(57)【要約】      （修正有）【課題】チョクラルスキー法等においてルツボへの再装填する流動性チップとそれを用いた結晶シリコンの製造方法の提供。【解決手段】流動性チップは、化学的気相成長法で製造され、０．０３ｐｐｍａ以下のバルク不純物と１５ｐｐｂａ以下の表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成され、制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群から成る。バルク不純物が０．０６ｐｐｂａ以下のＢと０．３０ｐｐｂａ以下のドナーと０．０２ｐｐｂａ以下のＰと０．２４ｐｐｍａ以下のＣとであり、かつ、全バルク金属不純物は４．５ｐｐｂａ以下であり、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉが０．０１ｐｂａ以下であり、表面不純物は、Ｃｒが０．０６ｐｂａ以下、Ｃｕが０．１５ｐｐｂａ以下、Ｆｅが１０ｐｐｂａ以下、Ｎａが０．９ｐｐｂａ以下、Ｎｉが０．６ｐｐｂａ以下、Ｚｎが０．６以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的気相成長法で製造されかつ０．０３ｐｐｍａを超えないレベルのバルク不純物と１５ｐｐｂａを超えないレベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成される多結晶シリコン片群であって、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群から成る流動性チップ。
【請求項２】
バルク不純物が０．０６ｐｐｂａ以下の量のホウ素と０．３０ｐｐｂａ以下の量のドナーと０．０２ｐｐｂａ以下の量の燐と０．１７ｐｐｍａ以下の量の炭素とであり、かつ、全バルク金属不純物が４．５ｐｐｂａ以下の量である請求項１に記載の流動性チップ。
【請求項３】
全バルク金属不純物が１ｐｐｂａ以下の量で存在する請求項１に記載の流動性チップ。
【請求項４】
全バルク金属不純物が０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＣｒと０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＣｕと０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＦｅと０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＮｉとを含む請求項３に記載の流動性チップ。
【請求項５】
表面不純物が０．０６ｐｐｂａ以下の量であるＣｒと０．１５ｐｐｂａ以下の量であるＣｕと１０ｐｐｂａ以下の量であるＦｅと０．９ｐｐｂａ以下の量であるＮａと０．１ｐｐｂａ以下の量であるＮｉと０．６ｐｐｂａ以下の量であるＺｎとである請求項１に記載の流動性チップ。
【請求項６】
請求項１に記載の流動性チップを、初期装填の最大化と、初期充填と、再装填と、再装填の最大化と、再装填の充填と、これらの組合せとから選択された用途において使用することを備えた方法。
【請求項７】
請求項１に記載の流動性チップを、太陽電池キャスティング法と、定形成長法と、誘導プラズマ法と、電子ビーム溶融法と、熱交換法と、ストリングリボン法と、基板上にシリコンをキャストすることを含む手法と、焼結法と、結晶引き上げ法とからなる群から選択された手法に使用することを具備する方法。
【請求項８】
ａ）チョクラルスキー法でルツボからシリコンインゴットを引き上げる段階と、
ｂ）ルツボ内の溶融シリコンに流動性チップを加える段階であって、該流動性チップが、化学的気相成長法で製造されかつ低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成される多結晶シリコン片群であって、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群から成るところの段階と
を備えた方法。
【請求項９】
ｃ）ルツボにドーパントを加える段階をさらに備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
段階ａ）と段階ｂ）とを同時に実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
段階ｂ）を連続的に実施する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
段階ｂ）の前に段階ａ）を実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
段階ｂ）を一バッチ毎に実施する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
段階ｂ）を、定量フィーダ装置、キャニスターフィーダ装置、重量ベルトフィーダ装置、振動フィーダ装置、チップスラスタフィーダ装置、空気圧輸送フィーダ装置、停滞流送り出しランスフィーダ装置、回転盤フィーダ装置、又はオーガフィーダ装置のうちのいずれかのフィーダ装置を用いて実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
段階ｂ）を、振動フィーダ装置を用いて、
ｉ）流動性チップを収容しているホッパーを真空に引くかあるいは該ホッパーに不活性ガスを入れるか又はその両方を行う段階と、
ｉｉ）ホッパーからフィード装置へ流動性チップを供給する段階と、
ｉｉｉ）振動フィーダ装置の全てあるいはその一部を振動させ、それによって流動性チップをフィード装置を介してルツボまで移動させる段階と
を備えた工程によって実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
流動性チップが０．２ｍｍから４５ｍｍの粒度分布を有する請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
流動性チップが不規則なモルフォロジィを有する請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
流動性チップが、２０ｐｐｂａ以下のレベルのホウ素か、０．３０ｐｐｂａ以下のレベルのドナーか、０．０２ｐｐｂａ以下のレベルの燐か、０．１７ｐｐｍａ以下のレベルの炭素か、４．５ｐｐｂａ以下のレベルのバルク金属不純物か、又はこれらの組合せのうちのいずれかの低レベルのバルク不純物を有する請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
流動性チップが、３０ｐｐｂａ以下のＣｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｗ又はＺｎである低レベルの表面不純物を有する請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
ａ）チョクラルスキー法でルツボからシリコンインゴットを引き上げ、ルツボにヒールを残す段階と、
任意に、ｂ）少なくともヒールの表面を固化する段階と、
ｃ）ヒールの表面に流動性チップを加える段階であって、該流動性チップが、化学的気相成長法で製造されかつ低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン粒子で構成される多結晶シリコン粒子群であって、しかも１ｍｍから１２ｍｍの制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン粒子群から成るところの段階と
を備えた方法。
【請求項２１】
ｄ）ルツボにドーパントを加える段階をさらに備える請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
段階ｃ）を、一バッチ毎に実施する請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
段階ｃ）を、定量フィーダ装置、キャニスターフィーダ装置、重量ベルトフィーダ装置、振動フィーダ装置、チップスラスタフィーダ装置、空気圧輸送フィーダ装置、停滞流送り出しランスフィーダ装置、回転盤フィーダ装置、又はオーガフィーダ装置のうちのいずれかのフィーダ装置を用いて実施する請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
段階ｃ）を、
ｉ）キャニスターを流動性チップで充填する段階と、
ｉｉ）キャニスターを真空に引く段階と、
ｉｉｉ）キャニスターをヒールの上の高さまで移動する段階と、
ｉｖ）キャニスターを開口して流動性チップをキャニスターから放出してルツボに入れる段階と、
ｖ）ルツボが所望の深さに充填されるまで段階ｉ）、ｉｉ）、ｉｉｉ）及びｉｖ）を繰り返す段階と
を備えた手法によって実施する請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
流動性チップが４ｍｍから１０ｍｍの制御された粒度分布を有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
流動性チップが不規則なモルフォロジィを有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
流動性チップが、２０ｐｂｂａ以下のレベルのホウ素か、０．３０ｐｐｂａ以下のレベルのドナーか、０．０２ｐｐｂａ以下のレベルの燐か、０．１７ｐｐｍａ以下のレベルの炭素か、４．５ｐｐｂａ以下のレベルのバルク金属不純物か、又はこれらの組合せのいずれかの低レベルのバルク不純物を有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
流動性チップが、３０ｐｐｂａ以下のＣｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｗ又はＺｎである表面不純物レベルを有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
１）所望の断面形状を画定する壁を備えた鋳型に請求項１に記載の流動性チップを備える半導体材料を導入する段階と、
２）半導体材料を溶融する段階と、
３）段階２）の後に半導体材料を固化して所望の断面形状を有する鋳造インゴットを製造する段階と
を備えた方法。
【請求項３０】
１）誘導コイル内に配置された無底容器に請求項１に記載の流動性チップを連続的に供給する段階と、
２）連続的に供給された流動性チップを溶融する段階と、
４）固化したシリコンを前記無底容器から下流へ連続的に放出する段階と
を備えた方法。
【請求項３１】
３）溶融物の表面上に高温プラズマガスを吹きかける段階をさらに備える請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１に記載の流動性チップを溶融することによって溶融シリコンを生成するという条件の下で、ダイのエッジで画定された溶融シリコンのメニスカスからシリコンリボンを引く段階を備えた方法。
【請求項３３】
１）高周波数プラズマトーチを用いて請求項１に記載の流動性チップを溶融する段階と、
２）段階１）での生成物を水冷型ルツボへ若しくは成長中の結晶シリコン体上へ導く段階と
を備えた方法。
【請求項３４】
１）電子ビームで請求項１に記載の流動性チップを溶融する段階と、
２）段階１）の生成物をキャスティングする段階と
を備えた方法。
【請求項３５】
ＨＥＭ炉でインゴットを製造する段階を備えた方法であって、
前記ＨＥＭ炉はルツボの底部に接続されたヘリウム熱交換器を有する加熱要素で囲繞されたルツボを収容するチャンバを備えたものであり、
１）種結晶の最上部に請求項１に記載の流動性チップを載置してルツボを充填する段階と、
２）前記チャンバを排気する段階と、
３）前記加熱要素を加熱して流動性チップを溶融する段階と、
４）熱交換器を介してヘリウムガスを流し、それによって前記種結晶が溶融するのを回避する段階と、
５）ガス流を漸増させ、それによってシリコンを漸進的に固化させ、種結晶の外側に結晶を成長させる段階と
を備えた方法。
【請求項３６】
請求項１に記載の流動性チップを用いて浅いシリコン溶融物をはじめに装填し、あるいは、請求項１に記載の流動性チップを用いて再装填し、又は、その両方によって装填するという条件の下で、
１）２つのストリングと種結晶とを前記浅いシリコン溶融物から垂直に引き上げる段階と、
２）ストリングと種結晶とを前記浅いシリコン溶融物からの溶融シリコンで濡らし、前記ストリング間のスペースを充填する段階と、
３）段階２）での生成物を冷却してシリコンリボンを製造する段階と
を備えた方法。
【請求項３７】
請求項１に記載の流動性チップをルツボに装填し、あるいは、請求項１に記載の流動性チップでルツボを再装填し、又は、その両方によって装填するという条件の下で、
１）流動性チップを溶融してルツボに溶融シリコン溜まりを供給する段階と、
２）ルツボからの溶融シリコンを基板上に適用して、それによってシリコンウェハーを製造する段階と
を備えた方法。
【請求項３８】
１）容器を請求項１に記載の流動性チップで充填する段階と、
２）容器を局所的な加熱領域で局所的に加熱することにより、多結晶シリコン片の一部を溶融して焼結部分と溶融部分とを形成する段階と、
３）前記局所的な加熱領域を容器の長軸方向に移動させて、溶融部分の固化と、焼結部分の溶融と、新しい焼結部分の形成とを交互に行い、それによって容器内にシリコンインゴットを形成する段階と
を備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合衆国法典第３５巻１１９条に基づき、２００２年２月２２日に出願された米国仮出願整理番号６０／３５８，８５１と２００２年１１月１４日に出願された米国特許出願公開第１０／２９８，１２９号明細書を基礎として優先権を主張している。
【０００２】
本発明は、流動性チップ及び流動性チップを製造・使用する装置並びにその方法に関するものである。流動性チップはチョクラルスキー法においてルツボを再装填する方法で有効である。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイスに用いる多くの半導体チップはチョクラルスキー（ＣＺ）法で製造された単結晶シリコンから作製される。ＣＺ法では、単結晶シリコンインゴットを製造するに際して、ルツボ内の多結晶シリコン原材料を溶融し、平衡温度でルツボと溶融原材料とを安定化し、種結晶を溶融原材料に浸漬し、溶融原材料を種結晶上に結晶化させながら種結晶を引き抜いて単結晶インゴットを成長させていき、インゴットが成長したらインゴットを引き上げる。溶融は、温度１４２０℃、低圧の不活性ガス雰囲気下で行う。ルツボをほぼ垂直な軸のまわりに連続的に回転させながら、結晶を成長させる。インゴットを溶融原材料から引き上げる速度は、製造するインゴットの所望の直径に合わせて選択される。
【０００４】
多結晶シリコンは、粒状物を形成するための流動層反応器法を用いて得ることができる。あるいは、多結晶シリコンは真空容器において化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて製造することができる。ＣＶＤ法で製造された多結晶シリコンは、ロッド、チャンク、チップあるいはそれらの集合体のような適当な大きさの破片に砕いてあるいは切断してからルツボに入れてもよい。多結晶シリコンは溶かされて溶融シリコンとされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＺ法の欠点の一つは、装填された多結晶シリコンが溶融するときに、ルツボの半分しか溶融シリコンが入っていないことである。これは不規則な形状の破片が装填されたルツボ内に隙間が残ってしまうためであり、それによって、結晶引き上げ装置の使用が非効率的になっている。従って、装填物を溶融後でかつ種結晶化の開始前に効率的に充填する方法の開発が望まれている。
【０００６】
ＣＺ法の他の欠点は、ルツボが使用により劣化しかつ溶融シリコンの中に不純物が混入するおそれがあるので、通常はルツボを一回の引き上げ毎に交換しなければならないことである。新しいルツボは高価であり、使用したルツボを処分するのも高価である。このため、多数回のインゴットの引き上げに継続して使用でき、溶融シリコンへの汚染物（コンタミネーション）の混入が低減された改良型ルツボの開発が進められている。そのため、最初のインゴット及びそれ以降のインゴットの引き上げ中あるいは引き上げ後に、ルツボに効率よく再装填することが必要である。これまで、溶融物を充填し、ルツボに再装填する種々の方法が提案されてきた。
【０００７】
一の方法は、インゴットを引き上げ後に、つまり最初の装填溶融物を充填するために、（エチル社又はＭＥＭＣ製の粒状材料等の）流動層法で製造された粒状多結晶シリコンを、ルツボに残っている溶融ヒールに装填するというものである。しかし、この方法は、流動層法で製造された粒状多結晶シリコンに水素が混入しているという欠点を有する。ヒールの上に粒状多結晶シリコンをつぎ足すとき、水素が開放され、それにより粒状物が破裂する場合がある。これによって、溶融シリコンがはね散り、ルツボが破損することがある。
【０００８】
他の方法は、インゴットを引き上げている間に、ルツボに粒状多結晶シリコンをつぎ足すものである。しかし、この方法は、粒度が小さいために、適度なつぎ足し速度となるような十分な時間でも粒状多結晶シリコンを溶融するのが困難であるという欠点がある。この小さい粒子を溶融するのにさらに熱が必要となるため、新たにコストがかかり、ルツボの劣化が加速する。ルツボの劣化の加速によって、ルツボの寿命が短縮し、コストが増大する。粒状多結晶シリコンつぎ足し速度が速すぎて粒状物が十分に溶融しない場合には、引き上げられるインゴットの表面が損傷し、転位が生じ、単結晶性を損なうことになる。さらに、粒状多結晶シリコンは多量のダストを含むかもしれない。ダストは、引き上げ装置のハウジングに汚染物の問題が生じ、引き上げられたインゴットの表面に付き、転位を発生させ、結晶の歩留まりを低下させる可能性がある。これはまた、再溶融及び再引き上げが必要となるため、工程時間を長くすることにもなる。
【０００９】
結局、粒状多結晶シリコンは、用途によっては、粒状物を再装填するのに用いられる工程に関わりなく、純度が低すぎる。
【００１０】
化学的気相成長法によって製造され断片に砕かれた多結晶シリコンロッドを用いる試みは、純度あるいはサイズの問題のために、ルツボの再充填のためには向けられてこなかった。比較的大きなサイズの多結晶シリコン片をルツボの再充填に用いると、ルツボ及び再装填装置を損傷するという欠点を生ずる。多結晶シリコン片をさらに小さなサイズに砕くと、不純物による汚染のため、多結晶シリコン片がルツボ再装填工程での使用には適さないものとなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、流動性チップ及び流動性チップを製造・使用する装置並びにその方法に関するものである。
流動性チップは、化学的気相成長法で製造されかつ０．０３ｐｐｍａを超えないレベルのバルク不純物と１５ｐｐｂａを超えないレベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成される多結晶シリコン片群であって、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群から成る。
流動性チップは：
ａ）多結晶シリコンロッドを細分化する段階と、
ｂ）段階ａ）での生成物をステップデッキ選別器を用いて選別することにより粒度分布を制御する段階と、
ｃ）段階ａ）あるいは段階ｂ）またはその両方の段階での生成物から不純物を除去する段階、を備えた方法によって製造してもよい。段階ｂ）は、ステップデッキ選別器を用いて実施してもよい。段階ｃ）は、段階ａ）あるいは段階ｂ）またはその両方の段階での生成物を磁場に曝すことを含んでもよい。段階ｃ）は、段階ｂ）での生成物を表面清浄化処理することを含んでもよい。
【００１２】
本発明はさらに、チョクラルスキー法で使用するルツボを流動性チップを用いて再装填する方法に関するものである。この方法は：
ａ）チョクラルスキー法でルツボからシリコンインゴットを引き上げる段階と；
ｂ）ルツボ内の溶融シリコンに流動性チップを加える段階であって、該流動性チップが、化学的気相成長法で製造されかつ低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン粒子で構成される多結晶シリコン粒子群であって、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン粒子群から成るところの段階と；
ｃ）任意でルツボにドーパントを加える段階と、を備えている。
尚、本発明で用いる流動性チップは、低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成される多結晶シリコン片群から成り、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群のみから成るのが好ましい。
【００１３】
本発明はさらに；
ａ）チョクラルスキー法でルツボからシリコンインゴットを引き上げ、ルツボにヒールを残す段階と；
ｂ）ヒールの少なくとも表面を固化させる段階と；
ｃ）ヒールの表面に流動性チップを加える段階であって、該流動性チップが、化学的気相成長法で製造されかつ低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン粒子で構成される多結晶シリコン粒子群であって、しかも１ｍｍから１２ｍｍの制御粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン粒子群から成るところの段階と；
ｄ）任意でルツボにドーパントを加える段階と、を備えている。
尚、本発明で用いる流動性チップは、低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン粒子で構成される多結晶シリコン粒子群であって、１ｍｍから１２ｍｍの制御粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン粒子群のみから成るのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＣＺ装置の概略構成図である。
【図２】ＣＺ法で使用するルツボを再装填する振動フィーダ装置の概略構成図である。
【図３】ＣＺ法で使用するルツボを再装填するキャニスターフィーダ装置の概略構成図である。
【図４】流動性チップを製造する方法で使用するジョークラッシャーの概略側断面図である。
【図５】流動性チップを製造する方法で使用するステップデッキ選別器の概略側断面図である。
【図６】図５のステップデッキ選別器の第２及び第３デッキの拡大側断面図である。
【図７】図５のステップデッキ選別器の第２のステップデッキの概略平面図である。
【図８】図５のステップデッキ選別器の第２デッキの概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
量、比及び割合は全て重量で示し、そうでない場合には明示する。以下は本明細書で使用する定義リストである。
【００１６】
＜定義＞
“Ａ”及び“ａｎ”とはいずれも、一又は二以上を意味する。
【００１７】
“ブラインド（Blinding）”とは、ステップデッキ選別器において２つのデッキ間のギャップが目詰まりし、多結晶シリコン片がギャップを通過できなくなり、そのため、ステップデッキ選別器が選別手段として機能しなくなることを意味する。
【００１８】
“装填最大化（charge maximization）”は、無作為に満たすことによって得られる量以上に溶融物の量を増大する方法によって、鋳型あるいはルツボのような容器を種々のサイズ及び形状を有する多結晶シリコンで満たす工程を意味する。
【００１９】
“充填”は、鋳型あるいはルツボのような容器を多結晶シリコンで満たす工程を意味し、ここで、この多結晶シリコンは溶融され、その後、溶融物の量を増加するためにさらに多結晶シリコンがつぎ足される。
【００２０】
“化学的気相成長法”は、多結晶シリコンを製造するために流動層反応器法を含まない化学的気相成長法を全て意味する。化学的気相成長法の例としては、ジーメンス方式の成長法がある。
【００２１】
“細分化する”は、破砕し、切断し、あるいはすり砕いて小さな粒子にすることを意味する。細分化には、多結晶ロッドを破片まで小さくするいかなる方法も含み、ロッドを切断してからそれらを種々の方法で破砕することには限定しない。
【００２２】
“制御された粒度分布（制御粒度分布）”は、粒子群において少なくとも７５％の粒子が特定の範囲の粒度を有することを意味する。例えば、４ｍｍから１２ｍｍの制御された粒度とは少なくとも７５％の粒子が４ｍｍから１２ｍｍの範囲にあり、残りの最大２５％までの粒子が４ｍｍから１２ｍｍの範囲外にあることを意味する。
【００２３】
“ドナー”は、シリコンへ電子を供与する原子を意味する。ドナーにはアンチモン、砒素及び燐が含まれる。
【００２４】
“流動性”は、装置に振動エネルギーを付与して粒子同士が結合した網状構造を形成するのを抑制するときを含めて、粒子同士が結合することなく、多数の固体粒子について移送装置を通過して移動する能力を意味する。
【００２５】
“流動性チップ”は、低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン粒子で構成される多結晶シリコン粒子群であって、制御粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン粒子群を意味する。
【００２６】
“粒状”及び“顆粒”はいずれも、流動層法によって製造されかつ６ｍｍ若しくはそれ以下の粒度を有する多結晶シリコン粒子を意味する。顆粒は通常球状若しくはほぼ球状である。
【００２７】
“ヒール”は容器に残ったある量のシリコンを意味する。残留物は、インゴットをルツボから引き上げた後にルツボに残ったシリコンの塊、及び、充填前の容器内の装填物を溶融することで生じる溶融シリコンの塊を含む。
【００２８】
“粒度”は、粒子上の２点の間の最長の距離を意味する。例えば、球状粒子の場合には、粒度は直径である。
【００２９】
略記“ｐｐｂａ”は、シリコン原子数に対して１０億分の１の原子数を意味する。
【００３０】
略記“ｐｐｍａ”は、シリコン原子数に対して１００万分の１の原子数を意味する。
【００３１】
＜流動性チップ＞
流動性チップは、制御粒度分布を有する多結晶シリコン粒子群である。制御粒度分布は０．２ｍｍから４５ｍｍでもよいし、あるいは、１ｍｍから２５ｍｍでもよいし、あるいは、１ｍｍから２０ｍｍでもよいし、あるいは、３ｍｍから２０ｍｍでもよいし、あるいは、４ｍｍから１２ｍｍでもよいし、あるいは、４ｍｍから１０ｍｍでもよいし、あるいは、１ｍｍから１２ｍｍでもよいし、あるいは、１ｍｍから８ｍｍでもよい。しかしながら、精確に制御される粒度分布では、流動性チップが使用される方法と流動性チップを供給するのに用いられる装置とを含む種々の因子に基づいて選択する。例えば、ＣＺ法あるいは電子グレード用途又はその両方で使用される流動性チップでは制御粒度分布は２ｍｍから４５ｍｍでもよい。また、鋳造法のような太陽電池グレード用途に使用される流動性チップでは、制御粒度分布は０．２ｍｍから４５ｍｍでもよい。
【００３２】
用途によっては、制御粒度分布は４ｍｍから１２ｍｍであってもよいし、あるいは、４ｍｍから８ｍｍであってもよいし、あるいは、４ｍｍから６ｍｍであってもよい。理論によって限定することを意図するものではないが、制御粒度分布を４ｍｍから１２ｍｍの範囲のうちの低めに設定することによって、溶融シリコンを収容しているルツボに流動性チップを加えるときのはね散りが最小になると考えられている。また、用途によっては、制御粒度分布は９ｍｍから１２ｍｍであってもよいし、あるいは、１０ｍｍから１２ｍｍであってもよい。理論によって限定することを意図するものではないが、制御粒度分布を４ｍｍから１２ｍｍの範囲のうちの低めに設定することによって、少なくとも部分的に固化したヒールを含むルツボに流動性チップを加えるときのはね散りが最小になると考えられている。
【００３３】
本明細書で開示した範囲は、範囲自体を開示するだけでなく、範囲の境界も含めて、その範囲に包含されるいかなる範囲をも開示するものである。例えば、４ｍｍから１２ｍｍの範囲の開示には、４ｍｍから１２ｍｍの範囲だけでなく、４ｍｍも５ｍｍも７ｍｍも１１ｍｍも１２ｍｍもその他この範囲の中に含まれる他の数値も含まれる。また、例えば、４ｍｍから１２ｍｍの範囲の開示には、４ｍｍから８ｍｍも、９ｍｍから１０ｍｍも、９ｍｍから１２ｍｍも、１０ｍｍから１２ｍｍも、その他その範囲の中に含まれる他の部分範囲と同様に含まれるし、また、ここで開示した範囲と等価な範囲も同様に含まれる。
【００３４】
流動性チップのモルフォロジィは通常非球状である。正確なモルフォロジィは流動性チップを作るのに用いる方法に依存する。例えば、ここで開示した方法、欧州特許出願公開第０５３９０９７号明細書等において開示されたような低汚染衝撃工具で叩いて多結晶シリコンロッドを手作業で壊すことによって流動性チップを製造すると、モルフォロジィは不規則になる。
【００３５】
流動性チップは、ホウ素、ドナー、燐、炭素及び全ての金属のバルク不純物を低レベルでしか有さない。バルク不純物のレベルは０．２ｐｐｍａより小さいかあるいはそれと等しくてもよく、又は、０．０３ｐｐｍａより小さいかあるいはそれと等しくてもよく、又は、０．０２５ｐｐｍａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。ホウ素のレベルは０．０６ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。しかしながら、用途によっては、例えば、ホウ素をドーパントとして用いる場合等では、ホウ素のレベルは２０ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよく、又は、５ｐｐｂａから２０ｐｐｂａの範囲でもよい。
【００３６】
ドナーのレベルは０．３０ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。流動性チップは、０．０２ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいか、又は、０．０１５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいレベルの燐を有してもよい。炭素のレベルは０．１７ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。バルク金属不純物の全レベルは４．５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよく、又は、１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。バルク金属不純物には、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ及びＮｉが含まれる。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＣｒを有してもよい。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＣｕを有してもよい。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＦｅを有してもよい。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＮｉを有してもよい。
【００３７】
バルク金属不純物は、米国特許第４，９１２，５２８号明細書、米国特許第５，３６１，１２８号明細書、及び米国特許第５，４３６，１６４号明細書で開示されたフロートゾーン法や本明細書の例３で示した方法のような公知の方法によって測定することができる。
【００３８】
流動性チップは低レベルの全表面不純物を有する。表面不純物の全レベルは３０ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよく、又は、１５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよく、又は、４．５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。表面不純物にはＣｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｗ及びＺｎが含まれる。
【００３９】
図４で示したようなジョークラッシャーと図５から図８で示したようなステップデッキ選別器とを用いて以下に記載した方法によって流動性チップを製造すると、流動性チップはさらに少ない量の表面不純物を有し得る。例えば、流動性チップは、０．０６ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．０２ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．００４ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量のＣｒを有し得る。流動性チップは、０．１５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．０３ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．０２ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量のＣｕを有し得る。流動性チップは、１８ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、１０ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、９ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、７ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量のＦｅを有し得る。流動性チップは、０．９ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．８ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．４ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量のＮａを有し得る。流動性チップは、０．１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．０７ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．０４ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０ｐｐｂａのＮｉを有し得る。流動性チップは、０．６ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．４ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量、又は、０．３ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しい量のＺｎを有し得る。
【００４０】
表面の純度は、米国特許第５，８５１，３０３号明細書で開示された方法のような公知の方法によって測定することができる。
【００４１】
流動性チップは低レベルのダストも有し得る。理論によって限定することを意図するものではないが、流動性チップをルツボに加えると、低レベルのダストが溶融を容易にし、結晶転位速度を低下させると思われる。
【００４２】
流動性チップは残留気体の含有量が低いことがあり得る。流動性チップは水素を全く含まないか、あるいは、流動層法によって製造した顆粒より少ないレベルの水素しか含まないことがあり得る。流動性チップの水素含有量は、０から３６００ｐｐｂａ、あるいは、０から１３００ｐｐｂａ、あるいは、０から８００ｐｐｂａ、あるいは、８００から１３００ｐｐｂａであることがあり得る。流動性チップは低レベルの塩素を含み得る。流動性チップの塩素含有量は、０から３００ｐｐｂａ、あるいは、２０から１２０ｐｐｂａ、あるいは、２５から１１０ｐｐｂａ、あるいは、３０から１００ｐｐｂａ、あるいは、５０から６５ｐｐｂａであることがあり得る。
尚、本発明の流動性チップは、０．０３ｐｐｍａを超えないレベルのバルク不純物と１５ｐｐｂａを超えないレベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成される多結晶シリコン片群であって、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群のみから成るのが好ましい。
【００４３】
＜流動性チップを製造する方法＞
流動性チップは：
ａ）多結晶シリコンロッドを破砕し又は切断する段階と；
ｂ）段階ａ）の生成物を選別して粒度分布を制御する段階と；
任意で、ｃ）段階ａ）あるいは段階ｂ）またはその両方の段階での生成物を表面清浄化処理する段階；を含む方法によって製造してもよい。
【００４４】
流動性チップ生成物は、上述の方法にさらに：
ｄ）段階ａ）、段階ｂ）、又は段階ｃ）の生成物を包装する段階；を含む方法によって製造することができる。
【００４５】
また、流動性チップは：
ａ）多結晶シリコンロッドを細分化する段階と；
ｂ）段階ａ）の生成物を選別して粒度分布を制御する段階と；
ｃ）段階ａ）あるいは段階ｂ）またはその両方の段階での生成物から不純物を除去する段階；を含む方法によって製造してもよい。
【００４６】
流動性チップ生成物は上述の方法にさらに：
ｄ）段階ａ）、段階ｂ）又は段階ｃ）の生成物を包装する段階と；を含む方法によって製造することができる。
【００４７】
＜多結晶シリコンの製造＞
多結晶シリコンロッドは公知の方法で製造することができる。例えば、高純度の塩素ガスあるいはシランガスの加熱基板上への化学的気相成長を含む化学的気相成長法によって多結晶シリコンロッドを製造することができる。「半導体シリコン技術ハンドブック（Handbook of Semiconductor Silicon Technology）」（ウイリアム  オマラ（William C.O’Mara）、ロバート  へリング（Robert B.Herring）及びリー  フント（Lee P.Hunt）編著、ノイス出版、パークリッジ、ニュージャージー州、米国、１９９０年）の第２章第３９−５８頁を参照されたい。
【００４８】
＜多結晶シリコンの細分化＞
多結晶シリコンロッドは、例えば、鋸で切断することによって、又は、欧州特許出願公開第０５３９０９７号明細書に開示されたような低汚染衝撃工具で叩くことによって細分化することができる。または、ジョークラッシャーによって多結晶シリコンロッドを細分化してもよい。または、多結晶シリコンロッドは低汚染衝撃工具で叩くことによって細分化し、その結果細分化されたロッドをさらにジョークラッシャーによってさらに細分化してもよい。また、多結晶シリコンロッドを鋸で切断することによって細分化し、次いで、低汚染衝撃工具で叩き、ジョークラッシャーによってさらに細分化してもよい。適当なジョークラッシャーの例を図４に示す。ジョークラッシャー４００は固定顎板４０２を搭載したフレームアセンブリ４０１を備えている。可動顎板４０３が固定顎板４０２に対面している。顎板４０２及び４０３の間には顎空洞４０４が形成している。多結晶シリコンはホッパー４２５から顎空洞４０４へ移送することができる。
【００４９】
可動顎板４０３はピットマンキャリヤアセンブリ４０５に備え付けられている。ピットマンキャリヤアセンブリ４０５は、一端で偏心軸４０７を、他端でテンションロッドピン４０８を囲繞するピットマンベアリング４０６に結合されている。偏心軸４０７はフライホイール４０９に備え付けられている。モータ４１０がフライホイール４０９の回りのベルト４１１を駆動する。フライホイール４０９は偏心軸４０７を回転させて、固定顎板４０２に対して楕円状の動きで可動顎板４０３を動かす。回転速度は３００から４００回／分（r.p.m）でもよい。モータ４１０はベースに備え付けられている。可動顎板４０３の動きによって、顎空洞４０４内の多結晶シリコンを砕く。得られた多結晶シリコン片の粒度は多結晶シリコン片について十分に低減されているので、放出スロット４１８を通って顎空洞を出る。
【００５０】
ロッドピン４０８に張力を付与するために、水平バネアセンブリがテンションロッド４１３を備えている。このテンションロッドは、調整ホイール４１４、外側バネカラー４１５、テンションバネ４１６、及び内側バネカラー４１７を通って延在している。外側バネカラー４１５に備え付けられた調整ホイール４１４は回転して、テンションバネを調整することができる。ピットマン４０５をトグルプレート４２４に接触させて保持するのに水平バネアセンブリを用いることができる。
【００５１】
垂直アセンブリは、調整ホイール４２０とクロス棒４２１とを介して延在するくさび型調整ロッド４１９を備えている。調整くさび４２２はベアリングくさび４２３に備え付けられている。トグルプレートベアリングくさび４２３はトグルプレート４２４に備え付けられている。トグルプレート４２４は、テンションロッドピン４０８の上のピットマンキャリヤアセンブリ４０５に備え付けられている。この垂直アセンブリは放出スロット４１８の幅を調整するのに用いることができる。（ベアリングくさび４２３の溝の中の）トグルプレート４２４の位置によって、ピットマン４０５の動き及び可動顎板４０３の底部の動きが決まる。
【００５２】
多結晶シリコンはホッパー４２５からジョークラッシャー４００へ供給することができる。多結晶シリコンはジョークラッシャー４０にかけられると、可動顎板４０３によってより小さい多結晶シリコン片に分割される。多結晶シリコン片は、ダストから、塊、破片、薄片、特大チャンクとサイズ変更が可能である。多結晶シリコン片の粒度分布は、破砕空洞４０４において放出スロット４１８の幅と滞留時間とを含む種々の因子に依存する。
【００５３】
顎板４０２，４０３は、多結晶シリコンより大きいか又はそれに匹敵する硬さを有する材料のような、シリコンの汚染物を最小にする材料から成る。顎板は、タングステンカーバイド、コバルトバインダーを含むタングステンカーバイド、ニッケルバインダーを含むタングステンカーバイド、Ｃｒ2Ｃ3、ＮｉＣｒバインダーを含むＣｒ2Ｃ3、又はこれらの組合せから成ってもよい。タングステンカーバイド含有材料を使用することによって、細分化工程によってシリコンに混入する鉄の汚染物のレベルを低減させることができる。多結晶シリコンロッドあるいは過大寸法多結晶シリコン片又はその両方を供給するホッパー４２５と、ジョークラッシャー４００からの放出シュート（図示せず）とは、顎板４０２，４０３と同じ構成材料あるいはシリコンの汚染物を最小にする他の構成材料から構成するか、あるいは当該材料でライニングしたものであってもよい。このような構成材料には、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、二フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、テフロン（登録商標）、タングステンカーバイド、シリコン、及び、セラミックが含まれる。
【００５４】
所望の形状分布若しくは上述の粒度分布またはその両方を得るために、あるいは、過大寸法（大きすぎる）多結晶シリコン片をリサイクルするために、又はその両方のために、多数のジョークラッシャーを直列に配置して用いてもよいことは当業者であれば認識するだろう。シリコンに接触する細分化装置の構成部分の材料がシリコンの汚染物を最小にする材料を含んでいる場合には、「粒子工学入門（Introduction to Particle Technology）」（ジョン・ワイリー＆サン社、ニューヨーク州、１９９９年４月）の第１０章第２４１−２６３頁に開示されているジョークラッシャー、ジャイレートリー・クラッシャー、クラッシングロール装置、コーン・クラッシャー、及び、テーブル型フライス盤のような従来の装置が本発明でも使用できることは当業者であれば認識するだろう。好適なジョークラッシャーとしては、米国ペンシルバニア州ダンビルのメッツォ・ミネラル工業（Metso Minerals Industories）株式会社から販売されているモース・ジョークラッシャー（Morse Jaw Crushers）を用いることができる。
【００５５】
本発明の方法において、ジョークラッシャーと併せて、又はその代わりに、他の従来の細分化装置を用いてもよいことは当業者であれば認識するだろう。好適な細分化装置は、米国特許第４，８１５，６６７号明細書、米国特許第５，３４６，１４１号明細書、米国特許第５，４６４，１５９号明細書、欧州特許第０５７３８５５号明細書、日本国特許第０２５６５７５９号及び日本国特許第５８１４５６１１号公報において開示されている。
【００５６】
＜多結晶シリコン片の選別＞
シリコンに接触する選別装置の一部が上述のようなシリコンの汚染物を最少にする構成材料から成ると仮定すると、多結晶シリコン片（破砕ロッド）は、米国特許第５，１６５，５４８号明細書で開示された回転式シリコンスクリーンや、米国特許第３，９０５，５５６号明細書、第５，０６４，０７６号明細書若しくは第５，７９１，４９３号明細書のいずれかに開示された選別装置のような装置を用いて、又は、手作業で選別することができる。
【００５７】
また、多結晶シリコン片は、ステップデッキ選別器を含む装置を用いて選別してもよい。多結晶シリコン片を選別する装置は、
Ｉ）振動モータアセンブリと、
ＩＩ）振動モータアセンブリスに備え付けたステップデッキ選別器と、
を備える。
【００５８】
ステップデッキ選別器は、
ｉ）第１デッキであって、
ａ）溝形成領域への多結晶シリコン片投入口を備え、
ｂ）前記溝形成領域は、多結晶シリコン片投入口から延在しあるいは多結晶シリコン片投入口の下流に延在しており、かつ、各溝が尾根部と谷部とを備えており、
ｃ）投入口の下流に形成され、溝の尾根部の方が溝の谷部よりも第１デッキと最終デッキとの間の第１ギャップを越えて突出するように傾斜が設けられている第１デッキ出口端、を備えた第１デッキと、
ｉｉ）第１ギャップの下流でかつ第１デッキの下方に配置された最終デッキであって、
ａ）多結晶シリコン片投入口と、
ｂ）多結晶シリコン片投入口から延在しあるいは多結晶シリコン片投入口の下流に形成された溝形成領域であって、各溝が尾根部と谷部とを備えてなる溝形成領域と、
ｃ）多結晶シリコン片用の出口と、を備えた最終デッキと、
ｉｉｉ）第１ギャップを抜けて落ちた多結晶シリコン片を収集するために第１ギャップの下に設けられた収集容器と、
ｉｖ）第１ギャップを抜けずに落ちなかった過大寸法多結晶シリコン片を収集するために最終デッキの出口の下に設けられた過大寸法多結晶シリコン片用収集容器と、
を具備している。
【００５９】
ステップデッキ選別器は第１デッキと最終デッキとの間の一又は二以上の追加デッキを備えてもよく、各追加デッキは、
ａ）多結晶シリコン片投入口と、
ｂ）多結晶シリコン片投入口から延在しあるいは多結晶シリコン片投入口の下流に延在した溝形成領域であって、各溝が尾根部と谷部とを備えてなる溝形成領域と、
ｃ）追加デッキ出口であって、溝の尾根部の方が溝の谷部よりも出口端でのギャップを覆って突出するように出口端に傾斜が設けられている追加デッキと、を備えている。
【００６０】
多結晶シリコンの選別装置はさらに、ｉｉｉ）の収集容器の下に重量計若しくは第１ギャップの下流に配置されたダスト除去装置あるいはその両方、又は、必要以上の実験をすることなく当業者に可能なそれらの変形装置を備えてもよい。多結晶シリコン片を選別するために一以上のステップデッキ選別器を直列にして用いることができることは、当業者であれば認識するだろう。
【００６１】
多結晶シリコン片を選別しかつステップデッキ選別器を含む装置の例を図５から図８に示す。図５は装置の側面図である。ステップデッキ選別器５００は、多結晶シリコン片用の投入口５０２を有する。振動モータアセンブリ５０１が多結晶シリコン片を、第１デッキ５３１を横切るように移動させる。多結晶シリコン片はまず、矢印５０４で示した空気の流れによってダストが除去されている流動層領域５０３を通過し、穿孔板５０５を通ってダスト収集器５３２まで進んでいく。多結晶シリコン片は流動層領域５０３を通過して溝形成領域５０６まで移動する。多結晶シリコン片は、サイズ及び形状に依存して、溝５１２（図６から図８で図示）の谷部５２０の中へ収まるか又は溝５１２の尾根部５１９の頂部に残る。多結晶シリコン片が第１デッキ５３１の端まで達すると、ギャップ５０７より小さい多結晶シリコン片はギャップ５０７を抜けてコンベヤ５０８上に落ちる。落ちた多結晶シリコン片は、多結晶シリコン小片５０９用の収集容器まで運ばれる。大きめの多結晶シリコン片はギャップを超えて通過し、第２デッキ５１０上に落ちる。
【００６２】
図７は第２デッキ５１０の平面図、図８はＡ−Ａ線に沿った第２デッキの断面図である。第２デッキ５１０の頂部には複数の溝５１２が存在する。各溝５１２は尾根部５１９と谷部５２０とを有する。溝５１２は半円状である。側壁５３０は、多結晶シリコン片が第２デッキ５１０の側部から落ちるのを防止するために尾根部５１９を超えて延びている。多結晶シリコン片は第２デッキ５１０の投入口端５１１から第２デッキ５１０の出口端５１８まで移動する。
【００６３】
図６は、第２デッキ５１０、第３デッキ及びそれらの間のギャップ５１６の断面図である。第２デッキ５１０の投入口端５１１は水平に対して直交する。溝５１２は第２デッキ５１０の頂部に切り込まれている。塊５１３及び破片５１４のような多結晶シリコン片は溝の谷部５２０に載ることになる。薄片５１５のような多結晶シリコン片は溝５１２の尾根部５１９の頂部に載るだろう。第２デッキ５１０の出口端５１８は、溝５１２の尾根部５１９が溝５１２の谷部５２０よりもギャップ５１６を超えて突出するように傾斜が設けられている。第２デッキ５１０が振動すると、塊５１３はギャップ５１６を抜けて落ち、他方、破片５１４及び薄片５１５は出口端５１８から転げて、ギャップ５１６を超え、第３デッキ５１７へ運ばれる。理論によって限定することを意図するものではないが、第２デッキ５１０の出口端５１８の傾斜角はブラインド効果をできるだけ小さくするものである。デッキは出口で薄く形成してさらにブラインド効果を小さくするものである。
【００６４】
ステップデッキ選別器５００は、多結晶片５１３、５１４及び５１５を、デッキ５３１、５１０、５１７、５３３、５２１、５２３及び５２５の間のギャップ５０７、５１６、５１８、５３４、５２２及び５２４のサイズに基づいた制御粒度分布に分離する。ギャップ５０７、５１６、５１８、５３４、５２２及び５２４は、運搬方向にサイズが増大している。小さめの多結晶シリコン片は小さい方のギャップ５０７、５１６及び５１８を通って落ち、小さめの多結晶シリコン片用の収集容器５０９に収集される。大きめの多結晶シリコン片は大きい方のギャップ５３４、５２２及び５２４を通って落ち、大きめの多結晶シリコン片用の収集容器５２６に収集される。過大寸法多結晶シリコン片は、過大寸法多結晶シリコン片用の収集容器５２７においてステップデッキ選別器５００の端部で収集される。過大寸法多結晶シリコン片は細分化装置にリサイクルすることができる。異なる制御粒度分布を有する多結晶シリコン片が、ギャップサイズ、収集容器の数及び多結晶シリコン片を収集容器を移動するコンベヤの数と位置を変えることによって、デッキ間のギャップを介してステップデッキ選別器の種々のデッキから引き落とされることは当業者ならば認識するだろう。
【００６５】
バッグのような収集容器５０９、５２６、５２７を直接充填するために、又は、所定の充填重量に達すると移動を止めて収集容器を変更するために、重量計５２８を振動フィーダ５０１の制御器に組み込んでもよい。
【００６６】
デッキの数；各デッキの溝の幅、深さ及び形状；デッキ間のギャップのサイズ；収集容器の数を変えて収集される粒度分布を調整することは当業者であれば、理解するだろう。溝は異なる幅、深さ及び形状を有してもよい。溝は例えば、三角状、台形状又は半円状であってもよい。
【００６７】
多結晶シリコンを細分化するために使用する装置と同様に、選別に用いる装置の多結晶シリコン片に接触する部分は、ジョークラッシャー４００について上述した構成部材材料のようなシリコンを汚染しない材料から成る。
【００６８】
さらに、上述のステップデッキ選別器は、デッキのサイズ；各デッキの溝の幅、深さ及び形状；デッキ間のギャップのサイズ；収集容器のサイズを変えることによって、大きめのサイズ（例えば、４５ｍｍ以上）の多結晶シリコン片のような流動性チップ以外の材料を選別するために用いることができることは当業者ならば認識するだろう。
【００６９】
＜オプションとしての汚染物除去＞
上述のようにして得られた制御粒度分布を有する多結晶シリコン片は、任意で汚染物を除去するために磁場に曝してもよい。例えば、汚染物を除去するために多結晶シリコン片を磁石を含むチャンバに通してもよいし、あるいは、磁石を多結晶シリコン片上を通過させてもよい。磁石は希土類磁石あるいは電磁石又はそれらの組合せでもよい。磁石は多結晶シリコン片に直接接触させてもいいし、多結晶シリコン片の近傍にあってもよい。磁石は適当な磁化率を有する微粒子の大部分を除去する。これらの粒子には、鉄やコバルトのような強磁性不純物やタングステンカーバイドのような常磁性不純物、及び、シリコンを細分化し選別するのに用いられる装置の構成材料の生成に用いられる他の強磁性不純物及び常磁性不純物が含まれる。
【００７０】
あるいは、汚染物は、米国特許第３，９０５，５５６号明細書、米国特許第４，１２５，１９１号明細書、米国特許第４，１５７，９５３号明細書、米国特許第４，２５０，０２５号明細書、米国特許第４，３４５，９９５号明細書、米国特許第４，５２５，３３６号明細書、米国特許第５，２９７，７４４号明細書、又は米国特許第５，８３０，２８２号明細書において開示されたような方法によって除去してもよい。汚染物は、磁場を含む方法に加えて、又は、その代わりに、欧州特許第０２１５１２１号明細書に開示されているような化学的方法によって除去してもよい。
【００７１】
出発材料として用いる多結晶シリコンロッドの純度とシリコンを細分化し選別する方法とに依存して、この段階での生成物は、太陽電池グレードの単結晶シリコンウェハーあるいは電子製品グレードの単結晶シリコンウェハーの製造で使用するのに十分な純度を有してもよい。しかしながら、純度が電子製品グレードの用途又はこれらの両用途に対して十分でないなら、シリコンを表面清浄してさらに不純物を除去してもよい。
【００７２】
＜オプションとしての表面清浄＞
多結晶シリコン片は公知の方法で表面清浄することができる。表面清浄は、上述の汚染物除去法に加えて又はその代わりに実施してもよい。例えば、破砕ロッドは米国特許第５，８５１，３０３号明細書に開示された方法、すなわち、破砕ロッドをフッ化水素気体、少なくとも０．５％の過酸化水素を含む水溶液に連続して接触させる段階と、その後破砕ロッドを乾燥する段階とを備えた方法によって清浄にすることができる。あるいは、特開平５−４８１１号公報に開示された方法によって破砕ロッドを清浄にすることができる。あるいはまた、カナダ国特許第９５４４２５号明細書又は米国特許第４，９７１，６５４号明細書に開示されたような異方性エッチングによって破砕ロッドを表面清浄化することができる。他の好適な表面清浄化方法として米国特許第４，５８８，５７１号明細書及び第６，００４，４０２号明細書に開示された方法を含む。
【００７３】
製造された流動性チップはいかなる便利な手段によって、すなわち、手作業で又は自動で流動性チップをポリエチレンバッグに入れることによって包装することができる。
【００７４】
＜流動性チップの使用方法＞
上述の流動性チップは、粒度分布と純度とに依存して、太陽電池グレード用途又は電子製品グレード用途で使用することができる。流動性チップの特別な応用には、初期装荷の最大化や初期装荷の充填のような初期装荷関連の応用や、ＣＺ法のルツボ再装荷や再装荷の最大化及び再装填物の充填のような再装填関連の応用が含まれる。
【００７５】
本明細書に記載したシリコンに加えて、又は、その代わりに、流動性チップを、米国特許第４，１７６，１６６号明細書、米国特許第４，３１２，７００号明細書、米国特許第４，３８２，８３８号明細書、米国特許第４，５７２，８１２号明細書、米国特許第５，２５４，３００号明細書、米国特許第５，４３１，８６９号明細書、米国特許第５，４９２，０７９号明細書、米国特許第５，５１０，０９５号明細書、中国特許第１１７６３１９号明細書、独国特許第４４４１９１１号明細書、欧州特許第０８６９１０２号明細書、欧州特許第００９５７５７号明細書、日本国特許第１０１９００２５号公報、日本国特許第１１１１６３８６号公報、日本国特許第５８０２６０１９号公報、日本国特許第５８０９９１１５号公報、日本国特許第６２１０８５１５号公報、及び日本国特許第９３０１７０９号公報に開示されたような太陽電池鋳造法で使用してもよい。鋳造（キャスティング）は、溶融シリコンを加熱された鋳型に注入する段階あるいはルツボ内の多結晶シリコンを溶融する段階と、シリコンを徐冷し固化する段階とを備えてもよい。
【００７６】
例えば、好適なバッチ鋳造法は：
１）所望の断面形状を画定する壁を備えた鋳型に半導体材料を導入する段階と、
２）半導体材料を溶融する段階と、
３）段階２）の後に半導体材料を固化させて所望の断面形状を有する鋳造インゴットを製造する段階と、を備える。段階２）の実施は、段階１）の前、最中、及び後の何れでもよい。鋳造インゴットは、段階３）の後に鋳型から取り外し、その後この方法を繰り返してもよい。上述の流動性チップを段階１）において鋳型を装填するのに用いてもよい。
【００７７】
また、連続鋳造法を用いることもできる。連続鋳造法は：
１）誘導コイルに配置された無底容器に連続的に供給された半導体材料を溶融する段階と、
任意で、２）精製のために溶融物の表面上に高温プラズマガスを吹きかける段階と、
３）前記無底容器から固化したシリコンを下流へ連続的に放出する段階と、を備える。無底容器の少なくとも軸部は、周方向に離間配置された複数の導電片に分割する。半導体材料は上述の流動性チップを備えてもよい。
【００７８】
また、好適な連続鋳造法に使用する装置は、開放頂部と開放底部とを有する容器状領域を画定するために、側面同士合わさる形で配置された複数の導電部材を備える。装置はさらに、各導電部材に高周波ＡＣ電流を含む手段を備える。容器状領域の開放底部を介して、伸縮式支持部材が設けられている。支持部材は、容器状領域に半導体材料を支持するように機能する。
【００７９】
好適な連続鋳造法は：
１）上述の装置の容器状領域に半導体材料を導入する段階と、
２）半導体材料を溶融する段階と、
３）電流を誘起する手段に電圧を印加して各導電部材に第１の電流を誘起する段階と、
４）第１の電流を用いて半導体材料に第２の電流を誘起する段階であって、前記第２の電流は前記第１の電流の向きに対して実質的に逆向きに流れている段階と、
５）半導体材料が反発して鋳造工程中に導電部材に接触することが回避されるように、第１の電流と第２の電流とを用いる段階と、を備える。
【００８０】
この方法はさらに：
６）支持部材に支持される溶融半導体材料が前記導電部材から反発されることによって溶融半導体材料が鋳造インゴットの中に固化されるように、支持部材を容器状領域から引き離す段階と、
７）容器状領域の上に半導体材料を追加供給する段階と、を備えてもよい。段階１）ないし段階７）は繰り返してもよい。段階１）あるいは段階７）又はその両方の段階で用いる材料は上述の流動性チップを含んでもよい。
【００８１】
流動性チップはシリコンリボンを製造するための定形エッジ薄膜成長法（ＥＦＧ）のような定形成長法で用いてもよい。ＥＦＧ法は、ラベル（H.E.LaBelle.Jr）らによってジャーナル・オブ・クリスタル・グロース（Journal of CrystalGrowth）の第８巻第８−１７頁（１９８０年）に掲載された論文“ＥＦＧ−発明とサファイア成長への応用（EFG The Invention and Application to Sapphire Growth）”や、カリワッド（K.Koliwad）らによって１９８４年４月１５日に“太陽電池についての高速結晶成長及び結晶のキャラクタリゼーションに関わる平板ソーラーアレイプロジェクト研究フォーラムのプロシーディングス（キャサリン・ダマス編、ジェット推進研究所（ＪＰＬ）、カリフォルニア工科大学、パサデナ、カリフォルニア州、米国エネルギー省管轄）”の第２２−２４頁に掲載された論文に記載されている。好適なＥＦＧ法は、ダイのエッジで画定された溶融シリコンのメニスカスからシリコンリボンを引き上げる段階を加えてもよい。リボンの寸法はメニスカスで制御する。リボンの製造速度と装置の熱バランスは慎重に制御する。
【００８２】
流動性チップは、日本国特許第１０１８２１２４号公報や１９７５年にパーガモン・プレス（Pergamon Press, Ltd.、オックスフォード）から発行されたクリスタル・グロース（Crystal Growth）（ブライアン・パンプリン（Brian R.Pamplin）編）の第９章第３４３−３４４頁に掲載された論文“成長、測定及び結晶成長環境の制御”に開示されているような誘導プラズマ法で用いてもよい。誘導プラズマ法の例として、例えば、４メガヘルツ（ＭＨｚ）以上の高周波プラズマトーチを用いてシリコン粒子を溶融する。トーチは、アルゴンのような不活性ガスを陰極と陽極との間に加えた高周波電界に通してイオン化することによって生成する。一旦、アルゴン流をイオン化して高温プラズマにすると、粉状のシリコンはホッパーからプラズマジェットへ共通供給することができる。シリコンはジェット噴射ゾーン内で溶融し、溶融シリコンは水冷型ルツボへ又は成長中の結晶シリコンボディ上へ向けることができる。プラズマトーチ空洞用の適したサイズ範囲の流動性シリコンチップは、このような方法のためのシリコン源として用いることができる。
【００８３】
流動性チップは、米国特許第５，４５４，４２４号明細書や日本国特許第６２２６０７１０号公報に開示されているような電子ビーム溶融法において用いてもよい。電子ビーム溶融法の実施例では、電子ビームで多結晶シリコンを走査することによって多結晶シリコンを溶融する段階と、生成した溶融シリコンを本明細書に記載した鋳造法のいずれかによって鋳造する段階とを備える。多結晶シリコンは流動性チップを含んでもよい。
【００８４】
流動性チップは、熱交換法（ＨＥＭ）において使用してもよい。ＨＥＭ炉は、ルツボの底に結合されたヘリウム熱交換器を用いて加熱要素で囲繞されたルツボを収容するチャンバを備えてもよい。多結晶シリコンは、ルツボを充填するために種結晶の最上部に載置する。チャンバを排気し、加熱要素を加熱してシリコンを溶融する。種結晶は、熱交換器にヘリウムガスを流すことによって溶融するのが回避される。ガス流を徐々に増加すると、熱交換器の温度が低下してシリコンが徐々に固化し、結晶は種結晶の外側に成長していく。溶融シリコンの温度は加熱要素によって制御する；しかしながら、固体結晶の温度は熱交換器によって独立に制御される。加熱及び冷却の両方を二元制御することによって、結晶成長プロセスの固体−液体界面の位置及び移動の制御が可能となる。ＨＥＭという語は、結晶系（Crystal Systems；国立再生可能エネルギー研究所、ゴールデン、コロラド州）に発表された論文“ＨＥＭシリコン”、及び、フェデレイック・シュミッド（Federick Schmid）及びチャンドラ・カタック（Chandra P.Khattak）による論文“光電池用のシリコンウェハ切断に要するコスト（オプティカル・スペクトラ（Optical Spectra）、１９８１年５月）”で用いられている。
【００８５】
流動性チップを、米国特許第４，６８９，１０９号明細書に開示されたようなストリングリボン法で用いてもよい。ストリングリボン法の実施例では：
１）２つのストリングと種結晶とを浅いシリコン溶融物から垂直に引き上げる段階と、
２）ストリングと種結晶とを溶融シリコンで濡らし、ストリング間のスペースを充填する段階と、
３）段階２）の生成物を冷却してシリコンリボンを作製する段階と、を備えてもよい。ストリングリボン法は連続であり、最初に溶融物を装填し、流動性チップで再装填することができる。
【００８６】
流動性チップは、米国特許第４，０９５，３２９号明細書、米国特許第４，３２３，４１９号明細書、米国特許第４，４４７，２８９号明細書、米国特許第４，５１９，７６４号明細書、米国特許第４，５６１，４８６号明細書、米国特許第４，５６１，７１７号明細書、米国特許第５，１７８，８４０号明細書、独国特許第３２１０４９２号明細書、欧州特許第００７９５６７号明細書、及び日本国特許第６１６８８９８号公報に開示された方法のような、基板上でシリコンを鋳造する方法で用いてもよい。方法の一実施例は：
１）多結晶シリコンを溶融してルツボに溶融シリコン溜まりを供給する段階と、
２）ルツボからの溶融シリコンを基板上につけて、それによってシリコンウェハーを形成する段階とを備える。基板は溶融シリコンを通過して移動することができ、例えば、基板は回転するウェハーチャック又は他の移動基板であってもよい。あるいは、基板は静止し、その上に溶融シリコンを供給してもよい。流動性チップはルツボを装填若しくは再装填又はその両方に用いてもよい。
【００８７】
流動性チップは、米国特許第５，００６，３１７号明細書、及び米国特許第５，４９９，５９８号明細書に開示されたような焼結方法で使用してもよい。この焼結方法の一実施例は、
１）容器を多結晶シリコン片で充填する段階と、
２）容器を局所的な加熱領域で局所的に加熱して多結晶シリコン片の一部を溶融して焼結部分と溶融部分とを形成する段階と、
３）局所的な加熱領域を容器の長軸方向に移動させて、溶融部分の固化と、焼結部分の溶融と、新しい焼結部分の形成とを交互に行い；それによって容器内にシリコンインゴットを形成する段階とを備えている。
【００８８】
流動性チップは、クリスタル・グロース（Crystal Growth；ブライアン・パンプリン（Brian R.Pamplin）編、パーガモン・プレス（Pergamon Press, Ltd.）、オックスフォード、１９７５年）の第１３章第４９７−５５５頁に掲載された論文“結晶引き上げ（Crystal Pulling）”に開示されているような種々の結晶引き上げ法において用いてもよい。その中には、台座法、冷炉法及び冷却ルツボ法のようなルツボ及びルツボフリー法を用いるＣＺ法を含んでもよい。他の冷却ルツボ法が、シスゼック（T.F.Ciszek）による論文“シリコン光電池材料製造についての冷却ルツボ技術の応用（Some Applications of Cold Crucible Technology for Silicon Photovoltaic Material Preparation）（ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイアティ（Journal of the Electrochemical Society）、第１３２巻第４号、１９８５年４月）”において開示されている。
【００８９】
本発明はさらに、ＣＺ法で用いられるルツボを再装填する方法に関するものである。本方法は、ルツボから少なくとも一のインゴットを引き上げる段階とルツボを再装填するためにルツボに流動性チップを装填する段階とを備える。
【００９０】
図１は、本発明を用いることができるＣＺ装置１００の一例を示すものである。装置１００は、引き上げチャンバ１０２の下に成長チャンバ１０１を備える。この成長チャンバ１０１は真空バルブ１０３によってチャンバ１０２と絶縁可能とされている。成長チャンバ１０１はシャフト１０５上に搭載されたルツボ１０４を収容している。シャフト１０５は、該シャフト１０５及びルツボ１０４を回転させるためのモータ１０６に回転可能に接続されている。ルツボ１０４は、該ルツボ１０４の回りにホットゾーン１１４を形成するヒーター１０７によって囲繞されている。ルツボ１０４は溶融シリコン１０８を収容している。インゴット１０９は、種１１０を溶融シリコン１０８に浸漬し、次いで種１１０とインゴット１０９とを上方へ引き上げることによってルツボ１０４から引き上げる。種１１０とインゴット１０９とはルツボ１０４と逆方向に回転する。種１１０は種支持ケーブル１１１に取り付けている。種支持ケーブル１１１は引き上げ機構１１２によって上方へ引き上げられる。引き上げ機構１１２には結晶重量読出装置１１３を取り付けてもよい。
【００９１】
インゴットは成長チャンバに空気を入れないでＣＺ装置から取り出す。流動性チップはインゴットを引き上げ中又は引き上げ後に加えることもできる。流動性チップは連続モードでもバッチモードでも加えることができる。
【００９２】
流動性チップは、成長チャンバが真空下あるいは不活性ガス雰囲気下又はその両方の下にある場合に、ルツボに加える。
【００９３】
流動性チップはルツボが熱いうちにルツボに加える。理論によって限定することを意図するものではないが、ルツボの温度が下がりすぎたら、ルツボが破損することがあることは考えられる。
【００９４】
流動性チップは、シリコンヒールに汚染物を付けないようにルツボに加えることができる。
【００９５】
流動性チップは、バッチモードでも連続モードでもルツボに加えることができる。流動性チップは、溶融シリコンあるいは少なくとも部分的に固化しているシリコンヒールを収容しているルツボに加えることができる。流動性チップは種々のフィーダ装置を用いて加えることができる。
【００９６】
図２は、図１で示したようなＣＺ法で用いられるルツボ１０４を再装填する振動フィーダ装置２００を示している。振動フィーダ装置２００は、流動性チップ２０２を収容するホッパー２０１を備える。ホッパー２０１は、流動性チップ２０２を投入することができる投入口２０３と、流動性チップ２０２が供給トレイ２０５に抜けて出ていく出口２０４とを有する。供給トレイ２０５は、該供給トレイ２０５を振動させる振動フィーダ２０６に取り付けられている。流動性チップ２０２は、出口２０４から出た後、供給トレイ２０５に沿って、供給トレイ２０５の端部からＣＺ装置の成長チャンバ１０１へ延びる供給管２０７へ移動する。供給管２０７の端部に取り付けられたランス２０８は、供給管２０７の端部からルツボ１０４まで延びている。投入口２０３，ホッパー２０１、振動フィーダ２０６及び供給管２０７の少なくとも投入口は、真空を維持することができるハウジング２０９内に取り付けられている。ルツボ１０４からインゴット（図示せず）を引き上げる間、ハウジング２０９を成長チャンバ１０１から隔離するために、供給トレイ２０５の端部と供給管２０７の投入口とに装填隔離ロック２１０が備えられている。
【００９７】
流動性チップは：
ｉ）流動性チップを収容しているホッパーを真空に引くかあるいは該ホッパーに不活性ガスを入れるか又はその両方を行う段階と、
ｉｉ）ホッパーからフィード装置へ流動性チップを供給する段階と、
ｉｉｉ）振動フィーダ装置の全てあるいはその一部を振動させ、それによって流動性チップをフィード装置を介してルツボまで移動する段階と、
を備えた方法において、振動フィーダ装置を用いてルツボに加えることができる。
【００９８】
ホッパーへの不活性ガス注入は、ホッパーを真空にし、ホッパーを半導体グレードのアルゴン、ヘリウムあるいは窒素のような不活性ガスで少なくとも一度パージすることによって実施することができる。
【００９９】
フィード装置は供給管と、任意でホッパーから供給管までの供給トレイと、任意で供給管からルツボまでのランスとを備える。流動性チップを移動するために、ホッパー、供給トレイ、供給管、ランス又はそれらの組合せを振動させることができる。
【０１００】
段階ｉｉｉ）は、流動性チップの共鳴周波数で振動フィーダ装置の全てあるいはその一部を振動させることによって実施することもできる。
【０１０１】
流動性チップはバッチモードでルツボに加えることができる。流動性チップは、少なくとも部分的に固化したヒールを収容しているルツボに加えることができる。流動性チップは、キャニスターフィーダ装置（例えば、米国特許第５，４８８，９２４号明細書、及び、ダウド（Daud,T）及びカチャール（Kachare,A）による論文“光電池モジュールについての改良型チョクラルスキー法シリコン成長技術（Advanced Czochralski Silicon Growth Technology for Photovoltaic Modules）（DOE/JPL-1012-70、Distribution Category UC-63b、5101-2-7平板ソーラーアレイプロジェクト、ＪＰＬ出版８２−３５、１９８２年９月１５日）参照）を用いて加えることができる。
【０１０２】
図３は、図１で示したようなＣＺ法で使用されるルツボ１０４を再装填するキャニスターフィーダ装置３００の一実施例を示すものである。キャニスターフィーダ装置３００は、流動性チップ３０２で充填されたキャニスターあるいはホッパー３０１を備える。キャニスタ３０１は、ＣＺ法のための引き上げチャンバ内に位置している。引き上げチャンバ１０２は閉鎖して排気される。キャニスター３０１はケーブル３０３に取り付けられる。ケーブル３０３は、キャニスター３０１をルツボ１０４近傍まで、すなわち、ルツボ１０４内のヒール３０５の少なくとも部分的に固化した表面３０４の上のレベルまで降下する。キャニスター３０１はキャニスター３０１の出口に取り付けられたコーン３０６を有する。機構３０７がコーン３０６を下方へ、ルツボ１０４内のヒール３０５の少なくとも部分的に固化した表面３０４に近接するレベルではあるがその上のレベルまで降下する。これによって、流動性チップ３０２がキャニスター３０１から出ていくことが可能となり、ルツボ１０４内のヒール３０５の少なくとも部分的に固化した表面３０４上に落ちる。
【０１０３】
流動性チップは：
任意で、ａ）ルツボ内のヒールを少なくとも部分的に固化する段階と、
ｂ）キャニスターを流動性チップで充填する段階と、
ｃ）キャニスターを真空に引く段階と、
ｄ）キャニスターをヒールの上の高さまで移動させる段階と、
ｅ）キャニスターを開口して流動性チップがキャニスターを放出してルツボに入れる段階と、
ｆ）ルツボが所望の深さに充填されるまで段階ｂ）、ｃ）、ｄ）及びｅ）を繰り返す段階と、備えた方法でキャニスターフィーダ装置を用いてルツボに加えることができる。
【０１０４】
米国特許第３，９９８，６８６号明細書、米国特許第４，００２，２７４号明細書、米国特許第４，０９５，３２９号明細書、米国特許第４，１７６，１６６号明細書、米国特許第４，３１２，７００号明細書、米国特許第４，３２３，４１９号明細書、米国特許第４，３８２，８３８号明細書、米国特許第４，３９４，３５２号明細書、米国特許第４，４４７，２８９号明細書、米国特許第４，５１９，７６４号明細書、米国特許第４，５５７，７９５号明細書、米国特許第４，５６１，４８６号明細書、米国特許第４，５７２，８１２号明細書、米国特許第４，６６１，３２４号明細書、米国特許第４，６８９，１０９号明細書、米国特許第４，９６８，３８０号明細書、米国特許第５，００６，３１７号明細書、米国特許第５，０８０，８７３号明細書、米国特許第５，０９８，２２９号明細書、米国特許第５，１６１，７１７号明細書、米国特許第５，１７８，８４０号明細書、米国特許第５，２２９，０８２号明細書、米国特許第５，２４２，６６７号明細書、米国特許第５，２５４，３００号明細書、米国特許第５，４３１，８６９号明細書、米国特許第５，４５４，４２４号明細書、米国特許第５，４６２，０１０号明細書、米国特許第５，４８８，９２４号明細書、米国特許第５，４９９，５９８号明細書、米国特許第５，５１０，０９５号明細書、米国特許第５，４９２，０７９号明細書、米国特許第５，６９０，７３３号明細書、米国特許第５，７６２，４９１号明細書、米国特許第５，８６８，８３５号明細書、米国特許第５，９０２，３９５号明細書、及び米国特許第６，２１７，６４９号明細書、に開示された多結晶シリコンを用いる方法は本明細書に参考文献として組み込まれている。当業者ならば、多結晶シリコンを処理する他の方法と同様に、ここに記載されたシリコン出発材料及び再装填材料に加えて又はその代わりにルツボを用いることができることは理解するだろう。
【０１０５】
＜フィーダ装置＞
顆粒を供給するように構成されたフィーダ装置における顆粒の代わりに、流動性チップを用いることができる。定量フィーダ装置、キャニスターフィーダ装置、重量ベルトフィーダ装置、振動フィーダ装置、チップスラスタフィーダ装置、空気圧輸送フィーダ装置、停滞流送り出しランスフィーダ装置、回転盤フィーダ装置、又はオーガフィーダ装置のいずれかのフィーダ装置において、流動性チップを用いることができる。
【０１０６】
定量フィーダ装置の例は、フィケット（Ficket,B）及びミハリック（Mihalik,G）による論文“再装填及び“充填”用の経済的なフィーダ（Economic feeder for recharging and “topping off”）（ジャーナル・オブ・クリスタル・グロース（Journal of Crystal Growth）、ジーメンス・ソーラー・インダストリー、第２１１巻第３７２−３７７頁、２０００年）”や、米国特許第３，９９８，６８６号明細書、米国特許第５，０８０，８７３号明細書、米国特許第５，７６２，４９１号明細書、及び日本国特開昭６２−２６０７９１号公報に開示されている。キャニスターフィーダ装置の例は、米国特許第４，３９４，３５２号明細書、米国特許第４，５５７，７９５号明細書、米国特許第５，２２９，０８２号明細書、及び米国特許第５，４８８，９２４号明細書に開示されている。重量ベルトフィーダ装置の例は、米国特許第６，２１７，６４９号明細書に開示されている。振動フィーダ装置の例は、米国特許第５，４６２，０１０号明細書、及び日本国特開平０２−６１７１９７号公報に開示されている。チップスラスタフィーダ装置の例は、米国特許第４，６６１，３２４号明細書に開示されている。空気圧輸送フィーダ装置の例は、米国特許第４，９６８，３８０号明細書、及び米国特許第５，０９８，２２９号明細書に開示されている。停滞流送り出しランスフィーダ装置の例は、米国特許第５，６９０，７３３号明細書、米国特許第５，８６８，８３５号明細書、及び米国特許第５，９０２，３９５号明細書に開示されている。回転盤フィーダ装置の例は、米国特許第４，００２，２７４号明細書、及び米国特許第５，２４２，６６７号明細書に開示されている。オーガフィーダ装置の例は、ダウド（Daud,T）及びカチャール（Kachare,A）による論文“光電池モジュール用の改良型チョクラルスキー法シリコン成長技術（Advanced Czochralski Silicon Growth Technology for Photovoltaic Modules）（DOE/JPL-1012-70、Distribution Category UC-63b、5101-2-7平板ソーラーアレイプロジェクト、ＪＰＬ出版８２−３５、１９８２年９月１５日）参照））に開示されている。当業者であれば、本明細書で開示した流動性チップを、多結晶シリコンを処理するのに適したサイズの他の公知のフィーダにおいて用いることができることは理解するだろう。
【実施例】
【０１０７】
以下の例は、本発明を当業者に例示することを意図しているだけであり、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきものではない。
【０１０８】
＜例１＞
ＷＣ、Ｃｏ、ＧＣ−７１２（ゼネラル・カーバイド社製、１２％Ｃｏ及び８８％ＷＣ含有、粒度０．６μｍの粉末）、及び、焼結ＷＣ／Ｃｏ粉末をプラスチック上に拡げる。粉末の初期重量を記録する。エリーツ（登録商標）希土類プレート磁石を、２ｍｍ以下の距離で各粉末状を通過させる。粉末の最終重量を記録する。結果を表１に示す。
【０１０９】
【表１】
2014058447.tif 000002
【０１１０】
例１は、磁石を用いると多結晶シリコン片から不純物を除去されることを示している。特に、図４のジャークラッシャーで導入されたＷＣ／Ｃｏ不純物が例１の方法を用いて除去されている。
【０１１１】
＜例２＞
流動性チップの４つの例を以下の方法で製造する。ジーメンス型真空容器の冷壁から多結晶シリコンＵ型ロッド状材料が得られる。炭素ソケットの除去後、ポリエチレンテーブル上で低汚染衝撃工具を用いてＵ型ロッド状シリコンを１０〜１５ｃｍ片に破砕する。得られたシリコンチャンクを図４で示したジャークラッシャー４００に供給する。放出スロットの幅は最近接距離で１５ｍｍに制限されている。多結晶シリコン片が放出スロット４１８を通り抜けると、それらは、多結晶シリコン片からダストを除去するように作用する空気混入ダスト収集ゾーンを通過する。得られた多結晶シリコン片はポリエチレンでライニングされた瓶に収集する。
【０１１２】
次いで、収集された多結晶シリコン片を再び同じ装備で粉砕する。粉砕段階の後、シリコン片の流速を調整し、図５〜図８で示したステップデッキ選別器５００上に供給するように作用するＵＨＭＷＰＥホッパーに、収集された多結晶シリコン片を移送する。ホッパー５０２及びステップデッキ選別器５００はいずれも、多結晶シリコン片を移動ように作動する振動テーブル５０１に取り付けられている。デッキは、製品サイズが通常１ｍｍから１２ｍｍの範囲に維持されるように調整する。長さが１２ｍｍより長い多結晶シリコン片は製品から取り除いて、追加の粉砕パス用の粉砕処理に戻し、これによって粉砕された材料が一回だけの粉砕パスに曝された多結晶シリコン片と混ぜられることになる。３００ｋｇの量の多結晶シリコン片が得られるまで、この手順を何度も繰り返す。一連の処理の間に、多結晶シリコン片の４個の試料が酸処理されたＰＴＦＡ容器に収集される。これらの試料は米国特許第５，８５１，３０３号明細書に記載の方法による表面金属分析用として提出する。得られたシリコンの純度を以下の表２に示す。多結晶シリコン片の各試料の制御粒度分布は１ｍｍから１２ｍｍである。
【０１１３】
【表２】
2014058447.tif 000003
【０１１４】
＜例３＞
多結晶シリコンのＵ型ロッドはジーメンス型ベルジャー反応器の冷水壁から得られる。炭素ソケット端部の除去後、ポリエチレンテーブル上で低汚染衝撃工具を使ってＵ型ロッド状のシリコンを４インチ片に破砕する。得られたシリコンチャンクを図４で示したジャークラッシャー４００に供給する。放出スロット４１８の幅は最近接距離で１５ｍｍまでに制限する。多結晶シリコン片が放出スロット４１８を通り抜けると、それらは、多結晶シリコン片からダストを除去するように作用する空気混入ダスト収集ゾーンを通過する。得られた多結晶シリコン片はポリエチレンライニングされた瓶に収集する。収集された多結晶シリコン片を同じ装備で再び粉砕する。粉砕段階の後、シリコン片の図５のステップデッキ選別器５００への流速が調整されるように作用するＵＨＭＷＰＥホッパーに、収集された多結晶シリコン片を移送する。デッキは、製品粒度分布が通常１ｍｍから１２ｍｍの範囲に維持されるように調整する。４０ｋｇの量の多結晶シリコン片を処理する。バルク不純物（ホウ素、全ドナー、炭素、燐、鉄、ニッケル、銅、及びクロム）と表面不純物（鉄、ニッケル、銅、クロム、ナトリウム、及び亜鉛）とを測定する。表面純度分析に対して、多結晶シリコン片の４個の試料が酸洗されたＰＴＦＡ容器に収集される。
【０１１５】
これらの試料はバルク不純物と表面不純物とを分析する。バルク金属値は、冷凍された探針の酸分解を用いてエッチングされたフローティングゾーンコアから得る。コアは多結晶シリコンロッドから得る。バルク金属値を得るための手順は米国特許第４，９１２，５２８号明細書に記載されている。金属濃度は原子吸収分析から測定する。
【０１１６】
炭素はフローティングゾーンコアから測定する。コアからスライスをとる。スライスはラップして研磨する。フーリエ変換赤外分光法を用いてシリコン中の炭素濃度を測定する。
【０１１７】
燐、ホウ素、アルミニウム、及び砒素は、分散性光ルミネセンス（ＰＬ）として公知の技術的を用いてフローティングゾーンコアから測定する。このテストを用いて、フローティングゾーンコアからの単結晶シリコンスライスを化学的に研磨する。スライスを液体ヘリウム温度まで冷却することによって、アルゴンレーザーを用いて試料内にフォトン放出を生じさせる。電子−正孔ペアの再結合放射の測定強度を用いてこれらの不純物の濃度を決定する。
【０１１８】
ドナーは、シリコンコアの抵抗を測定することから得られる計算値である。
【０１１９】
表面不純物は米国特許第５，８５１，３０３号明細書の方法によって測定する。得られたシリコンの純度は以下の表３及び表４に示す。多結晶シリコン片の各試料の制御粒度分布は１ｍｍから１２ｍｍである。
【０１２０】
【表３】
2014058447.tif 000004
【０１２１】
【表４】
2014058447.tif 000005
【符号の説明】
【０１２２】
１００  ＣＺ装置
１０１  成長チャンバ
１０２  引き上げチャンバ
１０３  真空バルブ
１０４  ルツボ
１０５  シャフト
１０６  モータ
１０７  ヒーター
１０８  溶融シリコン
１０９  インゴット
１１０  種
１１１  種支持ケーブル
１１２  引き上げ機構
１１３  結晶重量読出装置
１１４  ホットゾーン
２００  振動フィーダ装置
２０１  ホッパー
２０２  流動性チップ
２０３  投入口
２０４  出口
２０５  供給トレイ
２０６  振動フィーダ
２０７  供給管
２０８  ランス
２０９  ハウジング
２１０  装填隔離ロック
３００  キャニスターフィーダ装置
３０１  キャニスター又はホッパー
３０２  流動性チップ
３０３  ケーブル
３０４  表面
３０５  ヒール
３０６  コーン
３０７  機構
４００  ジョークラッシャー
４０１  フレームアセンブリ
４０２  固定顎板
４０３  可動顎板
４０４  顎空洞
４０５  ピットマンキャリヤアセンブリ
４０６  ピットマンベアリング
４０７  偏心軸
４０８  テンションロッドピン
４０９  フライホイール
４１０  モータ
４１１  ベルト
４１２  ベース
４１３  テンションロッド
４１４  調整ホイール
４１５  外側バネカラー
４１６  テンションバネ
４１７  外側バネカラー
４１８  放出スロット
４１９  くさび型調整ロッド
４２０  調整ホイール
４２１  クロスバー
４２２  調整くさび
４２３  ベアリングくさび
４２４  トグルプレート
４２５  ホッパー
５００  ステップデッキ選別器
５０１  振動モータアセンブリ
５０２  投入口
５０３  流動層領域
５０４  空気の流れ
５０５  穿孔板
５０６  溝形成領域
５０７  ギャップ
５０８  コンベヤ
５０９  収集容器
５１０  第２デッキ
５１１  第２デッキの入口端
５１２  溝
５１３  塊
５１４  破片
５１５  薄片
５１６  ギャップ
５１７  第３デッキ
５１８  第２デッキの出口端
５１９  尾根部
５２０  谷部
５２１  デッキ
５２２  ギャップ
５２３  デッキ
５２４  ギャップ
５２５  デッキ
５２６  収集容器
５２７  収集容器
５２８  重量計
５３０  側壁
５３１  第１デッキ
５３２  ダスト収集器
５３３  デッキ
５３４  ギャップ
【図１】
2014058447.tif 000006
【図２】
2014058447.tif 000007
【図３】
2014058447.tif 000008
【図４】
2014058447.tif 000009
【図５】
2014058447.tif 000010
【図６】
2014058447.tif 000011
【図７】
2014058447.tif 000012
【図８】
2014058447.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月2日(2013.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
ドナーのレベルは０．３０ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。流動性チップは、０．０２ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいか、又は、０．０１５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいレベルの燐を有してもよい。炭素のレベルは０．１７ｐｐｍａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。バルク金属不純物の全レベルは４．５ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよく、又は、１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しくてもよい。バルク金属不純物には、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ及びＮｉが含まれる。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＣｒを有してもよい。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＣｕを有してもよい。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＦｅを有してもよい。流動性チップは、０．０１ｐｐｂａより小さいかあるいはそれと等しいバルクレベルのＮｉを有してもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
【表３】
2014058447.tif 000014
【手続補正３】
【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】
化学的気相成長法で製造されかつ０．０３ｐｐｍａを超えないレベルのバルク不純物と１５ｐｐｂａを超えないレベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成される多結晶シリコン片群であって、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群から成る流動性チップ。
【請求項２】
バルク不純物が０．０６ｐｐｂａ以下の量のホウ素と０．３０ｐｐｂａ以下の量のドナーと０．０２ｐｐｂａ以下の量の燐と０．０２４ｐｐｍａ以下の量の炭素とであり、かつ、全バルク金属不純物が４．５ｐｐｂａ以下の量である請求項１に記載の流動性チップ。
【請求項３】
全バルク金属不純物が１ｐｐｂａ以下の量で存在する請求項１に記載の流動性チップ。
【請求項４】
全バルク金属不純物が０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＣｒと０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＣｕと０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＦｅと０．０１ｐｐｂａ以下の量であるＮｉとを含む請求項３に記載の流動性チップ。
【請求項５】
表面不純物が０．０６ｐｐｂａ以下の量であるＣｒと０．１５ｐｐｂａ以下の量であるＣｕと１０ｐｐｂａ以下の量であるＦｅと０．９ｐｐｂａ以下の量であるＮａと０．１ｐｐｂａ以下の量であるＮｉと０．６ｐｐｂａ以下の量であるＺｎとである請求項１に記載の流動性チップ。
【請求項６】
請求項１に記載の流動性チップを、初期装填の最大化と、初期充填と、再装填と、再装填の最大化と、再装填の充填と、これらの組合せとから選択された用途において使用することを備えた方法。
【請求項７】
請求項１に記載の流動性チップを、太陽電池キャスティング法と、定形成長法と、誘導プラズマ法と、電子ビーム溶融法と、熱交換法と、ストリングリボン法と、基板上にシリコンをキャストすることを含む手法と、焼結法と、結晶引き上げ法とからなる群から選択された手法に使用することを具備する方法。
【請求項８】
ａ）チョクラルスキー法でルツボからシリコンインゴットを引き上げる段階と、
ｂ）ルツボ内の溶融シリコンに流動性チップを加える段階であって、該流動性チップが、化学的気相成長法で製造されかつ低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン片で構成される多結晶シリコン片群であって、しかも制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン片群から成るところの段階と
を備えた方法。
【請求項９】
ｃ）ルツボにドーパントを加える段階をさらに備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
段階ａ）と段階ｂ）とを同時に実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
段階ｂ）を連続的に実施する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
段階ｂ）の前に段階ａ）を実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
段階ｂ）を一バッチ毎に実施する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
段階ｂ）を、定量フィーダ装置、キャニスターフィーダ装置、重量ベルトフィーダ装置、振動フィーダ装置、チップスラスタフィーダ装置、空気圧輸送フィーダ装置、停滞流送り出しランスフィーダ装置、回転盤フィーダ装置、又はオーガフィーダ装置のうちのいずれかのフィーダ装置を用いて実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
段階ｂ）を、振動フィーダ装置を用いて、
ｉ）流動性チップを収容しているホッパーを真空に引くかあるいは該ホッパーに不活性ガスを入れるか又はその両方を行う段階と、
ｉｉ）ホッパーからフィード装置へ流動性チップを供給する段階と、
ｉｉｉ）振動フィーダ装置の全てあるいはその一部を振動させ、それによって流動性チップをフィード装置を介してルツボまで移動させる段階と
を備えた工程によって実施する請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
流動性チップが０．２ｍｍから４５ｍｍの粒度分布を有する請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
流動性チップが不規則なモルフォロジィを有する請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
流動性チップが、２０ｐｐｂａ以下のレベルのホウ素か、０．３０ｐｐｂａ以下のレベルのドナーか、０．０２ｐｐｂａ以下のレベルの燐か、０．０２４ｐｐｍａ以下のレベルの炭素か、４．５ｐｐｂａ以下のレベルのバルク金属不純物か、又はこれらの組合せのうちのいずれかの低レベルのバルク不純物を有する請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
流動性チップが、３０ｐｐｂａ以下のＣｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｗ又はＺｎである低レベルの表面不純物を有する請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
ａ）チョクラルスキー法でルツボからシリコンインゴットを引き上げ、ルツボにヒールを残す段階と、
任意に、ｂ）少なくともヒールの表面を固化する段階と、
ｃ）ヒールの表面に流動性チップを加える段階であって、該流動性チップが、化学的気相成長法で製造されかつ低レベルのバルク不純物と低レベルの表面不純物とを有する多結晶シリコン粒子で構成される多結晶シリコン粒子群であって、しかも１ｍｍから１２ｍｍの制御された粒度分布を有しかつ概して非球状モルフォロジィを有する多結晶シリコン粒子群から成るところの段階と
を備えた方法。
【請求項２１】
ｄ）ルツボにドーパントを加える段階をさらに備える請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
段階ｃ）を、一バッチ毎に実施する請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
段階ｃ）を、定量フィーダ装置、キャニスターフィーダ装置、重量ベルトフィーダ装置、振動フィーダ装置、チップスラスタフィーダ装置、空気圧輸送フィーダ装置、停滞流送り出しランスフィーダ装置、回転盤フィーダ装置、又はオーガフィーダ装置のうちのいずれかのフィーダ装置を用いて実施する請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
段階ｃ）を、
ｉ）キャニスターを流動性チップで充填する段階と、
ｉｉ）キャニスターを真空に引く段階と、
ｉｉｉ）キャニスターをヒールの上の高さまで移動する段階と、
ｉｖ）キャニスターを開口して流動性チップをキャニスターから放出してルツボに入れる段階と、
ｖ）ルツボが所望の深さに充填されるまで段階ｉ）、ｉｉ）、ｉｉｉ）及びｉｖ）を繰り返す段階と
を備えた手法によって実施する請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
流動性チップが４ｍｍから１０ｍｍの制御された粒度分布を有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
流動性チップが不規則なモルフォロジィを有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
流動性チップが、２０ｐｂｂａ以下のレベルのホウ素か、０．３０ｐｐｂａ以下のレベルのドナーか、０．０２ｐｐｂａ以下のレベルの燐か、０．０２４ｐｐｍａ以下のレベルの炭素か、４．５ｐｐｂａ以下のレベルのバルク金属不純物か、又はこれらの組合せのいずれかの低レベルのバルク不純物を有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
流動性チップが、３０ｐｐｂａ以下のＣｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｗ又はＺｎである表面不純物レベルを有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
１）所望の断面形状を画定する壁を備えた鋳型に請求項１に記載の流動性チップを備える半導体材料を導入する段階と、
２）半導体材料を溶融する段階と、
３）段階２）の後に半導体材料を固化して所望の断面形状を有する鋳造インゴットを製造する段階と
を備えた方法。
【請求項３０】
１）誘導コイル内に配置された無底容器に請求項１に記載の流動性チップを連続的に供給する段階と、
２）連続的に供給された流動性チップを溶融する段階と、
４）固化したシリコンを前記無底容器から下流へ連続的に放出する段階と
を備えた方法。
【請求項３１】
３）溶融物の表面上に高温プラズマガスを吹きかける段階をさらに備える請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１に記載の流動性チップを溶融することによって溶融シリコンを生成するという条件の下で、ダイのエッジで画定された溶融シリコンのメニスカスからシリコンリボンを引く段階を備えた方法。
【請求項３３】
１）高周波数プラズマトーチを用いて請求項１に記載の流動性チップを溶融する段階と、
２）段階１）での生成物を水冷型ルツボへ若しくは成長中の結晶シリコン体上へ導く段階と
を備えた方法。
【請求項３４】
１）電子ビームで請求項１に記載の流動性チップを溶融する段階と、
２）段階１）の生成物をキャスティングする段階と
を備えた方法。
【請求項３５】
ＨＥＭ炉でインゴットを製造する段階を備えた方法であって、
前記ＨＥＭ炉はルツボの底部に接続されたヘリウム熱交換器を有する加熱要素で囲繞されたルツボを収容するチャンバを備えたものであり、
１）種結晶の最上部に請求項１に記載の流動性チップを載置してルツボを充填する段階と、
２）前記チャンバを排気する段階と、
３）前記加熱要素を加熱して流動性チップを溶融する段階と、
４）熱交換器を介してヘリウムガスを流し、それによって前記種結晶が溶融するのを回避する段階と、
５）ガス流を漸増させ、それによってシリコンを漸進的に固化させ、種結晶の外側に結晶を成長させる段階と
を備えた方法。
【請求項３６】
請求項１に記載の流動性チップを用いて浅いシリコン溶融物をはじめに装填し、あるいは、請求項１に記載の流動性チップを用いて再装填し、又は、その両方によって装填するという条件の下で、
１）２つのストリングと種結晶とを前記浅いシリコン溶融物から垂直に引き上げる段階と、
２）ストリングと種結晶とを前記浅いシリコン溶融物からの溶融シリコンで濡らし、前記ストリング間のスペースを充填する段階と、
３）段階２）での生成物を冷却してシリコンリボンを製造する段階と
を備えた方法。
【請求項３７】
請求項１に記載の流動性チップをルツボに装填し、あるいは、請求項１に記載の流動性チップでルツボを再装填し、又は、その両方によって装填するという条件の下で、
１）流動性チップを溶融してルツボに溶融シリコン溜まりを供給する段階と、
２）ルツボからの溶融シリコンを基板上に適用して、それによってシリコンウェハーを製造する段階と
を備えた方法。
【請求項３８】
１）容器を請求項１に記載の流動性チップで充填する段階と、
２）容器を局所的な加熱領域で局所的に加熱することにより、多結晶シリコン片の一部を溶融して焼結部分と溶融部分とを形成する段階と、
３）前記局所的な加熱領域を容器の長軸方向に移動させて、溶融部分の固化と、焼結部分の溶融と、新しい焼結部分の形成とを交互に行い、それによって容器内にシリコンインゴットを形成する段階と
を備えた方法。