(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】2021046352
(43)【公開日】20210325
(54)【発明の名称】チャンクポリシリコンまたは粒状ポリシリコンを結晶成長チャンバの中に選択的に供給するためのシステム
(51)【国際特許分類】
   C30B 29/06 20060101AFI20210226BHJP
   C30B 15/00 20060101ALI20210226BHJP
【FI】
   !C30B29/06 502A
   !C30B15/00 Z
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【外国語出願】
【全頁数】22
(21)【出願番号】2020190803
(22)【出願日】20201117
(62)【分割の表示】2018528207の分割
【原出願日】20160818
(31)【優先権主張番号】62/207,773
(32)【優先日】20150820
(33)【優先権主張国】US
(71)【出願人】
【識別番号】518112516
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】GlobalWafers Co.,Ltd.
【住所又は居所】台湾 30075 シンチュ シンチュ サイエンス パーク インダストリー イー.ロード セカンド ナンバー8
(71)【出願人】
【識別番号】518058627
【氏名又は名称】テベク・インターナショナル・カンパニー・リミテッド
【住所又は居所】大韓民国キョンギド、ヨンインシ、チョイング、ナムサミョン、パンアリ965番
【住所又は居所原語表記】Daevac International Co., Ltd.
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100112911
【弁理士】
【氏名又は名称】中野 晴夫
(72)【発明者】
【氏名】ユン・ソクミン
【住所又は居所】アメリカ合衆国63376ミズーリ州セント・ピータース、パール・ドライブ501番
(72)【発明者】
【氏名】パク・ソンス
【住所又は居所】大韓民国331−831チュンチョンナムド、チョナン、ソブクク、ソンゴウプ、マンヒャンロ854番
(72)【発明者】
【氏名】チ・ジュンファン
【住所又は居所】大韓民国331−831チュンチョンナムド、チョナン、ソブクク、ソンゴウプ、マンヒャンロ854番
(72)【発明者】
【氏名】チェ・ウォンジン
【住所又は居所】大韓民国331−831チュンチョンナムド、チョナン、ソブクク、ソンゴウプ、マンヒャンロ854番
(72)【発明者】
【氏名】チョン・ウィソン
【住所又は居所】大韓民国331−831チュンチョンナムド、チョナン、ソブクク、ソンゴウプ、マンヒャンロ854番
(72)【発明者】
【氏名】イ・ヨンジュン
【住所又は居所】大韓民国331−831チュンチョンナムド、チョナン、ソブクク、ソンゴウプ、マンヒャンロ854番
(72)【発明者】
【氏名】ク・テス
【住所又は居所】大韓民国331−831チュンチョンナムド、チョナン、ソブクク、ソンゴウプ、マンヒャンロ854番
(72)【発明者】
【氏名】キム・ソンジン
【住所又は居所】大韓民国449−881キョンギド、ヨンインシ、チョイング、ナムサミョン、ワンジャンチョンロ10番
【テーマコード(参考)】
4G077
【Fターム(参考)】
4G077AA02
4G077BA04
4G077CF06
4G077CF07
4G077EG29
4G077HA12
4G077PB02
4G077PB09
4G077PB11
4G077PB13
4G077PB14
4G077PF55
(57)【要約】      (修正有)
【課題】融液から結晶インゴットを成長させるための成長チャンバへ、ポリシリコンを供給するシステムを提供する。
【解決手段】支持レール上にある互換性のある粒トレイ106を持ち、粒トレイはバイブレータ104の上に配置され、ホッパー102からポリシリコンを受け取り、バイブレータ駆動によりガイド管108にポリシリコンを供給する。さらに、粒トレイは、支持レール上を移動可能であり、かつ、取り外し可能である。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
融液から単結晶インゴットを成長させるための成長チャンバにポリシリコンを供給する供給アセンブリであって、
粒トレイおよびチャンクトレイのうちの1つを受け取る支持レールを有するハウジングと、
前記粒トレイまたは前記チャンクトレイのいずれかに選択的に供給するように前記支持レールの上に配置された供給材料容器と、
を含む供給アセンブリ。
【請求項2】
前記粒トレイは、第1内側輪郭を有し、前記チャンクトレイは、第2内側輪郭を有し、前記第2内側輪郭は、前記第1内側輪郭より大きい深さを有する、請求項1の供給アセンブリ。
【請求項3】
前記粒トレイおよび前記チャンクトレイは、外側溝を含み、前記外側溝は、前記支持レールと同一の寸法を有し、前記支持レールと噛み合う、請求項1の供給アセンブリ。
【請求項4】
電磁エネルギーの放出によって、前記粒トレイまたは前記チャンクトレイのいずれかを振動させる磁気パルスバイブレータと、
前記磁気パルスバイブレータに供給される電圧の制御によって、前記粒トレイまたは前記チャンクトレイのいずれかの供給速度を制御するコントローラと、
を更に含む、請求項1の供給アセンブリ。
【請求項5】
前記コントローラは、前記磁気パルスバイブレータによって、第1振動数で前記チャンクトレイを振動させ、かつ、前記磁気パルスバイブレータによって、前記第1振動数より高い第2振動数で前記粒トレイを振動させる、請求項4の供給アセンブリ。
【請求項6】
前記粒トレイからのポリシリコンの流れを制御するバルブ機構を更に含む、請求項1の供給アセンブリ。
【請求項7】
前記バルブ機構は、
前記粒トレイの出口を選択的に塞ぐシールと、
前記出口を塞ぐ封鎖位置と前記シールが前記出口を塞がない開位置との間で前記シールを上下させるように構成された駆動装置と、
前記シールを前記駆動装置に接続するリンケージと、を含み、
前記出口内の粒状ポリシリコンが前記出口との間の封鎖を妨げないように、前記シールは、前記粒トレイの前記出口の部分の間の隙間を許容するように形成された、請求項6の供給アセンブリ。
【請求項8】
前記出口は、開口を含み、
前記シールは、
前記出口の前記開口に噛み合い、かつ、前記出口の前記開口に対応する傾斜を有する、半径と、
前記出口の前記開口より小さい半径を有し、かつ、前記シールが前記封鎖位置にある場合に、少なくとも部分的に前記出口の前記開口内にある、第2部分と、を含み、
前記第2部分の半径と前記出口の前記開口の半径との間の差が、前記隙間を形成する、請求項7の供給アセンブリ。
【請求項9】
互換性のある粒状ポリシリコントレイまたは互換性のあるチャンクポリシリコントレイのうちの1つから出るポリシリコンを成長チャンバに供給するように配置された管を更に含む、請求項1の供給アセンブリ。
【請求項10】
ポリシリコン供給アセンブリの粒トレイから、融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバへの、ポリシリコンの流れを制御するバルブ機構であって、
前記粒トレイの出口を選択的に塞ぐシールと、
前記出口を塞ぐ封鎖位置と前記シールが前記出口を塞がない開位置との間で前記シールを上下させるように構成された駆動装置と、
前記シールを前記駆動装置に接続するリンケージと、を含み、
前記出口内の粒状ポリシリコンが前記シールと前記出口との間の封鎖を妨げないように、前記シールは、前記粒トレイの前記出口の部分との間の隙間を許容するように形成された、バルブ機構。
【請求項11】
前記出口は、開口を含み、
前記シールは、
前記出口の前記開口に噛み合うように形成された半径を有し、かつ、前記出口の前記開口と同一の傾斜を有する、部分と、
前記出口の前記開口より小さい半径を有し、かつ、前記シールが前記封鎖位置にある場合に、少なくとも部分的に前記出口の前記開口内にある、第2部分と、を含み、
前記第2部分の半径と前記出口の前記開口の半径との間の差が、前記隙間を形成する、請求項10のバルブ機構。
【請求項12】
ポリシリコン供給アセンブリの粒トレイまたはチャンクトレイのいずれか1つから、融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバへの、ポリシリコンの流れを制御する磁気パルスバイブレータであって、
電磁エネルギーの放出によって、前記粒トレイまたは前記チャンクトレイのいずれか1つを振動させる電磁エネルギー源と、
前記電磁エネルギー源に供給される電圧の制御によって、前記粒トレイまたは前記チャンクトレイのいずれか1つの供給速度を制御するコントローラと、
を含む、磁気パルスバイブレータ。
【請求項13】
前記コントローラは、前記電磁エネルギー源によって、第1振動数で前記チャンクトレイを振動させ、かつ、前記電磁エネルギー源によって、前記第1振動数より高い第2振動数で前記粒トレイを振動させる、請求項12の磁気パルスバイブレータ。
【請求項14】
融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバにポリシリコンを供給する供給アセンブリ用の互換性のある粒トレイであって、
前記供給アセンブリの支持レールを取外し可能に受ける外側部分と、
前記供給アセンブリの供給材料容器から粒状ポリシリコンを受け取る内側輪郭と、を含み、
前記供給アセンブリから取外し可能な、粒トレイ。
【請求項15】
前記内側輪郭は、前記粒トレイと互換性のあるチャンクトレイの第2内側輪郭より小さい深さを有する、請求項14の粒トレイ。
【請求項16】
前記外側部分は、前記供給アセンブリの前記支持レールを取外し可能に受ける外側溝を含む、請求項14の粒トレイ。
【請求項17】
融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバにポリシリコンを供給する供給アセンブリ用の互換性のあるチャンクトレイであって、
前記供給アセンブリの支持レールを取外し可能に受ける外側部分と、
前記供給アセンブリの供給材料容器からチャンクポリシリコンを受け取る内側輪郭と、を含み、
前記供給アセンブリから取外し可能な、チャンクトレイ。
【請求項18】
前記内側輪郭は、前記チャンクトレイと互換性のある粒トレイの第2内側輪郭より大きい深さを有する、請求項17の互換性のあるチャンクトレイ。
【請求項19】
前記外側部分は、前記供給アセンブリの前記支持レールを取外し可能に受ける外側溝を含む、請求項18の互換性のあるチャンクトレイ。
【請求項20】
前記成長チャンバの前記供給アセンブリと組み合わされた、請求項19の互換性のあるチャンクトレイ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
この出願は、2015年8月20日に出願された米国仮出願第62/207,773の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【0002】
本開示は、一般的に、チョクラルスキー法を使用する半導体結晶成長に関し、特に、チャンク(chunk)ポリシリコンまたは粒状(granular)ポリシリコンなどの資源材料をるつぼ融液へ供給することに関する。
【背景技術】
【0003】
連続的なチョクラルスキー法によって成長するシリコン結晶の製造において、多結晶シリコンは、結晶引上装置のるつぼの中で融解されて、シリコン融液を形成する。次に、種結晶を融液へ降下させ、ゆっくりと引き上げる。種結晶が融液から連続的に成長するに連れて、粒状ポリシリコンなどの固体ポリシリコンが融液に追加されて融液を補充する。融液に追加される追加の固体ポリシリコンの供給速度は、典型的には、製造パラメータを維持するように制御される。バッチ式チョクラルスキー法によって成長するシリコン結晶の製造では、チャンクポリシリコンなどの固体ポリシリコンは、種結晶が成長する間は融液に追加されず、一連の成長プロセスの間に追加される。追加のポリシリコンの供給速度は、製造パラメータを維持するように制御される。
【0004】
るつぼ融液に追加される固体ポリシリコンは、典型的には、粒状ポリシリコンであり、粒状ポリシリコンと共に使用するために最適化されたポリシリコン供給装置を用いて、るつぼ内に供給される。いくつかの事例では、るつぼ融液に追加される固体ポリシリコンは、チャンクポリシリコンである。チャンクポリシリコンは、粒状ポリシリコンより(例えば、少なくとも1つの寸法が)大きいサイズを有する。チャンクポリシリコンは、チャンクポリシリコンと共に使用するために最適化されたポリシリコン供給装置を用いて、るつぼ内に供給される。チャンクポリシリコンまたは粒状ポリシリコンを供給するための、より満足のいく装置および方法が必要とされている。
【0005】
この背景技術のセクションは、以下に記載および/または請求される本開示の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介することを意図するものである。この議論は、本開示の様々な態様のより良好な理解を容易にするための背景情報を読者に提供するのに役立つと考えられる。したがって、これらの記述は、この観点から読まれるべきであり、従来技術の承認として読まれるべきではないことが理解されなければならない。
【発明の概要】
【0006】
一態様は、融液から結晶インゴットを成長させるための成長チャンバにポリシリコンを供給する供給アセンブリを対象とする。供給アセンブリは、粒トレイおよびチャンクトレイのうちの1つを受け取る支持レールを有するハウジングを含む。供給アセンブリは、粒トレイまたはチャンクトレイのいずれかから選択的に供給するように支持レールの上に配置された供給材料容器を更に含む。
【0007】
他の態様によると、バルブ機構は、ポリシリコン供給アセンブリの粒トレイから、融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバへの、ポリシリコンの流れを制御する。バルブ機構は、粒トレイの出口を選択的に塞ぐシールを含む。駆動装置は、出口を塞ぐ封鎖位置とシールが出口を塞がない開位置との間でシールを上下させるように構成されている。リンケージは、シールを駆動装置に接続する。出口内の粒状ポリシリコンがシールと出口との間の封鎖を妨げないように、シールは、シールと粒トレイの出口の部分との間の隙間を許容するように形成されている。
【0008】
他の態様によると、磁気パルスバイブレータは、ポリシリコン供給アセンブリの粒トレイまたはチャンクトレイのいずれか1つから、融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバへの、ポリシリコンの流れを制御する。磁気パルスバイブレータは、粒トレイまたはチャンクトレイのいずれか1つを電磁エネルギーの放出によって振動させる電磁エネルギー源を含む。磁気パルスバイブレータは、電磁エネルギー源に供給される電圧の制御によって、粒トレイまたはチャンクトレイのいずれか1つの供給速度を制御するコントローラを更に含む。
【0009】
更なる態様によると、融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバにポリシリコンを供給する供給アセンブリ用の互換性のある粒トレイは、外側部分を含む。外側部分は、供給アセンブリの支持レールを取外し可能に受ける。互換性のある粒トレイは、供給アセンブリの供給材料容器から粒状ポリシリコンを受け取る内側輪郭を更に含む。粒トレイは、供給システムから取外し可能である。
【0010】
他の態様によると、融液から結晶インゴットを成長させる成長チャンバにポリシリコンを供給する供給アセンブリ用の互換性のあるチャンクトレイは、外側部分を含む。外側部分は、供給アセンブリの支持レールを取外し可能に受ける。互換性のあるチャンクトレイは、供給アセンブリの供給材料容器からチャンクポリシリコンを受け取る内側輪郭を更に含む。チャンクトレイは、供給システムから取外し可能である。
【0011】
上記の態様に関連して言及された特徴の様々な改良が存在する。更なる特徴を上記の態様に組み込むこともできる。これらの改良および追加的な特徴は、個別にまたは任意の組み合わせで存在することができる。例えば、例示された実施形態のいずれかに関して以下に論じられる様々な特徴は、単独で、または任意の組み合わせで、上記の態様のいずれかに組み込まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】明確にするためにいくつかの細部を省略した、ポリシリコン供給装置の断面図である。
【図2】明確にするためにいくつかの細部を省略した、図1に示されたポリシリコン供給装置の一部である。
【図3A】粒状ポリシリコンおよび図1に示されたポリシリコン供給装置と共に使用するための粒トレイの斜視図である。
【図3B】図3Aに示された粒トレイの側面図である。
【図4A】チャンクポリシリコンおよび図1に示されたポリシリコン供給装置と共に使用するためのチャンクトレイの斜視図である。
【図4B】図4Aに示されたチャンクトレイの逆向きの斜視図である。
【図4C】図4Aに示されたチャンクトレイの断面図である。
【図5A】図1に示されたバイブレータに接続された、図4Aに示されたチャンクトレイの斜視図である。
【図5B】図5Aに示されたチャンクトレイおよびバイブレータの前面の部分断面図である。
【図5C】図5Aに示されたチャンクトレイおよびバイブレータの平面図である。
【図6A】供給位置にある図1に示されたポリシリコン供給装置の斜視図である。
【図6B】停止位置にある図1に示されたポリシリコン供給装置の斜視図である。
【図7A】開位置にある、図1に示されたポリシリコン供給装置のバルブ機構の部分的な側面模式図である。
【図7B】閉位置にある、図7Aに示されたバルブ機構の部分的な側面模式図である。
【図8】図2に示された磁気パルスバイブレータに供給される電圧とポリシリコン供給装置によって提供されるポリシリコンの供給速度との間の関係のグラフである。
【0013】
相当する参照符号は、図面のいくつかの図を通して相当する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1を参照すると、一実施形態のポリシリコン供給装置100は、ホッパー102と、互換性トレイ106と、バイブレータ104と、ガイド管108とを含む。ホッパー102は、成長チャンバ(図示せず)の中の1つ以上のるつぼに供給されるべきポリシリコンを受け取るように構成されている。留意すべきなのは、いかなるタイプのるつぼおよび成長チャンバも、本開示と調和して使用されてよいことである。ホッパー102は、粒状ポリシリコンまたはチャンクポリシリコンを受け取るように構成される。チャンクポリシリコンは、典型的には、3〜45ミリメートルのサイズ(例えば最大寸法)を有し、粒状ポリシリコンは、典型的には、400〜1400ミクロンのサイズを有する。ホッパー102は、ポリシリコンを互換性トレイ106内に供給する。
【0015】
互換性トレイ106は、ホッパー102の中に投入された粒状ポリシリコンと共に使用するための粒トレイ300(図3A)、または、ホッパー102の中に投入されたチャンクポリシリコンと共に使用するためのチャンクトレイ400(図4A)のいずれかであってもよい。互換性トレイ106は、ホッパー102からポリシリコンを受け取り、バイブレータ104によって駆動されると、ポリシリコンをガイド管108に供給する。
【0016】
互換性トレイ106を使用することにより、粒状ポリシリコンまたはチャンクポリシリコンのいずれかと共に使用するように、ポリシリコン供給装置100を迅速かつ容易に適合させることができる。互換性トレイ106は、取り外され、異なるタイプのポリシリコンと共に使用するように構成された第2互換性トレイと交換されてもよい。例えば、粒トレイ300は、チャンクトレイ400の深さに比べて浅い深さ、漏斗部分、実質的に垂直な出口部分、または粒状ポリシリコンと共に使用するのに適した他の特徴などの特徴を有してもよい。チャンクトレイ400は、粒トレイ300の深さに比べて大きい深さ、傾斜した側面、傾斜した出口、またはチャンクポリシリコンと共に使用するのに適した他の特徴などの特徴を有してもよい。一のタイプの互換性トレイ106を他のタイプのものに切り替えることは、異なるタイプのポリシリコンと共に使用するために、ポリシリコン供給装置100を変更する。例えば、粒トレイ300を取り外し、それをチャンクトレイ400で置き換えることにより、ポリシリコン供給装置100を、粒状ポリシリコンと共に使用される供給装置からチャンクポリシリコンと共に使用される供給装置に変更する。粒トレイ300とチャンクトレイ400とを含む互換性トレイ106は、図3A〜4Cを参照してより詳細に説明される。
【0017】
ポリシリコン供給装置100は、互換性トレイ106を振動させるバイブレータ104を含む。バイブレータ104は、磁気パルスを用いて互換性トレイ106を振動させる磁気パルスバイブレータである。磁気パルスバイブレータは、図2および図8を参照してより詳細に説明される。代わりに、バイブレータ104は、電気機械的または機械的なバイブレータである。例えば、バイブレータ104は、往復ピストン、3つまたは4つの駆動されるバー機構、回転電気バイブレータ、または振動を発生させる他の適切なシステムであってもよい。
【0018】
互換性トレイ106を振動させることにより、バイブレータ104は、ポリシリコンを互換性トレイ106から(例えば、ホッパー102の反対側の出口を通して)排出させる。互換性トレイ106から出たポリシリコンは、ガイド管108に入る。バイブレータ104の振動と互換性トレイ106の振動とを制御することによって、ポリシリコン供給装置100からのポリシリコンの供給速度が制御される。制御システム(例えば、プログラマブルロジックコントローラ)が、バイブレータ104を制御してもよい。
【0019】
ポリシリコン供給装置100は、ガイド管108をも含む。ガイド管108は、バイブレータ104によって引き起こされる振動に起因して互換性トレイ106を出るポリシリコンを受け取るように構成される。ガイド管108は、ポリシリコン供給装置100からのポリシリコンを案内して、チョクラルスキー法を用いてシリコン結晶を生成するのに使用されるるつぼに入れる。シリコン結晶が融液から引き出されるに連れて、るつぼ内の融液中にポリシリコンが添加されるように、ガイド管108が配置されてもよい。例えば、ガイド管108は、結晶引上装置に対して中心から外れて配置されてもよい。
【0020】
ここで、図2を参照すると、図1に示されているポリシリコン供給装置100が、より詳細に描かれている。ポリシリコン供給装置100は、いくつかの実施形態において、バルブ機構200を含む。バルブ機構200は、互換性トレイ106に嵌まったり外れたりして、ガイド管108内へのポリシリコンの流れを止めるように構成されている。例えば、バイブレータ104は、オフにされ、または互換性トレイ106を振動させないにもかかわらず、ポリシリコン供給装置100の動きにより、ポリシリコンが互換性トレイ106を出てガイド管108に入ることがある。バルブ機構200は、(例えば、プログラマブルロジックコントローラなどの制御システムによって制御されて)嵌められ、シールを互換性トレイ106の出口部分に嵌める(例えば、着座させる)。バルブ機構200のシールは、ポリシリコンが交換可能なトレイ106から出てガイド管108に入ることを防止する。
【0021】
図2に示すように、ホッパー102は、ポリシリコン(例えば、粒状またはチャンクポリシリコン)を互換性トレイ106に供給する。この実施形態では、ホッパー102は、互換性トレイ106の出口と反対側の互換性トレイ106の上に配置された出口を含む。この出口は、バイブレータ104が互換性トレイ106を振動させた場合に、ガイド管108にポリシリコンを供給する。バイブレータ104による互換性トレイ106の振動により、ポリシリコンは、出口から互換性トレイ106を出てガイド管108に入る。ガイド管108は、結晶生成のために使用されるるつぼ内への出口を含み、これにより、ガイド管108に入ったポリシリコンがるつぼ内に出る。
【0022】
この実施形態では、バイブレータ104は、磁気パルスバイブレータを含む。磁気パルスバイブレータは、互換性トレイ106(例えば、粒トレイ300またはチャンクトレイ400のいずれか1つ)からるつぼへのポリシリコンの流れを制御する。磁気パルスバイブレータは、粒トレイ300またはチャンクトレイ400のいずれか1つを電磁エネルギーの放出によって振動させる電磁エネルギー源を含む。磁気パルスバイブレータは、電磁エネルギー源に供給される電圧の制御によって粒トレイ300またはチャンクトレイ400のいずれかの供給速度を制御するコントローラをも含む。
【0023】
一実施形態では、磁気パルスバイブレータは、磁気パルスを用いて、ばね付勢されたテーブルを駆動する。磁気パルスは、例えば、可変の印加振幅および/または可変の印加周波数を有する電圧をコイルに選択的に印加することによって生成される。この結果、コアと相互作用してコアを駆動(例えば、移動または変位)させる磁気パルスが生じる。コアがテーブルに接続され、コイルからの磁気パルスによってコアが変位すると、コアがテーブルを変位させる。ばねまたは他の適切な機構は、テーブルおよび連結されたコアを、コアが磁気パルスによって変位される静止位置に付勢する。コアの移動は、互換性トレイ106を駆動する振動を発生させる。例えば、互換性トレイ106は、接続されたコアおよびコイルによって駆動されるテーブルに接続されてもよい。
【0024】
磁気パルスバイブレータは、電圧と周波数の両方によって制御されてもよい。電圧と周波数は、関連付けられた制御パラメータであり、相互作用して、磁気パルスバイブレータとポリシリコン供給装置100の供給速度とを制御する。印加される電圧の振幅を変化させることによって、磁気パルスの強度と、コアおよびテーブルの変位量とが変化する。この制御は、互換性トレイ106に印加される振動の強度を決定する。電圧が印加される周波数を変えることによって、互換性トレイ106に印加される振動の周波数が制御される。1つ以上の電圧周波数および電圧振幅を使用して、互換性トレイ106を振動させて、ポリシリコン供給速度(例えば、1時間当たりのkg単位のポリシリコン)の設定点を満たすことができる。
【0025】
代替的な実施形態では、磁気パルスバイブレータは、互換性トレイ106を磁気パルスで直接的に駆動する。例えば、互換性トレイ106は、磁気的であり、磁気パルスバイブレータによって生成された磁気パルスによって変位される1つ以上の部分を含んでもよい。
【0026】
次に、図3Aおよび3Bを参照すると、一具体例による粒トレイ300が示されている。粒トレイ300は、粒状ポリシリコンと図1および図2に示されているポリシリコン供給装置100と共に使用するための互換性トレイ106の一タイプである。粒トレイ300は、供給アセンブリの支持レールを取外し可能に受ける外側部分を含み、粒トレイ300は、ポリシリコン供給装置100の供給材料容器(例えばホッパー102)から粒状ポリシリコンを受け取る内側輪郭を含む。粒トレイ300の内側輪郭は、チャンクトレイ400の第2内側輪郭より小さい深さを有する。
【0027】
動作中、粒トレイ300は、ポリシリコン供給装置100の供給システムから取り外されてもよい。これにより、ポリシリコン供給装置100が粒状ポリシリコンではなくチャンクポリシリコンと共に使用される場合に、粒トレイ300をチャンクトレイ400に置き換えることが可能になる。ポリシリコン供給装置100が、粒トレイ300またはチャンクトレイ400のいずれかを受けるように寸法決めされた支持レールと空洞とを含むから、粒トレイ300は、チャンクトレイ400と互換性がある。粒トレイ300の外側部分は、ポリシリコン供給装置100に含まれる供給アセンブリの支持レールを取外し可能に受ける、対向する側面上の2つの外側溝312を含む。これにより、粒トレイ300を取り外してチャンクトレイ400と交換することができる。図4A〜4Cを参照してより詳細に説明するように、チャンクトレイ400は、粒トレイ300の外側溝312と同じ寸法を有する外側溝を含む。いくつかの実施形態では、粒トレイ300およびチャンクトレイ400は、同じ外形寸法を有し、ポリシリコン供給装置100との相互運用性を容易にする。チャンクトレイ400も同様に取り除かれて、粒トレイ300と交換することができる。
【0028】
ここで図3Aを参照すると、粒トレイ300は、少なくとも底部302と、壁306と、漏斗308と、出口310と、によって形成された内側輪郭を含む。粒トレイ300の内側輪郭は、ホッパー102から粒状ポリシリコンを受け取る。粒状ポリシリコンは、出口310と反対側であり漏斗308の前にある内側輪郭の一部によって受け取られる。例えば、粒状ポリシリコンを受け取る内側輪郭の部分は、図示のように、実質的に、漏斗308に向かって先細りしている円形であってもよい。底部302は、壁306によって規定される深さだけ、粒トレイ300の頂面304から窪んでいる。壁306は、壁306と底部302との間に形成されたコーナーまたは直角で捕獲される可能性を低減するために、テーパ状、丸みを帯びたものなどであってもよい。粒トレイ300は、一定の深さを有し、底部302は、底部302の全体にわたって頂面304に対して同じ深さにある。
【0029】
代替的な実施形態では、底部302は、漏斗308の前にある第1深さの第1部分と、漏斗308の後のより大きい深さの第2部分とを含む。第2部分は、出口310を含む。この段階的な底部302は、粒トレイ300による粒状ポリシリコンの供給を容易にすることができる。代替的な実施形態では、底部302は、他の構成を有する。例えば、底部302は、出口310に向かって傾斜する傾斜部分を含んでもよい。
【0030】
漏斗308は、底部302の上に延びた一段高い区域によって形成されている。一段高い区域は、頂面304の高さ未満の高さを有する。代替的な実施形態では、漏斗308を形成する一段高い区域は、頂面304の高さと同じ高さまで延びる。漏斗308は、粒トレイ300がバイブレータ104によって振動させされる際に、粒状ポリシリコンの供給を容易にする。例えば、バイブレータ104が粒トレイ300を駆動していない場合、漏斗308は、ホッパー102を出る粒状ポリシリコンが出口310を通って粒トレイ300から出ることを防止する。漏斗308は、粒トレイ300が振動していない場合、ホッパー102からの粒状ポリシリコンの移動を妨げてもよい。
【0031】
粒トレイ300は、少なくとも頂面304と、側部314の中に形成された外側溝312と、側面322と、傾斜側面320と、前面318と、背面324と、底面325と、を含む外側表面316によって形成された外形寸法を含む。粒トレイ300の外形寸法および外側表面は、粒トレイ300をポリシリコン供給装置100の中に挿入できるような寸法および形状になっている。例えば、頂面304と底面325とによって形成された粒トレイ300の高さ;側部314によって形成された粒トレイ300の幅;および前面318と背面324とによって形成された粒トレイ300の長さは、ポリシリコン供給装置100の中の開口部内に嵌まるような寸法とされる。ポリシリコン供給装置100の中の開口部内に挿入されると、粒トレイ300は、ホッパー102の下に、かつ、バイブレータ104の上に、配置される。外側溝312は、粒トレイ300を垂直に位置決めするポリシリコン供給装置100のガイドレールを受ける。底面325は、バイブレータ104またはバイブレータ104によって駆動される振動テーブルに接触してもよい。代わりに、粒トレイ300は、ガイドレールと外側溝312とによって、バイブレータ104の上に支持される。頂面304は、ホッパー102またはポリシリコン供給装置100の部分の他の部分に接触していてもよい。
【0032】
外側溝312は、側面322から延びた側部314内に含まれる。側部314、外側溝312、および側面322は、背面324から延びている。側面322は、前面318に向かって先細りになり、傾斜側面320を形成している。いくつかの実施形態では、ポリシリコン供給装置100の中の開口部は、粒トレイ300が、前面318が最初ではなく背面324が最初に挿入された場合、完全に挿入されないように寸法決めされる。
【0033】
ここで、図3Bを参照すると、側部314の中に含まれる外側溝312は、背面324から前方へ延びている。外側溝312は、底面325の上に配置されている。代わりに、外側溝312は、底面325と同じ高さにあってもよい。他の実施形態では、外側溝312は、側面322、側部314、または他の適切な表面から延びるシングルフランジを含む。シングルフランジは、粒トレイ300がポリシリコン供給装置100の中に挿入された場合に、ガイドレールの上に配置される。側面322は、前面318に向かって先細りになり、傾斜部分326を含む。更に他の実施形態では、外側溝312または他の支持機構(例えばフランジ)は、他の位置(例えば、側面322の前端から後方へ延びる位置)に配置されてもよい。
【0034】
底部302は、頂面304から窪んでいる。壁306は、頂面304から底部302まで下向きに延び、底部302と壁306との間の接合部で面取りされている。漏斗308は、背面324と出口310との間に配置されている。これにより、ホッパー102から粒トレイ300に入るポリシリコンの流れは、粒トレイ300から出る前に、漏斗308によって形成された狭い部分を通過しなければならない。出口310は円形であり、出口310の第2部分328まで減少する半径を有する面取りされた開口部326を有する。第2部分328は、一定の半径を有する。図7Aおよび図7Bを参照して説明したように、バルブ機構200と組み合わされたこれらの特徴は、ポリシリコンが、粒トレイ300から出て半導体結晶の生成に使用されるるつぼにポリシリコンを供給するためのガイド管108内に不注意に入ることを防ぐ。
【0035】
ここで図4A〜4Cを参照すると、一実施形態のチャンクトレイ400は、チャンクポリシリコンと、図1および図2に示されたポリシリコン供給装置100と共に使用するための互換性トレイ106の他のタイプである。チャンクトレイ400は、粒トレイ300と同じ外形寸法を有する。これにより、チャンクトレイ400および粒トレイ300は、交換可能に、ポリシリコン供給装置100と共に使用できる。
【0036】
特に図4Aを参照すると、チャンクトレイ400は、少なくとも頂面304と、側部314の中に形成された外側溝312と、側面322と、傾斜側面320と、前面318と、背面324と、底面325とによって形成された外側表面316を含む。チャンクトレイ400の外側表面316は、粒トレイ300の外側表面316と同じ寸法および構成を有する。チャンクトレイ400は、ポリシリコン供給装置100の供給アセンブリの支持レールを取外し可能に受ける2つの外側溝312を含む。外側溝312は、チャンクトレイ400の対向する側面上に配置される。チャンクトレイ400の外側表面316は、図3A〜3Bを参照して本明細書で先に説明した粒トレイ300の外面と同じ機能を果たす。
【0037】
動作中、チャンクトレイ400は、ポリシリコン供給装置100の支持レールが溝312内に挿入されるように、ポリシリコン供給装置100の中に挿入される。支持レールは、チャンクトレイ400を支持する。支持レールおよび溝312は、チャンクトレイ400が取り外され、粒トレイ300と交換されることを可能にする。
【0038】
ここで図4Aおよび図4Bを参照すると、チャンクトレイ400は、供給アセンブリ100の供給材料容器(例えばホッパー102)からチャンクポリシリコンを受け取る内側輪郭を含む。チャンクトレイ400の内側輪郭は、底部402と、ボウル404と、側面406と、壁408とによって形成されている。壁408は、頂面304に対して垂直であり、頂面304から下方に延びている。ボウル404は、壁408から底部402に延び、出口410の反対側に配置されている。ポリシリコン供給装置100に挿入されると、ボウル404は、ホッパー102の出口の下に配置され、ホッパー102から出てくるポリシリコンは、ボウル404の上からチャンクトレイ400に入る。ボウル404は、概して円形または半円形であり、上から見て、円の一部分(例えば、円の2/3、円の1/2など)の輪郭を有する。ボウル404は、ボウル404の頂部と壁408との間の接合部において第1半径を有する。ボウル404は、ボウル404と底部402との間の接合部において、第1半径より小さい第2半径を有する。ボウル404の半径は、第1半径から第2半径まで直線的に減少する。代替的な実施形態では、ボウル404は、他の形状を有してもよい。
【0039】
側面406は、壁408から下方に延び、底部402に当たる。また、側面406は、ボウル404と、ボウル404の反対側の壁408との間で水平に延びている。側面406は、傾斜しており、側面406が底部402に接近するに連れて、出口410に向かって、内向きに延びている。出口410は、底部402を貫通する円形の開口を有する。底部402は、平坦である。代替的な実施形態では、底部402は、出口410に向かって傾斜している。
【0040】
ここで図4Cを参照すると、チャンクトレイ400の断面が示されている。壁408は、頂面304から下方に延び、ボウル404および側面406に当たる。壁408、ボウル404、および側面406は、背面324から前面318まで延びるチャンクトレイ400の中心線に向かって漏斗状になっている。ボウル404は、チャンクトレイ400の長さの約3分の1だけ延び、側面406は、チャンクトレイ400の長さの約2/3を有する。側面406は、高さが一定の第1部分と、それに続く第2部分とを有し、第2部分は側面406が出口410に近づくに連れて高さが減少する。この実施形態では、高さは最初に非直線的に減少し、次いで直線的に減少する。代替的な実施形態では、側面406、ボウル404、壁408などは、異なる形状または構成を有してもよい。
【0041】
図3A〜4Cを参照すると、チャンクトレイ400は、(例えば、壁408、ボウル404、側面406、および底部402によって形成された)内側輪郭を有する。この内側輪郭は、粒トレイ300の内側輪郭と異なる。チャンクトレイ400の内側輪郭は、粒トレイ300の内側輪郭より大きい深さを有する。チャンクトレイの出口410の開口は、底面325の上に、粒トレイ300の出口310の開口よりも低く配置されている。さらに、チャンクトレイ400の壁408は、粒トレイ300の壁306より大きい高さを有する。チャンクトレイ400のより深い輪郭は、チャンクポリシリコンの供給を容易にする。
【0042】
再び図4A〜4Cを参照すると、動作中、チャンクトレイ400の傾斜側面406およびボウル404は、出口410へのポリシリコンの供給を容易にする。ポリシリコンは、ホッパー102からボウル404に入り、ボウル404と、側面406と、底部402とによって出口410に向けて流し込まれる。チャンクトレイ400は、出口410を介してチャンクトレイ400からポリシリコンを排出させるバイブレータ104によって駆動される。
【0043】
粒トレイ300およびチャンクトレイ400は、適切にはシリコンからなり、または、多くの割合のシリコンを含む。シリコンの使用は、例えばトレイが砕けた場合に、るつぼ融液の汚染を阻止する。破片が融液に入った場合、トレイがシリコンからなっていると、汚染が最小限に抑えられる。代替的な実施形態では、粒トレイ300およびチャンクトレイ400は、ポリテトラフルオロエチレン、石英、または他の適切な材料などの異なる材料から構成されてもよい。例えば、互換性トレイ106は、粉砕に耐えるために、石英などの比較的高い硬度を有する1つ以上の材料で構成されてもよい。
【0044】
ここで、図5A〜5Cを参照すると、チャンクトレイ400は、外側溝312の中にレール501のペアを受け入れることによって、バイブレータ104に取外し可能に接続されている。チャンクトレイ400と共に描かれているが、バイブレータ104は、同様に、粒トレイ300に接続されてもよい。
【0045】
各レール501は、バイブレータ104のテーブル503に接続されている。例えば、各レール501は、ブラケット、留め具、または他の適切な部品によって、テーブル503に接続される。各レール501は、テーブル503の上方に延び、テーブル503の中心に向かって内向きに延びている。各レール501は、テーブル503の長さの少なくとも一部にわたって延びる。各レール501は、更に、チャンクトレイ400の過度の挿入を防止する後部停止部505を含む。各後部停止部505は、各レール501からテーブル503の中心に向かって内向きに延びている。
【0046】
チャンクトレイ400がバイブレータ104に取り付けられると、各レール501は、対応する外側溝312内に延びる。各レール501は、外側溝312によって規定された空間の中の側部314内に延びている。側部314の外側溝312とレール501との間の干渉は、チャンクトレイ400の横方向の動きおよび垂直方向の動きを防止する。チャンクトレイ400の底面325は、テーブル503の上に載る。チャンクトレイ400の背面324は、各後部停止部505に接触している。背面324と各後部停止部505との間の干渉は、チャンクトレイ400の後方への移動を防止する。粒トレイ300は、一対のレール501と、テーブル503と、後部停止部505とによって、同様に、バイブレータ104に接続される。
【0047】
いくつかの実施形態では、チャンクトレイ400または粒トレイ300は、カバー321で部分的に覆われる。カバー321は、頂面304の上と、部分的に側面322および傾斜側面320の上と、に延びてカバー321を固定する縁部を含む。
【0048】
ここで、図6Aおよび図6Bを参照すると、バイブレータ104および互換性トレイ106は、(図6Aに示された)供給位置と、(図6Bに示された)停止位置(parked position)との間で移動可能である。供給位置では、バイブレータ104および互換性トレイ106は、互換性トレイ106の出口がガイド管108の上に位置するように配置される。いくつかの実施形態では、ガイド管108は、互換性トレイ106に接触する。
【0049】
停止位置では、バイブレータ104および互換性トレイ106は、回転してガイド管108から離れる。例えば、停止位置は、供給位置から70°離れている。停止位置は、互換性トレイ106へのアクセスを提供し、これにより、互換性トレイ106は、異なる互換性トレイ106に置き換えられてもよい。例えば、停止位置では、粒トレイ300が、チャンクトレイ400に置き換えられてもよい。
【0050】
動作中、ガイド管108は、下げられる。バイブレータ104および互換性トレイ106は、ポリシリコンをるつぼに供給する前に、停止位置から供給位置に移動される。バイブレータ104は、停止位置から供給位置に回転される。一実施形態では、バイブレータ104は、モータを用いて回転される。代替的な実施形態では、バイブレータ104は、手によって回転される。互換性トレイ106は、上述の接続に起因して、バイブレータ104と共に回転する。いくつかの実施形態では、ガイド管108は、互換性トレイ106に接触する。
【0051】
バイブレータ104および互換性トレイ106が供給位置になると、バイブレータ104が起動される。バイブレータ104からの振動により、互換性トレイ106からのポリシリコンが、ガイド管108に出る。ガイド管108は、互換性トレイ106から出るポリシリコンをるつぼの中へ導く。ホッパー102は、互換性トレイ106内にポリシリコンを供給して、互換性トレイ106から出るポリシリコンを交換する。バイブレータ104は、オフにされる。
【0052】
バイブレータ104および互換性トレイ106は、供給位置から停止位置に移動される。バイブレータ104は、供給位置から停止位置に回転される。互換性トレイ106は、バイブレータ104と共に回転する。いくつかの実施形態では、ガイド管108は、バイブレータ104が停止位置へ回転された後に上昇される。
【0053】
停止位置にある場合、互換性トレイ106は、バイブレータ104から取り外されてもよい。例えば、粒トレイ300がバイブレータ104から取り外されてもよい。代替の互換性トレイ106が、例えばチャンクトレイ400が、バイブレータ104に接続されてもよい。停止位置は、互換性トレイ106の交換を可能にする。
【0054】
いくつかの実施形態では、粒トレイ300が供給位置から停止位置に移動する前に、
(図7Aおよび図7Bに示された)バルブ機構が使用されて粒トレイの300の出口310を封鎖する。バルブ機構は、供給位置から停止位置への粒トレイ300の移動に起因して、ポリシリコンが粒トレイ300から出ることを防ぐ。バルブ機構は、バイブレータ104および互換性トレイ106と共に回転する。バルブ機構は、粒トレイ300に取外し可能に接続される。例えば、バルブ機構は、カバー321に接続されてもよい。代替的な実施形態では、バルブ機構は、バイブレータ104に接続される。
【0055】
バルブ機構200は、粒トレイ300の出口310を通るポリシリコンの流れを制御する。図7Aに示すように、バルブ機構200は、開状態にある。この実施形態のバルブ機構200は、チャンクトレイ400と共には使用されない。なぜなら、チャンクポリシリコンの比較的大きいサイズにより、チャンクポリシリコンがチャンクトレイ300から(例えば、ポリシリコン供給装置100の移動に起因して)不注意に出ることが防止されるからである。粒状ポリシリコンのより小さいサイズにより、粒状ポリシリコンは、例えば、ポリシリコン供給装置100の移動によって、出口310を通って押し出されまたは移動することができる。バルブ機構200は、粒トレイ300の出口310を封鎖する。代替的な実施形態では、バルブ機構200は、粒トレイ300およびチャンクトレイ400の両方と併用される。バルブ機構200は、シール512と駆動システム500とを含む。
【0056】
この実施形態の駆動システム500は、封鎖位置と開位置との間でシール512を移動させるソレノイドである。(図7Bに示されているような)封鎖位置では、シール512は、出口310を塞ぎまたは閉じる。(図7Aに示されているような)開位置では、シール512は、出口310を塞がず、材料は比較的自由に流れる。駆動システム500は、例えば、駆動装置502を貫通して延び、シール512に接続されたリンケージ510に磁界を印加することによって、作動時にシール512を上昇させる駆動装置502を含む。駆動装置502は、リンケージ510に磁界を印加するために制御回路によって付勢される一連の巻線であってもよい。磁界により、リンケージ510は上方に駆動される。代替的な実施形態では、駆動装置502は、カムおよびカムシャフト、油圧アクチュエータ、ラックおよびピニオンなどの直線運動を提供するのとは異なる機械的または電気機械的システムである。リンケージ510は、シール512を駆動システム500に接続し、上方に駆動されると、シール512を開位置に上昇させる。
【0057】
バルブ機構200は通常は閉じられている。駆動装置502が作動していない場合、重力により、シール512は封鎖位置に下がる。いくつかの更なる実施形態では、駆動システム500は、シール512を通常の閉位置に戻すためのばねを含む。代替的な実施形態では、バルブ機構200は通常は開いている。ばねは、リンケージ510とシール512とを開位置に維持する。起動されると、駆動装置502は、リンケージ510を下方に駆動してシール部512を封鎖位置に移動させる磁界を、リンケージ510に印加する。
【0058】
また、駆動システム500は、上位置スイッチ506と下位置スイッチ504とを含む。位置スイッチ504、506は、それぞれ、リンケージ510の頂部508と干渉するように配置されたレバーを含む。リンケージ510の頂部508と上位置スイッチ506または下位置スイッチ504のうちの1つとの間の干渉により、各スイッチは、シール512の開位置および封鎖位置の表示をそれぞれ提供する。
【0059】
シール512は、粒トレイ300の出口310および底部302と接触するような形状である。シール512の形状は、封鎖位置にある場合、出口310を塞ぎ、ポリシリコンが出口310を通って粒トレイ300から出ることを防止する。開位置では、シール512は、粒トレイ300に接触しない。シール512は、第1セクション514と、第2セクション516と、第3セクション518とを含む。各セクションは、粒トレイ300の異なる部分(例えば、傾斜部分326および第2部分328)に対応し、出口310の閉塞を容易にする。例えば、出口310は上から見ると円形であり、シール512の各セクションは上から見ると円形である。
【0060】
ここで図7Bを参照すると、封鎖位置にあるとき、シール512は、粒トレイ300の出口310を塞ぐ。シール512の第3セクション518は、出口310の第2部分328の半径よりも小さい半径を有する。これにより、シール512の第3セクション518は、出口310を封鎖する際、出口310の第2部分328に入ることができる。シール512の第3セクション518は、出口310の第2部分328とのすきまばめ(running fit)、または、しまりばめ(interference fit)などを形成するのに十分な大きさの半径を有してもよい。
【0061】
シール512の第2セクション516は、第3セクション518から第1セクション514まで延びている。第2セクション516は、第1セクション514の比較的大きな半径から第3セクション518の比較的小さい半径まで減少する半径を有する。第2セクション516の半径は、直線的に減少する。第2セクション516の減少する半径は、出口310の傾斜部分326の減少する半径に一致する。第2セクション516の半径は、傾斜部分326の半径と同じ割合で減少する。第2セクション516の傾斜は、傾斜部分326の傾斜に等しい。封鎖位置にあるとき、第2セクション516は、出口310の傾斜部分326に接触している。これにより、出口310は封鎖され、ポリシリコンが粒トレイ300から出ることを防止する。第2セクション516の高さは、傾斜部分326の高さよりも小さい。第2セクション516は、第1セクション514で終了する。
【0062】
第1セクション514は、第2セクション516の最大半径に等しい一定の半径を有する。第1セクション514は、セクション516から上方に延び、リンケージ510に結合されている。第1セクション514は、出口310の傾斜部分326の最大半径よりも小さい半径を有する。これにより、シール512が封鎖位置にあるとき、第1セクション514と出口310の開口との間に隙間522が生じる。第1セクション514は、少なくとも部分的に、出口310の傾斜部分326内に延びる。また、第1セクション514は、出口310の上に延びてもよい。
【0063】
シール512と出口310との間の隙間522は、出口310内の粒状ポリシリコンが、シール512と出口310との接触を阻んで、封鎖の形成を妨げることがないようにする。出口310の傾斜部分326により、シール512が封鎖位置まで動かされる前に、傾斜部分326内のポリシリコンは、出口310を通過する。傾斜部分326は、角度があるためポリシリコンを含まない。したがって、第2セクション516は、ポリシリコンが存在しない傾斜部分326にのみ接触するので、ポリシリコンは、シール512と出口310との間の封鎖を妨げることができない。第1セクション514は、底部302と接触せず、かつ、隙間522によって底部302から分離される。これにより、底部302上のポリシリコンは、シール512による出口310内の封鎖を妨げない。
【0064】
ここで図7Aおよび図7Bを参照すると、作動時に、駆動システム500は、シール512を上下させて出口310に着脱させる。シール512は、通常、ポリシリコンが不注意に出口310を通って出ないように閉じられている。駆動システム500は、駆動装置502を作動することによって、シール512を開位置に持ち上げる。これにより、ポリシリコンは、出口310を通って粒トレイ300から出ることができる。駆動システム500により、シール機構512は、封鎖位置に戻ることができる。シール512は、出口310の傾斜部分326に接触してシールを形成し、ポリシリコンが出口310を通って粒トレイ300から出ることを防止する。
【0065】
リンケージ510の頂部508がリミットスイッチ504、506のレバー部分に接触すると、位置スイッチ504、506が起動される。リンケージ510の頂部508が上位置スイッチ506のレバー部分に接触して移動すると、上位置スイッチ506が起動され、シール512が開位置にあることを示す。リンケージ510の頂部508が下位置スイッチ504のレバー部分に接触して移動すると、下位置スイッチ504が起動され、シール512が封鎖位置にあることを示す。
【0066】
ここで図8を参照すると、いくつかの実施形態では、ポリシリコン供給装置100の供給速度は、磁気パルスバイブレータに供給される電圧の量を変化させることによって制御される。磁気パルスバイブレータに供給される規格化電圧は、磁気パルスバイブレータに供給される電圧に対応する規格化供給速度に関係する。磁気パルスバイブレータに印加される電圧を変化させることによって、ポリシリコン供給装置100の供給速度を制御することができる。電圧と供給速度との関係に基づいて、磁気パルスバイブレータに所定量の電圧を供給することによって、所望の供給速度を達成することができる。いくつかの更なる実施形態では、磁気パルスバイブレータは、磁気パルスバイブレータに供給される電圧の周波数を変化させることによっても制御される。
【0067】
ここに記載された互換性トレイにより、ポリシリコン供給装置は、粒状ポリシリコンまたはチャンクポリシリコンのいずれかを、チョクラルスキー法を用いてシリコン結晶を生成するためのるつぼに供給することができる。対応するトレイを挿入することによって、ポリシリコン供給装置は、制御された速度の粒状またはチャンクポリシリコンを、シリコン結晶を生成するのに使用されるるつぼに供給することができる。有利には、これにより、ポリシリコン供給装置は、いずれかのポリシリコン源を使用することができる。例えば、1つの供給源(例えば、チャンクポリシリコン)のみが利用可能である場合、対応するトレイがポリシリコン供給装置に挿入され、結晶生成のパラメータ(例えば、ポリシリコン供給速度)に従って、るつぼにポリシリコンが供給される。供給問題やサプライチェーンの問題が原因で、1つの供給源しか利用できない可能性がある。1つのポリシリコン源から別のポリシリコン源に容易に切り替える能力により、異なるタイプのポリシリコンを使用することができ、したがって、より多くの供給源を利用することができるので、より高い供給保証を提供することができる。場合によっては、価格の変動に応じて、ポリシリコンの特定の供給源(粒状またはチャンク)を使用する方がより経済的である。ポリシリコン供給装置は、互換性トレイを使用していずれかの供給源に順応できるので、固定されたポリシリコン源供給装置よりも経済的に動作できる。
【0068】
粒状ポリシリコンは、より小さいサイズに起因して、供給速度の容易かつ正確な制御を提供することを含むいくつかの利点を有する。しかしながら、粒状ポリシリコンのコストは、典型的には、その製造に使用される化学気相堆積プロセスまたは他の製造方法が原因で、チャンクポリシリコンのコストよりも高い。チャンクポリシリコンは、より安価であり、より大きいサイズが与えられた場合により高い供給速度が得られるという利点を有する。結晶成長用の融液に粒状ポリシリコンまたはチャンクポリシリコンのいずれかを供給できることにより、ポリシリコン供給装置は、ポリシリコンのタイプのいずれかの利点を選択的に利用することができ、いずれかのポリシリコンのタイプと互換性があることによって、供給保証を高めることができる。
【0069】
いくつかの実施形態では、ポリシリコン供給装置は、互換性のあるポリシリコントレイの使用をサポートする磁気パルスバイブレータを含む。磁気パルスバイブレータは、磁気パルスを使用して、様々な速度で互換性のあるポリシリコントレイ(例えば、粒トレイまたはチャンクトレイ)を振動させる。その速度は、磁気パルスバイブレータに供給される電圧の周波数および/または大きさに基づいて制御されてもよい。磁気パルスバイブレータは、広範囲の振動速度、大きさ、またはその両方を提供することができ、これにより、ポリシリコン供給装置は、粒トレイおよび粒状ポリシリコンまたはチャンクトレイおよびチャンクポリシリコンのいずれかを使用する場合、特定の供給速度を提供することができる。
【0070】
更なる実施形態では、ポリシリコン供給装置は、バルブ機構を含む。バルブ機構は、トレイを駆動するバイブレータの状態にかかわらず、ポリシリコンがるつぼ内に供給されることを選択的に防止するために、2つの互換性トレイのうちの1つ(例えば、粒トレイ)に嵌まったり外れたりする。例えば、ポリシリコン供給装置は、(例えばバイブレータが作動していない場合)移動されまたはずらされてもよい。この移動により、ポリシリコンは、トレイから落ち、意図しない時にるつぼに入ることがある。るつぼ内の融液に不注意に添加されるこのポリシリコンは、不純物として機能し、結晶品質を劣化させる。バルブ機構は、交換可能なトレイに嵌まって出口を封鎖し、ポリシリコンが互換性トレイから融液中に出ることを防ぐ。
【0071】
本発明またはその実施形態の要素を紹介する場合に、「ある(a)」、「ある(an)」、「その(the)」、および「上記(said)」の冠詞は、1またはそれ以上の要素があることを意味することを意図する。「含む(comprising)」、「含む(including)」、および「有する(having)」の用語は、包括的であることを意図し、列挙された要素以外の追加の要素も存在し得ることを意味する。特定の方向(例えば、「上(top)」、「下(bottom)」、「側(side)」、「下(down)」、「上(up)」など)を示す用語の使用は、説明の便宜上のものであり、記載された項目の特定の向きを必要としない。
【0072】
本発明の範囲から逸脱することなく、上記の構成および方法において様々な変更を行うことができるから、上記の説明および添付の図面に含まれるすべての事項は、例示的なものであり限定的な意味ではないものとして解釈されることが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】20201203
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互換性のある粒トレイと、
前記粒トレイを受けるための1つ以上の支持レールを含み、融液から単結晶インゴットを成長させるための成長チャンバにポリシリコンを供給するポリシリコン供給装置と、
前記粒トレイを振動させるためのバイブレータと、を含むポリシリコン供給システムであって、
前記粒トレイは、前記バイブレータの上に配置され、
前記粒トレイは、
前記ポリシリコン供給装置の前記支持レールを取外し可能に受ける外側溝を含む外側部分と、
前記ポリシリコン供給装置の供給材料容器から粒状ポリシリコンを受け取る内側輪郭と、を含み、
前記粒トレイは、前記バイブレータに対して移動するように、前記支持レールに沿って移動可能であり、
前記粒トレイは、前記粒トレイを交換するために、前記支持レールから取外し可能である、ポリシリコン供給システム。
【請求項2】
前記内側輪郭は、前記粒トレイと互換性のあるチャンクトレイの第2内側輪郭より小さい深さを有する、請求項1に記載のポリシリコン供給システム。
【請求項3】
前記支持レールは、前記バイブレータの上に配置された、請求項1に記載のポリシリコン供給システム。
【請求項4】
互換性のある粒トレイを受けるための1つ以上の支持レールを含み、融液から単結晶インゴットを成長させるための成長チャンバにポリシリコンを供給するポリシリコン供給装置と、
前記粒トレイを振動させるためのバイブレータと、
前記バイブレータの上に配置された、互換性のあるチャンクトレイと、を含むポリシリコン供給システムであって、
前記チャンクトレイは、
前記ポリシリコン供給装置の前記支持レールを取外し可能に受ける外側溝を含む外側部分と、
前記ポリシリコン供給装置の供給材料容器からチャンクポリシリコンを受け取る内側輪郭と、を含み、
前記チャンクトレイは、前記バイブレータに対して移動するように、前記支持レールに沿って移動可能であり、
前記チャンクトレイは、前記チャンクトレイを交換するために、前記支持レールから取外し可能である、ポリシリコン供給システム。
【請求項5】
前記内側輪郭は、前記チャンクトレイと互換性のある粒トレイの第2内側輪郭より大きい深さを有する、請求項4に記載のポリシリコン供給システム。
【請求項6】
前記支持レールは、前記バイブレータの上に配置された、請求項4に記載のポリシリコン供給システム。
【外国語明細書】
2021046352000001.pdf