JP2000169279A - 球状半導体結晶製造方法及び製造装置 - Google Patents
球状半導体結晶製造方法及び製造装置Info
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
Abstract
(57)【要約】
【課題】 球状半導体結晶の純度を保持して、連続的
に球状半導体結晶の製造を行える球状半導体結晶製造方
法及び製造装置を提供する。 【解決手段】 棒状半導体材料６４ａを支持部材であ
るワイヤ５０に連結し、所定の速度で降下させてヒータ
５６の予熱部５６ｃにて所定の温度に予熱させる。そし
て、予熱した棒状半導体材料６４ａをさらに降下させ、
ヒータ５６の溶融部５６ｄの加熱により材料表面を溶融
させ、液滴６４ｂを形成させる。前記液滴６４ｂは棒状
半導体材料６４ａの下端部に集積して自重により落下す
る。前記液滴６４ｂは落下途中にて冷却され、球形を保
持したまま凝固して球状半導体結晶６４ｃとなる。前記
球状半導体結晶６４ｃは、衝撃吸収材６２により落下衝
撃を吸収されて保持される。このように、棒状半導体材
料６４ａを溶かしつつ液滴６４ｂを落下させて連続的に
球状半導体結晶６４ｃを製造することができる。
に球状半導体結晶の製造を行える球状半導体結晶製造方
法及び製造装置を提供する。 【解決手段】 棒状半導体材料６４ａを支持部材であ
るワイヤ５０に連結し、所定の速度で降下させてヒータ
５６の予熱部５６ｃにて所定の温度に予熱させる。そし
て、予熱した棒状半導体材料６４ａをさらに降下させ、
ヒータ５６の溶融部５６ｄの加熱により材料表面を溶融
させ、液滴６４ｂを形成させる。前記液滴６４ｂは棒状
半導体材料６４ａの下端部に集積して自重により落下す
る。前記液滴６４ｂは落下途中にて冷却され、球形を保
持したまま凝固して球状半導体結晶６４ｃとなる。前記
球状半導体結晶６４ｃは、衝撃吸収材６２により落下衝
撃を吸収されて保持される。このように、棒状半導体材
料６４ａを溶かしつつ液滴６４ｂを落下させて連続的に
球状半導体結晶６４ｃを製造することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体の製造方法及
び製造装置に係り、特に球状半導体結晶製造方法及び製
造装置に関する。
び製造装置に係り、特に球状半導体結晶製造方法及び製
造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の球状半導体結晶製造方法として
は、半導体の細片を電磁浮遊コイルで浮かせて加熱しな
がら液滴に変え、これを自由落下させる途中で凝固させ
ることによって得られるものがある。また、球状半導体
結晶製造方法の開示技術として、先端にノズルを持った
石英製のチューブ内に球状半導体結晶の棒状材料や破砕
材料を投入し、コイルヒーティングによって前記棒状材
料や破砕材料を溶融させた後、ガス圧力でノズル先端よ
り溶融させた液滴を落下させて、落下途中にて液滴を凝
固させることで球状結晶を得るもの（米国特許第４３２
２３７９号）がある。
は、半導体の細片を電磁浮遊コイルで浮かせて加熱しな
がら液滴に変え、これを自由落下させる途中で凝固させ
ることによって得られるものがある。また、球状半導体
結晶製造方法の開示技術として、先端にノズルを持った
石英製のチューブ内に球状半導体結晶の棒状材料や破砕
材料を投入し、コイルヒーティングによって前記棒状材
料や破砕材料を溶融させた後、ガス圧力でノズル先端よ
り溶融させた液滴を落下させて、落下途中にて液滴を凝
固させることで球状結晶を得るもの（米国特許第４３２
２３７９号）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、以下のような問題があった。半導体細片を浮遊加熱
する方法では、複数個の細片を電磁浮遊コイル上方に供
給して、加熱するが、球状半導体結晶の製造に時間がか
かるという問題があた。また、上記した米国特許第４３
２２３７９号において、使用する石英製のチューブは何
度も使用すると劣化してしまい、球状半導体結晶を連続
的に製造するには運転に支障をきたすおそれがある。ま
た、材料を溶融するために石英製のチューブを加熱する
とチューブが溶損し、石英中の不純物の一部が液滴中に
混入するおそれがあった。このため、製造された半導体
結晶の純度を維持する上で問題となっていた。
は、以下のような問題があった。半導体細片を浮遊加熱
する方法では、複数個の細片を電磁浮遊コイル上方に供
給して、加熱するが、球状半導体結晶の製造に時間がか
かるという問題があた。また、上記した米国特許第４３
２２３７９号において、使用する石英製のチューブは何
度も使用すると劣化してしまい、球状半導体結晶を連続
的に製造するには運転に支障をきたすおそれがある。ま
た、材料を溶融するために石英製のチューブを加熱する
とチューブが溶損し、石英中の不純物の一部が液滴中に
混入するおそれがあった。このため、製造された半導体
結晶の純度を維持する上で問題となっていた。
【０００４】本発明における球状半導体結晶製造方法及
び製造装置は、前記従来技術の欠点を解消するためにな
されたもので、純度を保持して球状半導体結晶の製造を
連続的に行え、かつ製造装置の劣化を低減させることを
目的としている。
び製造装置は、前記従来技術の欠点を解消するためにな
されたもので、純度を保持して球状半導体結晶の製造を
連続的に行え、かつ製造装置の劣化を低減させることを
目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明における球状半導体結晶製造方法において
は、中空に保持した半導体材料を溶融部において加熱溶
融し、滴下させて落下途中で凝固させて球状の半導体結
晶を得るとともに、半導体材料の滴下量に応じて半導体
材料を溶融部に向けて下降させる構成とした。また、前
記半導体材料を加熱溶融する前段にて予熱させる構成と
した。そして、前記半導体材料を棒状に構成した。さら
に、前記半導体材料の下端部を先細状に構成した。そし
て、前記半導体材料を所定の速度で回転させながら、加
熱溶融する構成とした。また、前記半導体材料に、予め
所定の割合でドーパントを混入する構成とした。そして
前記半導体材料を溶融した液滴の周囲には、ドーピング
ガスを所定の割合で含ませることもできる構成とした。
あるいは、目的のドーパントを含まないバージンな半導
体材料に対し、目的の不純物を含む溶液を塗布する構成
とした。
に、本発明における球状半導体結晶製造方法において
は、中空に保持した半導体材料を溶融部において加熱溶
融し、滴下させて落下途中で凝固させて球状の半導体結
晶を得るとともに、半導体材料の滴下量に応じて半導体
材料を溶融部に向けて下降させる構成とした。また、前
記半導体材料を加熱溶融する前段にて予熱させる構成と
した。そして、前記半導体材料を棒状に構成した。さら
に、前記半導体材料の下端部を先細状に構成した。そし
て、前記半導体材料を所定の速度で回転させながら、加
熱溶融する構成とした。また、前記半導体材料に、予め
所定の割合でドーパントを混入する構成とした。そして
前記半導体材料を溶融した液滴の周囲には、ドーピング
ガスを所定の割合で含ませることもできる構成とした。
あるいは、目的のドーパントを含まないバージンな半導
体材料に対し、目的の不純物を含む溶液を塗布する構成
とした。
【０００６】本発明における球状半導体結晶製造装置
は、半導体材料を支持して所定の速度で上下移動可能な
支持部材と、前記半導体材料を溶融して滴下させ、前記
半導体材料と非接触に配置したヒータと、前記滴下させ
た液滴を落下途中にて凝固させる製造室と、前記支持部
材を介して半導体材料を滴下量に応じてヒータに向けて
降下させるコントローラとを有する構成とした。また、
前記製造室の下部には、前記液滴を凝固してなる球状半
導体結晶の落下衝撃を吸収して保持する衝撃吸収材を設
ける構成とした。前記半導体材料は棒状に形成する構成
とした。そして、前記棒状の半導体材料下端部を先細状
とし、前記ヒータの下部を前記棒状材料と同じ先細状と
して溶融部となし、当該溶融部の上部を半導体材料の予
熱部とする構成とした。さらに、前記支持部材の半導体
材料保持部の材質は、前記半導体材料の融点より高い融
点を有する炭素繊維強化型炭素または高融点金属にて構
成した。また、前記ヒータの溶融部は、発熱体が二重螺
旋状となっている構成とした。そして、前記支持部材
に、棒状半導体材料を所定の速度で回転させる回転機構
を設けた構成とした。さらに前記製造室内には、ドーピ
ングガス源が接続してある構成とした。
は、半導体材料を支持して所定の速度で上下移動可能な
支持部材と、前記半導体材料を溶融して滴下させ、前記
半導体材料と非接触に配置したヒータと、前記滴下させ
た液滴を落下途中にて凝固させる製造室と、前記支持部
材を介して半導体材料を滴下量に応じてヒータに向けて
降下させるコントローラとを有する構成とした。また、
前記製造室の下部には、前記液滴を凝固してなる球状半
導体結晶の落下衝撃を吸収して保持する衝撃吸収材を設
ける構成とした。前記半導体材料は棒状に形成する構成
とした。そして、前記棒状の半導体材料下端部を先細状
とし、前記ヒータの下部を前記棒状材料と同じ先細状と
して溶融部となし、当該溶融部の上部を半導体材料の予
熱部とする構成とした。さらに、前記支持部材の半導体
材料保持部の材質は、前記半導体材料の融点より高い融
点を有する炭素繊維強化型炭素または高融点金属にて構
成した。また、前記ヒータの溶融部は、発熱体が二重螺
旋状となっている構成とした。そして、前記支持部材
に、棒状半導体材料を所定の速度で回転させる回転機構
を設けた構成とした。さらに前記製造室内には、ドーピ
ングガス源が接続してある構成とした。
【０００７】
【作用】上記構成においては、例えばシリコンからなる
半導体材料を支持部材に連結し、所定の速度で降下させ
る。そして、ヒータにより材料表面を溶融させ、液滴を
形成させる。前記液滴は半導体材料の下端部に集積し
て、自重により落下する。前記液滴は製造室内にて落下
途中で冷却され、球形を保持したまま凝固して球状半導
体結晶となる。そして前記液滴の滴下量に応じて、半導
体材料をコントローラによりヒータに向けて降下させ、
半導体材料を連続的に溶融して滴下させることにより、
球状半導体結晶を連続的に製造することができる。この
ため、従来のように一旦液滴を貯留した後に、ガス圧を
かけてノズル先端から出すといった二段階の操作をする
必要がなくなる。また、貯留用の石英部品、黒鉛サセプ
タを必要としないことから低コストの製造ができる。そ
して、半導体材料は非接触で溶融されることから、純度
を保持して球状半導体結晶を製造することができる。ま
た、貯留用の石英部材が不要となることにより、石英部
材の劣化により球状半導体結晶製造装置が故障するおそ
れをなくすことができる。
半導体材料を支持部材に連結し、所定の速度で降下させ
る。そして、ヒータにより材料表面を溶融させ、液滴を
形成させる。前記液滴は半導体材料の下端部に集積し
て、自重により落下する。前記液滴は製造室内にて落下
途中で冷却され、球形を保持したまま凝固して球状半導
体結晶となる。そして前記液滴の滴下量に応じて、半導
体材料をコントローラによりヒータに向けて降下させ、
半導体材料を連続的に溶融して滴下させることにより、
球状半導体結晶を連続的に製造することができる。この
ため、従来のように一旦液滴を貯留した後に、ガス圧を
かけてノズル先端から出すといった二段階の操作をする
必要がなくなる。また、貯留用の石英部品、黒鉛サセプ
タを必要としないことから低コストの製造ができる。そ
して、半導体材料は非接触で溶融されることから、純度
を保持して球状半導体結晶を製造することができる。ま
た、貯留用の石英部材が不要となることにより、石英部
材の劣化により球状半導体結晶製造装置が故障するおそ
れをなくすことができる。
【０００８】また、前記半導体材料を加熱溶融する前段
にて予熱させることにより、半導体材料の熱膨張による
破損を防止して、連続的に球状半導体結晶の製造を行う
ことができる。また、前記製造室の下部に設けた衝撃吸
収材により、前記球状半導体結晶の落下衝撃を吸収し
て、球状半導体結晶の破損を防止することができる。ま
た、棒状の半導体材料を使用することにより、細片素材
よりも素材の表面積が小さくなるため、半導体材料の純
度を維持して球状半導体結晶の製造をすることができ
る。
にて予熱させることにより、半導体材料の熱膨張による
破損を防止して、連続的に球状半導体結晶の製造を行う
ことができる。また、前記製造室の下部に設けた衝撃吸
収材により、前記球状半導体結晶の落下衝撃を吸収し
て、球状半導体結晶の破損を防止することができる。ま
た、棒状の半導体材料を使用することにより、細片素材
よりも素材の表面積が小さくなるため、半導体材料の純
度を維持して球状半導体結晶の製造をすることができ
る。
【０００９】また、半導体材料の下端部とヒータの下端
部とを先細状に構成することにより、液滴の集積位置を
特定でき、所定の場所に液滴を落下させることができ
る。そして、棒状材料を溶融させたときに溶解中の棒状
材料先端に集中した融液が液滴となるので、完全溶融状
態の同形状の液滴を連続的に作成でき、半導体材料から
ダイレクトにかつ連続的に球状半導体結晶を製造するこ
とができる。また、支持部材の半導体材料保持部の材質
を、前記半導体材料の融点よりも高い融点を有する炭素
繊維強化型炭素または高融点金属としたことにより、前
記保持部が変形などの熱損傷を起こすおそれをなくすこ
とができる。
部とを先細状に構成することにより、液滴の集積位置を
特定でき、所定の場所に液滴を落下させることができ
る。そして、棒状材料を溶融させたときに溶解中の棒状
材料先端に集中した融液が液滴となるので、完全溶融状
態の同形状の液滴を連続的に作成でき、半導体材料から
ダイレクトにかつ連続的に球状半導体結晶を製造するこ
とができる。また、支持部材の半導体材料保持部の材質
を、前記半導体材料の融点よりも高い融点を有する炭素
繊維強化型炭素または高融点金属としたことにより、前
記保持部が変形などの熱損傷を起こすおそれをなくすこ
とができる。
【００１０】また、前記ヒータの溶融部分は、発熱体が
二重螺旋状となっていることにより、ヒータの熱効率が
上昇して、半導体材料を効率的に溶融させて液滴を形成
させることができる。また、前記支持部材に、棒状半導
体材料を所定の速度で回転させる回転機構を設けたこと
により、棒状半導体材料を所定の速度で回転させながら
加熱溶融することができ、棒状半導体材料を均等に加熱
溶融させることができる。
二重螺旋状となっていることにより、ヒータの熱効率が
上昇して、半導体材料を効率的に溶融させて液滴を形成
させることができる。また、前記支持部材に、棒状半導
体材料を所定の速度で回転させる回転機構を設けたこと
により、棒状半導体材料を所定の速度で回転させながら
加熱溶融することができ、棒状半導体材料を均等に加熱
溶融させることができる。
【００１１】また、製造装置内に接続したドーピングガ
ス源から、製造装置内にドーピングガスを充填させるこ
とができるため、球状半導体結晶の抵抗率の制御を行
い、ｐ型やｎ型の球状半導体結晶の製造を行うことがで
きる。また、半導体材料にドーパントを混入させておく
ことにより、球状半導体結晶の抵抗率を制御して、ｐ型
やｎ型の球状半導体結晶の製造を容易に行うことができ
る。
ス源から、製造装置内にドーピングガスを充填させるこ
とができるため、球状半導体結晶の抵抗率の制御を行
い、ｐ型やｎ型の球状半導体結晶の製造を行うことがで
きる。また、半導体材料にドーパントを混入させておく
ことにより、球状半導体結晶の抵抗率を制御して、ｐ型
やｎ型の球状半導体結晶の製造を容易に行うことができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を添付した図面
に従って詳細に説明する。本実施形態においては、下端
部が先細状の棒状半導体材料を支持部材であるワイヤに
て昇降させ、無接触なヒータにより溶融して球状半導体
結晶を製造する場合について説明する。
に従って詳細に説明する。本実施形態においては、下端
部が先細状の棒状半導体材料を支持部材であるワイヤに
て昇降させ、無接触なヒータにより溶融して球状半導体
結晶を製造する場合について説明する。
【００１３】まず、本実施形態の球状半導体結晶製造装
置の外部より説明する。図４は、本発明の実施形態にお
ける球状半導体結晶製造装置２０の外面図である。前記
製造装置２０には、球状半導体結晶６４ｃを保持する立
方体形状の保持室２２の上に、シリコンからなる棒状半
導体材料６４ａを溶融して球状半導体結晶６４ｃを製造
する上方に延在する直方体形状の製造室２４が設置さ
れ、当該製造室２４の上に棒状半導体材料６４ａを挿入
配置する直方体形状の材料室２６が配置されている。
置の外部より説明する。図４は、本発明の実施形態にお
ける球状半導体結晶製造装置２０の外面図である。前記
製造装置２０には、球状半導体結晶６４ｃを保持する立
方体形状の保持室２２の上に、シリコンからなる棒状半
導体材料６４ａを溶融して球状半導体結晶６４ｃを製造
する上方に延在する直方体形状の製造室２４が設置さ
れ、当該製造室２４の上に棒状半導体材料６４ａを挿入
配置する直方体形状の材料室２６が配置されている。
【００１４】前記材料室２６の上に円筒２７を介して配
置されたベース２８上には、ワイヤ５０を巻き取るワイ
ヤ巻き取り機３０が設置されている。前記材料室２６の
正面には、棒状半導体材料６４ａを材料室２６内に挿入
するための材料室ドア３２が設けられている。また、前
記円筒２７の側方には不活性ガス等を材料室２６内に導
入するための連絡経路であるガス導入口３４が突出配置
されている。
置されたベース２８上には、ワイヤ５０を巻き取るワイ
ヤ巻き取り機３０が設置されている。前記材料室２６の
正面には、棒状半導体材料６４ａを材料室２６内に挿入
するための材料室ドア３２が設けられている。また、前
記円筒２７の側方には不活性ガス等を材料室２６内に導
入するための連絡経路であるガス導入口３４が突出配置
されている。
【００１５】前記材料室２６と接する製造室２４上部に
は、製造室２４と材料室２６とを遮断可能なゲートチャ
ンバ３６が配置されている。材料室２６側面の上部に
も、不活性ガス等を製造室２４内に流入させるガス導入
口３８が突出設置されている。製造室２４下部には、製
造室２４と保持室２２とを遮断可能なゲートチャンバ４
２が配置され、当該ゲートチャンバ４２正面部に、一端
を軸支された円盤型のアイソレーションバルブ４０が設
けられている。これにより、製造室２４と保持室２２と
の開閉を行わせる。
は、製造室２４と材料室２６とを遮断可能なゲートチャ
ンバ３６が配置されている。材料室２６側面の上部に
も、不活性ガス等を製造室２４内に流入させるガス導入
口３８が突出設置されている。製造室２４下部には、製
造室２４と保持室２２とを遮断可能なゲートチャンバ４
２が配置され、当該ゲートチャンバ４２正面部に、一端
を軸支された円盤型のアイソレーションバルブ４０が設
けられている。これにより、製造室２４と保持室２２と
の開閉を行わせる。
【００１６】前記保持室２２正面には、製造された球状
半導体結晶６４ｃを回収するための保持室ドア４４が設
けてある。保持室２２側面上部には不活性ガス等を保持
室２２内に導入するガス導入口４６が配置されている。
そして、保持室２２下端部にはベースチャンバ４５が配
置され、当該ベースチャンバ４５に設けられた排出口４
８は電磁バルブ４３を介して真空ポンプ４７に接続され
ている。そして、材料室２６、製造室２４、保持室２２
にはそれぞれ排気口５５ａ、５５ｂ、５５ｃが設けられ
ており、おのおの電磁バルブ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを
介してサブポンプ４９に接続されている。これらとアル
ゴンガス導入口３４、３８、４６とをあわせて、アイソ
レーションバルブ４０、５４開閉に伴うガス置換、真空
度調整を行なわせている。
半導体結晶６４ｃを回収するための保持室ドア４４が設
けてある。保持室２２側面上部には不活性ガス等を保持
室２２内に導入するガス導入口４６が配置されている。
そして、保持室２２下端部にはベースチャンバ４５が配
置され、当該ベースチャンバ４５に設けられた排出口４
８は電磁バルブ４３を介して真空ポンプ４７に接続され
ている。そして、材料室２６、製造室２４、保持室２２
にはそれぞれ排気口５５ａ、５５ｂ、５５ｃが設けられ
ており、おのおの電磁バルブ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを
介してサブポンプ４９に接続されている。これらとアル
ゴンガス導入口３４、３８、４６とをあわせて、アイソ
レーションバルブ４０、５４開閉に伴うガス置換、真空
度調整を行なわせている。
【００１７】本実施形態の球状半導体結晶製造装置２０
の内部について説明する。図１は、本発明の実施形態に
おける球状半導体結晶製造装置２０の説明図である。前
記ワイヤ巻き取り機３０に支持されるワイヤ５０は、ベ
ース２８や円筒２７内を介して材料室２６内へ挿入配置
され、材料室２６内中心部に配置された保持部である断
面逆凹形のチャック５２に一端を接続されている。本実
施形態においては、保持部である前記チャック５２は、
半導体材料のシリコンよりも高い融点の、炭素繊維強化
型炭素またはＭｏなどの高融点金属にて形成している。
よって、前記チャック５２はシリコンの棒状半導体材料
６４ａの溶融温度で溶融しないため、変形などの熱損傷
をうけるおそれをなくすことができる。棒状半導体材料
６４ａは前記チャック５２に装着され、前記チャック５
２を介してワイヤ５０と一体的に昇降する。前記ワイヤ
巻き取り機３０を制御するコントローラ５３には移動用
の早送りモード、溶解用の遅送りモードのスピードレン
ジをもたせてあり、ワイヤ５０が支持する棒状半導体材
料６４ａの降下速度を調整させている。
の内部について説明する。図１は、本発明の実施形態に
おける球状半導体結晶製造装置２０の説明図である。前
記ワイヤ巻き取り機３０に支持されるワイヤ５０は、ベ
ース２８や円筒２７内を介して材料室２６内へ挿入配置
され、材料室２６内中心部に配置された保持部である断
面逆凹形のチャック５２に一端を接続されている。本実
施形態においては、保持部である前記チャック５２は、
半導体材料のシリコンよりも高い融点の、炭素繊維強化
型炭素またはＭｏなどの高融点金属にて形成している。
よって、前記チャック５２はシリコンの棒状半導体材料
６４ａの溶融温度で溶融しないため、変形などの熱損傷
をうけるおそれをなくすことができる。棒状半導体材料
６４ａは前記チャック５２に装着され、前記チャック５
２を介してワイヤ５０と一体的に昇降する。前記ワイヤ
巻き取り機３０を制御するコントローラ５３には移動用
の早送りモード、溶解用の遅送りモードのスピードレン
ジをもたせてあり、ワイヤ５０が支持する棒状半導体材
料６４ａの降下速度を調整させている。
【００１８】製造室２４のゲートチャンバ３６上には、
アイソレーションバルブ５４が一端を軸支されて配置さ
れ、棒状半導体材料６４ａの再装填を可能としている。
すなわち、アイソレーションバルブ５４により、材料室
２６と製造室２４との隔離を行えるため、製造室２４中
のアルゴン雰囲気を保持したままで、材料室２６を開閉
して棒状半導体材料６４ａの再装填を行うことができ
る。製造室２４内の上部には、棒状半導体材料６４ａを
予熱して溶融させるヒータ５６が設けられ、当該ヒータ
５６の外周部には同一形状の断熱材５８が配置されてい
る。これらの詳細については後述する。
アイソレーションバルブ５４が一端を軸支されて配置さ
れ、棒状半導体材料６４ａの再装填を可能としている。
すなわち、アイソレーションバルブ５４により、材料室
２６と製造室２４との隔離を行えるため、製造室２４中
のアルゴン雰囲気を保持したままで、材料室２６を開閉
して棒状半導体材料６４ａの再装填を行うことができ
る。製造室２４内の上部には、棒状半導体材料６４ａを
予熱して溶融させるヒータ５６が設けられ、当該ヒータ
５６の外周部には同一形状の断熱材５８が配置されてい
る。これらの詳細については後述する。
【００１９】保持室２２中央には、球状半導体結晶６４
ｃを保持する収容容器６０が配置してある。前記収容容
器の内部には断面凹形の衝撃吸収材６２が設けてあり、
当該衝撃吸収材６２により球状半導体結晶６４ｃの落下
衝撃を吸収させている。また、上記したアイソレーショ
ンバルブ４０によって、保持室２２と製造室２４とを隔
離させ、製造室２４のアルゴン雰囲気を保ちつつ、球状
半導体結晶６４ｃを引き出せるようになっている。
ｃを保持する収容容器６０が配置してある。前記収容容
器の内部には断面凹形の衝撃吸収材６２が設けてあり、
当該衝撃吸収材６２により球状半導体結晶６４ｃの落下
衝撃を吸収させている。また、上記したアイソレーショ
ンバルブ４０によって、保持室２２と製造室２４とを隔
離させ、製造室２４のアルゴン雰囲気を保ちつつ、球状
半導体結晶６４ｃを引き出せるようになっている。
【００２０】図２は、本実施形態におけるヒータ５６の
説明図である。前記ヒータ５６は円筒形状の予熱部５６
ｃと、棒状半導体材料６４ａ先端部と同じ角度を有する
先細状の溶融部５６ｄとからなっている。本実施形態に
おいては、棒状半導体材料６４ａ先端部の角度は５０度
から５５度であり、ヒータ溶融部５６ｄも同じ角度を有
している。前記予熱部５６ｃ上面には図示しない電源と
接続しているフランジ５６ａが突設配置されている。本
実施形態においては、ヒータ５６の溶融部５６ｄは、発
熱体が二重螺旋状となっている。すなわち、スリット５
６ｂを溶融部５６ｄに、二重螺旋状に形成して、発熱体
を二重螺旋状としている。これにより、ヒータ５６の熱
の発生効率を上昇させるとともに、棒状半導体材料６４
ａの予熱や溶融を効率的に軸対称で行うことができる。
本実施形態においては、前記ヒータ５６は、黒鉛製の抵
抗加熱ヒータであり、表面には炭化珪素などのコーティ
ングを施してある。これによりヒータ５６の酸化を防止
して、ヒータ５６の耐久時間を増加させることができ
る。
説明図である。前記ヒータ５６は円筒形状の予熱部５６
ｃと、棒状半導体材料６４ａ先端部と同じ角度を有する
先細状の溶融部５６ｄとからなっている。本実施形態に
おいては、棒状半導体材料６４ａ先端部の角度は５０度
から５５度であり、ヒータ溶融部５６ｄも同じ角度を有
している。前記予熱部５６ｃ上面には図示しない電源と
接続しているフランジ５６ａが突設配置されている。本
実施形態においては、ヒータ５６の溶融部５６ｄは、発
熱体が二重螺旋状となっている。すなわち、スリット５
６ｂを溶融部５６ｄに、二重螺旋状に形成して、発熱体
を二重螺旋状としている。これにより、ヒータ５６の熱
の発生効率を上昇させるとともに、棒状半導体材料６４
ａの予熱や溶融を効率的に軸対称で行うことができる。
本実施形態においては、前記ヒータ５６は、黒鉛製の抵
抗加熱ヒータであり、表面には炭化珪素などのコーティ
ングを施してある。これによりヒータ５６の酸化を防止
して、ヒータ５６の耐久時間を増加させることができ
る。
【００２１】図３は、前記ヒータ５６周囲の組図であ
る。ヒータ５６のフランジ５６ａ下部には、図示しない
電源に接続した導電板５７が配置され、ヒータ５６に電
気を伝達している。ヒータ５６の外周部には、ヒータ５
６と同形状の黒鉛繊維の断熱材５８を配置して、ヒータ
５６周辺の保温を行わせている。前記ヒータ５６の予熱
部５６ｃ外周面と前記断熱材５８との間には、石英チュ
ーブの絶縁体５９を挿入配置して、断熱材５８の絶縁状
態を保持させている。なお、前記ヒータ５６は、前記断
熱材５８を介して前記製造室２４に取り付けられてい
る。
る。ヒータ５６のフランジ５６ａ下部には、図示しない
電源に接続した導電板５７が配置され、ヒータ５６に電
気を伝達している。ヒータ５６の外周部には、ヒータ５
６と同形状の黒鉛繊維の断熱材５８を配置して、ヒータ
５６周辺の保温を行わせている。前記ヒータ５６の予熱
部５６ｃ外周面と前記断熱材５８との間には、石英チュ
ーブの絶縁体５９を挿入配置して、断熱材５８の絶縁状
態を保持させている。なお、前記ヒータ５６は、前記断
熱材５８を介して前記製造室２４に取り付けられてい
る。
【００２２】上記構成において、球状半導体結晶の製造
は以下のように行われる。このとき、球状半導体結晶製
造装置２０内部には、アルゴンなどの不活性ガスが充填
され、ヒータ５６や棒状半導体材料６４ａの酸化を防止
している。図５（ａ）〜（ｄ）は本実施形態における球
状半導体結晶の製造工程図である。まず、材料室ドア３
２より、下端部が先細状の棒状半導体材料６４ａを挿入
し、チャック５２に挟み込ませる。前記棒状半導体材料
６４ａ下端部は、ヒータ５６の溶融部５６ｄと同じ先細
状に設定している。また、前記棒状半導体材料６４ａの
表面は、全体的に化学研磨されている。そして図５
（ａ）に示すように、棒状半導体材料６４ａをヒータ５
６上方にて待機させて、ヒータ５６を昇温させる。
は以下のように行われる。このとき、球状半導体結晶製
造装置２０内部には、アルゴンなどの不活性ガスが充填
され、ヒータ５６や棒状半導体材料６４ａの酸化を防止
している。図５（ａ）〜（ｄ）は本実施形態における球
状半導体結晶の製造工程図である。まず、材料室ドア３
２より、下端部が先細状の棒状半導体材料６４ａを挿入
し、チャック５２に挟み込ませる。前記棒状半導体材料
６４ａ下端部は、ヒータ５６の溶融部５６ｄと同じ先細
状に設定している。また、前記棒状半導体材料６４ａの
表面は、全体的に化学研磨されている。そして図５
（ａ）に示すように、棒状半導体材料６４ａをヒータ５
６上方にて待機させて、ヒータ５６を昇温させる。
【００２３】そして、前記棒状半導体材料６４ａを、図
５（ｂ）に示すように予熱位置まで早送りで降下させ、
ヒータ５６の予熱部にて十分に予熱を行わせる。この予
熱工程を設けることにより、急激な温度上昇による棒状
半導体材料６４ａの破損等を防止して、スムーズに溶融
工程に移させることができる。本実施形態においては、
予熱時間を一時間以上設けて、棒状半導体材料６４ａを
約６００度から７００度程度に予熱する。所定時間予熱
された前記棒状半導体材料６４ａは、所定の低速度でさ
らに降下して、ヒータ５６の溶融部５６ｄの溶融領域に
進入する。
５（ｂ）に示すように予熱位置まで早送りで降下させ、
ヒータ５６の予熱部にて十分に予熱を行わせる。この予
熱工程を設けることにより、急激な温度上昇による棒状
半導体材料６４ａの破損等を防止して、スムーズに溶融
工程に移させることができる。本実施形態においては、
予熱時間を一時間以上設けて、棒状半導体材料６４ａを
約６００度から７００度程度に予熱する。所定時間予熱
された前記棒状半導体材料６４ａは、所定の低速度でさ
らに降下して、ヒータ５６の溶融部５６ｄの溶融領域に
進入する。
【００２４】前記棒状半導体材料６４ａの先細状表面
は、ヒータ５６の溶融部５６ｄの熱により溶融し、溶融
した材料（融液）が下端部の先細状先端に集中して液滴
６４ｂを形成する。液滴６４ｂの重量が一定値に達する
と、自重により前記棒状半導体材料６４ａの下端部から
離脱して、図５（ｃ）に示すように下方へ落下する。そ
して図５（ｄ）に示すように、溶融して材料が減少した
分だけ、棒状半導体材料６４ａを降下させ、溶融して液
滴を形成させる工程を連続的に行なわせる。
は、ヒータ５６の溶融部５６ｄの熱により溶融し、溶融
した材料（融液）が下端部の先細状先端に集中して液滴
６４ｂを形成する。液滴６４ｂの重量が一定値に達する
と、自重により前記棒状半導体材料６４ａの下端部から
離脱して、図５（ｃ）に示すように下方へ落下する。そ
して図５（ｄ）に示すように、溶融して材料が減少した
分だけ、棒状半導体材料６４ａを降下させ、溶融して液
滴を形成させる工程を連続的に行なわせる。
【００２５】すなわち本実施形態においては、図示しな
い例えば荷重センサにより液滴６４ｂの滴下量を検出し
てコントローラ５３に入力し、コントローラ５３がワイ
ヤ巻き取り機３０を制御して、検出した液滴６４ｂの滴
下量に応じて棒状半導体材料６４ａを前記溶融部５６ｄ
に向けて下降させるようにしている。図６（ａ）〜
（ｃ）は、予熱工程が終了時からの、棒状半導体材料６
４ａの溶解条件を示したグラフである。これらのグラフ
において、棒状半導体材料６４ａの直径は４インチで、
材料抵抗は１０Ω・ｃｍであり、そして棒状半導体材料
６４ａは回転していない。図６（ａ）において、縦軸は
単位時間ごとのヒータ５６の電力を示している。図６
（ｂ）において、縦軸は単位時間あたりの液滴６４ｂの
滴下量を示している。そして、図６（ｃ）において、縦
軸は棒状半導体材料６４ａの降下速度を示している。図
６（ａ）〜（ｃ）の横軸は、それぞれ時間を示し、いず
れも予熱工程終了時を原点に設定している。図６（ａ）
において示しているように０〜１２０分の間にヒータ５
６の電力を増加させると、図６（ｂ）のように液滴６４
ｂの滴下量も増大する。そして棒状半導体材料６４ａの
降下速度はコントローラ５３により、図６（ｃ）に示す
ように前記液滴６４ｂの滴下量に合わせて増加される。
そして、材料の溶解を開始して１２０分程度経過すると
溶解速度がねらい値に到達するため、ヒータの電力や液
滴６４ｂの滴下量、棒状半導体材料６４ａの降下速度を
それぞれほぼ一定にさせる。従って、棒状半導体材料６
４ａは先細のテーパ形状を保持したままで溶融され、連
続的に液滴６４ｂが形成される。
い例えば荷重センサにより液滴６４ｂの滴下量を検出し
てコントローラ５３に入力し、コントローラ５３がワイ
ヤ巻き取り機３０を制御して、検出した液滴６４ｂの滴
下量に応じて棒状半導体材料６４ａを前記溶融部５６ｄ
に向けて下降させるようにしている。図６（ａ）〜
（ｃ）は、予熱工程が終了時からの、棒状半導体材料６
４ａの溶解条件を示したグラフである。これらのグラフ
において、棒状半導体材料６４ａの直径は４インチで、
材料抵抗は１０Ω・ｃｍであり、そして棒状半導体材料
６４ａは回転していない。図６（ａ）において、縦軸は
単位時間ごとのヒータ５６の電力を示している。図６
（ｂ）において、縦軸は単位時間あたりの液滴６４ｂの
滴下量を示している。そして、図６（ｃ）において、縦
軸は棒状半導体材料６４ａの降下速度を示している。図
６（ａ）〜（ｃ）の横軸は、それぞれ時間を示し、いず
れも予熱工程終了時を原点に設定している。図６（ａ）
において示しているように０〜１２０分の間にヒータ５
６の電力を増加させると、図６（ｂ）のように液滴６４
ｂの滴下量も増大する。そして棒状半導体材料６４ａの
降下速度はコントローラ５３により、図６（ｃ）に示す
ように前記液滴６４ｂの滴下量に合わせて増加される。
そして、材料の溶解を開始して１２０分程度経過すると
溶解速度がねらい値に到達するため、ヒータの電力や液
滴６４ｂの滴下量、棒状半導体材料６４ａの降下速度を
それぞれほぼ一定にさせる。従って、棒状半導体材料６
４ａは先細のテーパ形状を保持したままで溶融され、連
続的に液滴６４ｂが形成される。
【００２６】前記液滴６４ｂは落下途中にて冷却され
て、球形を維持したまま凝固して球状半導体結晶６４ｃ
となる。前記球状半導体結晶６４ｃは収容容器６０中に
落下して、前記収容容器６０中に設けられた衝撃吸収材
６２により落下の衝撃を吸収されて保持される。このよ
うにして、球状半導体結晶６４ｃが製造される。
て、球形を維持したまま凝固して球状半導体結晶６４ｃ
となる。前記球状半導体結晶６４ｃは収容容器６０中に
落下して、前記収容容器６０中に設けられた衝撃吸収材
６２により落下の衝撃を吸収されて保持される。このよ
うにして、球状半導体結晶６４ｃが製造される。
【００２７】以上説明したように、棒状半導体材料６４
ａを溶融させたときに、溶融した半導体材料が棒状材料
６４ａ先端に集積して液滴６４ｂとなるので、素材から
ダイレクトにかつ連続的に球状半導体結晶６４ｃを製造
させることができる。このため、製造される球状半導体
結晶６４ｃの純度を保持して、連続的に処理を行うこと
ができる。また、材料を溶かしつつ液滴６４ｂを落下さ
せるため、従来のように一旦融液として貯留した後、ガ
ス圧をかけてノズル先端から出すような２段階の操作を
行う必要がなく、処理工程を低減させることができる。
ａを溶融させたときに、溶融した半導体材料が棒状材料
６４ａ先端に集積して液滴６４ｂとなるので、素材から
ダイレクトにかつ連続的に球状半導体結晶６４ｃを製造
させることができる。このため、製造される球状半導体
結晶６４ｃの純度を保持して、連続的に処理を行うこと
ができる。また、材料を溶かしつつ液滴６４ｂを落下さ
せるため、従来のように一旦融液として貯留した後、ガ
ス圧をかけてノズル先端から出すような２段階の操作を
行う必要がなく、処理工程を低減させることができる。
【００２８】また、上記したように棒状半導体材料の下
端を予め先細状に加工しておくことにより、溶融した半
導体材料が先端に液滴を形成しやすいようにさせる。こ
れにより、液滴の落下位置が定めることができるため、
液滴が飛散して、ヒータのスリットがショートしたり、
ヒータの寿命が多大に短くなるなどの事態を防止するこ
とができる。
端を予め先細状に加工しておくことにより、溶融した半
導体材料が先端に液滴を形成しやすいようにさせる。こ
れにより、液滴の落下位置が定めることができるため、
液滴が飛散して、ヒータのスリットがショートしたり、
ヒータの寿命が多大に短くなるなどの事態を防止するこ
とができる。
【００２９】図７は、本発明の第二実施形態における球
状半導体結晶製造装置８０の説明図である。本実施形態
においては、材料室２６をベローズ７４にて形成し、棒
状半導体材料６４ａの昇降をボールスクリュー７０にて
行わせている。すなわち、球状半導体結晶製造装置８０
において、棒状半導体材料６４ａは、上端部をチャック
５２にて挟持され、当該チャック５２中央を貫通するシ
ャフト７２に連結されている。シャフト７２上端には荷
重検出器（ロードセル）９１が連結され棒状半導体材料
の重量を監視している。前記シャフト７２は上端をベー
ス７８に保持され、当該ベース７８と一体的に上下移動
する。前記ベース７８は、ゲートチャンバ３６と連結し
ているベローズ７４の上端部と接続して、ベローズ７４
を上方支持している。そして、ベローズ７４内には図示
しない連絡経路を介してアルゴンなどの不活性ガスが導
入できるようになっている。前記ベース７８の一端部に
は、ベース７８を昇降させるときのガイド７６が設けて
ある。またベース７８の他端部には、図示しないコント
ローラに接続したボールスクリュー７０が螺合貫通して
いる。前記ボールスクリュー７０の上端が、図示しない
コントローラによって制御される駆動源に接続されてい
る。そして、前記駆動源によってスクリュー７０を回転
させることにより棒状半導体材料６４ａが昇降移動され
る。
状半導体結晶製造装置８０の説明図である。本実施形態
においては、材料室２６をベローズ７４にて形成し、棒
状半導体材料６４ａの昇降をボールスクリュー７０にて
行わせている。すなわち、球状半導体結晶製造装置８０
において、棒状半導体材料６４ａは、上端部をチャック
５２にて挟持され、当該チャック５２中央を貫通するシ
ャフト７２に連結されている。シャフト７２上端には荷
重検出器（ロードセル）９１が連結され棒状半導体材料
の重量を監視している。前記シャフト７２は上端をベー
ス７８に保持され、当該ベース７８と一体的に上下移動
する。前記ベース７８は、ゲートチャンバ３６と連結し
ているベローズ７４の上端部と接続して、ベローズ７４
を上方支持している。そして、ベローズ７４内には図示
しない連絡経路を介してアルゴンなどの不活性ガスが導
入できるようになっている。前記ベース７８の一端部に
は、ベース７８を昇降させるときのガイド７６が設けて
ある。またベース７８の他端部には、図示しないコント
ローラに接続したボールスクリュー７０が螺合貫通して
いる。前記ボールスクリュー７０の上端が、図示しない
コントローラによって制御される駆動源に接続されてい
る。そして、前記駆動源によってスクリュー７０を回転
させることにより棒状半導体材料６４ａが昇降移動され
る。
【００３０】以上の実施形態においては、棒状半導体材
料６４ａを回転させずに、溶融させる場合について説明
したが、回転させつつ溶融を行わせることもできる。図
８（ａ）、図８（ｂ）はそれぞれ第一実施形態、第二実
施形態に回転機構を設けた説明図である。
料６４ａを回転させずに、溶融させる場合について説明
したが、回転させつつ溶融を行わせることもできる。図
８（ａ）、図８（ｂ）はそれぞれ第一実施形態、第二実
施形態に回転機構を設けた説明図である。
【００３１】第一実施形態に示したワイヤ５０で棒状半
導体材料６４ａを支持させる場合においては、主動プー
リ８６を有した回転モータ８４を材料室２６上端面に配
置して、円筒２７にも前記主動プーリ８６と同じ高さに
従動プーリ８７を配置するとともに、円筒２７下部に磁
気シール８２を設置する。そして、主動プーリ８６と従
動プーリ８７とにベルト８８を巻き掛けて一体的に回転
駆動させる。また、ベース２８上面端部にワイヤ巻き取
り機３０を固設し、懸垂プーリ８９を介してワイヤ５０
を回転中心に吊り下げるようにしている。このため、モ
ータ８４の回転力は、ベルト８８を介して主動プーリ８
６から従動プーリ８７に伝達され、円筒２７上方に設け
たワイヤ巻き取り機３０とともにワイヤ５０に支持され
る棒状半導体材料６４ａを回転させることができる。ワ
イヤ５０は懸垂プーリ８９により回転中心に吊り下がっ
ているため、ワイヤ５０に支持される棒状半導体材料６
４ａは、回転中心を回転軸として回転される。なお、懸
垂プーリ８０に荷重検出器９１を連結して棒状半導体材
料の重量を監視している。
導体材料６４ａを支持させる場合においては、主動プー
リ８６を有した回転モータ８４を材料室２６上端面に配
置して、円筒２７にも前記主動プーリ８６と同じ高さに
従動プーリ８７を配置するとともに、円筒２７下部に磁
気シール８２を設置する。そして、主動プーリ８６と従
動プーリ８７とにベルト８８を巻き掛けて一体的に回転
駆動させる。また、ベース２８上面端部にワイヤ巻き取
り機３０を固設し、懸垂プーリ８９を介してワイヤ５０
を回転中心に吊り下げるようにしている。このため、モ
ータ８４の回転力は、ベルト８８を介して主動プーリ８
６から従動プーリ８７に伝達され、円筒２７上方に設け
たワイヤ巻き取り機３０とともにワイヤ５０に支持され
る棒状半導体材料６４ａを回転させることができる。ワ
イヤ５０は懸垂プーリ８９により回転中心に吊り下がっ
ているため、ワイヤ５０に支持される棒状半導体材料６
４ａは、回転中心を回転軸として回転される。なお、懸
垂プーリ８０に荷重検出器９１を連結して棒状半導体材
料の重量を監視している。
【００３２】また、シャフト７２で棒状半導体材料６４
ａを支持させる場合には、図８（ｂ）に示すように、従
動プーリ８６を同軸に有した回転モータ８４をベース７
８上に配置し、前記従動プーリ８６と同じ高さに主動プ
ーリ８７をシャフト７２と同軸に配置するとともに、シ
ャフト７２下端部に磁気シール８２を設置する。そし
て、主動プーリ８６と従動プーリ８７とにベルト８８を
巻き掛けることにより、回転モータ８４の回転力をシャ
フト７２に伝達して、当該シャフト７２と一体的に棒状
半導体材料６４ａを回転させることができる。
ａを支持させる場合には、図８（ｂ）に示すように、従
動プーリ８６を同軸に有した回転モータ８４をベース７
８上に配置し、前記従動プーリ８６と同じ高さに主動プ
ーリ８７をシャフト７２と同軸に配置するとともに、シ
ャフト７２下端部に磁気シール８２を設置する。そし
て、主動プーリ８６と従動プーリ８７とにベルト８８を
巻き掛けることにより、回転モータ８４の回転力をシャ
フト７２に伝達して、当該シャフト７２と一体的に棒状
半導体材料６４ａを回転させることができる。
【００３３】このように、支持部材であるワイヤ５０や
シャフト７２に、棒状半導体材料６４ａを所定の速度で
回転させる回転機構を設けたことにより、棒状半導体材
料６４ａを所定の速度で回転させながら加熱溶融するこ
とができ、棒状半導体材料６４ａを均等に加熱溶融させ
ることができる。
シャフト７２に、棒状半導体材料６４ａを所定の速度で
回転させる回転機構を設けたことにより、棒状半導体材
料６４ａを所定の速度で回転させながら加熱溶融するこ
とができ、棒状半導体材料６４ａを均等に加熱溶融させ
ることができる。
【００３４】また、あらかじめ棒状半導体材料に所定の
ドーパント（例えばｐ型の半導体を形成する場合はホウ
素、ｎ型の半導体を形成する場合はリンや砒素）を一定
量含ませることにより、球状半導体結晶の抵抗率の制御
を行う。これにより、p型やｎ型の球状半導体結晶を製
造することができる。これは、半導体材料棒に熱分解等
によりドーパントを混合したり、半導体材料に所望の抵
抗とするためのドーパントを、所定量塗布する等のドー
ピング方法によって制御することができる。なお、貯留
用の石英部品、黒鉛サセプタを必要としないため、低コ
ストで製造することができる。また、図示しないドーピ
ングガス源から製造室内にドーピングガス（ｐ型の場合
はジボランＢ2Ｈ6など、ｎ型の場合は水素化砒素ＡｓＨ
3やリン化水素ＰＨ3など）を導入して、液滴の周囲にド
ーピングガスを所定の割合で含ませることによっても、
球状半導体結晶の抵抗率の制御を行って、ｐ型やｎ型の
球状半導体結晶を製造することができる。
ドーパント（例えばｐ型の半導体を形成する場合はホウ
素、ｎ型の半導体を形成する場合はリンや砒素）を一定
量含ませることにより、球状半導体結晶の抵抗率の制御
を行う。これにより、p型やｎ型の球状半導体結晶を製
造することができる。これは、半導体材料棒に熱分解等
によりドーパントを混合したり、半導体材料に所望の抵
抗とするためのドーパントを、所定量塗布する等のドー
ピング方法によって制御することができる。なお、貯留
用の石英部品、黒鉛サセプタを必要としないため、低コ
ストで製造することができる。また、図示しないドーピ
ングガス源から製造室内にドーピングガス（ｐ型の場合
はジボランＢ2Ｈ6など、ｎ型の場合は水素化砒素ＡｓＨ
3やリン化水素ＰＨ3など）を導入して、液滴の周囲にド
ーピングガスを所定の割合で含ませることによっても、
球状半導体結晶の抵抗率の制御を行って、ｐ型やｎ型の
球状半導体結晶を製造することができる。
【００３５】なお、棒状半導体材料の溶解条件は、ヒー
タ電力や降下速度を一定にしてもよいし、溶解をしなが
らヒータ電力や降下速度を可変とすることもできる。溶
解中の棒状半導体材料には回転を与えても良い。また、
棒状半導体材料には、全体に外周研削をかけてもよい
し、素材先端だけを研削加工してもよい。
タ電力や降下速度を一定にしてもよいし、溶解をしなが
らヒータ電力や降下速度を可変とすることもできる。溶
解中の棒状半導体材料には回転を与えても良い。また、
棒状半導体材料には、全体に外周研削をかけてもよい
し、素材先端だけを研削加工してもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の球状半導
体結晶製造方法及び製造装置においては、純度を保持し
て球状半導体結晶の製造を連続的に行え、かつ製造装置
の劣化を低減させることができる。
体結晶製造方法及び製造装置においては、純度を保持し
て球状半導体結晶の製造を連続的に行え、かつ製造装置
の劣化を低減させることができる。
【図１】本発明の実施形態における球状半導体結晶製造
装置の説明図である。
装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態におけるヒータ本体の説明図
である。
である。
【図３】本発明の実施形態におけるヒータ周囲の組図で
ある。
ある。
【図４】本発明の実施形態における球状半導体結晶製造
装置の外形図である。
装置の外形図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施形態における球状
半導体結晶製造工程の説明図である。
半導体結晶製造工程の説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）棒状材料の溶解条件を示すグラ
フである。
フである。
【図７】本発明の第二実施形態における球状半導体結晶
製造装置の説明図である。
製造装置の説明図である。
【図８】本発明の実施形態における回転機構の説明図で
ある。
ある。
２０ 球状半導体結晶製造装置 ２２ 保持室 ２４ 製造室 ２６ 材料室 ２７ 円筒 ２８ ベース ３０ ワイヤ巻き取り機 ３２ 材料室ドア ３４ ガス導入口 ３６ ゲートチャンバ ３８ ガス導入口 ４０ アイソレーションバルブ ４２ ゲートチャンバ ４３ 電磁弁 ４４ 保持室ドア ４５ ベースチャンバ ４６ ガス導入口 ４７ 真空ポンプ ４８ 排出口 ４９ サブポンプ ５０ ワイヤ ５１ａ〜ｃ 電磁弁 ５２ チャック ５３ コントローラ ５４ アイソレーションバルブ ５５ａ〜ｃ サブ排気口 ５６ ヒータ ５６ａ フランジ ５６ｂ スリット ５６ｃ 予熱部 ５６ｄ 溶融部 ５７ 導電板 ５８ 断熱材 ５９ 絶縁体 ６０ 収容容器 ６２ 衝撃吸収材 ６４ａ 棒状半導体材料 ６４ｂ 液滴 ６４ｃ 球状半導体結晶 ７０ ボールスクリュー ７２ シャフト ７４ ベローズ ７６ ガイド ７８ ベース ８０ 球状半導体結晶製造装置 ８２ 磁気シール ８４ モータ ８６ 主動プーリ ８７ 従動プーリ ８８ ベルト ８９ 懸垂プーリ ９１ 荷重検出器（ロードセル）
Claims (15)
- 【請求項１】 中空に保持した半導体材料を溶融部にお
いて加熱溶融し、滴下させて落下途中で凝固させて球状
の半導体結晶を得るとともに、半導体材料の滴下量に応
じて半導体材料を溶融部に向けて下降させることを特徴
とする球状半導体結晶製造方法。 - 【請求項２】 前記半導体材料を加熱溶融する前段にて
予熱させることを特徴とする請求項１に記載の球状半導
体結晶製造方法。 - 【請求項３】 前記半導体材料を棒状にしたことを特徴
とする請求項１または２に記載の球状半導体結晶製造方
法。 - 【請求項４】 前記半導体材料の下端部を先細状にした
ことを特徴とする請求項３に記載の球状半導体結晶製造
方法。 - 【請求項５】 前記半導体材料を所定の速度で回転させ
ながら、加熱溶融することを特徴とする請求項３または
４に記載の球状半導体結晶製造方法。 - 【請求項６】 前記半導体材料に、予め所定の割合でド
ーパントを混入したことを特徴とする請求項１ないし５
のいずれか一に記載の球状半導体結晶製造方法。 - 【請求項７】 前記半導体材料を溶融した液滴の周囲に
は、ドーピングガスを所定の割合で含ませてあることを
特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の球状
半導体結晶製造方法。 - 【請求項８】 半導体材料を支持して所定の速度で上下
移動可能な支持部材と、当該支持部材の下方に前記半導
体材料と非接触に配置され、前記半導体材料を溶融して
滴下させるヒータと、前記滴下させた液滴を落下途中に
て凝固させる製造室と、前記支持部材を介して半導体材
料を滴下量に応じてヒータに向けて降下させるコントロ
ーラとを有することを特徴とする球状半導体結晶製造装
置。 - 【請求項９】 前記製造室の下部には、前記液滴を凝固
してなる球状半導体結晶の落下衝撃を吸収して保持する
衝撃吸収材を設けたことを特徴とする請求項８に記載の
球状半導体結晶製造装置。 - 【請求項１０】 前記半導体材料は棒状に形成したこと
を特徴とする請求項８または９に記載の球状半導体結晶
製造装置。 - 【請求項１１】 前記棒状の半導体材料下端部を先細状
とし、前記ヒータの下部を前記棒状の半導体材料と同じ
先細状として溶融部となし、当該溶融部の上部を半導体
材料の予熱部としたことを特徴とする請求項１０に記載
の球状半導体結晶製造装置。 - 【請求項１２】 前記支持部材の半導体材料保持部の材
質は、前記半導体材料の融点より高い融点を有する炭素
繊維強化型炭素または高融点金属からなることを特徴と
する請求項８ないし１１のいずれか一に記載の球状半導
体結晶製造装置。 - 【請求項１３】 前記ヒータの溶融部は、発熱体が二重
螺旋状となっていることを特徴とする請求項８ないし１
２のいずれか一に記載の球状半導体結晶製造装置。 - 【請求項１４】 前記支持部材に、半導体材料を所定の
速度で回転させる回転機構を設けたことを特徴とする請
求項１０ないし１３のいずれか一に記載の球状半導体結
晶製造装置。 - 【請求項１５】 前記製造室内には、ドーピングガス源
が接続してあることを特徴とする請求項８ないし１４の
いずれか一に記載の球状半導体結晶製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10351633A JP2000169279A (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 球状半導体結晶製造方法及び製造装置 |
| US09/457,441 US6319314B1 (en) | 1998-12-10 | 1999-12-08 | Method and device for manufacturing spherical semiconductor crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10351633A JP2000169279A (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 球状半導体結晶製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000169279A true JP2000169279A (ja) | 2000-06-20 |
Family
ID=18418580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10351633A Pending JP2000169279A (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 球状半導体結晶製造方法及び製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6319314B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000169279A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319314B1 (en) * | 1998-12-10 | 2001-11-20 | Komatsu Electronics Co., Ltd. | Method and device for manufacturing spherical semiconductor crystals |
| US6706959B2 (en) | 2000-11-24 | 2004-03-16 | Clean Venture 21 Corporation | Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US8568684B2 (en) * | 2000-10-17 | 2013-10-29 | Nanogram Corporation | Methods for synthesizing submicron doped silicon particles |
| DE60224104T2 (de) * | 2002-05-13 | 2008-12-04 | Josuke Nakata | Vorrichtung zur herstellung von körnigen kristallen vom fallrohrtyp |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU715515B2 (en) * | 1996-10-09 | 2000-02-03 | Sphelar Power Corporation | Semiconductor device |
| CA2239626C (en) * | 1996-10-09 | 2003-09-02 | Josuke Nakata | Semiconductor device |
| US5955776A (en) * | 1996-12-04 | 1999-09-21 | Ball Semiconductor, Inc. | Spherical shaped semiconductor integrated circuit |
| DE69723865T2 (de) * | 1997-10-23 | 2004-04-22 | Nakata, Josuke, Joyo | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von einkristallen |
| US6074476A (en) * | 1998-07-10 | 2000-06-13 | Ball Semiconductor, Inc. | Non-contact processing of crystal materials |
| US6106614A (en) * | 1998-10-15 | 2000-08-22 | Starmet Corp | Method and apparatus for fabricating near spherical semiconductor single crystal particulate and the spherical product produced |
| JP2000169279A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-20 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | 球状半導体結晶製造方法及び製造装置 |
-
1998
- 1998-12-10 JP JP10351633A patent/JP2000169279A/ja active Pending
-
1999
- 1999-12-08 US US09/457,441 patent/US6319314B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319314B1 (en) * | 1998-12-10 | 2001-11-20 | Komatsu Electronics Co., Ltd. | Method and device for manufacturing spherical semiconductor crystals |
| US6706959B2 (en) | 2000-11-24 | 2004-03-16 | Clean Venture 21 Corporation | Photovoltaic apparatus and mass-producing apparatus for mass-producing spherical semiconductor particles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6319314B1 (en) | 2001-11-20 |
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