JPH10314680A - 光電子式分類装置及び分類方法 - Google Patents

光電子式分類装置及び分類方法

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JPH10314680A
JPH10314680A JP10123468A JP12346898A JPH10314680A JP H10314680 A JPH10314680 A JP H10314680A JP 10123468 A JP10123468 A JP 10123468A JP 12346898 A JP12346898 A JP 12346898A JP H10314680 A JPH10314680 A JP H10314680A
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classified
sliding surface
semiconductor material
semiconductor
radiation source
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JP10123468A
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Matthaeus Schantz
マテーウス・シャンツ
Franz Dr Koeppl
フランツ・ケプル
Dirk Flottmann
ディルク・フロットマン
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Wacker Chemie AG
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    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/36Sorting apparatus characterised by the means used for distribution
    • B07C5/363Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air
    • B07C5/367Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air using a plurality of separation means
    • B07C5/368Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air using a plurality of separation means actuated independently
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    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B07C5/367Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air using a plurality of separation means

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  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Sorting Of Articles (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体材料、特にシリコンの分類に使用する装
置と方法で、金属原子による半導体材料の汚染の程度が
できるだけ低く、適当な正確性を持つ選別点を設定で
き、摩損ができるだけ小さく、目詰まりする穴がないも
のが提供する。 【解決手段】 半導体材料の光電子式分類装置におい
て、装置は、分離装置2とすべり面3を有し、すべり面
3の水平位置に対する角度は調整可能であり、分離装置
2とすべり面3の表面は、それぞれ分類される半導体材
料から成り、さらに、そのビーム経路4を分類される材
料が劣化する放射源5と、分類される材料の形状を少な
くとも一つの進路変更装置8を制御する制御装置7に伝
達するための形状認識装置6を有していることを特徴と
する光電子式分類装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料の光電
子式分類装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、記憶素子やマイクロプロセッサ
などのような、太陽電池または電子構成要素の製造に
は、高純度の半導体材料が必要とされる。所与の方法で
採用したドーパントは、ほとんどの場合において、この
種類の材料が示すであろう唯一の不純物である。従っ
て、害のある不純物の濃度はできるだけ低く保つのが望
ましい。高いレベルの純度に製造された半導体材料でさ
え、希望の製品にするためのその後の処理中に再汚染さ
れるということがしばしば見られる。このため、元のレ
ベルの純度に回復させるために、何度も何度も複雑なク
リーニング段階を繰り返さなければならない。半導体材
料の結晶格子に組み込まれた異質の金属の原子は、電荷
の分布を妨害し、最終的な構成要素の性能を低減させた
り、破損につながる可能性がある。従って、特に金属の
不純物からの半導体材料の汚染は回避されるべきであ
る。これは、特に、電子業界で、断然一番頻繁に使用さ
れる半導体の材料であるシリコンに適用される。純度の
高いシリコンは、例えば、揮発性の高いシリコン化合物
の熱分解によって得ることができ、従って、例えば、ト
リクロロシランのような蒸留法を使って容易に浄化する
ことができる。この場合、シリコンは、典型的に直径7
0から30mm、長さ500から2500mmの多結晶
質のロッドの形で得られる。るつぼ引きの単結晶、スト
リップまたは薄片を製造するため、あるいは、多結晶の
太陽電池ベースの材料を製造するためには、大きいロッ
ドが使用される。これらの製品は高純度の溶融シリコン
から成るため、固体のシリコンをるつぼで融解する必要
がある。この操作をできるだけ有効にするため、例え
ば、上記の多結晶質のロッドのような大きい固体のシリ
コン片を、融解の前に粉砕しなければならない。粉砕に
は、ジョークラッシャやローリングクラッシャ、ハンマ
またはノミなどのような金属の粉砕工具を使用するた
め、一般的に半導体材料の表面が、融解の前に汚染され
てしまう。
【0003】また、半導体材料のための通常の粉砕方法
がクラッシャやハンマのような機械的工具を使うため、
半導体材料は、さまざまな寸法の破片となる。プロセス
エンジニアリングの理由から、主にポリシリコンのよう
な多くの半導体材料は、融解作業のため、特定の寸法の
断片で提供されなければならない。いかなる不純物も、
半導体材料と共にるつぼの中に混入することは許されな
いので、例えば、フルイ装置などのような金属製の工具
から出る異種材料の原子から汚染されないように、粉砕
工程と分類工程の両方に対し、非常に詳細な要求を出さ
なければならない。このことから、従来の市販のフルイ
装置は、除外される。例えば、金属製の振動フルイでフ
ルイにかける場合、堅く、鋭い縁部のシリコン片によ
り、フルイの底がかなり摩損し、それにより、シリコン
表面が許容範囲を超える汚染を受け、複雑な浄化方法を
使用しなければならなくなる。従って、今日では、シリ
コン製の底を持つフルイが使用されている。しかし、シ
リコンで構成されている部分が破損すると、修理時の費
用が高い。さらに、フルイ法のもう一つの欠点は、シリ
コン片が不揃いな粒子形状のため、フルイが目詰まりし
てしまう危険性が高いという点である。
【0004】これらの理由から、例えば、流体式分類の
ような、フルイを使わない分類方法が研究された。必要
とされる切り捨ての点が、センチメートル範囲にあるた
め、気体による分類は除外される。何故なら、この目的
で必要とされる、高い気流速度が、フルイにかける鋭い
縁部を持つ材料と合わさって、設備をひどく摩損してし
まうからである。水の中で行なう流体式分類では、この
欠点は、限られた程度までしか現われないが、この場
合、シリコン片の不揃いな粒子形状により、選別点が非
常に不正確になる。例えば、葉形状のシリコン片など
は、たとえ、その幾何学的形状寸法が、より等級の低い
粒子のクラスに属しているということを意味していて
も、その降下率が低いために、良好な材料の中に残って
しまう。さらに、この湿潤分類法では、材料を連続的に
送り出すのが非常に困難である。
【0005】従って、上記の分類法はすべて、フルイに
かける材料を汚染し、目詰まりを引き起こす傾向にある
か、選別点が十分な正確性を持たないため、かなりの欠
点を呈する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、従来の技術の欠点を除去した装置と方法、特に、半
導体材料、特にシリコンの分類に使用する装置と方法
で、金属原子による半導体材料の汚染の程度ができるだ
け低く、適当な正確性を持つ選別点を設定でき、摩損が
できるだけ小さく、目詰まりする穴がないものを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明によ
り、驚くべく達成することができる。即ち、本発明は以
下に関する。 (1)半導体材料の光電子式分類装置において、装置
は、分離装置とすべり面を有し、すべり面の水平位置に
対する角度は調整可能であり、分離装置とすべり面の表
面は、それぞれ分類される半導体材料から成り、さら
に、そのビーム経路を分類される材料が落下する放射源
と、分類される材料の形状を、少なくとも一つの進路変
更装置を制御する制御装置に伝達するための形状認識装
置を有していることを特徴とする光電子式分類装置。 (2)半導体材料の光電子式分類法において、分類され
る材料は、その表面に分類される半導体材料を施してあ
る分離装置上で分離され、その表面に分類される半導体
材料を施してあるすべり面上を下方向にすべり、そのす
べり面の水平面に対する角度が、分類される材料の重心
ができるだけ低い位置にくるように調整可能で、このす
べり面を離れた後、整列状態で放射源のビーム経路を通
過し、形状認識装置が、予め設定した判定基準に従って
分類される材料の進路を変更する、少なくとも一つの進
路変更装置を制御する制御装置に、分類される材料の形
状を伝達することを特徴とする方法。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の内容は、半導体材料の光
電子式分類装置に関するものであり、この装置は、分離
装置2とすべり面3を有し、そのすべり面3の水平位置
に対する角度は調整可能であり、分離装置2とすべり面
3の表面は、それぞれ分類される半導体材料から成り、
さらにそのビーム経路4を通って分類される材料が落ち
るように構成されている放射源5と、分類される材料の
形状を、少なくとも一つの進路変更装置8を制御する制
御装置7に伝達する形状認識装置6とを有する。
【0009】この装置は、好ましくは、粒子寸法に従っ
て、シリコン、ゲルマニウムまたはヒ化ガリウムのよう
な、堅くてもろい半導体材料に使用する。これは、シリ
コンを分類するのに使用するのが好ましい。また、この
装置は、半導体材料を二つ以上の粒子寸法の断片に分け
るのにも使用することができる。
【0010】この装置は、分類される材料1をまず、分
離するための、そして好ましくは、同時に運搬するため
の装置、好ましくは振動コンベヤの上に載せるように設
計されている。この振動コンベヤは、好ましくは、半導
体材料の断片を分離するために振動を受け、それらをす
べり面3の方向に搬送する構成になっている。しかし、
材料をすでに分離して、コンベヤの上に置くことも可能
である。このすべり面3の角度は、水平面に対して調整
可能であり、断片が、好ましくは重力の作用を受けて、
下方向にすべるように、断片と表面の覆いとの間の摩擦
係数の関数として設定される。角度は、20度から80
度まで、好ましくは、30度から70度までの範囲内で
ある。分離および好ましくは搬送のためのこの装置2
と、すべり面3は、分類される半導体材料の表面が、分
類される半導体材料の表面を構成している材料以外と接
触しないように設計されている。これは、好ましくは、
分離および好ましくは搬送のための装置2とすべり面3
を、分類される材料と同じ半導体材料で覆うことによっ
て達成することができる。分類装置2とすべり面3は、
全体的に適当な半導体材料からできていてもよい。従っ
て、シリコンの場合は、シリコンで覆われているか、シ
リコンで構成されていてもよいということを意味する。
すべり面上では、材料片が、その重心ができるだけ低い
位置にくるように整列する。つまり、すべり面3を滑り
終った後の自由降下中に、その最も突出している表面
が、放射源5の方を向くことになる。すべり面3と進路
変更装置8との間の落下の高さは、5cmから20c
m、特に10cmであるのが好ましい。放射源5と形状
認識装置6は、この落下距離のほぼ中心に配置されてお
り、材料片は、放射源5と形状認識装置6との間を移動
する。材料片と放射源5との間の距離は、50cmから
120cm、特に70cmであるのが好ましく、材料片
と形状認識装置6との間の距離は、5cmから12c
m、特に6cmであるのが好ましい。放射源5は、レー
ザまたは400nmから700nmの範囲内で可視光を
発するランプのような、電磁放射線源であるのが好まし
い。また、赤外範囲、紫外範囲またはX線範囲内の電磁
放射線を発することも可能である。形状認識装置6は、
高解像度センサであるのが好ましく、可視光、赤外線、
紫外線またはX線を検知するためのカメラでもよい。こ
のセンサは、受信したデータを評価する制御装置7に接
続されている。この制御装置7は、コンピュータである
のが好ましい。この制御装置7は、予め決定したプログ
ラムをつかって少なくとも一つの進路変更装置8を制御
する。この場合、制御装置7と形状認識装置6から成る
この認識システムは、特定の粒子寸法または粒子寸法の
範囲を検知することができる。おおまかな粒子寸法や粒
子寸法範囲を捕らえる進路変更装置8は、気体または液
体を排出できるノズルであるのが好ましく、気体は、空
気、あるいは、3から10バール、特に好ましくは6バ
ールの、大気圧を上回る圧力で排出できる、窒素などの
ような、不活性ガスであるのが好ましい。液体の場合
は、好ましくは伝導率が0.14uS、特に好ましくは
0.08uSを下回る高純度の水が、2から20バール
の圧力で排出されるのが好ましい。特殊な実施形態にお
いては、大きすぎる材料片は、好ましくは1500バー
ルから5000バールの間、特に好ましくは3500バ
ールの水の噴射を使って粉砕される。進路変更装置8
は、材料片が放射源5のビーム経路4を平行に落下する
ように、互いに隣合わせに配置され、好ましくは、3か
ら15mm、特に好ましくは9mmの間隔を空けて配置
された複数のノズルが上に配置されているか、あるい
は、それらから構成されているものでもよい。進路を変
更された、希望の粒子寸法または粒子寸法の範囲の材料
片は、分離装置9を介して、収集容器10の中に収集さ
れ、進路を変更されなかった材料片は、収集容器11の
中に収集されるのが好ましい。少なくとも内側は、収集
容器は分類される半導体材料から成る表面を有していて
もよく、また、容器がこの材料から構成されていてもよ
い。二つの分離した材料の流れは、後続の認識システム
と進路変更装置を使用することによってさらに細かい粒
子のクラスに分けることができる。このように、表面の
パラメータにしたがって、分類を行なうことが可能であ
る。さらに追加の分離装置9を設置することにより、材
料を複数の粒子クラスに分離することができ、その場
合、落下経路が、異なった強度の進路変更効果、好まし
くは、異なった強さの空気噴射によって分けられる。こ
の分離装置9は、表面上に分類される半導体材料が施さ
れているか、その材料から成るものが好ましい。
【0011】本発明のもう一つの内容は、本発明に従っ
た光電子式分類のための装置による、半導体材料の光電
子式分類法に関するものであり、分類される材料は、表
面に分類される半導体材料が施されている分離装置2上
で分離され、表面に分類される半導体材料が施されてい
るすべり面3上をすべり落ち、すべり面の水平面に対す
る角度は分類される材料の重心ができるだけ低い位置に
くるように調整可能となっており、このすべり面を離れ
た後、整列状態で、放射源5のビーム経路4を通過し、
形状認識装置6が、予め設定した判定基準に従って分類
される材料の進路を変更するための、少なくとも一つの
進路変更装置8を制御する制御装置7に、分類される材
料の形状を伝達する。
【0012】本発明による好ましい方法においては、粉
砕された材料1、この場合は、半導体材料は、分離装置
2ですべり面3に向って搬送され、その角度は、分類さ
れる半導体材料と表面の被覆との間の摩擦係数の関数と
して、分類される半導体材料が好ましくは重力を受けて
下方向にすべるように調整されている。この工程におい
て、不揃いの形状を有する半導体材料は、その重心が、
できるだけ低い位置にくるように、すなわち、その最も
突出が大きい表面がすべり面3に面するように並ぶ。こ
のように並んだ粉砕された材料は、すべり面を離れた
後、放射源5と形状認識装置6から成る認識システムを
通過して移動し、放射源5のビーム経路を4を通過し、
好ましくは光解像度が0.1mmから20mm、特に好
ましくは0.5mmから10mmの形状認識装置6によ
って検知され、得られたデータは、制御装置7によって
評価される。分類される半導体材料は、0.05秒から
1秒、特に好ましくは0.1秒から0.2秒の間の落下
時間の間、認識システムを通過して移動する。分類され
る半導体材料の測定した長さ方向の範囲または突出した
表面の、設定した分離判定基準に関する歪みにより、少
なくとも一つの進路変更装置8が起動され、その装置
は、例えば、小さすぎる半導体材料片すべてを、例えば
空気噴射を使って分け、従って、それらをその元の落下
経路から偏向させる。分離装置9は、二つの断片に分離
し、それらは別の収集容器10と11に収集される。
【0013】本発明による方法は、本発明による装置と
組み合わせると、分類が汚染することなしに行なわれ、
好ましくは、15mmから150mmまでの範囲が、連
続的に変化する方法により分類される。しかし、例え
ば、10から20mmまでの範囲のものが獲得されるよ
うに設定したり、あるいは、ある一定の粒子寸法の特定
のパーセンテージのものが別の特定の粒子寸法のパーセ
ンテージのものと混合されて獲得されるように設定する
こともできる。このように、例えば、単結晶を引き出す
るつぼを充填するために特定の粒子寸法の分配を必要と
する購入者が希望するように、正確に調整可能な充填装
入量を設定することができる。
【0014】(実施例)光電子式分類用の本発明にした
がった装置の好ましい実施形態は、例えば、500mm
の操作幅と、0.5mmの光解像度と、8mmの間隔を
空けて配置されたノズルの列を有しており、30mmの
粒子分離寸法と、明確な選別点をもって、大量の異なっ
たサイズのポリシリコンの断片から1t/hの体積流量
を等級分けする。
【0015】以下に、本発明の好ましい実施態様を列記
する。 (1)半導体材料の光電子式分類装置において、装置
は、分離装置2とすべり面3を有し、すべり面3の水平
位置に対する角度は調整可能であり、分離装置2とすべ
り面3の表面は、それぞれ分類される半導体材料から成
り、さらに、そのビーム経路4を分類される材料が落下
する放射源5と、分類される材料の形状を、少なくとも
一つの進路変更装置8を制御する制御装置7に伝達する
ための形状認識装置6を有していることを特徴とする光
電子式分類装置。 (2)すべり面3の角度が20度から80度の範囲内に
あることを特徴とする上記(1)に記載の装置。 (3)分離装置2とすべり面3の表面がシリコンからな
ることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の装
置。 (4)半導体材料の光電子式分類法において、分類され
る材料は、その表面に分類される半導体材料を施してあ
る分離装置2上で分離され、その表面に分類される半導
体材料を施してあるすべり面3上を下方向にすべり、そ
のすべり面の水平面に対する角度が、分類される材料の
重心ができるだけ低い位置にくるように調整可能で、こ
のすべり面を離れた後、整列状態で放射源5のビーム経
路4を通過し、形状認識装置6が、予め設定した判定基
準に従って分類される材料の進路を変更する、少なくと
も一つの進路変更装置8を制御する制御装置7に、分類
される材料の形状を伝達することを特徴とする方法。 (5)すべり面の角度が20度から80度の範囲内に設
定されていることを特徴とする上記(4)に記載の半導
体材料の光電子式分類法。 (6)分類される半導体材料がシリコンであることを特
徴とする上記(4)または(5)に記載の半導体材料の
光電子式分類法。 (7)大きすぎる半導体材料が、水噴射を使ってさらに
粉砕されることを特徴とする上記(4)乃至(6)の何
れか一項に記載の半導体材料の光電子式分類法。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の技術の欠点を除去した装置と方法、特に、半導体
材料、特にシリコンの分類に使用する装置と方法で、金
属原子による半導体材料の汚染の程度ができるだけ低
く、適当な正確性を持つ選別点を設定でき、摩損ができ
るだけ小さく、目詰まりする穴がないものが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従った装置を表した図。
【符号の説明】
2 分離装置 3 すべり面 4 ビーム経路 5 放射源 6 形状認識装置 7 制御装置 8 進路変更装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランツ・ケプル ドイツ連邦共和国 エルバッハ,シュピー ルベルク 40 (72)発明者 ディルク・フロットマン ドイツ連邦共和国 アルテティング,カー ル−オルフ−シュトラーセ 19

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体材料の光電子式分類装置におい
    て、装置は、分離装置2とすべり面3を有し、すべり面
    3の水平位置に対する角度は調整可能であり、分離装置
    2とすべり面3の表面は、それぞれ分類される半導体材
    料から成り、さらに、そのビーム経路4を分類される材
    料が落下する放射源5と、分類される材料の形状を、少
    なくとも一つの進路変更装置8を制御する制御装置7に
    伝達するための形状認識装置6を有していることを特徴
    とする光電子式分類装置。
  2. 【請求項2】 半導体材料の光電子式分類法において、
    分類される材料は、その表面に分類される半導体材料を
    施してある分離装置2上で分離され、その表面に分類さ
    れる半導体材料を施してあるすべり面3上を下方向にす
    べり、そのすべり面の水平面に対する角度が、分類され
    る材料の重心ができるだけ低い位置にくるように調整可
    能で、このすべり面を離れた後、整列状態で放射源5の
    ビーム経路4を通過し、形状認識装置6が、予め設定し
    た判定基準に従って分類される材料の進路を変更する、
    少なくとも一つの進路変更装置8を制御する制御装置7
    に、分類される材料の形状を伝達することを特徴とする
    方法。
JP10123468A 1997-05-09 1998-05-06 光電子式分類装置及び分類方法 Pending JPH10314680A (ja)

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DE197-19-698-5 1997-05-09
DE19719698A DE19719698A1 (de) 1997-05-09 1997-05-09 Optoelektronische Klassiervorrichtung

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EP (1) EP0876851B1 (ja)
JP (1) JPH10314680A (ja)
KR (1) KR100293799B1 (ja)
CN (1) CN1198966A (ja)
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