(57)【要約】      （修正有）【課題】チャンバの周囲とは異なる気体が充填されるチャンバ内に固体材料を供給する装置において、固体材料に付着したチャンバの周囲に存在する外部気体がチャンバ内に持込まれるのを防止する固体材料供給装置を提供する。【解決手段】固体材料を搬送手段２によって搬送する場合、搬送室材料投入口５から搬送室４内に投入された固体材料は、搬送手段２によって搬送室材料排出口６に向けて搬送され、搬送室材料排出口６から搬送室４外に排出される。このとき気体供給手段によって搬送室気体供給口から搬送室４内に供給された搬送室の周囲とは異なる気体が、搬送途中の固体材料に接触して、搬送室気体排気口から搬送室４外に排気される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体状に形成される搬送室と、固体材料を搬送室内から搬送室外に向けて搬送する搬送手段と、搬送室内に搬送室の周辺とは異なる気体を供給する気体供給手段とを含んで構成され、
搬送室には、固体材料が搬送室内に投入される開口である搬送室材料投入口と、固体材料が搬送室外に排出される開口である搬送室材料排出口と、気体供給手段によって前記気体が搬送室内に供給される開口である搬送室気体供給口と、前記気体が搬送室外に排気される開口である搬送室気体排気口とが形成され、
搬送手段は、搬送方向上流側端部に搬送室材料投入口が位置し、搬送方向下流側端部に搬送室材料排出口が位置するように、搬送室内に配置され、
気体供給手段は、搬送室気体供給口から搬送室気体排気口に向けて流れる気体が、搬送手段によって搬送される固体材料に接触して流れるように気体を供給することを特徴とする固体材料供給装置。
【請求項２】
前記搬送室気体供給口が搬送方向下流側に形成され、前記搬送室気体排気口が搬送方向上流側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体材料供給装置。
【請求項３】
固体材料を貯蔵する固体材料貯蔵容器を有し、
固体材料貯蔵容器には、固体材料が固体材料貯蔵容器内に投入される開口である容器材料投入口と、固体材料が固体材料貯蔵容器外に排出される開口である容器材料排出口とが形成され、
固体材料貯蔵容器は、容器材料排出口から排出される固体材料が、搬送室に形成される搬送室材料投入口を介して搬送室内に供給されるように配置され、
搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体が、容器材料投入口を介して搬送室外に排気されるように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の固体材料供給装置。
【請求項４】
搬送手段は、搬送室材料投入口から搬送室内に投入される固体材料を搬送室材料排出口に導く搬送路を形成する少なくとも１つの搬送路形成部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体材料供給装置。
【請求項５】
搬送室内に、搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体を、前記搬送路形成部に向けて案内して流す気体案内部を有することを特徴とする請求項４に記載の固体材料供給装置。
【請求項６】
搬送手段は、前記搬送路形成部を振動させることによって、固体材料に振動を与えて固体材料を搬送することを特徴とする請求項４または５に記載の固体材料供給装置。
【請求項７】
前記気体で内部が充填できるように形成されるチャンバと、請求項１〜６のいずれか１つに記載の固体材料供給装置とを含んで構成され、
チャンバには、固体材料供給装置に形成される搬送室材料排出口から排出される固体材料がチャンバ内に投入される開口であるチャンバ材料投入口が形成され、
チャンバ内に充填される前記気体が、固体材料供給装置に形成される搬送室気体供給口に導かれるように、チャンバと搬送室とが接続されていることを特徴とする固体材料処理装置。
【請求項８】
チャンバと固体材料供給装置に形成される搬送室との間に、チャンバ内に充填される前記気体をチャンバから搬送室に形成される搬送室気体供給口に導く気体流路形成部を有し、
前記気体流路形成部内にチャンバと搬送室とを仕切る開閉可能なバルブである流路形成部バルブが設けられ、
チャンバ内の気体を排気する排気手段を有することを特徴とする請求項７に記載の固体材料処理装置。
【請求項９】
固体材料供給装置は、搬送室内に前記気体を供給する、前記気体供給手段とは別体に設けられる搬送室気体供給手段をさらに含んで構成され、
前記搬送室気体供給手段は、チャンバと搬送室との間に配設されて、搬送手段によって搬送される固体材料に接触して流れるように気体を供給することを特徴とする請求項７に記載の固体材料処理装置。
【請求項１０】
チャンバと搬送室との間に、搬送室材料排出口から排出される固体材料を、搬送室からチャンバに形成されるチャンバ材料投入口に導く通路となる材料通路形成部を有し、
前記材料通路形成部内には、チャンバから近い順に、
チャンバと搬送室とを仕切る開閉可能なバルブである通路形成部バルブと、
前記搬送室気体供給手段によって前記気体が搬送室内に供給される開口である気体供給口とが設けられ、
前記搬送室気体供給手段は、前記通路形成部バルブが閉鎖しているときに前記気体を前記気体供給口から搬送室に向けて供給し、前記通路形成部バルブが開放しているときに前記気体供給口から搬送室に向けての前記気体の供給を停止することを特徴とする請求項９に記載の固体材料処理装置。
【請求項１１】
負圧を発生させて気体を吸引する気体吸引手段をさらに含んで構成され、
前記気体吸引手段は、固体材料供給装置が有する搬送室気体排気口に接続されて、チャンバ内に充填される前記気体が、搬送室に向けて強制的に流れるように気体を吸引することを特徴とする請求項７に記載の固体材料処理装置。
【請求項１２】
前記気体吸引手段が気体を吸引する吸引量を調節する吸引ガス調節手段をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の固体材料処理装置。
【請求項１３】
固体材料を搬送室に形成される搬送室材料投入口に向けて投入する固体材料投入工程と、
搬送室内に配置される搬送手段によって固体材料を搬送室に形成される搬送室材料排出口に向けて搬送する搬送工程と、
固体材料を搬送手段によって搬送室材料排出口から搬送室外に排出する排出工程とを含んで構成され、
前記搬送工程では、気体供給手段によって搬送室内に供給される搬送室の周辺とは異なる気体が、搬送手段によって搬送される固体材料に接触するように流れることを特徴とする固体材料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバの周辺とは異なる気体が充填されるチャンバ内に固体材料を供給する固体材料供給装置および固体材料供給方法に関する。また固体材料供給装置によってチャンバ内に供給される固体材料を処理する固体材料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャンバの周辺とは異なる気体が充填されるチャンバ内に固体材料を供給する装置が、特許文献１および２に開示されている。特許文献１に開示される装置は、シリコン結晶体を成長させる坩堝が配置され、チャンバの周辺とは異なる不活性ガスが充填されるチャンバ内に、顆粒状のシリコン固体材料を供給する装置である。この装置は、不活性ガスが充填される筐体内に、シリコン固体材料を貯蔵するホッパと、ホッパから排出されるシリコン固体材料を坩堝に向けて搬送する直動フィーダおよびトラフとを配置した装置である。
【０００３】
この装置によってチャンバ内に配置される坩堝にシリコン固体材料を供給する場合、まずホッパにシリコン固体材料を投入する。次に筐体を密閉したあと、筐体内に不活性ガスを供給する。そのあとシリコン固体材料がホッパからトラフに向けて供給され、トラフ上に供給されたシリコン固体材料が直動フィーダによって振動されてトラフ上を移動し、シリコン固体材料がチャンバ内の坩堝に供給される。固体材料を貯蔵するホッパと、固体材料を搬送する搬送手段とが配置される筐体内に不活性ガスが充填されるので、筐体外の気体がチャンバ内に混入するのを防止することができる。
【０００４】
また特許文献２に開示される装置は、チャンバの周辺とは異なる可燃性ガスが充填される溶解炉が配置されるチャンバ内に、廃プラスチック固体材料を供給する装置である。この装置は、筐体内に、廃プラスチック固体材料を貯蔵するホッパと、ホッパから排出される廃プラスチック固体材料を溶解炉に向けて搬送する複数のコンベアと、複数のコンベアのうち少なくとも１つのコンベアの出側に設置する下向き窒素エジェクタと、複数のコンベアのうち少なくとも１つのコンベアの出側に設置する上向き空気エジェクタとを配置した装置である。
【０００５】
この装置によって溶解炉内に廃プラスチック固体材料を供給する場合、まずホッパに廃プラスチック固体材料を投入して筐体を密閉する。次に廃プラスチック固体材料がホッパからコンベアに向けて供給され、廃プラスチック固体材料がコンベアによって搬送されて溶解炉内に供給される。このとき下向き窒素エジェクタによって、筐体から溶解炉が配置されるチャンバに向けて窒素を流出させ、上向き空気エジェクタによって、溶解炉が配置される側からホッパが配置される側に向けて筐体内に空気を流出させる。下向き窒素エジェクタによる窒素の流れによって、筐体外の気体がチャンバ内に混入するのを防止することができるとともに、上向き空気エジェクタによる空気の流れによって、チャンバ内の気体が固体材料を貯蔵するホッパ内に混入するのを防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−１７５３７号公報
【特許文献２】特開２００４−２７１０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような特許文献１および２に開示される装置では、筐体外の気体がチャンバ内に混入するのを防止することができる。しかしながら固体材料を筐体外から固体材料貯蔵容器であるホッパに追加投入するときに、筐体外の気体が筐体内に混入する。さらに固体材料に付着した筐体外の気体が筐体内に持込まれる場合がある。このようにして筐体内に持込まれた筐体外の気体は、筐体が密閉されるため、筐体外に排気することができず、チャンバ内に混入する。
【０００８】
したがって本発明の目的は、チャンバの周辺とは異なる気体が充填されるチャンバ内に固体材料を供給する装置および方法において、固体材料をチャンバ内に供給するときに、固体材料に付着したチャンバの周辺に存在する外部気体が、チャンバ内に持込まれるのを防止することができる固体材料供給装置および固体材料供給方法を提供することである。
【０００９】
また、固体材料供給装置によってチャンバ内に供給される固体材料を処理する固体材料処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、筐体状に形成される搬送室と、固体材料を搬送室内から搬送室外に向けて搬送する搬送手段と、搬送室内に搬送室の周辺とは異なる気体を供給する気体供給手段とを含んで構成され、
搬送室には、固体材料が搬送室内に投入される開口である搬送室材料投入口と、固体材料が搬送室外に排出される開口である搬送室材料排出口と、気体供給手段によって前記気体が搬送室内に供給される開口である搬送室気体供給口と、前記気体が搬送室外に排気される開口である搬送室気体排気口とが形成され、
搬送手段は、搬送方向上流側端部に搬送室材料投入口が位置し、搬送方向下流側端部に搬送室材料排出口が位置するように、搬送室内に配置され、
気体供給手段は、搬送室気体供給口から搬送室気体排気口に向けて流れる気体が、搬送手段によって搬送される固体材料に接触して流れるように気体を供給することを特徴とする固体材料供給装置である。
【００１１】
また本発明は、前記搬送室気体供給口が搬送方向下流側に形成され、前記搬送室気体排気口が搬送方向上流側に形成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、固体材料を貯蔵する固体材料貯蔵容器を有し、
固体材料貯蔵容器には、固体材料が固体材料貯蔵容器内に投入される開口である容器材料投入口と、固体材料が固体材料貯蔵容器外に排出される開口である容器材料排出口とが形成され、
固体材料貯蔵容器は、容器材料排出口から排出される固体材料が、搬送室に形成される搬送室材料投入口を介して搬送室内に供給されるように配置され、
搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体が、容器材料投入口を介して搬送室外に排気されるように構成されることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、搬送手段は、搬送室材料投入口から搬送室内に投入される固体材料を搬送室材料排出口に導く搬送路を形成する少なくとも１つの搬送路形成部を有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、搬送室内に、搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体を、前記搬送路形成部に向けて案内して流す気体案内部を有することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、搬送手段は、前記搬送路形成部を振動させることによって、固体材料に振動を与えて固体材料を搬送することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記気体で内部が充填できるように形成されるチャンバと、前記固体材料供給装置とを含んで構成され、
チャンバには、固体材料供給装置に形成される搬送室材料排出口から排出される固体材料がチャンバ内に投入される開口であるチャンバ材料投入口が形成され、
チャンバ内に充填される前記気体が、固体材料供給装置に形成される搬送室気体供給口に導かれるように、チャンバと搬送室とが接続されていることを特徴とする固体材料処理装置である。
【００１７】
また本発明は、チャンバと固体材料供給装置に形成される搬送室との間に、チャンバ内に充填される前記気体をチャンバから搬送室に形成される搬送室気体供給口に導く気体流路形成部を有し、
前記気体流路形成部内にチャンバと搬送室とを仕切る開閉可能なバルブである流路形成部バルブが設けられ、
チャンバ内の気体を排気する排気手段を有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、固体材料供給装置は、搬送室内に前記気体を供給する、前記気体供給手段とは別体に設けられる搬送室気体供給手段をさらに含んで構成され、
前記搬送室気体供給手段は、チャンバと搬送室との間に配設されて、搬送手段によって搬送される固体材料に接触して流れるように気体を供給することを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、チャンバと搬送室との間に、搬送室材料排出口から排出される固体材料を、搬送室からチャンバに形成されるチャンバ材料投入口に導く通路となる材料通路形成部を有し、
前記材料通路形成部内には、チャンバから近い順に、
チャンバと搬送室とを仕切る開閉可能なバルブである通路形成部バルブと、
前記搬送室気体供給手段によって前記気体が搬送室内に供給される開口である気体供給口とが設けられ、
前記搬送室気体供給手段は、前記通路形成部バルブが閉鎖しているときに前記気体を前記気体供給口から搬送室に向けて供給し、前記通路形成部バルブが開放しているときに前記気体供給口から搬送室に向けての前記気体の供給を停止することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、負圧を発生させて気体を吸引する気体吸引手段をさらに含んで構成され、
前記気体吸引手段は、固体材料供給装置が有する搬送室気体排気口に接続されて、チャンバ内に充填される前記気体が、搬送室に向けて強制的に流れるように気体を吸引することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記気体吸引手段が気体を吸引する吸引量を調節する吸引ガス調節手段をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、固体材料を搬送室に形成される搬送室材料投入口に向けて投入する固体材料投入工程と、
搬送室内に配置される搬送手段によって固体材料を搬送室に形成される搬送室材料排出口に向けて搬送する搬送工程と、
固体材料を搬送手段によって搬送室材料排出口から搬送室外に排出する排出工程とを含んで構成され、
前記搬送工程では、気体供給手段によって搬送室内に供給される搬送室の周辺とは異なる気体が、搬送手段によって搬送される固体材料に接触するように流れることを特徴とする固体材料供給方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、固体材料供給装置は、筐体状に形成される搬送室と、固体材料を搬送室から搬送室外に向けて搬送する搬送手段と、搬送室内に搬送室の周辺とは異なる気体を供給する気体供給手段とを含んで構成される。搬送手段によって固体材料を搬送室内から搬送室外に向けて搬送する場合、まず固体材料を搬送室外から搬送室に形成される搬送室材料投入口に向けて投入して、固体材料を搬送室内に供給する。搬送室材料投入口から投入される固体材料は、搬送手段の搬送方向上流側に供給されて、搬送室に形成される搬送室材料排出口に向けて搬送される。そのあと固体材料は、搬送室材料排出口から搬送室外に排出される。このとき気体供給手段は、搬送室に形成される搬送室気体供給口から搬送室気体排気口に向けて流れる気体が、搬送手段によって搬送される固体材料に接触して流れるように気体を供給する。そのため固体材料に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体を固体材料表面から除去して搬送室気体排気口から搬送室外に排気することができる。したがって固体材料が処理されるチャンバに向けて固体材料を供給する場合、固体材料に付着した外部気体が、チャンバ内に持込まれるのを防止することができる。
【００２４】
また本発明によれば、搬送室気体供給口が搬送手段による搬送方向下流側に形成され、搬送室気体排気口が搬送方向上流側に形成される。搬送室材料投入口から搬送室内に投入された固体材料を、搬送手段によって搬送室材料排出口に向けて搬送するとき、気体供給手段によって搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体が、固体材料が搬送される搬送方向に対して反対方向に流れて、搬送途中の固体材料に接触して、搬送室気体排気口から搬送室外に排気される。そのため固体材料に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体を固体材料表面から除去して、搬送室気体排気口から搬送室外に排気することができる。また搬送室気体排気口が形成される搬送方向上流側には、搬送室材料投入口が形成されるので、固体材料を搬送室外から搬送室材料投入口に向けて投入するとき、搬送室気体供給口から搬送室気体排気口に向けて流れる前記気体の流れによって、搬送室の周辺に存在する外部気体が搬送室内に混入するのを防止することができる。
【００２５】
また本発明によれば、固体材料を貯蔵する固体材料貯蔵容器を有し、固体材料貯蔵容器に形成される容器材料排出口から排出される固体材料が、搬送室に形成される搬送室材料投入口を介して搬送室内に投入されるように、固体材料貯蔵容器が配置される。また固体材料供給装置は、搬送室に形成される搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体が、固体材料貯蔵容器に形成される容器材料投入口を介して搬送室外に排気されるように構成される。
【００２６】
固体材料を搬送室に投入する場合、まず固体材料を容器材料投入口に向けて投入して、固体材料を固体材料貯蔵容器内に貯蔵する。貯蔵された固体材料は、容器材料排出口から搬送室材料投入口を介して搬送室内に投入される。このとき搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体が、容器材料投入口を介して搬送室外に排気される。そのため固体材料を容器材料投入口に向けて投入するとき、搬送室内から搬送室外に向けて流れる気体の流れによって、搬送室の周辺に存在する外部気体が固体材料貯蔵容器を介して搬送室内に混入するのを防止することができる。
【００２７】
また本発明によれば、搬送手段は、搬送室材料投入口から搬送室内に投入される固体材料を搬送室材料排出口に導く搬送路を形成する少なくとも１つの搬送路形成部を有する。そのため搬送手段によって固体材料を搬送室材料排出口に向けて搬送するとき、固体材料が搬送路形成部に導かれて搬送されるので、固体材料が搬送途中に飛散するのを防止することができる。
【００２８】
また本発明によれば、固体材料供給装置は、搬送室気体供給口から搬送室内に供給される前記気体を、前記搬送路形成部に向けて案内して流す気体案内部を搬送室内に有する。そのため搬送室気体供給口から供給される前記気体が、搬送路形成部によって搬送される搬送途中の固体材料に向けて案内されて流れる。したがって前記気体が搬送途中の固体材料に効率よく接触するので、固体材料に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体を効率よく固体材料表面から除去することができる。
【００２９】
また本発明によれば、搬送手段は、前記搬送路形成部を振動させることによって、固体材料に振動を与えて固体材料を搬送する。搬送手段が搬送途中の固体材料に振動を与えるので、コンベアなどのように固体材料を静止状態で搬送する場合に比べて、搬送途中の固体材料が搬送室内に供給される前記気体に接触する頻度が増加する。そのため搬送途中の固体材料に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体を、効率よく固体材料表面から除去することができる。
【００３０】
また本発明によれば、前記気体で内部が充填できるように形成されるチャンバと、前記固体材料供給装置とを含んで構成される。チャンバには、固体材料供給装置に形成される搬送室材料排出口から排出される固体材料が投入されるチャンバ材料投入口が形成される。またチャンバ内に充填される前記気体が、固体材料供給装置に形成される搬送室気体供給口に導かれるように、チャンバと搬送室とが接続されている。固体材料をチャンバに投入する場合、搬送室材料投入口から搬送室内に投入された固体材料は、搬送室材料排出口から搬送室外に排出されて、チャンバ材料投入口からチャンバ内に投入される。このときチャンバ内に充填される前記気体が、搬送室気体供給口に導かれるように、チャンバと搬送室とが接続されているので、前記気体を搬送室気体供給口に導いて搬送室内に流すことができる。そのためチャンバおよび搬送室に、それぞれ別々に前記気体を供給する必要がなく、チャンバ内に充填される前記気体を利用して、固体材料に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体を固体材料表面から除去することができる。
【００３１】
また本発明によれば、チャンバと搬送室との間に、チャンバ内に充填される前記気体をチャンバから搬送室気体供給口に導く気体流路形成部を有する。前記気体流路形成部には、チャンバと搬送室とを仕切る開閉可能な流路形成部バルブが設けられる。またチャンバ内の気体を排気する排気手段を有する。チャンバ内に充填される前記気体をチャンバから搬送室気体供給口に導く場合、まず前記流路形成部バルブを閉鎖した状態で、排気手段によってチャンバ内の気体を排気して、チャンバ内部に前記気体を充填する。そのあと前記流路形成部バルブを開放して、チャンバ内に充填される前記気体を、気体流路形成部を介して搬送室気体供給口に向けて供給する。そのため搬送室とチャンバとが仕切られた状態で、チャンバ内に存在する不要な気体をチャンバ外に排気して、チャンバ内を前記気体で充填することができる。また搬送室とチャンバとが仕切られた状態でチャンバ内を前記気体で充填することができるので、チャンバ内を前記気体で充填するのに必要な時間と供給気体量とを低減することができる。
【００３２】
また本発明によれば、固体材料供給装置は、気体供給手段とは別体に、搬送室内に前記気体を供給する搬送室気体供給手段を備える。この搬送室気体供給手段は、チャンバと搬送室との間に配設されて、搬送手段によって搬送される固体材料に接触して流れるように気体を供給する。そのため、搬送手段によって搬送される固体材料に、チャンバ内に充填される気体とともに、搬送室気体供給手段によって供給される気体を接触して流すことができるので、固体材料に付着した外部気体を固体材料表面から除去する除去効果を上げることができる。
【００３３】
また本発明によれば、搬送室気体供給手段は、通路形成部バルブが閉鎖して、チャンバと搬送室とが仕切られるときに搬送室に向けて気体を供給する。そのため、搬送室気体供給手段から供給される気体は、より効率よく搬送室内に流れる。したがって、搬送途中の固体材料に付着した外部気体を固体材料表面から充分に除去することができる。また、通路形成部バルブが閉鎖しているときに気体を搬送室内に供給するので、搬送室気体供給手段から供給される気体が、チャンバ内に向けて流れるのを抑制することができる。また、搬送室気体供給手段は、通路形成部バルブが開放しているときには搬送室への気体の供給を停止する。そのため、搬送室気体供給手段が供給する気体の量を削減することができる。
【００３４】
また本発明によれば、負圧を発生させて気体を吸引する気体吸引手段は、チャンバ内に充填される気体が、搬送室気体排気口に向けて強制的に流れるように気体を吸引する。そのため、チャンバ内に充填される気体を、搬送室材料排気口に向けて効率よく流すことができる。したがって、搬送手段によって搬送される固体材料に付着した外部気体を固体材料表面から除去する除去効果を上げることができる。
【００３５】
また本発明によれば、吸引ガス調節手段は、気体吸引手段が気体を吸引する吸引量を調節する。そのため、搬送室内に導く気体の量を調節することができる。
【００３６】
また本発明によれば、まず固体材料を搬送室外から搬送室に形成される搬送室材料投入口に向けて投入する。次に搬送室材料投入口を介して搬送室内に投入された固体材料を、搬送室内に配置される搬送手段によって、搬送室に形成される搬送室材料排出口に向けて搬送する。そのあと固体材料を搬送室材料排出口から搬送室外に排出する。このとき気体供給手段によって搬送室内に供給される搬送室の周辺とは異なる気体が、搬送手段によって搬送される固体材料に接触するように流れる。そのため固体材料に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体を、搬送途中に、固体材料表面から除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明の実施の一形態である固体材料処理装置２００の構成を示す断面図である。固体材料処理装置２００は、たとえばシリコンなどの半導体の結晶体を製造する装置である。本実施の形態では、固体材料処理装置２００は、シリコン単結晶体を製造する。固体材料処理装置２００は、固体材料供給装置１００と、気体供給手段３０と、排気手段４０と、チャンバ１と、気体流路形成部１２とを含んで構成される。
【００３８】
固体材料供給装置１００は、詳細は後述するが、搬送室４に形成される搬送室材料排出口６から固体材料を排出して、チャンバ１内に固体材料を供給する装置である。本実施の形態では、固体材料は、シリコン単結晶体を製造するための原料となるシリコン固体材料１９である。シリコン固体材料１９の形状は、その１つの塊において、縦および横の長さが５〜１０ｍｍで厚さが０．１〜０．３ｍｍの板状と、直径４０ｍｍの礫状との２種類の形状である。板状のシリコン固体材料１９と礫状のシリコン固体材料１９とを比較すると、板状のシリコン固体材料１９の方が、単位重量あたりの表面積（比表面積）が大きい。
【００３９】
気体供給手段３０は、チャンバ１の周辺とは異なる気体をチャンバ１内に供給する。本実施の形態では、前記気体はアルゴンガスであり、チャンバ１の周辺には外部気体として空気が存在する。気体供給手段３０は、外部気体である空気がチャンバ１内に混入しないように、アルゴンガスだけをチャンバ１内に供給する。気体供給手段３０は、高圧状態でアルゴンガスが封入されているガスボンベなどからアルゴンガスをチャンバ１内に供給する。気体供給手段３０によって供給するアルゴンガスの単位時間当たりの供給量は、チャンバ１内への前記外部気体の混入量と、チャンバ１内における前記外部気体の目標濃度とを考慮して、下記式（１）をもとにして設定する。
Ａ＝（１００×Ｂ÷Ｃ）−Ｂ                                      …（１）
[式中、Ａは気体供給手段３０による単位時間当たりの気体供給量（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｂはチャンバ１内への外部気体の単位時間当たりの混入量（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｃはチャンバ１内における外部気体の目標濃度（％）をそれぞれ示す。]
【００４０】
本実施の形態では、外部気体である空気の成分のうち酸素に着目し、チャンバ１内における酸素の目標濃度を１００ｐｐｍ以下とする。また気体供給手段３０による単位時間当たりのアルゴンガス供給量は、チャンバ１内への外部気体の混入量によって異なるが、チャンバ１の容積が１０００Ｌに対して、２００Ｌ／ｍｉｎである。排気手段４０は、チャンバ１内の気体をチャンバ１外に排気する。排気手段４０は、気体を吸引して排気する真空ポンプなどを含んで構成され、チャンバ１内の気体をチャンバ１外に排気して、チャンバ１内を真空状態に維持する。
【００４１】
チャンバ１は、筐体状に形成される。チャンバ１には、チャンバ気体供給口８と、チャンバ材料投入口９と、チャンバ気体排気口２１とが形成される。チャンバ気体供給口８は、アルゴンガスが気体供給手段３０によってチャンバ１内供給される開口であり、チャンバ１の側壁面に形成される。チャンバ材料投入口９は、固体材料供給装置１００から排出されるシリコン固体材料１９がチャンバ１内に投入される開口であり、チャンバ１の上壁面に形成される。チャンバ気体排気口２１は、チャンバ１内に存在する気体がチャンバ１外に排気される開口であり、開閉可能な排気バルブ２２を介して排気手段４０が接続される。
【００４２】
またチャンバ１の内部には、坩堝２０と、加熱手段２６と、液面高さ計１７と、酸素濃度測定器１８とが配置される。坩堝２０は、固体材料供給装置１００から排出されるシリコン固体材料１９およびシリコン固体材料１９が融解されたシリコン融液２５を貯留する部材である。坩堝２０は、円筒状に形成され、上面から鉛直方向下方に向けて円柱状の凹所が形成される。加熱手段２６は、坩堝２０を加熱する手段である。加熱手段２６は、坩堝２０の周囲を囲むように設けられる。加熱手段２６は、たとえば誘導加熱手段などによって実現される。この場合、坩堝２０の周囲を囲むように設けられた誘導加熱コイルに電流を流すことによって、坩堝２０を加熱することができる。液面高さ計１７は、坩堝２０内に貯留されるシリコン融液２５の液面高さを計測するための計測器であり、チャンバ１の側壁面に設けられる。酸素濃度測定器１８は、チャンバ１内の酸素濃度を測定するための測定器であり、チャンバ１内の側壁面に設けられる。
【００４３】
気体流路形成部１２は、気体供給手段３０によってチャンバ１内に供給されるアルゴンガスが、固体材料供給装置１００に向けて流れる流路となる。気体流路形成部１２は、筐体状に形成され、２つの開口を有する。気体流路形成部１２は、チャンバ１の鉛直方向上方に配置され、気体流路形成部１２に形成される２つの開口のうち一方の開口が、チャンバ材料投入口９に接続される。気体流路形成部１２の鉛直方向上方には、固体材料供給装置１００が配置され、気体流路形成部１２に形成される他方の開口が、固体材料供給装置１００に設けられる搬送室材料排出口６に接続される。つまり、固体材料処理装置２００においては、気体流路形成部１２は、搬送室材料排出口６から排出されるシリコン固体材料１９がチャンバ材料投入口９を介してチャンバ１内に投入されるときに、シリコン固体材料１９の通路となる材料通路形成部を兼ねる。
【００４４】
また気体流路形成部１２の内部には、重量計量部１０と、流路形成部バルブ７と、材料収容手段１１とが配置される。重量計量部１０は、固体材料供給装置１００から排出されるシリコン固体材料１９の重量を計量する部位である。重量計量部１０は、気体流路形成部１２の内壁面から突出して形成される突出部を有し、前記突出部は可撓性および弾発性を有する。重量計量部１０が有する突出部は、重量計量部１０に供給されたシリコン固体材料１９の総重量が設定重量以上になると変形してシリコン固体材料１９を排出し、シリコン固体材料１９の排出が完了すると変形状態から元の形状に復元するように形成される。本実施の形態では、重量計量部１０に設定される設定重量は、たとえば５００ｇである。流路形成部バルブ７は、チャンバ１と固体材料供給装置１００とを仕切る開閉可能なバルブである。固体材料処理装置２００においては、前述のように、気体流路形成部１２がシリコン固体材料１９の通路となる材料通路形成部を兼ねるので、流路形成部バルブ７は、材料通路を仕切る通路形成部バルブを兼ねる。
【００４５】
材料収容手段１１は、材料収容容器１１ｂとシャフト１１ａとを含んで構成される。材料収容容器１１ｂは、固体材料供給装置１００から排出されるシリコン固体材料１９を収容する凹所が形成される。シャフト１１ａは、材料収容容器１１ｂの側面に固定される棒状部材である。材料収容手段１１は、シャフト１１ａを介して材料収容容器１１ｂを、水平方向に直線移動させ、水平方向に延びる回転軸線まわりに回転させることができるように構成される。重量計量部１０、流路形成部バルブ７および材料収容手段１１は、固体材料供給装置１００に設けられる搬送室材料排出口６から鉛直方向下方に、重量計量部１０、流路形成部バルブ７、材料収容手段１１の順で、気体流路形成部１２内に配置される。
【００４６】
図２は、固体材料供給装置１００の構成を示す断面図である。固体材料供給装置１００は、筐体状に形成される搬送室４と、搬送手段２と、気体案内部１６と、固体材料貯蔵容器３とを含んで構成される。
【００４７】
搬送室４には、搬送室材料投入口５と、搬送室材料排出口６とが形成される。搬送室材料投入口５は、シリコン固体材料１９が搬送室４内に投入される開口であり、搬送室４の上壁面４ａに形成される。搬送室材料排出口６は、シリコン固体材料１９が搬送室４外に排出される開口であり、搬送室４の下壁面４ｂに形成される。また搬送室４は、チャンバ１内に充填されるアルゴンガスが、気体流路形成部１２を介して搬送室４内に導かれるように構成される。本実施の形態では、搬送室材料排出口６が、気体流路形成部１２を介して搬送室４内に導かれるアルゴンガスが搬送室４内に供給される開口である搬送室気体供給口を兼ねる。また搬送室材料投入口５が、アルゴンガスが搬送室４外に排気される開口である搬送室気体排気口を兼ねる。つまりチャンバ１内に充填されるアルゴンガスは、搬送室材料排出口６から搬送室４内に流入する。搬送室４内に流入したアルゴンガスは、搬送室材料排出口６から搬送室材料投入口５に向けて流れ、搬送室材料投入口５から搬送室４外に排気される。
【００４８】
搬送手段２は、シリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に向けて搬送する手段であり、その搬送機構は特に限定されない。搬送機構としてベルトコンベアなども挙げることができるが、シリコン固体材料１９に振動を与えてシリコン固体材料１９を搬送する機構が好ましい。シリコン固体材料１９に振動を与える振動源としては、電磁振動を利用した電磁フィーダおよびリニアフィーダ、アンバランスウェイトの回転による振動を利用したゴムスプリングフィーダ、圧電素子に電圧をかけることによって歪みが生じる圧電効果を利用して振動を発生させるピエゾフィーダなどを挙げることができる。本実施の形態では、シリコン固体材料１９に振動を与える振動源として、電磁フィーダを用いる。
【００４９】
搬送手段２は、電磁フィーダ１５と、搬送路形成部１４とを含んで構成される。電磁フィーダ１５は、搬送路形成部１４に電磁振動による振動を与える。本実施の形態では、電磁フィーダ１５として、神鋼電機株式会社製のＣＦ−１型を用いる。搬送路形成部１４は、シリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に導く搬送路であり、電磁フィーダ１５に接続される。搬送路形成部１４の表面は、炭化珪素から成る保護部材で被覆される。炭化珪素の硬さは、シリコン固体材料１９の硬さよりも高い。ここで硬さは、ビッカース硬さであり、ＪＩＳＺ２２４４に準拠した方法で測定される。
【００５０】
搬送路形成部１４の搬送方向に延びる長さは、電磁フィーダ１５の能力を考慮して設定する。本実施の形態では、搬送路形成部１４の搬送方向に延びる長さは、たとえば２７０ｍｍである。また搬送路形成部１４のうち、搬送室材料投入口５の中心を通る搬送室材料投入口５の開口面に対する垂直線と交わる交点から、搬送路形成部１４の搬送方向下流側端部までの長さ、つまり搬送距離は、たとえば１３０ｍｍである。
【００５１】
シリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に向けて搬送する搬送速度は、電磁フィーダ１５の振動数と振動振幅によって調整することができる。本実施の形態では、一例として、電磁フィーダ１５の振動数は５５Ｈｚに設定し、振動振幅は１．６ｍｍに設定する。このように設定した状態で、電磁フィーダ１５による振動動作を４秒、振動停止動作を７６秒とし、５００ｇのシリコン固体材料１９が、搬送距離１３０ｍｍを８０秒で搬送されるように設定する。このとき電磁フィーダ１５が振動動作を行うときのみ、シリコン固体材料１９が搬送路形成部１４上を移動する。搬送手段２は、搬送路形成部１４の搬送方向上流側端部が搬送室材料投入口５の鉛直方向下方に位置し、搬送方向下流側端部が搬送室材料排出口６の鉛直方向上方に位置するように、搬送室４内に配置される。
【００５２】
気体案内部１６は、チャンバ１から気体流路形成部１２を介して搬送室４内に流入したアルゴンガスを、搬送路形成部１４に向けて案内して流す部材である。気体案内部１６は、第１気体案内部１６ａと、第２気体案内部１６ｂと、第３気体案内部１６ｃとを含んで構成される。第１気体案内部１６ａは、搬送室材料排出口６の開口端部から搬送路形成部１４の搬送方向下流側端部に向けて突出して形成される。第１気体案内部１６ａは、搬送室材料排出口６から搬送室４内に流入するアルゴンガスを、搬送路形成部１４の搬送方向下流側端部に向けて案内して流す。第２気体案内部１６ｂは、搬送路形成部１４を上面側から覆う搬送路被覆部と、搬送路被覆部のうち搬送路形成部１４の搬送方向下流側の部分から上方に屈曲する屈曲部とを有して形成される。第３気体案内部１６ｃは、搬送室４の上壁面から突出して、第２気体案内部１６ｂに形成される屈曲部に対向するように形成される。第２気体案内部１６ｂの屈曲部および第３気体案内部１６ｃは、第１気体案内部１６ａによって案内されて流れるアルゴンガスを、搬送路形成部１４の固体材料が搬送される搬送面に向けて案内して流す。また第２気体案内部１６ｂの搬送路被覆部は、搬送路形成部１４の搬送面に向けて案内されて流れるアルゴンガスを、搬送路形成部１４に沿って流れるように案内する。
【００５３】
固体材料貯蔵容器３は、シリコン固体材料１９を貯蔵する凹所を有する容器であり、容器材料投入口３ｃと、容器材料排出口３ｄとを含んで構成される。容器材料投入口３ｃは、シリコン固体材料１９が固体材料貯蔵容器３内に投入される開口であり、固体材料貯蔵容器３の上壁面に形成される。容器材料排出口３ｄは、シリコン固体材料１９が固体材料貯蔵容器３外に排出される開口であり、固体材料貯蔵容器３の下壁面に形成される。固体材料貯蔵容器３は、搬送室材料投入口５に挿通して配置される。また固体材料貯蔵容器３の側壁面には、バイブレータ１３が配置される。バイブレータ１３は、固体材料貯蔵容器３内に貯蔵されるシリコン固体材料１９に振動を与える。これによって固体材料貯蔵容器３の容器材料排出口３ｄからシリコン固体材料１９を排出するときに、シリコン固体材料１９が容器材料排出口３ｄ付近で詰まるのを防止する。
【００５４】
図３は、固体材料処理装置２００の電気的構成を示すブロック図である。固体材料処理装置２００は、各手段を統括的に制御する制御手段５０を含む。制御手段５０は、各手段に動作指令をそれぞれ与える。
【００５５】
搬送手段２は、制御手段５０から材料搬送指令が与えられることで、シリコン固体材料１９を搬送するための振動動作を行う。また搬送手段２は、制御手段５０から材料搬送停止指令が与えられることで、シリコン固体材料１９を搬送するための振動動作を停止する。
【００５６】
気体供給手段３０は、制御手段５０から気体供給指令が与えられることで、アルゴンガスをチャンバ気体供給口８に向けて供給する。また気体供給手段３０は、制御手段５０から気体供給停止指令が与えられることで、アルゴンガスの供給を停止する。
【００５７】
排気手段４０は、制御手段５０から気体排気指令が与えられることで、真空ポンプを動作させて、チャンバ１内の気体を排気し、チャンバ１内を真空状態に維持する。また排気手段４０は、制御手段５０から気体排気停止指令が与えられることで、真空ポンプの動作を停止する。
【００５８】
材料収容手段１１は、制御手段５０からの指令にしたがって、シャフト１１ａを介して材料収容容器１１ｂを、水平方向に直線移動させる。また材料収容手段１１は、制御手段５０からの指令にしたがって、シャフト１１ａを介して材料収容容器１１ｂを、水平方向に延びる回転軸線まわりに回転させる。
【００５９】
流路形成部バルブ７および排気バルブ２２は、制御手段５０からバルブ開放指令が与えられることで、バルブ開放動作を行う。また各バルブ７，２２は、制御手段５０からバルブ閉鎖指令が与えられることで、バルブ閉鎖動作を行う。
【００６０】
また制御手段５０は、重量計量部１０から、重量計量部１０に供給されたシリコン固体材料１９が設定重量に達するか否かを示す信号が与えられる。本実施の形態では、設定重量は５００ｇである。また制御手段５０は、酸素濃度測定器１８から、チャンバ１内の酸素濃度が設定値以下であるか否かを示す信号が与えられる。本実施の形態では、酸素濃度の設定値は、１００ｐｐｍ以下である。また制御手段５０は、液面高さ計１７から、坩堝２０内に貯留されるシリコン融液の液面高さが設定値以下であるか否かを示す信号が与えられる。
【００６１】
制御手段５０は、記憶部と、演算部と、入出力部とを含んで構成される。記憶部は、各手段などの制御対象を制御するための制御プログラムを記憶する。演算部は、記憶部に記憶される制御プログラムを読み出して、入出力部から与えられる信号に基づいて、制御プログラムに従った演算結果を出力する。入出力部は、演算部の演算結果に従った、各種指令値を各手段などの制御対象物に与える。また入出力部は、制御対象物および重量計量部１０、酸素濃度測定器１８および液面高さ計１７などの検出手段から与えられる情報を演算部に与える。
【００６２】
たとえば制御手段５０は、プログラマブルコントローラなどによって実現される。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶回路によって実現される。また演算部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算回路によって実現される。また入出力部は、制御対象物および検出手段に接続されるインターフェース回路によって実現される。また入出力部は、外部から指令が入力されるキーボードなどの入力手段と、外部に情報を報知するディスプレイなどの報知手段とを含んでいてもよい。
【００６３】
図４は、固体材料処理装置２００における固体材料供給方法を示すフローチャートである。まずステップｓ０では、シリコン固体材料１９を固体材料貯蔵容器３内に充填して貯蔵する。またアルゴンガスボンベを準備してステップｓ１に進み、シリコン固体材料１９をチャンバ１内に配置される坩堝２０に供給する作業を開始する。ステップｓ１では、制御手段５０が流路形成部バルブ７にバルブ閉鎖指令を与えて、流路形成部バルブ７を閉鎖させる。また制御手段５０が排気バルブ２２にバルブ開放指令を与えて、排気バルブ２２を開放させてステップｓ２に進む。ステップｓ２では、制御手段５０が排気手段４０に気体排気指令を与えて、真空ポンプを稼動させる。このようにしてチャンバ１および気体流路形成部１２の内部に存在する気体を排気し、チャンバ１および気体流路形成部１２の内部を真空状態に維持してステップｓ３に進む。ステップｓ３では、制御手段５０が排気バルブ２２にバルブ閉鎖指令を与えて、排気バルブ２２を閉鎖させる。このようにしてチャンバ１および気体流路形成部１２の内部を密閉状態にしてステップｓ４に進む。
【００６４】
ステップｓ４では、制御手段５０が気体供給手段３０に気体供給指令を与えて、アルゴンガスをチャンバ気体供給口８に向けて供給させる。このようにしてチャンバ１および気体流路形成部１２の内部がアルゴンガスで充填されてステップｓ５に進む。ステップｓ５では、制御手段５０は、酸素濃度測定器１８から、チャンバ１内の酸素濃度が設定値以下であるか否かを示す信号が与えられ、酸素濃度が設定値以下であることを判断すると、ステップｓ６に進む。またステップｓ５において、酸素濃度が設定値より大きい値であると判断すると、ステップｓ１に戻る。ステップｓ６では、制御手段５０が流路形成部バルブ７にバルブ開放指令を与えて、流路形成部バルブ７を開放させる。このときチャンバ１および気体流路形成部１２の内部に充填されるアルゴンガスが、搬送室材料排出口６を介して搬送室４内に流れ、搬送室材料投入口５から搬送室４外に排気される。
【００６５】
また気体供給手段３０によるアルゴンガスの供給を継続する。このとき気体供給手段３０によってチャンバ気体供給口８に向けて供給されるアルゴンガスは、図１および図２に示すように、チャンバ気体供給口８からチャンバ材料投入口９に向かう方向Ｂに流れ、気体流路形成部１２内に流入する。気体流路形成部１２内に流入したアルゴンガスは、気体流路形成部１２内に配置される材料収容容器１１ｂに向かう方向Ｃに流れ、材料収容容器１１ｂから搬送室材料排出口６に向かう方向Ｄに流れて、搬送室４内に流入する。搬送室４内に流入したアルゴンガスは、搬送室材料排出口６から搬送室材料投入口５に向かう方向Ｅに流れ、搬送室４内から搬送室４外に向かう方向Ｆに流れて、搬送室４外に排気される。
【００６６】
次にステップｓ７では、制御手段５０は、液面高さ計１７から、坩堝２０内に貯留されるシリコン融液の液面高さが設定値以下であるか否かを示す信号が与えられ、シリコン融液の液面高さが設定値以下でありシリコン固体材料１９を投入可能であることを判断すると、ステップｓ８に進む。またステップｓ７において、液面高さが設定値より大きい値であると判断すると、液面高さが設定値以下になるまで、ステップｓ７を繰返す。
【００６７】
ステップｓ８では、シリコン固体材料１９が貯蔵される固体材料貯蔵容器３に形成される容器材料排出口３ｄから、搬送手段２が有する搬送路形成部１４に向けて、シリコン固体材料１９を投入する。このとき固体材料貯蔵容器３の側壁面に設けられるバイブレータ１３を稼動させて、シリコン固体材料１９に振動を与える。これによってシリコン固体材料１９が容器材料排出口３ｄ付近で詰まることを防止して、シリコン固体材料１９を容器材料排出口３ｄから排出できる。また固体材料貯蔵容器３内に貯蔵されるシリコン固体材料１９が不足する場合、固体材料貯蔵容器３の上面蓋３ａを開放して、シリコン固体材料１９を容器材料投入口３ｃから固体材料貯蔵容器３内に投入する。このとき図２に示すように、搬送室４内を流れるアルゴンガスが、容器材料排出口３ｄから容器材料投入口３ｃに向かう方向Ｇに流れて、容器材料投入口３ｃから固体材料貯蔵容器３外に排気される。
【００６８】
ステップｓ９では、制御手段５０が搬送手段２に材料搬送指令を与えて、搬送路形成部１４を振動させる。搬送路形成部１４が振動すると、搬送路形成部１４上に投入されているシリコン固体材料１９に振動が与えられ、シリコン固体材料１９が搬送室材料排出口６に向けて搬送される。このとき図２に示すように、搬送方向Ａに対して反対方向Ｅに流れるアルゴンガスが、搬送途中のシリコン固体材料１９に接触して流れて、搬送室材料投入口５から搬送室４外に排気される。このようにしてシリコン固体材料１９が搬送手段によって搬送されて、搬送室材料排出口６から鉛直方向下方に落下して搬送室４外に排出され、重量計量部１０に供給されてステップｓ１０に進む。
【００６９】
ステップｓ１０では、制御手段５０は、重量計量部１０から、重量計量部１０に供給されたシリコン固体材料１９が設定重量に達するか否かを示す信号が与えられる。供給されたシリコン固体材料１９の重量が設定重量に達することを判断すると、ステップｓ１１に進む。またステップｓ１０において、シリコン固体材料１９の重量が設定重量未満であると判断すると、ステップｓ８に戻る。
【００７０】
ステップｓ１１では、重量計量部１０に供給されたシリコン固体材料１９の重量が設定重量に達すると、シリコン固体材料１９は、鉛直方向下方に落下して材料収容容器１１ｂに収容される。次にステップｓ１２では、制御手段５０が材料収容手段１１に動作指令を与えて、シャフト１１ａを介して材料収容容器１１ｂを水平方向に直線移動させて、材料収容容器１１ｂをチャンバ材料投入口９の鉛直方向上方に移動させる。次にステップｓ１３では、制御手段５０が材料収容手段１１に動作指令を与えて、シャフト１１ａを介して材料収容容器１１ｂを、水平方向に延びる回転軸線まわりに回転させる。これによって材料収容容器１１ｂ内に収容されたシリコン固体材料１９が、鉛直方向下方に落下して、チャンバ材料投入口９を介して、チャンバ１内に配置される坩堝２０内に供給される。
【００７１】
ステップｓ１４では、終了するか否かを判断し、予め定められる終了条件を満足すると、ステップｓ１５に進み、作業を終了する。終了条件は、固体材料供給装置１００によってチャンバ１内に供給されたシリコン固体材料１９を用いて、シリコン単結晶体を成長させ、シリコン単結晶体の製造が完了すると終了条件を満足する。シリコン単結晶体を成長させるとき、まず坩堝２０内に投入されたシリコン固体材料１９を融解して、シリコン融液２５を坩堝２０内に貯留する。このとき坩堝２０は、加熱手段２６によって加熱されている。そのあと坩堝２０内に貯留されたシリコン融液２５に種結晶を浸し、徐々に種結晶を引上げることによって結晶を成長させる。このとき坩堝２０から引上げられるシリコン単結晶体の成長容量に応じて、固体材料供給装置１００によって、シリコン固体材料１９を坩堝２０に随時供給する。このようにしてシリコン単結晶体を製造する。またステップｓ１４において、終了条件を満足しない場合には、ステップｓ７に戻り、固体材料供給作業を繰返す。
【００７２】
（実施例）
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明の固体材料供給装置による、チャンバ１内の酸素濃度低減効果について説明する。シリコン固体材料１９がチャンバ１内に投入される前のチャンバ１内の酸素濃度は、１０〜１５ｐｐｍである。また５００ｇのシリコン固体材料１９を、固体材料供給装置が有する搬送手段２によって、チャンバ１に向けて８０秒で搬送する。
【００７３】
（実施例１）
固体材料供給装置は、搬送室４を有しており、搬送室４内には気体案内部１６が設けられている。またガス流量が５０Ｌ／ｍｉｎとなるように、気体供給手段３０によってアルゴンガスが供給される。また供給するシリコン固体材料１９の形状は、板状である。
【００７４】
（実施例２）
固体材料供給装置は、搬送室４内に気体案内部１６が設けられていないこと以外は、実施例１と同様である。
【００７５】
（実施例３）
固体材料供給装置は、気体供給手段３０によって供給するアルゴンガスの流量が２００Ｌ／ｍｉｎであること以外は、実施例１と同様である。
【００７６】
（実施例４）
固体材料供給装置は、気体供給手段３０によって供給するアルゴンガスの流量が２００Ｌ／ｍｉｎであること以外は、実施例２と同様である。
【００７７】
（比較例１）
固体材料供給装置は、搬送室４が設けられていない以外は、実施例４と同様である。
【００７８】
（比較例２）
シリコン固体材料１９の形状が礫状であること以外は、比較例１と同様である。
【００７９】
表１は、酸素濃度測定器１８によって測定した、チャンバ１内の酸素濃度を示す表である。実施例１〜４と比較例１，２とを比較することによって、搬送室４によるチャンバ１内の酸素濃度低減に対する効果が分かる。搬送室４を設けることによって、シリコン固体材料１の表面に付着してチャンバ１内に持込まれる酸素量を低減することができ、チャンバ１内の酸素濃度が低い。また比較例１と比較例２とを比較すると、チャンバ１内に投入するシリコン固体材料１９の形状を板状から比表面積の小さい礫状にかえることによって、チャンバ１内の酸素濃度を低くすることができるが、十分とは言えず、搬送室４によるチャンバ１内の酸素濃度低減に対する効果は、非常に大きい。
【００８０】
実施例１と実施例２とを比較することによって、気体案内部１６によるチャンバ１内の酸素濃度低減に対する効果が分かる。搬送室４内に気体案内部１６を設けることによって、シリコン固体材料１の表面に付着してチャンバ１内に持込まれる酸素量を低減することができ、チャンバ１内の酸素濃度が低い。
【００８１】
また実施例１と実施例３とを比較することによって、気体供給手段３０によって供給するアルゴンガスの流量によるチャンバ１内の酸素濃度低減に対する効果が分かる。アルゴンガスの流量を大きくすることによって、シリコン固体材料１の表面に付着してチャンバ１内に持込まれる酸素量を低減することができ、チャンバ１内の酸素濃度が低く、シリコン固体材料１９がチャンバ１内に投入される前の酸素濃度と同一である。また実施例２と実施例４とを比較すると、アルゴンガス流量が大きい場合、搬送室４内に気体案内部１６を設けなくても、チャンバ１内の酸素濃度が、シリコン固体材料１９がチャンバ１内に投入される前の酸素濃度と同一である。
【００８２】
【表１】
2008266017.tif 000003
【００８３】
以上のように本実施形態の固体材料処理装置２００によれば、固体材料供給装置１００が有する搬送手段２によってシリコン固体材料１９を搬送室４内から搬送室４外に向けて搬送するとき、気体供給手段３０によって搬送室４内にアルゴンガスが供給される。そのため搬送室４内部の圧力が搬送室４外部の圧力と比較して高くなる。搬送室４内に供給されるアルゴンガスは、シリコン固体材料１９が搬送される搬送方向Ａに対して反対方向Ｅに流れて、搬送手段２によって搬送されるシリコン固体材料１９に接触して、搬送室４外に排気される。そのためシリコン固体材料１９に付着した搬送室４の周辺に存在する外部気体である空気をシリコン固体材料表面から除去して、搬送室４外に排気することができる。
【００８４】
またシリコン固体材料表面に付着した外部気体である空気を除去して、シリコン固体材料１９がチャンバ１内に供給されるので、チャンバ１内に持込まれる酸素濃度を低減することができる。チャンバ１内の酸素濃度が低減されるので、酸素が導入されたシリコン単結晶体が製造されるのを防止することができ、シリコン単結晶体の品質を高品質に維持することができる。またチャンバ１内の酸素濃度が低減されるので、チャンバ１内に存在する酸素と反応して酸化珪素が生成されるのを防止して、チャンバ１内に酸化珪素が飛散するのを防止することができる。さらにチャンバ１内の酸素濃度が低減されるので、チャンバ１内に配置される坩堝２０が酸化されるのを防止して、坩堝２０の耐久性が劣化するのを防止することができる。
【００８５】
またシリコン固体材料１９に付着した空気をシリコン固体材料表面から除去することを、シリコン固体材料１９が搬送手段２によって搬送される搬送途中に行うことができるので、ロードロック機構などを必要とせず、固体材料供給装置１００の装置構成を簡単化することができる。
【００８６】
また搬送室４内に供給されたアルゴンガスが、搬送室４内にシリコン固体材料１９が投入される搬送室材料投入口５を介して搬送室４外に排気されるので、シリコン固体材料１９を搬送室４外から搬送室材料投入口５に向けて投入するとき、搬送室４の周辺に存在する外部気体である空気が搬送室４内に混入するのを防止することができる。
【００８７】
また固体材料供給装置１００は、シリコン固体材料１９を貯蔵する固体材料貯蔵容器３を有する。固体材料貯蔵容器３内に貯蔵されたシリコン固体材料１９を搬送室４内に投入するとき、気体供給手段３０によって搬送室４内に供給されるアルゴンガスが、容器材料投入口３ｃを介して搬送室４外に排気される。そのため搬送室４の周辺に存在する外部気体である空気が、固体材料貯蔵容器３を介して搬送室４内に混入するのを防止することができる。
【００８８】
また固体材料供給装置１００は、搬送室４内に供給されるアルゴンガスを、搬送路形成部１４に向けて案内して流す気体案内部１６ａ，１６ｂ，１６ｃを搬送室４内に有する。そのため搬送室４内に供給されるアルゴンガスが、搬送路形成部１４によって搬送される搬送途中のシリコン固体材料１９に向けて案内されて流れる。したがってアルゴンガスが搬送途中のシリコン固体材料１９に効率よく接触するので、シリコン固体材料１９に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体である空気を効率よくシリコン固体材料表面から除去することができる。
【００８９】
また搬送手段２は、搬送路形成部１４を振動させることによって、シリコン固体材料１９に振動を与えてシリコン固体材料１９を搬送する。搬送手段２が搬送途中のシリコン固体材料１９に振動を与えるので、コンベアなどのようにシリコン固体材料１９を静止状態で搬送する場合に比べて、搬送途中のシリコン固体材料１９が搬送室４内に供給されるアルゴンガスに接触する頻度が増加する。そのため搬送途中のシリコン固体材料１９に付着した搬送室４の周辺に存在する外部気体である空気を、効率よくシリコン固体材料表面から除去することができる。
【００９０】
また固体材料処理装置２００が有するチャンバ１内に、固体材料供給装置１００によって、シリコン固体材料１９を投入するとき、チャンバ１内に充填されるアルゴンガスが搬送室４に供給され、搬送途中のシリコン固体材料１９に接触して流れる。そのためチャンバ１および搬送室４に、それぞれ別々にアルゴンガスを供給する必要がなく、チャンバ１内に充填されるアルゴンガスを利用して、シリコン固体材料１９に付着した搬送室の周辺に存在する外部気体である空気をシリコン固体材料表面から除去することができる。
【００９１】
また固体材料処理装置２００が有するチャンバ１内に、固体材料供給装置１００によって、シリコン固体材料１９を投入する作業を開始するとき、まず流路形成部バルブ７を閉鎖した状態で、排気手段４０によってチャンバ１内に存在する気体をチャンバ１外に排気して、チャンバ１内にアルゴンガスを充填する。そのあと流路形成部バルブ７を開放して、チャンバ１内に充填されるアルゴンガスを、気体流路形成部１２を介して搬送室４に供給する。そのため搬送室４とチャンバ１とが仕切られた状態で、チャンバ１内に存在する不要な気体をチャンバ１外に排気して、チャンバ１内をアルゴンガスで充填することができる。また搬送室４とチャンバ１とが仕切られた状態でチャンバ１内をアルゴンガスで充填することができるので、チャンバ１内をアルゴンガスで充填するのに必要な時間と供給アルゴンガス量とを低減することができる。
【００９２】
また固体材料供給装置１００が有する搬送手段２は、搬送室材料投入口５から搬送室４内に投入されるシリコン固体材料１９を、搬送室材料排出口６に導く搬送路形成部１４を有する。そのため搬送手段２によってシリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に向けて搬送するとき、シリコン固体材料１９が搬送路形成部１４に導かれて搬送されるので、シリコン固体材料１９が搬送途中に飛散するのを防止することができる。
【００９３】
また搬送路形成部１４の表面は、炭化珪素から成る保護部材で被覆される。炭化珪素の硬さはシリコンの硬さよりも高いので、容器材料排出口３ｄから搬送路形成部１４に向けてシリコン固体材料１９が投入されるときの衝撃によって、搬送路形成部１４の表面に傷が発生することを防止することができる。そのため搬送路形成部１４の傷に由来する異物の発生を抑制することができ、チャンバ１内に異物が混入することを防止することができる。
【００９４】
また搬送室材料排出口６から排出されるシリコン固体材料１９を材料収容容器１１ｂに収容するとき、シリコン固体材料１９は、チャンバ材料投入口９に対して水平方向にずれた位置で材料収容容器１１ｂ内に収容される。そのためチャンバ材料投入口９からの放熱が直接材料収容容器１１ｂに伝わるのを防止することができる。したがってシリコン固体材料１９が材料収容容器１１ｂ内で融解するのを防止することができる。
【００９５】
また坩堝２０から引上げられるシリコン単結晶体の成長容量に応じて、固体材料供給装置１００によって、シリコン固体材料１９を坩堝２０に随時供給するので、シリコン単結晶体を継続的に製造することができる。
【００９６】
図５は、固体材料供給装置１１０の構成を示す断面図である。固体材料供給装置１１０は、シリコン固体材料１９を搬送する搬送手段（不図示）が複数の搬送路形成部１４を有する以外は、前記固体材料供給装置１００と同じ構成である。搬送路形成部１４についてのみ以下に記載する。固体材料供給装置１１０は、搬送手段が、搬送室材料投入口５から搬送室４に投入されるシリコン固体材料を搬送室材料排出口６に導く搬送路を形成する搬送路形成部１４を複数有する。本実施の形態では、搬送手段が有する搬送路形成部１４は、第１搬送路形成部１４ａおよび第２搬送路形成部１４ｂの２つである。
【００９７】
固体材料供給装置１１０において、搬送手段は、２つの搬送路形成部１４ａ，１４ｂと、電磁フィーダ（不図示）とを含んで構成される。２つの搬送路形成部１４ａ，１４ｂは、電磁フィーダに接続され、電磁フィーダによって振動を与えられる。搬送手段は、第１搬送路形成部１４ａの搬送方向上流側端部が搬送室材料投入口５の鉛直方向下方に位置し、第２搬送路形成部１４ｂの搬送方向上流側端部が第１搬送路形成部１４ａの搬送方向下流側端部の鉛直方向下方に位置し、第２搬送路形成部１４ｂの搬送方向下流側端部が搬送室材料排出口６の鉛直方向上方に位置するように、搬送室４内に配置される。
【００９８】
搬送手段によってシリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に向けて搬送し、シリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６から搬送室４外に排出する場合、まずシリコン固体材料１９を容器材料投入口３ｃに向けて投入して、シリコン固体材料１９を固体材料貯蔵容器３内に貯蔵する。固体材料貯蔵容器３内に貯蔵されたシリコン固体材料１９は、容器材料排出口３ｄから搬送室材料投入口５を介して搬送室４内の第１搬送路形成部１４ａに投入される。
【００９９】
このとき搬送手段は、電磁フィーダを稼動させて、２つの搬送路形成部１４ａ，１４ｂを振動させる。第１搬送路形成部１４ａに投入されたシリコン固体材料１９は、第１搬送路形成部１４ａによって振動が与えられて、第２搬送路形成部１４ｂに向けて搬送される。第１搬送路形成部１４ａの搬送面上で搬送されるシリコン固体材料１９は、第１搬送路形成部１４ａの搬送方向下流側端部から鉛直方向下方に落下して、第２搬送路形成部１４ｂの搬送方向上流側端部に供給される。第２搬送路形成部１４ｂに供給されたシリコン固体材料１９は、搬送室材料排出口６に向けて搬送され、搬送室材料排出口６から搬送室４外に排出される。
【０１００】
このときチャンバから搬送室材料排出口６を介して搬送室４内に流入したアルゴンガスは、シリコン固体材料１９が搬送される搬送方向Ａに対して反対方向Ｅに流れて、搬送途中のシリコン固体材料１９に接触し、搬送室４内から搬送室４外に向かう方向Ｆに流れて、搬送室材料投入口５から搬送室４外に排気される。
【０１０１】
以上のように本実施形態の固体材料供給装置１１０によれば、搬送手段が２つの搬送路形成部１４ａ，１４ｂを有する。シリコン固体材料１９を搬送手段によって搬送室材料排出口６に向けて搬送する場合において、シリコン固体材料１９が、第１搬送路形成部１４ａの搬送方向下流側端部から第２搬送路形成部１４ｂの搬送方向上流側端部に向けて落下するとき、シリコン固体材料１９が回転して落下する場合がある。そのためシリコン固体材料１９の表面のうち、第１搬送路形成部１４ａの搬送面と接触していた箇所が、第２搬送路形成部１４ｂの搬送面と接触しないで、シリコン固体材料１９が、第２搬送路形成部１４ｂの搬送方向上流側端部に供給される。したがって搬送途中のシリコン固体材料１９が搬送室４内に供給されるアルゴンガスに接触する頻度が増加する。その結果、シリコン固体材料１９に付着した搬送室４の周辺に存在する外部気体である空気を、効率よくシリコン固体材料表面から除去することができる。
【０１０２】
図６は、固体材料供給装置１２０の構成を示す断面図である。固体材料供給装置１２０は、気体供給手段３０によって供給されるアルゴンガスが、搬送方向と同一方向に流れて、搬送途中のシリコン固体材料１９に、接触して流れるように構成される。固体材料供給装置１２０は、筐体状に形成される搬送室４と、搬送手段２と、気体供給手段３０と、固体材料貯蔵容器３とを含んで構成される。
【０１０３】
搬送室４には、搬送室材料投入口５と、搬送室材料排出口６と、搬送室気体供給口２３と、搬送室気体排気口２４とが形成される。搬送室材料投入口５は、シリコン固体材料１９が搬送室４内に投入される開口であり、搬送室４の上壁面４ａに形成される。搬送室材料排出口６は、シリコン固体材料１９が搬送室４外に排出される開口であり、搬送室４の下壁面４ｂに形成される。搬送室気体供給口２３は、搬送室４の周辺とは異なる気体が気体供給手段３０によって搬送室４内に供給される開口であり、搬送手段２によってシリコン固体材料１９が搬送室４外に向けて搬送される搬送方向上流側の搬送室側壁面４ｃに形成される。搬送室気体排気口２４は、前記気体が搬送室４外に排気される開口であり、搬送方向下流側の搬送室側壁面４ｄに形成される。
【０１０４】
搬送手段２は、シリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に向けて搬送する手段であり、搬送路形成部１４と電磁フィーダ１５とを含んで構成される。搬送路形成部１４は、シリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に導く搬送路であり、電磁フィーダ１５に接続される。電磁フィーダ１５は、搬送路形成部１４に電磁振動による振動を与える。搬送手段２は、搬送路形成部１４の搬送方向上流側端部が搬送室材料投入口５の鉛直方向下方に位置し、搬送方向下流側端部が搬送室材料排出口６の鉛直方向上方に位置するように、搬送室４内に配置される。
【０１０５】
気体供給手段３０は、外部気体である空気が搬送室４内に混入しないように、搬送室４内に搬送室４の周辺とは異なる気体であるアルゴンガスを搬送室気体供給口２３に向けて供給する。搬送室気体供給口２３を介して搬送室４内に供給されたアルゴンガスは、搬送室気体排気口２４を介して搬送室４外に排気される。
【０１０６】
固体材料貯蔵容器３は、シリコン固体材料１９を貯蔵する凹所を有する容器であり、容器材料投入口３ｃと、容器材料排出口３ｄとを含んで構成される。容器材料投入口３ｃは、シリコン固体材料１９が固体材料貯蔵容器３内に投入される開口であり、固体材料貯蔵容器３の上壁面に形成される。容器材料排出口３ｄは、シリコン固体材料１９が固体材料貯蔵容器３外に排出される開口であり、固体材料貯蔵容器３の下壁面に形成される。固体材料貯蔵容器３は、搬送室材料投入口５に挿通して配置される。
【０１０７】
搬送手段２によってシリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６に向けて搬送し、シリコン固体材料１９を搬送室材料排出口６から搬送室４外に排出する場合、まずシリコン固体材料１９を容器材料投入口３ｃに向けて投入して、シリコン固体材料１９を固体材料貯蔵容器３内に貯蔵する。固体材料貯蔵容器３内に貯蔵されたシリコン固体材料１９は、容器材料排出口３ｄから搬送室材料投入口５を介して搬送室４内の搬送路形成部１４に投入される。
【０１０８】
そのあと搬送手段２は、電磁フィーダ１５を稼動させて、搬送路形成部１４を振動させる。搬送路形成部１４に投入されたシリコン固体材料１９は、搬送路形成部１４によって振動が与えられて、搬送室材料排出口６に向けて搬送され、搬送室材料排出口６から搬送室４外に排出される。このとき気体供給手段３０は、搬送室気体供給口２３を介して搬送室４内にアルゴンガスを供給する。搬送室４内に供給されたアルゴンガスは、シリコン固体材料１９が搬送される搬送方向Ａに対して同一方向Ｈに流れて、搬送手段２によって搬送されるシリコン固体材料１９に接触して、搬送室気体排気口２４を介して搬送室４外に排気される。
【０１０９】
以上のように本実施形態の固体材料供給装置１２０によれば、搬送手段２によってシリコン固体材料１９を搬送室４内から搬送室４外に向けて搬送するとき、気体供給手段３０によって搬送室４内にアルゴンガスが供給される。そのため搬送室４内部の圧力が搬送室４外部の圧力と比較して高くなる。搬送室４内に供給されるアルゴンガスは、シリコン固体材料１９が搬送される搬送方向Ａに対して同一方向Ｈに流れて、搬送途中のシリコン固体材料１９に接触して、搬送室４外に排気される。そのためシリコン固体材料１９に付着した搬送室４の周辺に存在する外部気体である空気をシリコン固体材料表面から除去して、搬送室４外に排気することができる。
【０１１０】
図７は、本発明の実施の一形態である固体材料処理装置２１０の構成を示す断面図である。固体材料処理装置２１０は、たとえばシリコンやガリウムヒ素などの半導体を、基材の上に成長させて製造する装置である。本実施の形態では、固体材料処理装置２１０は、シリコンの結晶体６４を基材６３上に成長させる。固体材料処理装置２１０は、固体材料供給装置１３０と、気体供給手段３０と、排気手段４０と、チャンバ６１と、気体流路形成部１２とを含んで構成される。なお、固体材料処理装置２１０が有する気体供給手段３０と、排気手段４０とは、前述した固体材料処理装置２００が有するものと同様なので、説明は省略する。
【０１１１】
チャンバ６１は、前述した固体材料処理装置２００が有するチャンバ１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、チャンバ６１内における酸素の目標濃度は、チャンバ１と同様、１００ｐｐｍ以下とする。チャンバ６１には、チャンバ１が有するチャンバ気体供給口８、チャンバ材料投入口９、チャンバ気体排気口２１以外に、基材搬入口６１ａと基材搬出口６１ｂとが形成される。基材搬入口６１ａは、基材６３がチャンバ６１内に搬入される開口である。また、基材搬出口６１ｂは、チャンバ６１内で結晶体６４を形成させた後の基材６３が、チャンバ６１内から搬出される開口である。本実施の形態では、基材搬入口６１ａおよび基材搬出口６１ｂの開口のサイズは、１２５ｃｍ３である。
【０１１２】
固体材料処理装置２１０において、基材６３上に結晶体６４を成長させるとき、コンベアなどの基材搬入手段６５が基材６３を基材搬入口６１ａからチャンバ６１内に搬入するとともに、基材６３を坩堝２０内に貯留されるシリコン融液２５に浸漬させる。このとき、基材６３上に結晶体６４が形成される。このようにして結晶体６４が形成された基材６３を、基材搬出手段６６が、基材搬出口６１ｂからチャンバ６１外に搬出する。
【０１１３】
また、固体材料処理装置２１０においては、気体供給手段３０からアルゴンガスが供給されて、チャンバ６１内がアルゴンガスで充填されると、チャンバ６１内の圧力が正圧となるように構成されている。そのため、アルゴンガスが充填されたチャンバ６１内においては、基材搬入口６１ａおよび基材搬出口６１ｂに向うアルゴンガスの流れによって、チャンバ６１外部周辺の気体がチャンバ６１内に侵入するのが防止される。さらに、基材６３が基材搬入口６１ａからチャンバ６１内に搬入されるとき、基材搬入口６１ａに向って流れるアルゴンガスが基材６３に接触し、基材６３表面に付着する外部気体が除去される。そのため、基材６３表面に付着する外部気体を除去するための準備室である、真空装置および復圧装置を有するロードロック室が不要となり、装置コストを削減することができる。本実施の形態では、気体供給手段３０による単位時間当たりのアルゴンガス供給量は、チャンバ６１の容積が５０００Ｌに対して、４００Ｌ／ｍｉｎである。
【０１１４】
また、チャンバ６１内に充填されたアルゴンガスは、気体流路形成部１２を介して、後述する固体材料供給装置１３０が有する搬送室４に向けて流れる。さらに、固体材料処理装置２１０における気体流路形成部１２の壁面には、気体供給口７１が形成される。この気体供給口７１は、後述する固体材料供給装置１３０が有する搬送室気体供給手段７０から搬送室４に向けて供給される気体が通過する開口である。気体供給口７１は、固体材料供給装置１３０に設けられる搬送室材料排出口６から鉛直方向下方に、重量計量部１０、流路形成部バルブ７、材料収容手段１１の順で、気体流路形成部１２内に配置される重量計量部１０と流路形成部バルブ７との間に形成される。
【０１１５】
図８は、固体材料供給装置１３０の構成を示す断面図である。固体材料供給装置１３０は、前述した固体材料供給装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。固体材料供給装置１３０は、固体材料供給装置１００が有する搬送手段２、固体材料貯蔵容器３、搬送室４以外に、搬送室気体供給手段７０とバルブ制御手段７３とを含む。
【０１１６】
搬送室気体供給手段７０は、チャンバ６１に形成されるチャンバ気体供給口８に接続される気体供給手段３０とは、別体に設けられる。搬送室気体供給手段７０は、電気信号で開閉動作が可能なストップバルブ７２と流量調節機（不図示）を備える。搬送室気体供給手段７０は、ストップバルブ７２を介して気体供給口７１に接続される。搬送室気体供給手段７０は、チャンバ６１および搬送室４の周辺とは異なる気体を気体供給口７１を介して搬送室４内に供給する。このとき、搬送室気体供給手段７０は、気体供給口７１から搬送室気体排気口を兼ねる搬送室材料投入口５に向けて流れる気体が、搬送手段２によって搬送されるシリコン固体材料１９に接触して流れるように気体を供給する。前記気体は、チャンバ６１内に供給されるものと同じアルゴンガスであってもよいし、少量ならばチャンバ６１内に逆流してもよい気体、たとえば、窒素などの不活性ガスであってもよい。本実施の形態では、搬送室気体供給手段７０は、アルゴンガスまたは窒素ガスを場合により使い分けて、ガス供給量２００Ｌ／ｍｉｎで搬送室４内に供給する。
【０１１７】
以上のように、固体材料処理装置２１０は、チャンバ６１に形成されるチャンバ気体供給口８に接続される気体供給手段３０とは別体に、チャンバ６１と固体材料供給装置１３０との間に配置される気体流路形成部１２の気体供給口７１に接続される搬送室気体供給手段７０を備える。そして、搬送室気体供給手段７０は、アルゴンガスまたは窒素ガスを、搬送手段２によって搬送されるシリコン固体材料１９に接触して流れるように供給する。そのため、搬送手段２によって搬送されるシリコン固体材料１９に、チャンバ６１内に充填されるアルゴンガスとともに、搬送室気体供給手段７０によって供給される気体を接触して流すことができるので、シリコン固体材料１９に付着した外部気体を固体材料表面から除去する除去効果を上げることができる。
【０１１８】
また、次のような効果も発揮する。固体材料処理装置２１０では、気体供給手段３０から供給されてチャンバ６１内に充填されたアルゴンガスが流れる流路は、基材６３を搬入出する開口である基材搬入口６１ａおよび基材搬出口６１ｂに向けて流れる流路となる基材方向流路と、気体流路形成部１２を介して固体材料供給装置１３０が有する搬送室４の搬送室材料投入口５に向けて流れる流路となる搬送室方向流路とに分かれる。
【０１１９】
たとえば、前記基材方向流路における流路抵抗が、前記搬送室方向流路における流路抵抗よりも極端に小さい場合、チャンバ６１内に充填されたアルゴンガスは、ほとんど基材方向流路に流れてしまい、搬送室方向流路に流れるアルゴンガスは極端に少なくなる。このような場合においても、固体材料処理装置２１０は、気体供給手段３０とは別体に搬送室気体供給手段７０を備えて、アルゴンガスまたは窒素ガスを搬送手段２によって搬送されるシリコン固体材料１９に接触して流れるように供給するので、シリコン固体材料１９に付着した外部気体を固体材料表面から除去することができる。
【０１２０】
バルブ制御手段７３は、流路形成部バルブ７とストップバルブ７２とを統括的に制御して、所望のタイミングで開閉動作させる。つまり、バルブ制御手段７３は、流路形成部バルブ７を閉鎖させているときにストップバルブ７２を開放させて搬送室気体供給手段７０から気体を供給させ、流路形成部バルブ７を開放させているときにストップバルブ７２を閉鎖させて搬送室気体供給手段７０からの気体供給を停止させる。なお、流路形成部バルブ７が開放しているときには、シリコン固体材料１９が搬送室材料排出口６から排出し、流路形成部バルブ７が閉鎖しているときには、搬送室材料排出口６からシリコン固体材料１９が排出するのが停止される。バルブ制御手段７３としては、プログラマブルコントローラなどが挙げられる。
【０１２１】
次に、バルブ制御手段７３が流路形成部バルブ７とストップバルブ７２とを統括的に制御するときの、各バルブの開閉動作を具体的に説明する。バルブ制御手段７３は、シリコン固体材料１９が固体材料貯蔵容器３に投入されると、ストップバルブ７２を開放させて、搬送室気体供給手段７０から気体を供給させる。その後、シリコン固体材料１９が搬送室４内に配置される搬送手段２によって搬送されて、搬送室材料排出口６から鉛直方向下方に落下して搬送室４外に排出されて重量計量部１０に到達し、重量計量部１０から計量完了の信号を受信すると、流路形成部バルブ７を開放させるとともに、ストップバルブ７２を閉鎖させて、搬送室気体供給手段７０からの気体の供給を停止させる。そのため、搬送室気体供給手段７０が供給する気体の量を削減することができる。
【０１２２】
また、バルブ制御手段７３は、シリコン固体材料１９が重量計量部１０から鉛直方向下方に落下して材料収容容器１１ｂに収容され、重量計量部１０から計量待機の信号を受信すると、流路形成部バルブ７を閉鎖させるとともに、ストップバルブ７２を開放して、搬送室気体供給手段７０から気体を供給させる。このように、流路形成部バルブ７が閉鎖されて、チャンバ６１と搬送室４とが仕切られるときに、搬送室気体供給手段７０から気体を供給するので、搬送室気体供給手段７０から供給される気体は、より効率よく搬送室４内に流れる。したがって、搬送途中のシリコン固体材料１９に付着した外部気体を固体材料表面から充分に除去することができる。また、流路形成部バルブ７が閉鎖しているときに気体を搬送室４内に向けて供給するので、搬送室気体供給手段７０から供給される気体が、流路形成部バルブ７を介してチャンバ６１内に流れるのを抑制することができる。そのため、搬送室気体供給手段７０によって供給される気体が、チャンバ６１内で製造される結晶体６４と反応して、結晶体６４の品質が低下するのを防止することができる。
【０１２３】
図９は、固体材料供給装置１４０の構成を示す断面図である。本実施の形態では、固体材料供給装置１４０は、前述した固体材料供給装置１３０の替わりに、固体材料処理装置２１０に配設される。固体材料供給装置１４０は、前述した固体材料供給装置１００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。固体材料供給装置１４０は、固体材料供給装置１００が有する搬送手段２、固体材料貯蔵容器３、搬送室４以外に、気体吸引手段８０と吸引ガス調節手段８１とを含む。
【０１２４】
気体吸引手段８０は、気体供給手段３０によって供給されて、チャンバ６１内に充填されたアルゴンガスが、搬送室４に向けて強制的に流れるように、吸引する。気体吸引手段８０は、負圧を発生させる設備であればよい。その負圧の程度は、排気配管や排気流量によっても異なるが、本実施の形態では、０．５ｋＰａ程度に設定する。気体吸引手段８０は、搬送室４内の気体が排気される開口である搬送室材料投入口５を密閉するように、吸引ガス調節手段８１を介して接続される。
【０１２５】
吸引ガス調節手段８１は、搬送室材料投入口５の開口割合を調節して、気体吸引手段８０が吸引して排気する気体の量を調節する。吸引ガス調節手段８１としては、たとえば、ダンパなどを挙げることができる。本実施の形態では、吸引ガス調節手段８１によって、気体の吸引量を２００Ｌ／ｍｉｎに調節する。このとき、気体供給手段３０による単位時間当たりのアルゴンガス供給量は、前記吸引量よりも大きくなるように設定し、本実施の形態では６００Ｌ／ｍｉｎに設定する。このように、アルゴンガス供給量を吸引量よりも大きくなるように設定することによって、チャンバ６１内の圧力を正圧に保つことができる。そのため、基材搬入口６１ａおよび基材搬出口６１ｂに向うアルゴンガスの流れによって、チャンバ６１外部周辺の気体がチャンバ６１内に侵入するのが防止される。
【０１２６】
また、気体吸引手段８０と吸引ガス調節手段８１とを別体に設ける替わりに、気体を吸引する機能と吸引する気体の量を調節する機能とを、両方兼ね備えたエジェクタなどの装置を利用しても構わない。
【０１２７】
以上のように、固体材料供給装置１４０においては、気体吸引手段８０は、吸引ガス調節手段８１によって調節された吸引量で、搬送室材料投入口５を介して気体を吸引する。これによって、搬送室材料投入口５の近傍が負圧となる。そのため、気体供給手段３０と搬送室材料投入口５とを結ぶ前述の搬送室方向流路における流路抵抗と、搬送室４内に流したい気体流量とで決まる圧力損失分を補填することができる。そのため、基材方向流路における流路抵抗が、搬送室方向流路における流路抵抗よりも極端に小さい場合においても、チャンバ６１内に充填されたアルゴンガスを、気体流路形成部１２を介して搬送室材料投入口５に向けて充分に流すことができる。したがって、搬送手段２によって搬送されるシリコン固体材料１９に付着した外部気体を固体材料表面から充分に除去することができる。
【０１２８】
以上のような本実施の形態は、発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば固体材料供給装置１００によって供給された固体材料を用いて、チャンバ１内でシリコン単結晶体を製造する例を示した。しかしながら本発明は、これに限定するものではなく、チャンバ１内で製造する結晶として、シリコン多結晶などを挙げることができる。またシリコンから成る結晶以外に、ゲルマニウムなどの元素半導体、ガリウム砒素などの化合物半導体を材料とする結晶が挙げられる。
【０１２９】
またチャンバ１内で実施するプロセスは、坩堝２０内に貯留した融液から結晶体を製造するプロセスに限定するものではなく、チャンバ１内にチャンバ１の周囲とは異なる気体を供給して行うプロセスであれば本発明を適用できる。このようなプロセスとして、半導体材料または金属材料の融液から半導体材料または金属材料を析出体として析出させるプロセスを挙げることができる。また半導体材料は、たとえば光電変換素子として利用することができる。光電変換素子としては、電気エネルギを光に変換する発光ダイオードや半導体レーザなどを挙げることができ、光を電気エネルギに変換するフォトダイオードなどを挙げることができる。
【０１３０】
また本実施の形態では、固体材料供給装置１００，１１０において、固体材料が搬送室４外に排出される開口である搬送室材料排出口６が、アルゴンガスが搬送室４内に供給される開口である搬送室気体供給口を兼ねる。また固体材料が搬送室４内に投入される開口である搬送室材料投入口５が、アルゴンガスが搬送室４外に排気される開口である搬送室気体排気口を兼ねる。しかしながらアルゴンガスが搬送室４内に供給される開口である搬送室気体供給口と、アルゴンガスが搬送室４外に排気される開口である搬送室気体排気口とを、別途搬送室４に形成してもよい。
【０１３１】
また本実施の形態では、固体材料処理装置２００において、アルゴンガスが供給される開口をチャンバに形成する例を示した。しかしながらアルゴンガスが供給される開口を、搬送室４または気体流路形成部１２に形成してもよい。
【０１３２】
また本実施の形態では、搬送路形成部１４の表面に炭化珪素から成る保護部材を配置する例を示した。搬送路形成部１４以外に、シリコン固体材料１９と接触する固体材料貯蔵容器３および材料収容容器１１ｂの内壁面を、炭化珪素から成る材料で被覆してもよい。
【０１３３】
また搬送室４から排気されるアルゴンガスを回収し、回収したアルゴンガスを気体供給手段３０によって、搬送室４内に供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の実施の一形態である固体材料処理装置２００の構成を示す断面図である。
【図２】固体材料供給装置１００の構成を示す断面図である。
【図３】固体材料処理装置２００の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】固体材料処理装置２００における固体材料供給方法を示すフローチャートである。
【図５】固体材料供給装置１１０の構成を示す断面図である。
【図６】固体材料供給装置１２０の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の一形態である固体材料処理装置２１０の構成を示す断面図である。
【図８】固体材料供給装置１３０の構成を示す断面図である。
【図９】固体材料供給装置１４０の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１，６１  チャンバ
２  搬送手段
３  固体材料貯蔵容器
４  搬送室
５  搬送室材料投入口
６  搬送室材料排出口
７  流路形成部バルブ
８  チャンバ気体供給口
９  チャンバ材料投入口
１０  重量計量部
１１  材料収容手段
１２  気体流路形成部
１３  バイブレータ
１４  搬送路形成部
１５  電磁フィーダ
１６  気体案内部
１７  液面高さ計
１８  酸素濃度測定器
１９  シリコン固体材料
２０  坩堝
２１  チャンバ気体排気口
２２  排気バルブ
３０  気体供給手段
４０  排気手段
５０  制御手段
７０  搬送室気体供給手段
７２  ストップバルブ
７３  バルブ制御手段
８０  気体吸引手段
８１  吸引ガス調節手段
１００，１１０，１２０、１３０、１４０  固体材料供給装置
２００、２１０  固体材料処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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