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公開番号2024140584
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023051776
出願日2023-03-28
発明の名称原料チャージ補助具
出願人株式会社SUMCO
代理人個人,個人
主分類C30B 29/06 20060101AFI20241003BHJP(結晶成長)
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。
続きを表示（約 700 文字）【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。
続きを表示（約 2,200 文字）【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】
特開２００６－０８９２９４号公報
特開２００８－０８８００２号公報
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】以降は省略されています）

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