JP2010143776A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気化した昇華性ドーパントを融液に供給する供給部から、粉状体の状態の昇華性ドーパントが融液に落下することを防止可能なシリコン単結晶引上装置を提供すること。
【解決手段】シリコン単結晶引上装置１は、引上炉２と、引上炉２の内部又は外部に設けられ、昇華性ドーパント２３を収容する試料容器６と、引上炉２の内部に設けられ、試料容器６から供給される昇華性ドーパント２３を融液５に供給する中空の供給部７と、試料容器６と供給部７とを接合し、試料容器６と供給部７との間を連通させる第１通路１０を有する接合手段と、を備え、供給部７は、その内部に、第１通路１０における供給部７側の一端の下方に設けられ第１通路１０を通過した昇華性ドーパント２３の粉状体を受ける受け部７５と、受け部７５から上方に向かって延び、昇華した昇華性ドーパント２３が流通可能な第２通路２０と、第２通路２０から下方へ延びる第３通路３０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコン単結晶引上装置に関し、具体的には、引上炉内の坩堝に融液を貯留し、チョクラルスキー（ＣＺ）法により、ドープされたシリコン単結晶を融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置に関する。

従来より、ドーパントをシリコン結晶に添加する方法としては、昇華性ドーパントが収容された試料容器を、引上炉内の融液の上方の所定位置まで下降させ、融液から輻射される輻射熱によって昇華性ドーパントを加熱して昇華させて、昇華によって気体となった昇華性ドーパントを融液に導入する方法が取られている。

気化した昇華性ドーパントを融液に導入する方法の１つとしては、中空の供給部の開口端を融液の上方に配置し、気化した昇華性ドーパントを試料容器から供給部へ送り、アルゴンガス等の不活性ガスからなるキャリアガスによって搬送される昇華性ドーパントを、供給部から融液に向けて吹き付ける方式が挙げられる。

気化した昇華性ドーパントを試料容器から供給部へ送る方法として、本出願人は、試料容器と供給部とを接合する接合手段に関する技術を発明し、特許出願を行った（特願２００８−１９５９９９）。この特許出願の明細書等に記載された発明は、接合手段の試料容器側に複数の貫通孔を有する仕切りを設け、試料容器と供給部を接合手段により接合すると、この貫通孔から気化したドーパントを移動させるように構成されている。

しかしながら、昇華性ドーパントは、固体から気体へ昇華するまでに徐々に体積が小さくなるため、この貫通孔よりも小さい粉状体となった昇華性ドーパントが、貫通孔を通過して試料容器から供給部の内部に移動することがあり得る。

粉状体の昇華性ドーパントが供給部の内部に移動した場合、粉状体の昇華性ドーパントは、粉状体の状態で融液に落下する可能性がある。落下した粉状体の昇華性ドーパントがシリコン単結晶に付着すると、シリコン単結晶が有転位化するおそれがあり、好ましくない。

本発明は、気化した昇華性ドーパントを融液に供給する供給部から、粉状体の状態の昇華性ドーパントが融液に落下することを防止可能なシリコン単結晶引上装置を提供することを目的とする。

（１） 本発明のシリコン単結晶引上装置は、ドープされたシリコン単結晶をチョクラルスキー法により融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置であって、引上炉と、前記引上炉の内部又は外部に設けられ、前記融液に供給する昇華性ドーパントを収容する試料容器と、前記引上炉の内部に設けられ、前記試料容器から供給される前記昇華性ドーパントを前記融液に供給する中空の供給部と、前記試料容器と前記供給部とを接合し、前記試料容器と前記供給部との間を連通させる第１通路を有する接合手段と、を備え、前記供給部は、その内部に、前記第１通路における前記供給部側の一端の下方に設けられ前記第１通路を通過した前記昇華性ドーパントの粉状体を受ける受け部と、前記受け部から上方に向かって延び、昇華した前記昇華性ドーパントが流通可能な第２通路と、前記第２通路から下方へ延びる第３通路と、を有することを特徴とする。

（２） 前記受け部は、前記第１通路に交差する方向に延びる受け面を備え、前記第２通路は、前記受け面から連続して上方に延びる仕切り部を含んで構成され、前記第３通路は、前記仕切り部及び前記供給部の内壁を含んで構成されることが好ましい。

（３） 前記受け部と前記第２通路と前記第３通路とは、互いに連続する管状に構成され、前記第２通路は、前記受け部から屈曲して上方に向かって延び、前記第３通路は、前記第２通路の上方側の端部から屈曲して下方に向かって延びることが好ましい。

（４） 前記引上炉に外付けされ、前記試料容器を内部に収容する試料室をさらに備え、前記試料容器は、前記試料室の内部と前記引上炉の内部との間を昇降可能であることが好ましい。

（５） 前記接合手段は、前記試料容器における前記供給部側の端部に設けられ複数の貫通孔を備える板状体によって仕切られていることが好ましい。

本発明によれば、気化した昇華性ドーパントを融液に供給する供給部から、粉状体の状態の昇華性ドーパントが融液に落下することを防止可能なシリコン単結晶引上装置を提供できる。

以下、本発明のシリコン単結晶引上装置１の第１実施形態について具体的に説明する。図１は第１実施形態のシリコン単結晶引上装置１を説明する概略図である。図１に示すように、本実施形態のシリコン単結晶引上装置１は、引上炉（チャンバ）２と、坩堝３と、ヒータ９と、保温筒１３と、引き上げ機構４と、整流筒１５（１５ａ、１５ｂ）と、試料室２７と、試料管（試料容器）６と、供給部７と、接合手段１１と、熱遮蔽部材８と、を備えている。

引上炉２は、その上方にシリコン単結晶４１を引き上げるための開口を有するシリコン単結晶４１引上げ用の容器である。引上炉２は、その内部を真空に保ち、ＣＺ法による結晶成長に用いることができる。

坩堝３は、引上炉２の内部に設けられ、多結晶シリコン（Ｓｉ）からなる原料を溶融した融液５を収容する。坩堝３は、黒鉛坩堝３２とその内側の石英坩堝３１とから構成されている。ヒータ９は、坩堝３の周囲に設けられ、坩堝３の中にある原料を加熱して溶融する。保温筒１３は、ヒータ９と引上炉２の内側の面との間に設けられ、ヒータ９からの輻射熱を遮断し、保温する。なお、本明細書において「内側」とは引上炉２の中心側を意味し、「外側」とは引上炉２の中心から反対側へ離れた側を意味する。

整流筒１５は、坩堝３の上方に設けられ、上方のカーボン製の第１整流筒１５ａと、第１整流筒１５ａの下方に接続された石英製の第２整流筒１５ｂとを有する。整流筒１５により、パージガス（引上炉２の内部の不純物を除去するように排出されるガス）は、引上炉２の上下方向に流通することができる。

引上げ機構４は、坩堝３の上方における整流筒１５の内側に設けられている。引上げ機構４は、引上げ用ケーブル４ａと、引上げ用ケーブル４ａの下端に取り付けられた種結晶ホルダ４ｂとを備える。この種結晶ホルダ４ｂによって種結晶が把持される。

試料室２７は、引上炉２の上方に外付けされており、融液５に供給する昇華性ドーパント２３を収容できる。試料容器としての試料管６は、試料室２７の内部に配置され、昇華性ドーパント２３が供給される。試料管６は、試料室２７の内部と引上炉２の内部との間を昇降可能な昇降手段２５に取り付けられて、試料室２７の内部と引上炉２の内部との間を昇降できる。

供給部７は、中空の形状を備え、第２整流筒１５ｂの外面と一体化して引上炉２の内部に設けられている。供給部７は、引上炉２の内部へ下降した試料管６と接合手段１１により接合され、試料管６から供給される昇華性ドーパント２３を融液５に供給する。

熱遮蔽部材８は、引上炉２の内部における供給部７の外側に設けられる。熱遮蔽部材８は、融液５の輻射熱を遮蔽する筒状の部材である。熱遮蔽部材８の内壁面には、整流筒１５を載置する載置部１８が設けられている。

次に、本実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１の各部について詳細に説明する。図２（ａ）は、試料管６が供給部７に接合された状態のシリコン単結晶引上装置１の部分縦断面図である。図２（ｂ）は、試料管６が供給部７に接合される直前の部分拡大縦断面図である。
図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、試料室２７は、成長させるシリコン単結晶４１にドープさせる昇華性ドーパント（不純物）２３を収容するものである。試料室２７は、引上炉２の上方に、後述する遮蔽手段２４を介して外付けされている。ここで、試料室２７に収容する昇華性ドーパント２３としては、シリコン単結晶４１にＮ型の電気的特性を与えるためのＮ型用のドーパントである、砒素Ａｓ及び赤燐Ｐが挙げられる。砒素Ａｓ及び赤燐Ｐは、昇華可能な昇華性ドーパントであるため、比較的低い温度で固相から気相に気化させることができる。

試料室２７に昇華性ドーパント２３を収容する際には、試料管６に昇華性ドーパント２３が収容されるとともに、試料管６が試料室２７に収容される。試料管６は、略円筒形の形状を有する。試料管６は、試料室２７の内部から引上炉２の内部に延びるように設けられるガイドレール２５ｂの溝に沿って配置され、ガイドレール２５ｂに案内されて試料室２７の内部と引上炉２の内部との間を昇降する。試料管６については、後に詳述する。

昇降手段２５は、試料管６を、供給部７に接合するように昇降させるものである。昇降手段２５は、試料管６が摺動可能なガイドレール２５ｂ及びガイドレール２５ｂに沿って試料管６を昇降させるワイヤ機構２５ａを備える。ワイヤ機構２５ａは、試料管６に取り付けられるワイヤ２６と、ワイヤ２６を巻き取る巻き取りドラム２５２と、巻き取りドラム２５２を駆動するモータ２５１と、を備える。ワイヤ機構２５ａは、試料管６をガイドレール２５ｂに沿ってワイヤ２６により昇降させる機構であり、モータ２５１により巻取りドラム２５２を駆動して、ワイヤ２６を介して試料管６の高さ位置を調節する。

ガイドレール２５ｂは、試料室２７の内部から供給部７に向かって設けられ、試料管６が昇降する位置を規定するものである。ガイドレール２５ｂは、黒鉛材からなることが好ましい。ガイドレール２５ｂを黒鉛材から形成することにより、高い耐熱性を持たせることができる。

これらの昇降手段２５は、図１に示すように、シリコン単結晶４１及び引上げ機構４と干渉せず、融液５に浸漬しない位置に配置される。昇降手段２５を引上げ機構４と干渉しない位置に配置することにより、シリコン単結晶４１を引き上げながら昇華性ドーパント２３を投入することができる。

遮蔽手段２４は、引上炉２と試料室２７とを熱的に遮断するものである。遮蔽手段２４は、試料室２７から引上炉２の内部に向かってガイドレール２５ｂが延びる方向に直交するように設けられている。遮蔽手段２４としては、スライドゲートバルブが好ましく用いられる。引上炉２の内部の輻射熱及び雰囲気は、遮蔽手段２４により熱的に遮断される。このため、所望のタイミングで試料室２７の内部の圧力を調整し、遮蔽手段２４を開放して昇華性ドーパント２３を気化させたり、遮蔽手段２４を閉じて試料室２７の内部を大気圧に戻し、試料管６に昇華性ドーパント２３を繰返し投入したりすることができる。

図２（ａ）に示すように、試料管６は、管状の試料管本体６４と、供給部７側に向かって突出する凸部６１とを備える。凸部６１は、試料管６をガイドレール２５ｂに沿って配置した場合に供給部７側となる端部に設けられている。凸部６１は、試料管６の試料管本体６４の端面６３（図２（ｂ）参照）の略中央部から突出し、略球状の形状を有する。「略球状の形状」とは、完全な球状ではないが、大部分が球状の曲面を備えていることを意味する。この凸部６１は、後述する供給部７とともに、試料管６と供給部７とを接合し、試料管６と供給部７との間を連通させる第１通路１０を有する接合手段１１を構成する。

凸部６１の内部は中空である。試料管６の供給部７側の端部には、試料管６の内部から外部へ連通する排出口６２が設けられる。排出口６２には、複数の貫通孔６７が形成された板状体６６が取り付けられている。上述の接合手段１１は、試料管６の供給部７側の端部に設けられ複数の貫通孔６７を備える板状体６６によって仕切られている。この複数の貫通孔６７の直径は、例えば１〜３ｍｍ程度である。試料管６は、遮蔽手段２４が開いたときに、ワイヤ機構２５ａの駆動によって、ガイドレール２５ｂを摺動して降下する。試料管６は、降下した後、引上炉２の内部に設けられた供給部７と接合される。試料管６が供給部７と接合された際に、排出口６２に取り付けられた板状体６６の複数の貫通孔６７より、試料管６の内部から供給部７の内部へと連通する第１通路１０が形成される。

図１から図３を参照して、供給部７の構造の詳細について説明する。図３は、正面から視た供給部７の縦断面図である。供給部７は、中空の形状を備え、昇降手段２５により降下した試料管６と接合し、融液５等からの輻射熱が与えられることによって気化した昇華性ドーパント２３を融液５に導くものである。供給部７は、試料管６から排出される昇華性ドーパント２３を引上炉２の内部に供給する。

図１に示すように、供給部７は、シリコン単結晶４１及び引上げ機構４と干渉せず、融液５に浸漬しない位置に配置される。供給部７の材質は、融液５等の輻射熱による高温に耐える材質を用いることができ、具体的には石英を用いることができる。

供給部７は、昇華性ドーパント２３を融液５に導く供給部本体７４と、供給部７の上方の端部に設けられ、試料管６側へ突出する接合部７２とを備える。供給部本体７４は、第２整流筒１５ｂと一体となっており、第２整流筒１５ｂの外壁と供給部本体７４の内壁とは、一体となっている。供給部本体７４は、第２整流筒１５ｂの外周面に沿うように湾曲した形状を有する。

接合部７２は、試料管６の凸部６１が嵌合可能な凹形状を有する凹部７１を備える。試料管６の凸部６１と供給部７の凹部７１とは、試料管６と供給部７とを接合する接合手段１１を構成する。接合手段１１の第１通路１０は、上述の凸部６１及び凹部７１が接合された状態のボールジョイント構造で形成される。凹部７１は、ガイドレール２５ｂに沿って降下した試料管６の凸部６１が嵌合して接合するように、ガイドレール２５ｂの軌道上に配置される。

凹部７１の内面は、試料管６の凸部６１との接触面となり、この接触面が曲面となるように形成される。凹部７１の内面は、試料管６の凸部６１の外面に対応する湾曲した湾曲形状を有する。凹部７１の最も深く窪んだ部分には、供給口７３が設けられている。供給口７３は、第１通路１０の供給部７側の一端となり、中空の供給部７の内部へと連通している。

昇華性ドーパント２３は、気化する過程で体積が小さくなる。このため、粉状体となった昇華性ドーパント２３の一部が、板状体６６における複数の貫通孔６７を通過する場合がある。図３に示すように、供給部７の供給部本体７４の内部には、受け部７５と、仕切り部７６と、第２通路２０と、第３通路３０とが設けられている。

受け部７５は、第１通路１０の供給部７側の一端（供給口７３）の下方に設けられ、第１通路１０を通過した昇華性ドーパント２３の粉状体を受け止める。受け部７５は、第１通路１０に交差する方向に延びる受け面７５ａを備える。この受け面７５ａは、供給部７の下方側で、供給部７の内側面から連続して形成され、受け面７５ａの一端７５ｂのみが供給部７の内側面と離れて形成されている。この一端７５ｂは、供給口７３の真下ではなく、供給部７の内壁７７側に寄った位置に位置している。このため、第１通路１０を昇華性ドーパント２３の粉状体が通過した場合に、受け面７５ａで粉状体を受け止めることができる。

第２通路２０は、受け部７５から上方に向かって延び、昇華した昇華性ドーパント２３が流通可能となっている。仕切り部７６は、受け部７５の受け面７５ａから、連続して上方に延びるように形成されている。第２通路２０は、受け面７５ａ及び仕切り部７６の内側面によって形成され、試料管６から第１通路１０を経て供給部７に供給された気化した昇華性ドーパント２３が流通する。

第３通路３０は、第２通路２０から下方に延びるように設けられている。第３通路３０は、仕切り部７６の外側の面と、供給部７の内壁７７（内壁７７の仕切り部７６に隣接する部分）を含んで構成される。仕切り部７６の上方の端部７６ａは、供給部７の上面と離間している。すなわち、仕切り部７６は、供給部７の内部を完全に区切って閉鎖しておらず、供給部７の上方には開放された空間が存在している。仕切り部７６は、上方の端部７６ａを除いて供給部７の内側面と連続している。第３通路３０では、第２通路２０を流通した気化した昇華性ドーパント２３が、仕切り部７６の上方の端部７６ａ付近から、下方に向かって流通する。

供給部７の下方には、融液５の表面に昇華性ドーパント２３を吹きつけるための供給管７８が設けられている。供給管７８は、第３通路３０に連続している。

次に、本実施形態のシリコン単結晶引上装置１の使用の例について説明する。
まず、図１に示すように、種結晶ホルダ４ｂによって種結晶（図示せず）が把持された状態で、坩堝３の中にシリコン原料を入れ、ヒータ９を用いて加熱し、シリコン原料を溶融して融液５にする。融液５の溶融状態が安定化したところで、引上げ用ケーブル４ａを降下して種結晶ホルダ４ｂに把持させた種結晶を融液５に浸漬する。種結晶を融液５になじませた後で、引上げ用ケーブル４ａを上昇させ、融液５からシリコン単結晶（シリコン単結晶インゴット）４１を引上げて成長させる。シリコン単結晶４１を成長させる際、坩堝３を回転軸１６によって回転させる。それとともに、引上げ機構４の引上げ用ケーブル４ａを、回転軸１６の回転方向と同じ方向又は逆の方向に回転させる。ここで、回転軸１６は鉛直方向にも駆動することができ、坩堝３を任意の上方方向の位置に上下動させることもできる。

このとき、引上炉２の内部は外気を遮断して真空状態（例えば数ＫＰａ程度）に減圧し、パージガスとして不活性ガスのアルゴンガス１７を供給しつつ、ポンプを用いてアルゴンガス１７を排気する。引上炉２の内部にアルゴンガス１７を流通させることにより、引上炉２の内部で発生した蒸発物を、アルゴンガス１７とともに引上炉２の外部に除去することができる。このときのアルゴンガス１７の供給流量は、結晶成長の各プロセスによって各々設定することができる。

シリコン単結晶４１が成長してくると、融液５の減少によって融液５と坩堝３との接触面積が変化し、坩堝３からの酸素溶解量が変化するため、引き上げられるシリコン単結晶４１中の酸素濃度分布に影響が出る。ここで、坩堝３の上方及びシリコン単結晶４１の周囲に、熱遮蔽部材８が設けられているので、引上炉２の上方より供給されるアルゴンガス１７は熱遮蔽部材８により融液表面５ａの中央に導かれ、さらに融液表面５ａを経由して融液表面５ａの周縁部に導かれる。アルゴンガス１７は、融液５からの蒸発物とともに、引上炉２の下部に設けた排気口（図示せず）から排出される。それにより、融液表面５ａ上のガス流速を安定化させ、融液５から蒸発する酸素を安定な状態に保つことができる。

また、坩堝３、融液５、ヒータ９等の高温部で発生する輻射熱の大部分は、熱遮蔽部材８により、種結晶及び成長するシリコン単結晶４１に対して遮断される。熱遮蔽部材８の下端と融液表面５ａとの距離は、坩堝３の上下動によって調整してもよく、熱遮蔽部材８の昇降装置による上下動によって調整してもよい。

稼働中の引上炉２の内部に昇華性ドーパント２３を投入するにあたり、遮蔽手段２４を閉じた状態で試料室２７を開放し、試料室２７に収容されている試料管６に昇華性ドーパント２３を投入する。試料管６は、昇降手段２５のワイヤ機構２５ａに接続され、ワイヤ機構２５ａによってガイドレール２５ｂを摺動し、昇降する。

その後、シリコン単結晶４１に昇華性ドーパント２３をドープし始めるタイミング、すなわちシリコン単結晶４１の肩部から直胴部の前半部まで成長したタイミングで、遮蔽手段２４を開放する。ここで、遮蔽手段２４を開放する際には、昇華性ドーパント２３を試料室２７の所定の位置に収納して試料室２７の扉を閉めた後、試料室２７側の真空ポンプを作動させて引上炉２の内部と試料室２７の内部とを調圧してから、遮蔽手段２４を開放するようにする。

次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、試料管６は、ガイドレール２５ｂに案内されて引上炉２内に入り、試料管６の下方に配置されている供給部７に接合される。具体的には、試料管６の供給部７側の端部に設けられた凸部６１が、供給部７の試料管６側の端部に設けられた接合部７２の凹部７１に嵌合する。試料管６の供給部７側の端部には、排出口６２が形成されており、排出口６２には、細かい複数の貫通孔６７を備える板状体６６が取り付けられている。このため、接合手段１１としての凸部６１及び凹部７１が接合されると、板状体６６の複数の貫通孔６７を介して試料管６と供給部７との間を連通する第１通路１０が形成される。気化した昇華性ドーパント２３は、この第１通路１０を流通し、試料管６から供給部７へ供給される。

昇華性ドーパント２３が気化する過程で、体積が小さくなった粉状体の昇華性ドーパント２３は、複数の貫通孔６７を通過して、供給部７の内部へ落下してしまう場合がある。しかしながら、図３に示すように、第１通路１０の供給部７側の一端に設けられた供給口７３の下方に、受け部７５が設けられている。このため、第１通路１０を通過した昇華性ドーパント２３の粉状体は、受け部７５により受け止められ、融液５まで到達しない。

一方、受け部７５の第１通路１０に交差する方向に延びる受け面７５ａは、上方に延びて仕切り部７６に連続している。この受け面７５ａ及び仕切り部７６の内側面は第２通路２０を構成しており、気化した昇華性ドーパント２３は、第２通路２０を流通して供給部７内の上方へ移動することができる。したがって、試料管６から供給部７に供給された昇華性ドーパント２３のうち、気化する前に供給された粉状体は供給部７内に留められ、気化した昇華性ドーパント２３のみが第２通路２０を流通する。

仕切り部７６の外側面と、供給部７の内壁７７（内壁７７の仕切り部７６に隣接する部分）とは、第３通路３０を構成している。このため、第２通路２０を流通した気化した昇華性ドーパント２３は、第３通路３０を流通して供給部７の下方に移動する。供給部７の下方には、供給管７８が設けられており、第３通路３０は供給管７８に連続している。このため、第３通路３０を流通した気化した昇華性ドーパント２３は、供給管７８を流通して融液５に吹き付けられる。

本実施形態によれば、次のような効果が奏される。
本実施形態によれば、昇華性ドーパント２３は、接合手段１１に設けられた第１通路１０を流通して供給部７に供給される。供給部７には、接合手段１１の供給部７側の端部（供給口７３）の下方に、受け部７５が設けられている。このため、供給部７に供給された昇華性ドーパント２３が粉状体を含んでいた場合であっても、この粉状体を受け部７５で受け止めて供給部７内に留め、第２通路２０及び第３通路３０を介して気化した昇華性ドーパント２３のみを融液５に供給することができる。

本実施形態によれば、供給部７内に受け部７５及び仕切り部７６を形成することにより第２通路２０を形成し、仕切り部７６及び供給部７の内壁７７により第３通路３０を形成したので、余分なスペースをとらずに供給部７内で昇華性ドーパント２３の粉状体及び気体を分別し、気体のみが供給部７を通過することができる。

本実施形態によれば、接合手段１１は、試料管６の供給部７側の端部に設けられ複数の貫通孔６７を備える板状体６６によって仕切られている。このため、複数の貫通孔６７よりも大きい固体の昇華性ドーパント２３が、供給部７に供給されることを防止できる。

次に、本発明の第２実施形態に係るシリコン単結晶引上装置について、図４を参照しながら説明する。尚、第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る供給部７Ａを正面から視た断面図である。

第２実施形態では、供給部７Ａがその内部に仕切り部７６を有さず、供給部７Ａの外側に第２通路２０Ａ及び第３通路３０Ａが設けられている点で、第１実施形態と異なる。
具体的には、第２実施形態では、第２通路２０Ａと第３通路３０Ａとは、互いに連続する管状に形成されている。供給部７Ａの下端から供給管７８が延び、Ｕ字状に屈曲して上方に延びる。供給管７８における最も供給部本体７４に近接する位置で屈曲するＵ字状の屈曲部は、受け部７５Ａとなる。受け部７５Ａは、供給口７３の真下に位置しないよう、位置をずらして設けられている。

受け部７５Ａから屈曲して上方に延びる供給管７８の一部は、第２通路２０Ａを構成する。第２通路２０Ａの上方側の端部は、屈曲して下方に延び、第３通路３０Ａを構成する。供給管７８の一部が受け部７５Ａから上方に延びているため、粉状体は第２通路２０Ａを移動することができず、気化した昇華性ドーパント２３のみが、第２通路２０Ａを流通できる。また、第２通路２０Ａには気化した昇華性ドーパント２３のみが流通しているため、気化した昇華性ドーパント２３は第２通路２０Ａから連続して第３通路３０Ａを流通し、融液５に供給される。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が奏される。また、第２実施形態によれば、供給管７８の形状を適宜変更することにより、受け部７５Ａの面積を大きくすることができる。

本発明の実施形態は、上記の実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲は、これに限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態では供給管７８は一本設けられているが、供給部の形状に合わせて複数設けてもよい。

また、上記の実施形態では、試料室２７は引上炉２に外付けされているが、試料室２７は、引上炉２の内部に取り付けられていてもよい。
例えば、引上炉の内部に設けた試料室の内部から、試料室の外部の融液側に向かって延びるガイドレールを設け、試料室と引上炉内の雰囲気との間にスライドゲートバルブを配置し、試料管がワイヤ機構によりガイドレールに沿って昇降する構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、試料室２７が設けられているが、昇華性ドーパント２３を気化させて供給部７に供給することができれば、試料室２７を含まない構成としてもよい。
例えば、試料管を引上炉の内部に取り付け、ワイヤ機構により駆動させて、試料管が、供給部に接続されるように構成してもよい。試料管及び供給部の配置は、引上炉の内部の他の構成によって適宜変更可能であり、試料管を供給部に対して略水平方向に移動するものとしてもよく、上下方向に昇降させるものとしてもよい。

また、上記の実施形態では、試料容器６は中空の管状の形状を備えた試料管としているが、昇華性ドーパント２３を供給部７に供給できる形状であれば、特に限定されない。
例えば、試料容器は、立方体等の上部が開口した筐体であってもよい。あるいは、試料容器は、その内部に複数に分かれた収納部を備え、この収納部を順次供給部に接合させることにより、昇華性ドーパントを順次供給部に供給する構成としてもよい。

なお、上記の実施形態では、吹き付け法により昇華性ドーパント２３を融液５に供給するようにしているが、供給部の供給管７８を融液５に浸漬する浸漬法を用いて昇華性ドーパント２３を融液５に供給してもよい。

第１実施形態のシリコン単結晶引上装置を説明する概略図を示す。 （ａ）は、本実施形態に係る試料管が供給部に接合された状態の部分縦断面図である。（ｂ）は、試料管が供給部７に接合される直前の状態の部分拡大縦断面図である。 第１実施形態に係る供給部の正面の断面図を示す。 第２実施形態に係る供給部の正面の断面図を示す。

符号の説明

１ シリコン単結晶引上装置
２ 引上炉
６ 試料管（試料容器）
７ 供給部
１０ 第１通路
１１ 接合手段
２０、２０Ａ 第２通路
２３ 昇華性ドーパント
２７ 試料室
３０、３０Ａ 第３通路
４１ シリコン単結晶
６６ 板状体
６７ 複数の貫通孔
７５ 受け部
７５ａ 受け面
７６ 仕切り部
７７ 内壁

Claims (5)

1. ドープされたシリコン単結晶をチョクラルスキー法により融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置であって、
   引上炉と、
   前記引上炉の内部又は外部に設けられ、前記融液に供給する昇華性ドーパントを収容する試料容器と、
   前記引上炉の内部に設けられ、前記試料容器から供給される前記昇華性ドーパントを前記融液に供給する中空の供給部と、
   前記試料容器と前記供給部とを接合し、前記試料容器と前記供給部との間を連通させる第１通路を有する接合手段と、を備え、
   前記供給部は、その内部に、前記第１通路における前記供給部側の一端の下方に設けられ前記第１通路を通過した前記昇華性ドーパントの粉状体を受ける受け部と、
   前記受け部から上方に向かって延び、昇華した前記昇華性ドーパントが流通可能な第２通路と、
   前記第２通路から下方へ延びる第３通路と、を有することを特徴とするシリコン単結晶引上装置。
2. 前記受け部は、前記第１通路に交差する方向に延びる受け面を備え、
   前記第２通路は、前記受け面から連続して上方に延びる仕切り部を含んで構成され、
   前記第３通路は、前記仕切り部及び前記供給部の内壁を含んで構成される請求項１に記載のシリコン単結晶引上装置。
3. 前記受け部と前記第２通路と前記第３通路とは、互いに連続する管状に構成され、
   前記第２通路は、前記受け部から屈曲して上方に向かって延び、
   前記第３通路は、前記第２通路の上方側の端部から屈曲して下方に向かって延びる請求項１に記載のシリコン単結晶引上装置。
4. 前記引上炉に外付けされ、前記試料容器を内部に収容する試料室をさらに備え、
   前記試料容器は、前記試料室の内部と前記引上炉の内部との間を昇降可能である請求項１から３のいずれか１項に記載のシリコン単結晶引上装置。
5. 前記接合手段は、前記試料容器における前記供給部側の端部に設けられ複数の貫通孔を備える板状体によって仕切られている請求項１から４のいずれか１項に記載のシリコン単結晶引上装置。

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