けられてい
る。排気フード１０は駆動アセンブリのハウジング１５
に固定されて、円筒スクリーン１を実質的に囲む。フイ
ード・シュート２２はハウジング１５に装着されて、シ
リコン片が円筒スクリーン１の内穴に供給できるように
配置される。円筒スクリーン１を貫通するシリコン片を
収集する容器２５は円筒スクリーン１の下そして駆動ア
センブリ・ハウジング１５の頂部に配置される。

【００１２】本発明は、表面汚染を最少にしながら半導
体品位のシリコン片を大きさによって分ける装置であ
る。該装置は、半導体品位のシリコンの表面と接触する
円筒形スクリーンからなる。円筒形スクリーンは回転手
段を備える。該装置はフイード・シュートおよび円筒形
スクリーンを実質的に囲む排気フードも含む。

【００１３】本発明のために、半導体品位のシリコンは
純度が９９．９９％以上のシリコン金属と定義する。前
記装置および方法によって分離できるシリコン片の形状
は、例えばシャンク、チップ、フレーク、粒、顆粒、粉
末又はペレットにすることができる。本装置および方法
は、多結晶シリコン・ロッドの衝撃破壊から得られるシ
リコン片を分離するのに特に有効であることがわかっ
た。

【００１４】円筒形スクリーンは半導体品位のシリコン
との接触表面を有する。円筒形とは、中心軸の回りに回
転できる細長い中空構造体を意味する。丸い円筒形構造
体が望ましい。

【００１５】円筒形スクリーンの接触表面は半導体品位
のシリコンにすべきである。接触表面は、分離工程中に
シリコン片と接触する円筒形スクリーンの全表面を含
む。接触面の全てが必ずしも半導体品位のシリコンであ
る必要はないが、半導体品位シリコンでない表面は分離
された材料の汚染源になることを認識すべきである。従
って、接触表面の実質的な部分を半導体品位のシリコン
にすべきである。実質的とは、露出された表面積の約９
０％以上を意味する。半導体品位の表面は固体半導体品
位のシリコンの成分、半導体品位シリコンでコーテイン
グされたベース材料、又はそれらの組合せによって作ら
れる。

【００１６】円筒形スクリーンは、例えば固体半導体品
位シリコンの穴あき板の平行配列又は半導体品位シリコ
ンでコーテイングされた穴あき板からなる円筒形装置に
することができる。円筒形スクリ−ンは、例えば穴をつ
けた固体、中空、半導体品位シリコン管にすることがで
きる。

【００１７】本発明の好適な実施態様における円筒形ス
クリーンは、内部スペーサによって分離された平行な半
導体品位のシリコン・ロッド（棒）からなる。ロッドと
は、横断面の最大直径と最小直径の比が２以下である、
例えば円形・四角、矩形又は６角形の横断面形状である
細長い構成要素を意味する。シリコン・ロッドは、化学
蒸着法によって容易に調製されるから、円形横断面が望
ましい。

【００１８】外部スペーサは、平行な半導体シリコン・
ロッドに沿って配置されて、内部スペーサによって作ら
れた隙間を通ることができるシリコン片の大きさを制御
することを助けることができる。内部および外部スペー
サは、標準の構造材料又は半導体品位シリコンでコーテ
イングされた該構造材料で作ることができる。それらの
スペーサは固体半導体品位シリコンであることが望まし
い。スペーサの構造は前記半導体シリコン・ロッドの構
造に類似する。最適のスペーサの構造および大きさは特
定の円筒形スクリーンの排他要件に依存する。

【００１９】外部スペーサは、取り巻きバンドによって
必要な位置に保持される。その取り囲みバンドは、例え
ば弾性Ｏ−リングにすることができる。取り巻きバンド
は、ブチルゴム、シリコ−ンゴム又はウレタンゴムのよ
うな材料から製造することができる。

【００２０】固体半導体品位のシリコンを構造材料とし
て使用するとき、材料は８００℃〜１３５０℃の温度で
加熱焼鈍することが望ましい。その焼鈍は材料をより強
くしてより耐久性の円筒形スクリーンを提供する。

【００２１】円筒形スクリーンは回転手段を備える。図
３はかかる手段の１つを示す。当業者は、ハンド・クラ
ンク、ＡＣ又はＤＣ電気モータ又は同等のものを回転エ
ネルギー源として使用できることがわかる。回転エネル
ギー源は、円筒形スクリーンへフリクションホイール、
歯車、等によって直接又はベルトや鎖のような連結手段
によって連結される。

【００２２】本発明のさらに別の要素は、フイード・シ
ュートであって、その全接触表面は半導体品位のシリコ
ンからなる。フイード・シュートはシリコン片の円筒形
スクリーン内への配置を促進して、シリコン片の接触汚
染を最少にする。半導体品位シリコンの表面は円筒形ス
クリーンについて前に説明したようにすることができ
る。

【００２３】円筒形スクリーンは排気フードによって実
質的に囲まれる。排気フードは、図４に示したように、
円筒形スクリーンを実質的に囲む中空の平らの構造物か
らなる。排気フードは、一端に円筒形スクリーンの長さ
に延在すると共に円筒形スクリーンに近接配置された細
長の収集部を有する。排気フードの内表面には多数の排
気口がある。収集器の反対側には吐出口がある。排気口
は微粒物質を収集および除去するために標準の真空およ
びフイルタ装置へ接続される。

【００２４】本発明の装置の望ましい使用方法におい
て、円筒形スクリーンは半導体品位シリコン・スペーサ
によって分離された半導体品位シリコン・ロッドからな
る、そしてそれらのロッドおよび内部スペーサは図４に
示したように圧縮リング４によって必要な形状に保持さ
れる。

【００２５】円筒形スクリーンは５゜〜３０゜傾斜して
配置される、そしてシリコン片は円筒形スクリーンの高
い方の端部に添加される。シリコン片は、スクリーンの
回転運動と共に重力によって円筒形スクリーンの長さ方
向に沿って下向きに移動する。 外部スペーサは、直径
が１．２７ｃｍ（１／２ｉｎ）以下の小シリコン片が円
筒形スクリーンの長さの２５％以上５０％において除去
され、直径が６．３５ｃｍ（２．５ｉｎ）以下のシリコ
ン片が円筒形スクリーンの長さの残部において除去され
るように配置される。６．３５ｃｍ以上のシリコン片は
下端部からスクリーンを出る。排除されたシリコン片
は、必要ならばさらにふるいわけのために再処理するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】円筒形スクリーンの側面図である。

【図２】円筒形スクリーンの部分横断面図である。

【図３】円筒形スクリーンの端面図である。

【図４】円筒形スクリーン１の端面図であって、さらに
圧縮装置４および排気フード１０の詳細を示す。

【図５】回転手段を含む本発明の実施態様の構成要素を
示す側面図である。

【符号の説明】

１ 円筒形スクリーン ２ シリコン・ロッド ３ 内部スペーサ ４ 圧縮装置 ５ 内輪 ６ 圧縮ブロック ７ 止めねじ ８ カバープレ−ト ９ ドライブ・ホイール １０ 排気フード １２，１７ シャフト １３ 支持板 １４，１８ プーリ １５ ハウジング １６ モータ １９ ベルト ２０ ベース ２１ ねじ式水平化デバイス ２２ フイード・シュート ２３ 外部スペーサ ２４ 取巻きバンド ２５ 容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルドン・エメリー・ルーリグ アメリカ合衆国ミシガン州マウント・プレ ザント、イー・バレイ・ロード6489 (72)発明者 マシュー・ジェイムス・ステイブリー アメリカ合衆国ミシガン州サギノウ、ゲッ デス・ロード8080

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体品位シリコンの接触表面を備え、
   円筒形スクリーンを回転させる手段と回転接触する円筒
   形スクリーンからなることを特徴とする半導体品位のシ
   リコン片を大きさによって分ける装置。
2. 【請求項２】 円筒形スクリーンが、内部スペーサによ
   って分離された平行な半導体品位のシリコン・ロッドか
   らなることを特徴とする請求項１の装置。
3. 【請求項３】 （Ａ） 回転エネルギーを与え、内部ス
   ペーサによって分離された平行な半導体品位のシリコン
   ・ロッドからなる円筒形スクリーンと接触する手段を与
   えるベース； （Ｂ） 平行な半導体品位のシリコン・ロッドに沿って
   配置された外部スペーサ； （Ｃ） 円筒形スクリーンの端部に注ぐように配置さ
   れ、接触表面が半導体品位のシリコンであり、かつ前記
   ベースによって支持されたフイード・シュート；および （Ｄ） 円筒形スクリーンを実質的に囲む排気フードか
   らなることを特徴とする半導体品位のシリコン片を大き
   さによって分ける装置。
4. 【請求項４】 半導体品位のシリコン片を半導体品位の
   シリコンの接触表面を備えた円筒形スクリーンに通すこ
   とからなることを特徴とする半導体品位のシリコン片を
   大きさによって分ける方法。
5. 【請求項５】 半導体品位シリコンの接触表面を備え、
   円筒形スクリーンを回転させる手段と回転接触する円筒
   形スクリーンからなり、該円筒形スクリーンが交換自在
   の内部スペーサによって分離された平行配列の半導体シ
   リコン素子として構成され、交換自在の内部スペーサが
   圧縮手段によって決まった位置に保持されることを特徴
   とする半導体品位のシリコン片を大きさによって分ける
   装置。