特開 2024-140584 原料チャージ補助具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140584

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】原料チャージ補助具

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20241003BHJP

   C30B 15/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

C30B29/06 502A

C30B15/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051776

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸口 修三

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077BA04

4G077CF05

4G077EG30

4G077PB09

4G077PB11

(57)【要約】

【課題】適切な粒径を持つシリコン原料のチャージ管内へのチャージを容易にし、微粉のチャージを極力阻止することが可能な原料チャージ補助具を提供する。
【解決手段】本発明による原料チャージ補助具１は、単結晶引き上げ装置内に粒状のシリコン原料をリチャージ又は追加チャージするためのチャージ管に対して着脱自在であり、チャージ管内にシリコン原料をチャージするための道具であって、石英製の略板状の部材からなり、シリコン原料の流路を構成するスライダー１０を備えている。スライダー１０の先端部にはチャージ管の開口内に挿入される管状の差込部１３が設けられ、スライダー１０には表面から背面まで貫通する複数の貫通部が設けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単結晶引き上げ装置内に粒状のシリコン原料をリチャージ又は追加チャージするためのチャージ管に対して着脱自在であり、前記チャージ管内に前記シリコン原料をチャージする原料チャージ補助具であって、
石英製の略板状の部材からなり、前記シリコン原料の流路を構成するスライダーを備え、
前記スライダーの先端部には前記チャージ管の開口内に挿入される管状の差込部が設けられ、前記スライダーには表面から背面まで貫通する複数の貫通部が設けられていることを特徴とする原料チャージ補助具。

【請求項2】

前記貫通部はスリットである、請求項１に記載の原料チャージ補助具。

【請求項3】

前記スリットの幅が３～１０ｍｍである、請求項２に記載の原料チャージ補助具。

【請求項4】

前記貫通部は丸穴である、請求項１に記載の原料チャージ補助具。

【請求項5】

前記丸穴の直径が３～１０ｍｍである、請求項４に記載の原料チャージ補助具。

【請求項6】

前記スライダーは、
湾曲面を有する細長い略板状の部材からなるメインガイド部と、
前記メインガイド部の幅方向の一方の端部に設けられ、前記メインガイド部に向かって下りの傾斜面を有する第１ウィング部と、
前記メインガイド部の幅方向の他方の端部に設けられ、前記メインガイド部に向かって下りの傾斜面を有する第２ウィング部とを備え、
前記貫通部は前記メインガイド部、前記第１ウィング部及び前記第２ウィング部にそれぞれ設けられている、請求項１に記載の原料チャージ補助具。

【請求項7】

前記スライダーの背面側に着脱自在に設けられ、前記貫通部から落下した原料粉の受け皿となるバックプレートをさらに備える、請求項１に記載の原料チャージ補助具。

【請求項8】

前記バックプレートには排気口が設けられている、請求項７に記載の原料チャージ補助具。

【請求項9】

前記スライダーの背面には取っ手が設けられており、
前記バックプレートには前記取っ手を貫通させる開口が設けられている、請求項７に記載の原料チャージ補助具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）によるシリコン単結晶の製造で用いられる、チャージ管内に多結晶シリコン原料をチャージする際に用いられる原料チャージ補助具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造方法としてマルチプリング法が知られている。マルチプリング法では、シリコン単結晶を引き上げた後、同一の石英ルツボ内にシリコン原料を追加供給（リチャージ）して融解し、得られたシリコン融液からシリコン単結晶の引き上げを行い、このような原料供給工程と単結晶引き上げ工程を繰り返すことにより、一つの石英ルツボから複数本のシリコン単結晶を製造する。マルチプリング法によれば、シリコン単結晶一本当たりの石英ルツボの原価コストを低減することが可能である。またチャンバーを解体して石英ルツボを交換する頻度を低減できるため、操業効率を向上させることが可能である。

【0003】

シリコン原料の追加供給は、一つの石英ルツボから一本のシリコン単結晶だけを製造するいわゆるシングルプリング法においても行われる場合がある。石英ルツボ内に初期チャージされた固体のシリコン原料を融解すると体積が減少して空き容量が発生するが、この石英ルツボ内にシリコン原料を追加チャージし、多量のシリコン融液から単結晶を引き上げることにより、長尺なシリコン単結晶を育成することができ、これにより操業効率を向上させることができる。

【0004】

上述したマルチプリング法においてシリコン原料をマルチ投入するリチャージ工程や石英ルツボ内の原料充填率を上げるための追加チャージ工程では、チャージ管と呼ばれる特別な原料供給装置が用いられる（特許文献１、２参照）。チャージ管は石英製の円筒状の容器であり、チャージ管の下端に設けられた底蓋を開いてチャージ管内のシリコン原料を落下させることによりシリコン原料を単結晶引き上げ装置内の石英ルツボ内にチャージする。

【0005】

チャージ管を用いて単結晶引き上げ装置内にシリコン原料をリチャージ又は追加チャージするためには、まずチャージ管内にシリコン原料をチャージしなければならない。チャージ管内にシリコン原料をチャージする際に治具として、例えば特許文献３には、チャージ管の開口に取り付けられ、シリコン原料をチャージ管内に流し込むようにガイドする原料チャージ補助具が記載されている。この原料チャージ補助具は、少なくともシリコン原料と接触する部分が石英からなり、シリコン原料の流路を構成するメインガイド部を備えている。原料チャージ補助具を使用することにより、シリコン原料をチャージする際にチャージ管にシリコン原料がこぼれにくく、またチャージ管に付属の部品がシリコン原料のチャージに対する妨げとならず、シリコン原料をチャージしやすく、さらにはシリコン原料の汚染を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－０８９２９４号公報

【特許文献2】特開２００８－０８８００２号公報

【特許文献3】特開２０１７－２０２９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

リチャージ又は追加チャージに用いられるシリコン原料は、平均粒径が４０～５０ｍｍ程度のチャンクと呼ばれる不定形の塊粒状シリコンであり、多量のシリコン粒をチャージ管内に流し込むことにより、チャージ管内へのシリコン原料のチャージが行われる。

【0008】

塊粒状シリコンは所定サイズごとに袋詰めされた状態で納品されるが、塊粒状シリコンは多結晶シリコンロッドを破砕することにより製造されるため、鋭利な角部を有する形状を呈しており、袋詰めされた塊粒状シリコン原料を輸送中に塊粒状シリコン同士が衝突したり擦れたりして袋内に微粉が不可避的に発生する。また、特許文献３で示されるようなチャージ補助具上に塊粒状シリコンを落下投入させた際にも、落下衝撃により塊粒状シリコンが割れてしまい、原料微粉が発生する。そのため、シリコン原料をそのままチャージ管内にチャージすると、シリコンの微粉もチャージ管内にチャージされてしまうことになる。
本発明者の実験によれば、チャージ管内のシリコン原料が多量の微粉を含む場合、チャージ管内のシリコン原料を石英ルツボの上方から落下させて石英ルツボ内にリチャージ又は追加チャージする際、微粉が空中に舞い上がってしまい、石英ルツボよりも上方に位置する炉内構造物（特に熱遮蔽体の内面）に付着することが確認された。炉内構造物に付着したシリコン微粉は、その後、単結晶育成中にシリコン融液表面上に落下し、シリコン微粉がシリコン融液に溶け込む前に固液界面に取り込まれた場合、シリコン単結晶の有転位化、或いは双晶形成の原因となる。

【0009】

このため、チャージ管内に微粉が取り込まれないように、シリコン原料中から微粉を除去する必要があるが、人の手作業でシリコン微粉（～数ｍｍ）のみを除去することは困難である。

【0010】

本発明は、追加チャージやリチャージを行う際、シリコン微粉の供給が単結晶への有転位化の原因となるという知見に基づき完成された発明であり、本発明の目的は、適切な粒径を持つシリコン原料のチャージ管内へのチャージを容易にし、微粉のチャージを極力阻止することが可能な原料チャージ補助具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明による原料チャージ補助具は、単結晶引き上げ装置内に粒状のシリコン原料をリチャージ又は追加チャージするためのチャージ管に対して着脱自在であり、前記チャージ管内に前記シリコン原料をチャージする原料チャージ補助具であって、石英製の略板状の部材からなり、前記シリコン原料の流路を構成するスライダーを備え、前記スライダーの先端部には前記チャージ管の開口内に挿入される管状の差込部が設けられ、前記スライダーには表面から背面まで貫通する複数の貫通部が設けられていることを特徴とする。

【0012】

本発明による原料チャージ補助具は、チャージ管の開口に取り付けられてシリコン原料のチャージ管内への流れ込みをガイドするので、チャージ管の間口を広げてシリコン原料を容易にチャージすることができる。また本発明によれば、適切な粒径を有するシリコン粒だけをチャージ管内に送り込むことができ、チャージ管内にシリコン原料を送り込む途中でシリコン原料に含まれる微粉を振い落すことができる。したがって、微粉を原因とするシリコン単結晶の有転位化や双晶化を防止することができる。

【0013】

本発明において、前記貫通部は、前記シリコン原料を流し込む方向と平行なスリットであってもよく、丸穴であってもよい。この場合、前記スリットの幅又は前記丸穴の直径は３～１０ｍｍであることが好ましい。このように、貫通部を適切な形状及びサイズとすることにより、シリコン原料に含まれる微粉を排除して所望の粒径を持つシリコン粒だけチャージ管内に送り込むことができる。

【0014】

本発明において、前記スライダーは、湾曲面を有する細長い略板状の部材からなるメインガイド部と、前記メインガイド部の幅方向の一方の端部に設けられ、前記メインガイド部に向かって下りの傾斜面を有する第１ウィング部と、前記メインガイド部の幅方向の他方の端部に設けられ、前記メインガイド部に向かって下りの傾斜面を有する第２ウィング部とを備え、前記貫通部は前記メインガイド部、前記第１ウィング部及び前記第２ウィング部にそれぞれ設けられていることが好ましい。このように、スライダーの幅を広げることでシリコン原料の受け入れを容易にすることができる。

【0015】

本発明による原料チャージ補助具は、前記スライダーの背面側に着脱自在に設けられ、前記貫通部から落下した原料粉の受け皿となるバックプレートをさらに備えることが好ましい。この場合において、前記バックプレートは、前記メインガイド部の背面を覆うセンターカバー部と、前記第１ウィング部の背面を覆う第１ウィングカバー部と、前記第２ウィング部の背面を覆う第２ウィングカバー部とを備えることが好ましい。また前記バックプレートは、耐久性の観点から、テフロン（登録商標）、塩化ビニル樹脂、石英などで構成することが好ましい。これにより、シリコン原料の微粉を確実に回収することができ、微粉が作業室内に散乱することによる室内環境の悪化を防止することができる。

【0016】

前記バックプレートには排気口が設けられていることが好ましく、前記排気口は前記センターカバー部の長手方向の中央部よりも先端部寄りに設けられていることが好ましい。排気口にバキューム装置を接続して吸引することにより、バックプレート上の微粉を回収することができる。またスライダー上の微粉の貫通部への落下を促進させることができる。

【0017】

前記スライダーの前記背面には取っ手が設けられており、前記バックプレートには前記取っ手を貫通させる開口が設けられていることが好ましい。これにより、スライダーへのバックプレートの位置合わせを容易にすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、適切な粒径を持つシリコン原料のチャージ管内へのチャージを容易にし、微粉のチャージを極力阻止することが可能な原料チャージ補助具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１（ａ）～（ｄ）は、単結晶引き上げ装置内にシリコン原料をリチャージ又は追加チャージする際に用いられるチャージ管の構成を示す図であって、（ａ）は底蓋が閉じられ且つシリコン原料が収容されていない状態、（ｂ）は底蓋が閉じられ且つシリコン原料が収容された状態、（ｃ）は底蓋が開かれ且つシリコン原料が収容されていない状態、（ｄ）は底蓋が開かれて内部のシリコン原料が放出されている状態をそれぞれ示している。

【図2】図２は、チャージ管の上端側の開口の構成を示す略平面図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施の形態による原料チャージ補助具の構成を示す略斜視図であって、特に上側から見た斜視図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施の形態による原料チャージ補助具の構成を示す略斜視図であって、特に下側から見た斜視図である。

【図5】図５は、スライダーを単独で示す略斜視図である。

【図6】図６は、バックプレートを単独で示す略斜視図である。

【図7】図７は、原料チャージ補助具を用いたチャージ管へのシリコン原料のチャージ方法について説明するための略側面図である。

【図8】図８は、シリコン原料のリチャージ又は追加チャージ工程を説明するための模式図である。

【図9】図９は、本発明の第２の実施の形態による原料チャージ補助具の構成を示す略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部を強調して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じとは限らない。

【0021】

始めに、単結晶引き上げ装置内にシリコン原料をリチャージ又は追加チャージする際に用いるチャージ管について説明する。

【0022】

図１（ａ）～（ｄ）は、本発明の実施の形態によるチャージ管の構成を示す略断面図であって、（ａ）は底蓋が閉じられ且つシリコン原料が収容されていない状態、（ｂ）は底蓋が閉じられ且つシリコン原料が収容された状態、（ｃ）は底蓋が開かれ且つシリコン原料が収容されてない状態、（ｄ）は底蓋が開かれて内部のシリコン原料が放出された状態をそれぞれ示している。

【0023】

図１（ａ）～（ｄ）に示すように、このチャージ管１００は、粒状のシリコン原料Ｓを収容するチャージ管本体１０１と、チャージ管本体１０１の上端の開口１０１ａに設けられた金属製のフランジ部材１０２と、チャージ管本体１０１の下端の開口１０１ｂを開閉する底蓋１０３と、底蓋１０３を支持するシャフト１０４と、シャフト１０４が挿入されたガイド管１０５とを備えている。

【0024】

チャージ管本体１０１は、石英ガラス製の円筒状の部材であり、その直径は引き上げられるシリコン単結晶の直径と同等かそれよりも少し小さく設定される。チャージ管本体１０１の上端の開口１０１ａを部分的に閉止するフランジ部材１０２の中央部には貫通孔が設けられており、シャフト１０４及びガイド管１０５は貫通孔を通ってチャージ管本体１０１内に挿入され、チャージ管本体１０１内を通って底蓋１０３の上端まで達している。

【0025】

底蓋１０３は断熱性を有する円錐形状の部材であり、底蓋１０３を開いたときにチャージ管本体１０１内の原料をスムーズに転落させるための傾斜面を有している。

【0026】

シャフト１０４は、底蓋１０３を昇降させるための部材であり、ガイド管１０５を通過して垂直方向に延びて底蓋１０３の上端に接続されている。シャフト１０４の上端部はチャージ管本体１０１の上端の開口１０１ａよりも上方に突出している。

【0027】

ガイド管１０５はシャフト１０４がチャージ管本体１０１内のシリコン原料Ｓと接触することを防止するために設けられている。ガイド管１０５はチャージ管本体１０１と同様に石英ガラスからなり、その下端は底蓋１０３の上端部に接続されており、ガイド管１０５は底蓋１０３と一体化されている。またガイド管１０５の上端部はフランジ部材１０２の中心の貫通孔を通過してフランジ部材１０２よりも上方に突出しており、その突出量は、底蓋１０３を最も低い位置まで降下させた場合でも突出状態が維持される程度とされる。

【0028】

図２は、チャージ管１００の上端側の開口１０１ａの構成を示す略平面図である。

【0029】

図２に示すように、チャージ管本体１０１の上端側に設けられたフランジ部材１０２の適所にはねじ穴１０２ａが設けられている。またフランジ部材１０２はチャージ管１００の中心に向って延びる支持片１０２ｂを有しており、支持片１０２ｂの先端にはシャフト１０４及びガイド管１０５が貫通する貫通孔１０２ｃが設けられている。これにより、シャフト１０４及びガイド管１０５はチャージ管１００の中心軸上に配置される。このように、原料チャージ口であるチャージ管１００の開口１０１ａは完全に開放されておらず、チャージ管１００に付属する部品によって部分的に閉止されているので、シリコン原料Ｓをチャージしにくい構造となっている。

【0030】

このようなチャージ管１００は、単結晶引き上げ装置の引き上げ軸（ワイヤー）の先端に連結されて装置内に設置される。詳細には、チャージ管１００のシャフト１０４の上端がワイヤーの先端に接続され、これによりチャージ管１００は単結晶引き上げ装置内の石英ルツボの上方に配置される。その後、ワイヤーを巻き下げてチャージ管１００を降下させた後、チャージ管本体１０１を相対的に持ち上げて底蓋１０３を開くことによりシリコン原料Ｓを石英ルツボ内に落下させる。

【0031】

次に、このようなチャージ管１００にシリコン原料Ｓをチャージする際に用いる原料チャージ補助具について説明する。

【0032】

図３及び図４は、本発明の第１の実施の形態による原料チャージ補助具１の構成を示す略斜視図であって、図３は上側から見た斜視図、図４は下側から見た斜視図である。

【0033】

図３及び図４に示すように、この原料チャージ補助具１は、チャージ管１００に対して着脱自在な部材であって、シリコン原料Ｓの受け皿になると共に当該シリコン原料Ｓをチャージ管１００内に流し込む流路を構成するスライダー１０と、スライダー１０の背面側に設けられたバックプレート２０とを備えている。

【0034】

図５は、スライダー１０を単独で示す略斜視図である。

【0035】

図３、図４及び図５に示すように、スライダー１０は、シリコン原料Ｓの流路を構成する石英ガラス製の略板状の部材であって、幅方向中央に設けられたシリコン原料Ｓの流路を構成するメインガイド部１１と、メインガイド部１１の後方から見て左右にそれぞれ設けられたウィング部１２と、メインガイド部１１の先端部であってチャージ管１００の開口１０１ａに差し込まれる差込部１３と、メインガイド部１１の背面に設けられた取っ手１４とを有している。本実施形態による原料チャージ補助具１は、スライダー１０の全体が高純度石英製の部材からなるので、シリコン原料Ｓの汚染を防止することができる。

【0036】

メインガイド部１１は図中Ｙ方向に細長い板状の部材であって、長手方向と直交する幅方向（Ｘ方向）の両端から中央に向かって高さが低くなる湾曲面を有している。湾曲面の曲率はチャージ管１００の曲率と同程度であることが好ましい。メインガイド部１１の長さは、チャージ管１００のシャフト１０４の上端突出部分よりも十分に長いことが好ましい。

【0037】

ウィング部１２は、メインガイド部１１だけでは十分に広いとは言えないシリコン原料Ｓの受け皿の範囲（チャージ範囲）を広げると共に、チャージ管１００の開口１０１ａから突出するシャフト１０４を避けながらシリコン原料Ｓをチャージするために設けられている。ウィング部１２は、シリコン原料が流れる方向（Ｙ方向）に向かってメインガイド部１１の左側の端部に設けられた左ウィング部１２Ｌ（第１ウィング部）と、メインガイド部１１の右側の端部に設けられた右ウィング部１２Ｒ（第２ウィング部）とで構成され、幅方向の外側から中央部（メインガイド部１１）に向かって下りの傾斜面となっている。よって、左ウィング部１２Ｌ及び右ウィング部１２Ｒ上に落下したシリコン原料Ｓは傾斜面を下ってメインガイド部１１に寄せ集められる。

【0038】

本実施形態において、左ウィング部１２Ｌの形状は右ウィング部１２Ｒと異なり、左ウィング部１２Ｌのサイズは右ウィング部１２Ｒよりも大きい。これは、シリコン原料Ｓのチャージ方向としてよく利用される左ウィング部１２Ｌのサイズだけを大きくし、原料チャージ補助具１が必要以上に大型化・大重量化することを防止したものである。

【0039】

ウィング部１２は、大型のチャージ管１００にシリコン原料Ｓをチャージする場合に特に有利である。大型のチャージ管１００には多量のシリコン原料Ｓをチャージする必要があり、そのためには原料チャージ補助具１も大きくする必要があり、原料チャージ補助具１の取り扱いが大変となるからである。そのため、直径３００ｍｍ以上のシリコン単結晶を引き上げる単結晶引き上げ装置内にシリコン原料Ｓを追加供給する際に用いられるチャージ管１００にシリコン原料Ｓをチャージする場合、ウィング部１２が設けられた原料チャージ補助具１を用いることが好ましい。

【0040】

差込部１３は、天井面１３ａが設けられることによって全周が取り囲まれた通路をなしており、差込部１３の先端の開口１３ｂがシリコン原料Ｓの排出口となっている。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、メインガイド部１１の先端部の背面にはストッパー１６が設けられており、ストッパー１６がチャージ管１００のリム上端のフランジ部材１０２に当接することにより差込部１３のそれ以上奥への差し込みが制限される。

【0041】

メインガイド部１１の背面には取っ手１４が設けられている。大型の石英ガラス製品は重量物で割れやすく、しかもウィング部１２が付いた特殊な形状のものはその取り扱いが非常に難しい。しかし、原料チャージ補助具１に取っ手１４を設けることにより、取り扱いを容易にして安全性を高めることができる。取っ手１４の設置位置はどこでもよく、原料チャージ補助具１を取り扱いやすい位置に設けることができる。

【0042】

本実施形態において、メインガイド部１１、左ウィング部１２Ｌ及び右ウィング部１２Ｒには複数のスリット１５が設けられている。スリット１５はメインガイド部１１、左ウィング部１２Ｌ及び右ウィング部１２Ｒの上面（表面）から下面（背面）まで貫通する平面視で線状の貫通部であり、スライダー１０の上面を転がるシリコン原料Ｓに含まれる微細な原料粉がスリット１５を通って落下するように構成されている。

【0043】

スリット１５の幅は３～１０ｍｍ程度であることが好ましい。スリット１５の幅が小さすぎるとシリコン微粉を除去できず、また大きすぎると使用可能なシリコン粒まで除去してしまうためである。通常、シリコン粒のサイズは３０～６０ｍｍであり、小さいものでも２０ｍｍ前後である。よってスリット１５の幅を３～１０ｍｍとすれば、原料として適したサイズのシリコン粒だけをチャージ管１００内に送り込むことができ、スリット１５の幅未満のシリコン微粉を除去することができる。

【0044】

スリット１５の長さ及びピッチはシリコン微粉を除去できる限りにおいて特に限定されず、メインガイド部１１及びウィング部１２の強度と微粉除去能力とのバランスを考慮して適宜決定される。スリット１５はシリコン原料Ｓの送り方向と平行に形成されることが好ましいが、送り方向と直交する方向に形成されてもよく、送り方向に対して斜めに形成されていてもよい。

【0045】

スライダー１０の背面側には、スリット１５から落下した微粉の受け皿となるバックプレート２０が取り付けられている。バックプレート２０は、耐久性の観点から、テフロン（登録商標）、塩化ビニル樹脂、石英などで構成することが好ましい。バックプレート２０はスライダー１０に対して着脱自在に構成されており、スライダー１０の背面側から嵌め合わせることで簡単に取り付けることができる。スライダー１０の背面とバックプレート２０の上面との間には数ｃｍ程度の隙間があり、微粉を閉じ込める閉空間が形成されている。

【0046】

図６は、バックプレート２０を単独で示す略斜視図である。

【0047】

図３、図４及び図６に示すように、バックプレート２０は、メインガイド部１１の背面を覆うセンターカバー部２１と、ウィング部１２の背面を覆うウィングカバー部２２と、ウィングカバー部２２の外周部に設けられた壁部２３とで構成されている。ウィングカバー部２２は、センターカバー部２１の左側に設けられた左ウィングカバー部２２Ｌと、センターカバー部２１の右側に設けられた右ウィングカバー部２２Ｒとで構成されている。

【0048】

左ウィングカバー部２２Ｌは平面視でスライダー１０の左ウィング部１２Ｌと略同一形状を有し、左ウィング部１２Ｌの背面全体を覆っている。右ウィングカバー部２２Ｒは平面視でスライダー１０の右ウィング部１２Ｒと略同一形状を有し、右ウィング部１２Ｒの背面全体を覆っている。

【0049】

バックプレート２０のセンターカバー部２１は平面視でメインガイド部１１と略同一形状を有し、メインガイド部１１の背面全体を覆っている。ただし、バックプレート２０のセンターカバー部２１には、メインガイド部と組み合わせたときにスライダー１０の取っ手１４との干渉を防止するための開口部２０ａが設けられている。これにより、取っ手１４をバックプレート２０よりも下方に突出させることができる。

【0050】

本実施形態において、バックプレート２０の先端寄りには、微粉を回収するための排気口２０ｂが設けられている。排気口２０ｂは、センターカバー部２１の長手方向の中央部よりも先端寄りに設けられていることが好ましい。排気口２０ｂにバキューム装置を接続して吸引することにより、スライダー１０上の微粉の落下を促進させることができ、スライダー１０の背面とバックプレート２０の上面との間の空間に存在する微粉を吸い取って回収することができる。

【0051】

図７は、原料チャージ補助具１を用いたチャージ管１００へのシリコン原料のチャージ方法について説明するための略側面図である。

【0052】

図７に示すように、チャージ管１００へのシリコン原料Ｓのチャージでは、まず上端から下端に向かって下りの傾斜となるようにチャージ管１００をキャリアケース１１０ごと傾けて設置する。チャージ管１００の傾斜角度θは３０～６０度であることが好ましい。チャージ管１００を直立させた状態でシリコン原料Ｓをチャージすると落下時の衝撃によりチャージ管１００が割れるおそれがあるが、このようにチャージ管１００を傾けた場合にはチャージ管１００の破損を防止することができる。

【0053】

次に、取っ手１４を持ちながらチャージ管１００の上端の開口１０１ａに原料チャージ補助具１をセットする。原料チャージ補助具１の差込部１３はチャージ管１００の開口１０１ａに差し込まれ、ストッパー１６がチャージ管１００のフランジ部材１０２の端面に当接した状態となる。

【0054】

次に、原料チャージ補助具１のバックプレート２０の排気口２０ｂにバキューム装置２００の吸込口２０１をセットする。このようにすることで、シリコン原料Ｓのチャージ中にバックプレート２０上に落下したシリコン微粉Ｓｂを吸い取ることができる。

【0055】

次に、チャージ管１００の開口１０１ａよりも上方に突出するシャフト１０４に樹脂製のカバー１０７を被せる。このようにすることで、金属製のシャフト１０４との接触によるシリコン原料Ｓの汚染を防止することができる。チャージ管１００内においてシャフト１０４は石英製のガイド管１０５に覆われているので、チャージ管１００内のシリコン原料Ｓが金属製のシャフト１０４と接触することはない。なおチャージ管１００のシャフト１０４にカバー１０７を被せた後に原料チャージ補助具１をチャージ管１００にセットしてもよい。

【0056】

次に、ウィング部１２側からシリコン原料Ｓをチャージする。適正サイズのシリコン粒Ｓａはウィング部１２からメインガイド部１１に流れ、さらにメインガイド部１１を流れ落ちてチャージ管１００内にチャージされる。チャージ管１００の開口１０１ａからはチャージ管１００の底蓋１０３に接続されたシャフト１０４が突出しているため、シリコン原料Ｓを開口１０１ａに直接流し込みにくいが、本実施形態では開口１０１ａの外側に広がった原料チャージ補助具１のメインガイド部１１及びウィング部１２によってシリコン原料Ｓを集めて開口１０１ａ内に流し込むので、シリコン原料Ｓをチャージ管１００内に容易にチャージすることができる。

【0057】

シリコン原料Ｓのチャージ中は、バキューム装置２００を動作させて、スライダー１０上のシリコン微粉Ｓｂの落下を促進させると共に、バックプレート２０上に落下したシリコン微粉Ｓｂを回収する。このようにすることで、シリコン微粉Ｓｂがチャージ管１００内に流れ込むことを防止することができ、シリコン微粉Ｓｂを効率よく回収することができる。さらに、シリコン微粉Ｓｂの飛散による作業室内の清浄度の悪化を防止することができる。

【0058】

その後、チャージ管１００から原料チャージ補助具１を取り外してシリコン原料Ｓをチャージ管１００内にチャージすることで一連の作業工程が完了する。

【0059】

以上説明したように、本実施形態によるチャージ管１００へのシリコン原料Ｓのチャージ方法は、チャージ管１００を斜めに傾けた状態でシリコン原料Ｓをチャージするのでチャージ管１００の割れを防止することができる。またチャージ管１００を斜めに傾けた状態にすると開口１０１ａからシリコン原料Ｓが入れにくくなるが、本実施形態による原料チャージ補助具１を用いることでチャージ管１００内にシリコン原料Ｓを入れやすくすることができ、シリコン原料Ｓがこぼれ落ちることを防止することができる。また、チャージ管１００の開口１０１ａに取り付けられてシリコン原料Ｓをチャージ管１００内に流し込むようにガイドするので、チャージ管１００の間口を広げて原料をチャージしやすくすることができる。さらに、原料チャージ補助具１のスライダー１０にはスリット１５が設けられており、シリコン原料Ｓはチャージ管１００に送り込まれる途中でスリット１５から落下するので、チャージ管１００内へのシリコン微粉のチャージを防止することができる。

【0060】

図８は、シリコン原料Ｓのリチャージ又は追加チャージ工程を説明するための模式図である。

【0061】

図８に示すように、シリコン原料Ｓがチャージされたチャージ管１００は、単結晶引き上げ装置３００内の石英ルツボ３０１の上方に設置され、シリコン原料Ｓのリチャージ又は追加チャージに使用される。チャージ管１００内のシリコン原料Ｓを落下させて石英ルツボ３０１内にシリコン原料Ｓをリチャージ又は追加チャージする際、シリコン原料Ｓに多量のシリコン微粉Ｓｂが含まれていると、シリコン原料Ｓの落下の途中でシリコン微粉Ｓｂが乱気流に乗って舞い上がり、石英ルツボ３０１の上方に設置された熱遮蔽体３０２などの炉内構造物に付着するおそれがある。このような微粉が付着面から離れて再び舞い上がり、育成途中のシリコン単結晶とシリコン融液との固液界面に取り込まれた場合には、シリコン単結晶の有転位化又は結晶欠陥の発生の原因となる。

【0062】

しかしながら、本実施形態においては、原料チャージ補助具１を用いてチャージ管１００内にシリコン原料Ｓをチャージする際、シリコン原料Ｓから微粉をできるだけ除去するので、チャージ管１００内の微粉をできるだけ少なくすることができ、単結晶引き上げ装置３００内に微粉が供給されることによるシリコン単結晶の有転位化又は結晶欠陥の発生確率を低減することができる。

【0063】

図９は、本発明の第２の実施の形態による原料チャージ補助具１の構成を示す略斜視図である。
図９に示すように、この原料チャージ補助具１の特徴は、スライダー１０にスリット１５ではなく多数の丸穴１７が形成されている点にある。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。丸穴１７の直径は３～１０ｍｍであることが好ましい。これは、丸穴１７の直径が小さすぎると微粉を除去できず、また大きすぎると使用可能なシリコン粒まで除去してしまうためである。このように、本実施形態による原料チャージ補助具は、スライダー１０に多数の丸穴１７が形成されているので、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

【0064】

以上説明したように、本実施形態による原料チャージ補助具１は、スライダー１０にスリット１５又は丸穴１７からなる複数の貫通部を設け、シリコン原料Ｓに含まれる微粉を貫通部から落下させて除去し、ある程度の大きさを持ったシリコン粒のみをチャージ管１００に送り込むので、新たな選別工程を追加することなく、従来のチャージ作業のみでシリコン微粉を除去することができる。

【0065】

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。

【0066】

例えば、上記実施形態において、原料チャージ補助具１は、スライダー１０とバックプレート２０との組み合わせからなるが、バックプレート２０を省略してスライダー１０のみで構成することも可能である。

【0067】

また上記実施形態においては、スライダー１０がメインガイド部１１とウィング部１２とで構成されているが、ウィング部１２の片方又は両方を省略した構成であってもよい。すなわち、スライダー１０には種々の形状を採用することができ、バックプレート２０にもスライダー１０に合わせた種々の形状を適用することができる。

【0068】

また上記第１の実施の形態においてはスライダー１０に貫通部としてスリット１５のみを形成し、第２の実施の形態では貫通部として丸穴１７のみを形成したが、スリット１５と丸穴１７を適宜組み合わせて用いることも可能である。

【符号の説明】

【0069】

１ 原料チャージ補助具
１０ スライダー
１１ メインガイド部
１２ ウィング部
１２Ｌ 左ウィング部（第１ウィング部）
１２Ｒ 右ウィング部（第２ウィング部）
１３ 差込部
１３ａ 天井面
１３ｂ 開口
１４ 取っ手
１５ スリット（貫通部）
１６ ストッパー
１７ 丸穴（貫通部）
２０ バックプレート
２０ａ 開口部
２０ｂ 排気口
２１ センターカバー部
２２ ウィングカバー部
２２Ｌ 左ウィングカバー部
２２Ｒ 右ウィングカバー部
２３ 壁部
１００ チャージ管
１０１ チャージ管本体
１０１ａ チャージ管本体の上端側の開口
１０１ｂ チャージ管本体の下端側の開口
１０２ フランジ部材
１０２ａ ねじ穴
１０２ｂ 支持片
１０２ｃ 貫通孔
１０３ 底蓋
１０４ シャフト
１０５ ガイド管
１０７ 樹脂製のカバー
１１０ キャリアケース
２００ バキューム装置
２０１ 吸込口
３００ 単結晶引き上げ装置
３０１ 石英ルツボ
３０２ 熱遮蔽体
Ｓ シリコン原料
Ｓａ 適正サイズのシリコン粒
Ｓｂ シリコン微粉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】