JP4562139B2

JP4562139B2 - Single crystal pulling apparatus and raw silicon filling method

Info

Publication number: JP4562139B2
Application number: JP2006024184A
Authority: JP
Inventors: 吉亮安部
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: JP2007204306A

Description

本発明は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）によってルツボから単結晶を引上げる単結晶引上装置及びルツボに原料シリコンを充填する充填方法に関する。 The present invention relates to a single crystal pulling apparatus for pulling a single crystal from a crucible by the Czochralski method (hereinafter referred to as “CZ method”) and a filling method for filling the crucible with raw material silicon.

シリコン単結晶の育成に関し、ＣＺ法が広く用いられている。この方法は、ルツボ内に収容されたシリコンの溶融液の表面に種結晶を接触させ、ルツボを回転させるとともに、この種結晶を反対方向に回転させながら上方へ引上げることによって、種結晶の下端に単結晶を形成していくものである。 The CZ method is widely used for the growth of silicon single crystals. In this method, the seed crystal is brought into contact with the surface of the silicon melt contained in the crucible, the crucible is rotated, and the seed crystal is pulled upward while rotating in the opposite direction. In this way, a single crystal is formed.

図１６に示すように、従来のＣＺ法を用いた引上げ法は、先ず、石英ガラスルツボ５１に原料シリコンを装填し、ヒータ５２により加熱してシリコン融液Ｍとする。しかる後、引上げ用のワイヤ５０に取り付けられた種結晶Ｐをシリコン融液Ｍに接触させてシリコン結晶Ｃを引上げる。 As shown in FIG. 16, in the pulling method using the conventional CZ method, first, raw silicon is loaded into a quartz glass crucible 51 and heated by a heater 52 to obtain a silicon melt M. Thereafter, the seed crystal P attached to the pulling wire 50 is brought into contact with the silicon melt M to pull up the silicon crystal C.

一般に、引上げ開始に先立ち、シリコン融液Ｍの温度が安定した後、図１７に示すように、種結晶Ｐをシリコン融液Ｍに接触させて種結晶Ｐの先端部を溶解するネッキングを行う。ネッキングとは、種結晶Ｐをシリコン融液Ｍに接触させることで発生するサーマルショックによりシリコン単結晶に生じる転位を除去する不可欠の工程である。このネッキングによりネック部Ｐ１が形成される。また、このネック部Ｐ１は、一般的に、直径が３〜４ｍｍで、その長さが３０〜４０ｍｍ以上必要とされている。 In general, prior to the start of pulling, after the temperature of the silicon melt M is stabilized, as shown in FIG. 17, necking is performed in which the seed crystal P is brought into contact with the silicon melt M to dissolve the tip of the seed crystal P. Necking is an indispensable process for removing dislocations generated in a silicon single crystal due to a thermal shock generated by bringing the seed crystal P into contact with the silicon melt M. The neck portion P1 is formed by this necking. The neck portion P1 is generally required to have a diameter of 3 to 4 mm and a length of 30 to 40 mm or more.

また、引上げ開始後の工程としては、ネッキング終了後、直胴部直径にまで結晶を広げるクラウン工程、製品となる単結晶を育成する直胴工程、直胴工程後の単結晶直径を徐々に小さくするテール工程が行われる。
尚、このＣＺ法を用いたシリコン単結晶の製造方法については、例えば特許文献１に記載されている。 In addition, as a process after the start of pulling, after necking is completed, a crown process for expanding the crystal to the diameter of the straight body part, a straight body process for growing a single crystal as a product, and a single crystal diameter after the straight body process are gradually reduced. The tail process is performed.
A method for producing a silicon single crystal using this CZ method is described in, for example, Patent Document 1.

ところで、一台の単結晶引上装置において複数のシリコン単結晶を連続して製造する場合、従来は、育成した単結晶を炉外へ取り出した後、ヒータの加熱を停止して炉内を冷却し、石英ガラスルツボに新たに原料シリコンを投入するプロセスを実施していた。
しかしながら、この場合、ルツボ中にシリコン融液が残ったまま融液が冷却され凝固すると、凝固時の膨張によりルツボが破断する虞があった。 By the way, when manufacturing a plurality of silicon single crystals continuously in a single crystal pulling apparatus, conventionally, after the grown single crystal is taken out of the furnace, the heating of the heater is stopped and the inside of the furnace is cooled. In addition, a process of introducing raw material silicon into a quartz glass crucible has been implemented.
However, in this case, if the melt is cooled and solidified with the silicon melt remaining in the crucible, the crucible may break due to expansion during solidification.

このような課題を解決するため、一つの単結晶の製造工程が終了した後、炉内を冷却せずに、ルツボ中の融液の凝固を防ぎながら次の単結晶製造のための原料シリコンの再投入を行い、原料シリコンを溶融して、再度、単結晶を引上げる方法が提案されている。
その具体的方法として、例えば、図１８（ａ）に示すように、底蓋に透明石英を用いた中吊り式のホッパー６０に、小さい塊状の原料シリコンＬを装填し、図１８（ｂ）に示すように底蓋６１を降下させて原料シリコンＬをルツボ６２内に追加投入する方法があげられる。 In order to solve such a problem, after one single crystal manufacturing process is completed, the inside of the furnace is not cooled and the solidification of the raw silicon for the next single crystal manufacturing is prevented while preventing the solidification of the melt in the crucible. A method has been proposed in which re-input is performed to melt the raw material silicon and pull the single crystal again.
As a specific method thereof, for example, as shown in FIG. 18 (a), a small lump of raw material silicon L is loaded into a suspended hopper 60 using transparent quartz for the bottom lid, and FIG. As shown, there is a method in which the bottom lid 61 is lowered and the raw material silicon L is additionally charged into the crucible 62.

この方法によれば、充填される各原料シリコンＬは小さい塊状であるため容易に溶融し、また融液表面を固化させた状態で原料シリコンＬを投入すれば融液が飛び跳ねることがない。したがって、原料シリコンＬの連続供給が可能であり、比較的短時間で効率よく充填作業を行うことができる。
特開２００５−９７０４９号公報 According to this method, each raw material silicon L to be filled is a small lump so that it is easily melted, and if the raw material silicon L is charged while the surface of the melt is solidified, the melt will not jump. Therefore, the raw material silicon L can be continuously supplied, and the filling operation can be performed efficiently in a relatively short time.
JP-A-2005-97049

ところで、近年においては、製造する単結晶の大型化に伴い、単結晶を育成するためにルツボ内に充填すべき原料シリコンの必要量が多くなっている。
しかしながら、図１８に示すようなホッパー６０を用いた場合、一回の充填量では必要量に満たず、複数回に亘り連続して充填作業を行う必要があった。即ち、図１８に示す装置にあっては、ホッパー６０の入れ替え作業が必要となり、その度に炉内ガス置換等の作業が必要となり、効率的な充填作業が望めなかった。 By the way, in recent years, with the enlargement of the single crystal to be manufactured, the required amount of raw material silicon to be filled in the crucible in order to grow the single crystal has increased.
However, when the hopper 60 as shown in FIG. 18 is used, it is necessary to perform the filling operation continuously for a plurality of times because the filling amount is not sufficient for one time. That is, in the apparatus shown in FIG. 18, it is necessary to replace the hopper 60, and each time an operation such as gas replacement in the furnace is necessary, and an efficient filling operation cannot be expected.

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、単結晶引上後の原料シリコン充填工程において、原料シリコンの多量の充填が必要な場合に、作業時間を短縮して効率的に原料シリコンを充填することのできる単結晶引上装置及び原料シリコン充填方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and in a raw material silicon filling step after pulling a single crystal, when a large amount of raw material silicon is required, the working time is shortened and efficient. An object of the present invention is to provide a single crystal pulling apparatus and a raw material silicon filling method capable of filling raw material silicon.

前記した課題を解決するために、本発明に係る単結晶引上装置は、チョクラルスキー法によってルツボから単結晶を引上げる単結晶引上装置において、前記ルツボを収容する第一のチャンバと、前記第一のチャンバ上に連結して設けられ、原料シリコンが装填された供給容器をセットするための第二のチャンバと、前記第二のチャンバ内から前記第一のチャンバに移送されて該第一のチャンバ内に保持され、原料シリコンを前記ルツボ内に供給する第一の供給容器と、前記第二のチャンバ内から前記第一のチャンバ内に移送されて前記第一の供給容器内に装着され、原料シリコンを前記ルツボ内に供給する第二の供給容器とを備えることに特徴を有する。
尚、前記供給容器は、底蓋を開くことにより原料シリコンを下方に放出するホッパーであって、前記第二の供給容器の胴径は、前記第一の供給容器の胴径よりも小さく形成されていることが望ましい。 In order to solve the above-described problems, a single crystal pulling apparatus according to the present invention is a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal from a crucible by the Czochralski method, and a first chamber that accommodates the crucible; A second chamber provided on the first chamber for setting a supply container loaded with raw material silicon; and transferred from the second chamber to the first chamber to the first chamber. A first supply container that is held in one chamber and supplies raw silicon into the crucible, and is transferred from the second chamber into the first chamber and mounted in the first supply container. And a second supply container for supplying raw material silicon into the crucible.
The supply container is a hopper that releases raw silicon downward by opening the bottom lid, and the body diameter of the second supply container is smaller than the body diameter of the first supply container. It is desirable that

このような構成によれば、原料シリコン充填工程において、原料シリコンの多量の充填が必要な場合に、第一の供給容器からの充填作業後、第一の供給容器を取り外さず、第一の供給容器に第二の供給容器を装着することにより、連続的に充填作業を行うことができる。即ち、供給容器の交換作業時間を短縮することができ、作業効率を大幅に向上することができる。 According to such a configuration, in the raw material silicon filling step, when a large amount of raw material silicon needs to be filled, the first supply container is not removed after the filling operation from the first supply container. By attaching the second supply container to the container, the filling operation can be performed continuously. That is, the supply container replacement work time can be shortened, and the work efficiency can be greatly improved.

また、開閉動作により前記第一のチャンバと第二のチャンバとを連結または遮断し、閉じた状態で相互のチャンバ内雰囲気を完全に遮断するゲート手段を備えることが望ましい。
このようなゲート手段を設けることにより、第一のチャンバと第二のチャンバとを遮断することができ、第一のチャンバ内を所定の雰囲気に維持したまま、第二のチャンバに第二の供給容器をセットすることができ、直ぐに第二の供給容器を第一のチャンバ内に移送することができる。即ち、第一のチャンバ内の雰囲気を所定の雰囲気とする作業を省くことができ、作業時間を短縮することができる。 In addition, it is desirable to provide gate means for connecting or blocking the first chamber and the second chamber by an opening / closing operation and completely blocking the atmosphere in the chambers in a closed state.
By providing such a gate means, the first chamber and the second chamber can be shut off, and the second chamber is supplied to the second chamber while maintaining a predetermined atmosphere in the first chamber. The container can be set and the second supply container can be immediately transferred into the first chamber. That is, the operation of setting the atmosphere in the first chamber to a predetermined atmosphere can be omitted, and the operation time can be shortened.

また、本発明に係る原料シリコン充填方法は、前記単結晶引上装置において、チョクラルスキー法によって前記ルツボから単結晶を引上げ後、前記ルツボに原料シリコンを充填する原料シリコン充填方法であって、前記第二のチャンバから、前記第一の供給容器を前記第一のチャンバ内に移送し保持するステップと、前記第二の供給容器を前記第二のチャンバ内にセットすると共に、前記第一の供給容器から原料シリコンを前記ルツボ内に供給するステップと、前記第二の供給容器を、前記第二のチャンバ内から前記第一のチャンバ内に移送し、第一のチャンバ内において保持された前記第一の供給容器内に装着するステップと、前記第二の供給容器から原料シリコンを前記ルツボ内に供給するステップとを実行することに特徴を有する。 Moreover, the raw material silicon filling method according to the present invention is a raw material silicon filling method in which, in the single crystal pulling apparatus, after pulling a single crystal from the crucible by the Czochralski method, the raw silicon is filled into the crucible, Transferring and holding the first supply container from the second chamber into the first chamber; setting the second supply container in the second chamber; and Supplying raw silicon from a supply container into the crucible; transferring the second supply container from the second chamber to the first chamber; and holding the second supply container in the first chamber The step of mounting in the first supply container and the step of supplying raw material silicon from the second supply container into the crucible are performed.

このようなステップを実行する方法によれば、原料シリコン充填工程において、原料シリコンの多量の充填が必要な場合に、第一の供給容器からの充填作業後、第一の供給容器を取り外さず、第一の供給容器に第二の供給容器を装着することにより、連続的に充填作業を行うことができる。即ち、供給容器の交換作業時間を短縮することができ、作業効率を大幅に向上することができる。 According to the method of performing such steps, in the raw material silicon filling step, when a large amount of raw material silicon is required, after the filling operation from the first supply container, without removing the first supply container, By mounting the second supply container on the first supply container, the filling operation can be performed continuously. That is, the supply container replacement work time can be shortened, and the work efficiency can be greatly improved.

また、前記第二のチャンバから前記第一の供給容器を前記第一のチャンバ内に移送し保持するステップの後、第一のチャンバと第二のチャンバとの間を、ゲートを閉じて遮断するステップを実行し、第二の供給容器を前記第二のチャンバ内にセットするステップにおいて、第二の供給容器を第二のチャンバ内に搬入するステップと、第二のチャンバ内の雰囲気を第一のチャンバ内と同様の雰囲気に置換するステップとを実行し、前記第二の供給容器を、前記第二のチャンバ内から第一のチャンバ内に移送する前に、前記ゲートを開き、第一のチャンバと第二のチャンバとを連結するステップを実行することが望ましい。 In addition, after the step of transferring and holding the first supply container from the second chamber into the first chamber, the gate between the first chamber and the second chamber is closed by closing the gate. Performing the step and setting the second supply container in the second chamber, the step of carrying the second supply container into the second chamber, and the atmosphere in the second chamber being the first Before transferring the second supply container from the second chamber into the first chamber, opening the gate, It is desirable to perform the step of connecting the chamber and the second chamber.

このようにすれば、第一のチャンバ内を所定の雰囲気に維持したまま、第二のチャンバに第二の供給容器をセットすることができ、直ぐに第二の供給容器を第一のチャンバ内に移送することができる。これにより、第一のチャンバ内の雰囲気を所定の雰囲気とする作業を省くことができ、作業時間を短縮することができる。 In this way, the second supply container can be set in the second chamber while the first chamber is maintained in a predetermined atmosphere, and the second supply container is immediately placed in the first chamber. Can be transported. Thereby, the operation | work which makes the atmosphere in a 1st chamber the predetermined atmosphere can be omitted, and working time can be shortened.

本発明によれば、単結晶引上後の原料シリコン充填工程において、原料シリコンの多量の充填が必要な場合に、作業時間を短縮して効率的に原料シリコンを充填することのできる単結晶引上装置及び原料シリコン充填方法を得ることができる。 According to the present invention, when a large amount of raw material silicon needs to be filled in the raw material silicon filling step after pulling the single crystal, the single crystal pulling can be efficiently performed by shortening the working time. The upper apparatus and raw material silicon filling method can be obtained.

以下、本発明に係る単結晶引上装置及び原料シリコン充填方法の実施の形態について図面に基づき説明する。先ず、本発明に係る単結晶引上装置の単結晶引上工程について説明する。図１は、単結晶引上工程における単結晶引上装置の縦断面図である。
図１に示す単結晶引上装置１は、メインチャンバ２ａの上にサブチャンバ２ｂを重ねて形成された炉体（第一のチャンバ）２と、炉体２内に設けられた石英ガラスルツボ３と、石英ガラスルツボ３に装填された半導体原料（原料シリコン）を溶融して融液Ｍとするヒータ４とを有している。 Hereinafter, embodiments of a single crystal pulling apparatus and a raw material silicon filling method according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, the single crystal pulling process of the single crystal pulling apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a single crystal pulling apparatus in a single crystal pulling step.
A single crystal pulling apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a furnace body (first chamber) 2 formed by overlapping a sub chamber 2b on a main chamber 2a, and a quartz glass crucible 3 provided in the furnace body 2. And a heater 4 that melts a semiconductor material (raw material silicon) loaded in the quartz glass crucible 3 to form a melt M.

図１において、サブチャンバ２ｂ上端には引上チャンバ５が嵌合して設けられ、この引上チャンバ５の上には引上げ機構６が設けられている。引上げ機構６は、モータ駆動される巻取り機構６ａと、この巻取り機構６ａに巻き上げられる引上げワイヤ６ｂとを有し、このワイヤ６ｂの先端に種結晶Ｐが取り付けられている。
また、サブチャンバ２ｂの上端付近には、炉体２内を密閉すると共に引上げられた単結晶の落下防止手段としても機能する開閉自在なゲート７と、ゲート７を開閉駆動させるゲート駆動部７ａとがゲート手段として設けられている。 In FIG. 1, a pull-up chamber 5 is fitted and provided at the upper end of the sub-chamber 2b, and a pull-up mechanism 6 is provided on the pull-up chamber 5. The pulling mechanism 6 includes a winding mechanism 6a driven by a motor and a pulling wire 6b wound up by the winding mechanism 6a, and a seed crystal P is attached to the tip of the wire 6b.
Near the upper end of the sub-chamber 2b, an openable / closable gate 7 that seals the inside of the furnace body 2 and also functions as a means for preventing the dropped single crystal from dropping, and a gate drive unit 7a that drives the gate 7 to open and close Are provided as gate means.

また、図１に示すように単結晶引上装置１は、シリコン融液Ｍの温度を制御するヒータ４の供給電力量を制御するヒータ制御部４ａと、石英ガラスルツボ３を回転させるモータ８と、モータ８の回転数を制御するモータ制御部８ａとを備えている。さらには、石英ガラスルツボ３の高さを制御する昇降装置９と、昇降装置９を制御する昇降装置制御部９ａと、成長結晶の引上げ速度と回転数を制御するワイヤリール回転装置制御部１０とを備えている。尚、これら各制御部４ａ、８ａ、９ａ、１０とゲート駆動部７ａとはコンピュータ１１の演算制御装置１１ｂに接続されている。 As shown in FIG. 1, the single crystal pulling apparatus 1 includes a heater control unit 4 a that controls the amount of power supplied to the heater 4 that controls the temperature of the silicon melt M, and a motor 8 that rotates the quartz glass crucible 3. And a motor control unit 8a for controlling the rotational speed of the motor 8. Furthermore, an elevating device 9 for controlling the height of the quartz glass crucible 3, an elevating device control unit 9a for controlling the elevating device 9, a wire reel rotating device control unit 10 for controlling the pulling speed and the number of rotations of the grown crystal, It has. The control units 4a, 8a, 9a, and 10 and the gate drive unit 7a are connected to the arithmetic control device 11b of the computer 11.

単結晶育成工程においてこのように構成される単結晶引上装置１においては、最初に石英ガラスルツボ３に原料シリコンを装填し、コンピュータ１１の記憶装置１１ａに記憶されたプログラムに基づき、以下のように結晶育成工程が開始される。
先ず、演算制御装置１１ｂの指令によりヒータ制御部４ａを作動させてヒータ４を加熱し、石英ガラスルツボ３の原料シリコンが溶融され、融液Ｍとなされる。 In the single crystal pulling apparatus 1 configured as described above in the single crystal growth process, the raw material silicon is first loaded into the quartz glass crucible 3 and based on the program stored in the storage device 11a of the computer 11 as follows. The crystal growth process is started.
First, the heater control unit 4a is operated according to a command from the arithmetic and control unit 11b to heat the heater 4, and the raw material silicon of the quartz glass crucible 3 is melted to become a melt M.

さらに、演算制御装置１１ｂの指令によりモータ制御部８ａと、昇降装置制御部９ａと、ワイヤリール回転装置制御部１０とが作動し、石英ガラスルツボ３が回転すると共に、巻取り機構６ａが作動してワイヤ６ｂが降ろされる。そして、ワイヤ６ｂに取付けられた種結晶Ｐがシリコン融液Ｍに接触され、種結晶Ｐの先端部を溶解するネッキングが行われてネック部Ｐ１が形成される。 Further, the motor control unit 8a, the lifting device control unit 9a, and the wire reel rotation device control unit 10 are operated by the command of the arithmetic control device 11b, the quartz glass crucible 3 is rotated, and the winding mechanism 6a is operated. Then, the wire 6b is lowered. Then, the seed crystal P attached to the wire 6b is brought into contact with the silicon melt M, and necking for melting the tip of the seed crystal P is performed to form the neck portion P1.

しかる後、演算制御装置１０ｂの指令によりヒータ４への供給電力や、単結晶引上げ速度（通常、毎分数ミリの速度）などをパラメータとして引上げ条件が調整され、クラウン工程、直胴工程、テール部工程等の単結晶引上工程が順に行われる。
そして、育成された単結晶Ｃが引上チャンバ５の位置まで引上げられると、演算制御装置１１ｂの指令によりゲート駆動部７ａが駆動しゲート７が閉じられ、単結晶Ｃがルツボ３内に落下しないようになされる。 Thereafter, the pulling conditions are adjusted by parameters of the power supplied to the heater 4 and the single crystal pulling speed (usually a speed of several millimeters per minute) according to the command of the arithmetic control device 10b, and the crown process, the straight body process, the tail part A single crystal pulling step such as a step is sequentially performed.
When the grown single crystal C is pulled up to the position of the pulling chamber 5, the gate drive unit 7a is driven by the instruction of the arithmetic control device 11b, the gate 7 is closed, and the single crystal C does not fall into the crucible 3. It is made like.

単結晶育成工程の後、引き続き新たに単結晶を育成する場合には、残融液が減少したルツボ３に原料シリコンを充填する原料シリコン充填工程が行われる。図２は、原料シリコン充填工程における単結晶引上装置の縦断面図である。この原料シリコン充填工程においては、図２に示すように、引上チャンバ５に換えて、サブチャンバ２ｂの上端にリチャージ用チャンバ（第二のチャンバ）１２が嵌合して設けられる。
また、原料シリコン充填工程の開始時においては、図２に示すようにリチャージ用チャンバ１２の内部に、小さな塊状（または粒状）の原料シリコンＬが装填された石英管容器であるベースホッパー（第一の供給容器）１３がセットされる。このベースホッパー１３は、上下端が開口した円筒状のホッパー本体１４と、その下端の開口を塞ぐ円錐形状の底蓋１５とからなる。 When a new single crystal is subsequently grown after the single crystal growth step, a raw material silicon filling step of filling the raw silicon into the crucible 3 in which the residual melt is reduced is performed. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the single crystal pulling apparatus in the raw material silicon filling step. In this raw material silicon filling step, as shown in FIG. 2, a recharging chamber (second chamber) 12 is fitted and provided at the upper end of the sub chamber 2b instead of the pulling chamber 5.
Further, at the start of the raw silicon filling process, as shown in FIG. 2, a base hopper (first hopper) which is a quartz tube container in which a small lump (or granular) raw silicon L is loaded inside the recharge chamber 12. 13) is set. The base hopper 13 includes a cylindrical hopper main body 14 having upper and lower ends opened, and a conical bottom lid 15 that closes the lower end opening.

図３（ａ）は、ホッパー本体１４の側面図であり、図３（ｂ）はその平面図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、ホッパー本体１４の内部中央には上下端が開口したワイヤ導管１４ａが鉛直方向に設けられている。このワイヤ導管１４ａは、その下端部が、ホッパー本体１４の円筒部下端から中央に向け延設された複数（図では２本）の棒状の支持部材１４ｂの先端に接続され、これにより直立状態に支持されている。尚、支持部材１４ｂは、図示するように水平面に対し角度θ１傾斜するように設けられている。 3A is a side view of the hopper body 14, and FIG. 3B is a plan view thereof. As shown in FIGS. 3A and 3B, a wire conduit 14 a having upper and lower ends opened in the vertical direction at the inner center of the hopper body 14. The lower end of the wire conduit 14a is connected to the ends of a plurality of (two in the figure) rod-like support members 14b extending from the lower end of the cylindrical portion of the hopper body 14 toward the center, thereby bringing the wire conduit 14a into an upright state. It is supported. The support member 14b is provided so as to be inclined at an angle θ1 with respect to a horizontal plane as shown in the figure.

また、ホッパー本体１４の上端周縁には円環状の突起部１４ｃが形成され、この突起部１４ｃは、後述するようにベースホッパー１３が炉体２内に移送された際に、図２に示すようにサブチャンバ２ｂの内周面に形成された突起部２ｃ上に係止するようになされている。 Further, an annular projection 14c is formed on the upper edge of the hopper body 14, and this projection 14c is shown in FIG. 2 when the base hopper 13 is transferred into the furnace body 2 as will be described later. It is adapted to be engaged with a protrusion 2c formed on the inner peripheral surface of the sub chamber 2b.

また、図４は、底蓋１５の縦断面図である。底蓋１５は、底面部が開口した円錐形状であって、底面部に対するテーパー面の傾斜角は角度θ１に形成され、その底面部（円状の下端部）の直径はホッパー本体１４下端の円筒部直径よりも大きく形成されている。即ち、図２に示すように、底蓋１５がホッパー本体１４の下端に係合し密着した状態で、ホッパー本体１４の下方開口部が完全に塞がるようになされている。 FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the bottom cover 15. The bottom lid 15 has a conical shape with an open bottom surface, and the angle of inclination of the tapered surface with respect to the bottom surface is formed at an angle θ1, and the diameter of the bottom surface (circular lower end) is a cylinder at the lower end of the hopper body 14. It is formed larger than the part diameter. That is, as shown in FIG. 2, the lower opening of the hopper body 14 is completely closed with the bottom lid 15 engaged and in close contact with the lower end of the hopper body 14.

また、底蓋１５の中心には、鉛直方向に貫通孔１５ａが形成され、この貫通孔１５ａにワイヤ１６が上下動自在に挿通されている。ワイヤ１６の下端には貫通孔１５の直径よりも大きい直径を有する球状の下端ストッパ１７が設けられている。即ち、底蓋１５に対しワイヤ１６を上方に移動させると、下端ストッパ１７が底蓋１５の内側天井部に係止するようになされている。
一方、ワイヤ１６の上端には円板状の上端ストッパ１８が接続されて設けられる。ワイヤ１６は、図２に示すようにワイヤ導管１４ａの上端から下端に亘り挿通され、ワイヤ導管１４ａの上端から突出したワイヤ１６に対し上端ストッパ１８が取り付けられている。 A through hole 15a is formed in the center of the bottom cover 15 in the vertical direction, and a wire 16 is inserted through the through hole 15a so as to be movable up and down. A spherical lower end stopper 17 having a diameter larger than the diameter of the through hole 15 is provided at the lower end of the wire 16. That is, when the wire 16 is moved upward with respect to the bottom lid 15, the lower end stopper 17 is configured to be locked to the inner ceiling portion of the bottom lid 15.
On the other hand, a disk-shaped upper end stopper 18 is connected to the upper end of the wire 16. As shown in FIG. 2, the wire 16 is inserted from the upper end to the lower end of the wire conduit 14a, and an upper end stopper 18 is attached to the wire 16 protruding from the upper end of the wire conduit 14a.

ワイヤ１６における上端ストッパ１８と下端ストッパ１７との間の距離寸法は、ワイヤ導管１４ａの全長よりも長く形成され、上端ストッパ１８の直径は、ワイヤ導管１４ａの直径よりも大きく形成されている。
即ち、底蓋１５を下方で支持しない場合、底蓋１５の自重により下方へ荷重が働き、図５に示すように、上端ストッパ１８がワイヤ導管１４ａの上端に係止して底蓋１５がワイヤ１６によってぶら下がる状態となる。このとき、ホッパー本体１４下端と底蓋１５との間には間隙が形成されて蓋が開いた状態となり、その間隙から塊状の原料シリコンＬが下方に放出されるように構成されている。 The distance dimension between the upper end stopper 18 and the lower end stopper 17 in the wire 16 is formed longer than the entire length of the wire conduit 14a, and the diameter of the upper end stopper 18 is formed larger than the diameter of the wire conduit 14a.
That is, when the bottom cover 15 is not supported below, a load is applied downward due to the weight of the bottom cover 15, and as shown in FIG. 5, the upper end stopper 18 is locked to the upper end of the wire conduit 14a and the bottom cover 15 is 16 hangs up. At this time, a gap is formed between the lower end of the hopper body 14 and the bottom lid 15 so that the lid is opened, and the bulk material silicon L is discharged downward from the gap.

また、図２に示すように、リチャージ用チャンバ１２内には、前記上端ストッパ１８を把持することが可能なアーム手段２０が設けられる。このアーム手段２０は、ワイヤ２０ａの操作により開閉自在になされた爪状のアーム部２０ｂと、アーム部２０ｂを保持しワイヤ２０ｃの操作によりアーム部２０ｂと共に上下移動可能なアーム保持部２０ｄとを有する。また、ワイヤ２０ａ、２０ｃの駆動はアーム駆動制御部２０ｅにより制御され、さらに、このアーム駆動制御部２０ｅは、図１に示した演算制御装置１０ｂの指令により動作するようになされている。 As shown in FIG. 2, arm means 20 capable of gripping the upper end stopper 18 is provided in the recharging chamber 12. The arm means 20 includes a claw-shaped arm portion 20b that can be opened and closed by operating the wire 20a, and an arm holding portion 20d that holds the arm portion 20b and can move up and down together with the arm portion 20b by operating the wire 20c. . The driving of the wires 20a and 20c is controlled by the arm drive control unit 20e, and the arm drive control unit 20e is operated by a command from the arithmetic control device 10b shown in FIG.

また、本発明に係る単結晶引上装置１は、図６に示すインナーホッパー（第二の供給容器）２５を有し、このインナーホッパー２５は原料シリコンＬが全て放出された後のベースホッパー１３内に装着可能になされている。インナーホッパー２５内には塊状の原料シリコンＬが装填可能であり、さらに、その原料シリコンＬをルツボ３内に放出して充填できるようになされている。 Moreover, the single crystal pulling apparatus 1 according to the present invention has an inner hopper (second supply container) 25 shown in FIG. 6, and the inner hopper 25 is a base hopper 13 after all the raw silicon L is discharged. Can be installed inside. Bulk material silicon L can be loaded into the inner hopper 25, and the material silicon L can be discharged and filled into the crucible 3.

インナーホッパー２５は、ベースホッパー１３と略同様の構造を有し、原料シリコンＬが装填されるホッパー本体２６に対し、底蓋２７が２本のワイヤ２８により上下方向に移動できるよう設けられている。２本のワイヤ２８の上端には、円板状の上端ストッパ２９が接続され、図６（ａ）に示すようにワイヤ導管２６ａの上端で上端ストッパ２９が係止し、底蓋２７が下降して蓋が開くようになされている。
一方、上端ストッパ２９を上方に引上げると、図６（ｂ）に示すようにワイヤ２８が上方に移動し底蓋２７がホッパー本体２６の下端の支持部材２６ｂに密着して、蓋が閉じた状態となるように構成されている。 The inner hopper 25 has substantially the same structure as the base hopper 13, and is provided so that the bottom lid 27 can be moved in the vertical direction by two wires 28 with respect to the hopper body 26 loaded with the raw material silicon L. . A disc-shaped upper end stopper 29 is connected to the upper ends of the two wires 28. As shown in FIG. 6A, the upper end stopper 29 is locked at the upper end of the wire conduit 26a, and the bottom lid 27 is lowered. The lid is opened.
On the other hand, when the upper end stopper 29 is pulled upward, as shown in FIG. 6B, the wire 28 moves upward, the bottom lid 27 comes into close contact with the support member 26b at the lower end of the hopper body 26, and the lid is closed. It is comprised so that it may be in a state.

また、ホッパー本体２６の上端周縁には円環状の突起部２６ｃが形成され、インナーホッパー２５がベースホッパー１３に装着された際に、ベースホッパー１３の上端周縁の突起部１４ｃ上に係止するようになされている。
尚、前記突起部２６ｃを除くホッパー本体２６の胴径（外径）は、ベースホッパー１３の胴径（内径）よりも小さく形成され、ワイヤ導管２６ａの胴径（内径）は、ベースホッパー１３のワイヤ導管１４ａの胴径（外径）及び上端ストッパ１８の直径よりも大きく形成されている。 Further, an annular protrusion 26c is formed on the upper edge of the hopper body 26 so that when the inner hopper 25 is mounted on the base hopper 13, it is locked on the protrusion 14c on the upper edge of the base hopper 13. Has been made.
The body diameter (outer diameter) of the hopper body 26 excluding the protrusion 26 c is formed smaller than the body diameter (inner diameter) of the base hopper 13, and the body diameter (inner diameter) of the wire conduit 26 a is the same as that of the base hopper 13. It is formed larger than the body diameter (outer diameter) of the wire conduit 14 a and the diameter of the upper end stopper 18.

また、円錐形状の底蓋２７の中心には、貫通孔２７ａが形成され、この貫通孔２７ａの直径は、ベースホッパー１３のワイヤ導管１４ａの胴径（外径）及び上端ストッパ１８の直径よりも大きく形成されている。また、この貫通孔２７ａの両端にワイヤ２８の下端が接続されている。 A through hole 27 a is formed at the center of the conical bottom cover 27, and the diameter of the through hole 27 a is larger than the body diameter (outer diameter) of the wire conduit 14 a of the base hopper 13 and the diameter of the upper end stopper 18. Largely formed. The lower end of the wire 28 is connected to both ends of the through hole 27a.

このように構成されたインナーホッパー２５をベースホッパー１３に装着する際には、図７に示すようにベースホッパー１３の底蓋１５が開いた状態で、ベースホッパー１３の上側からインナーホッパー２５を挿入する。即ち、ベースホッパー１３のホッパー本体１４内にインナーホッパー２５のホッパー本体２６を挿入すると共に、インナーホッパー２５のワイヤ導管２６ａ内にベースホッパー１３のワイヤ導管１４ａを挿入する。 When the inner hopper 25 configured in this way is mounted on the base hopper 13, the inner hopper 25 is inserted from above the base hopper 13 with the bottom lid 15 of the base hopper 13 open as shown in FIG. To do. That is, the hopper body 26 of the inner hopper 25 is inserted into the hopper body 14 of the base hopper 13, and the wire conduit 14 a of the base hopper 13 is inserted into the wire conduit 26 a of the inner hopper 25.

そして、図８に示すようにベースホッパー１３内にインナーホッパー２５を完全に装着した状態では、ベースホッパー１３の突起部１４ｃ上にインナーホッパー２５の突起部２６ｃが係止し、これによりベースのホッパー本体１４に対しインナーのホッパー本体２６が固定される。 As shown in FIG. 8, when the inner hopper 25 is completely mounted in the base hopper 13, the protrusion 26c of the inner hopper 25 is locked on the protrusion 14c of the base hopper 13, whereby the base hopper An inner hopper body 26 is fixed to the body 14.

また、ベースホッパー１３の上端ストッパ２８上にインナーホッパー２５の上端ストッパ２９が係止し、これにより底蓋２７下降して蓋が開いた状態となる。尚、ベースホッパー１３の底蓋１５も開いた状態であるので、インナーホッパー２５のホッパー本体２６内に装填されていた塊状の原料シリコン（図示せず）を下方に放出することができる。 Further, the upper end stopper 29 of the inner hopper 25 is locked on the upper end stopper 28 of the base hopper 13, whereby the bottom lid 27 is lowered and the lid is opened. In addition, since the bottom lid 15 of the base hopper 13 is also in an open state, massive raw silicon (not shown) loaded in the hopper body 26 of the inner hopper 25 can be discharged downward.

続いて、このように構成された単結晶引上装置１の構成における原料シリコン充填工程について、図９のフロー図に沿って、該フローに対応する図２及び図１０乃至図１５の工程図を示しながら説明する。 Subsequently, regarding the raw material silicon filling process in the configuration of the single crystal pulling apparatus 1 configured as described above, the process diagrams of FIGS. 2 and 10 to 15 corresponding to the flow are shown along the flowchart of FIG. It will be explained while showing.

先ず、単結晶Ｃの引上後、図２に示すように引上チャンバ５に換えて、サブチャンバ２ｂの上端にリチャージ用チャンバ１２を設ける。そして、リチャージ用チャンバ１２内を炉体２内と同様の雰囲気に置換する（図９のステップＳ１）。 First, after pulling up the single crystal C, a recharging chamber 12 is provided at the upper end of the sub chamber 2b instead of the pulling chamber 5 as shown in FIG. Then, the atmosphere in the recharging chamber 12 is replaced with the same atmosphere as in the furnace body 2 (step S1 in FIG. 9).

次いで図１０に示すようにゲート７を開け（図９のステップＳ２）、ベースホッパー１３を降下させて、炉体２内に移送する（図９のステップＳ３）。尚、このときアーム手段２０によりベースホッパー１３の上端ストッパ１８が把持されて蓋部１５が中空に保持され、ホッパー本体１４の荷重により蓋が閉まった状態になされる。 Next, as shown in FIG. 10, the gate 7 is opened (step S2 in FIG. 9), the base hopper 13 is lowered and transferred into the furnace body 2 (step S3 in FIG. 9). At this time, the upper end stopper 18 of the base hopper 13 is gripped by the arm means 20 and the lid portion 15 is held hollow, and the lid is closed by the load of the hopper body 14.

図１１に示すようにベースホッパー１３が炉体２内に移送されてホッパー本体１４の突起部１４ｃがサブチャンバ２ｂの内周に形成された突起部２ｃに係止すると、この突起部２ｃによりベースホッパー１３が炉体２内に保持される。そして、アーム手段２０は上端ストッパ１８を放して上方へ移動し、ゲート７が閉じられる（図９のステップＳ４）。 As shown in FIG. 11, when the base hopper 13 is transferred into the furnace body 2 and the protrusion 14c of the hopper body 14 is locked to the protrusion 2c formed on the inner periphery of the sub chamber 2b, the protrusion 2c causes the base A hopper 13 is held in the furnace body 2. Then, the arm means 20 releases the upper end stopper 18 and moves upward, and the gate 7 is closed (step S4 in FIG. 9).

また、アーム手段２０が上端ストッパ１８を放すと、上端ストッパ１８がワイヤ導管１４ａの上端まで下降して係止し、底蓋１５が下降して蓋が開く。これにより、ベースホッパー１３内の原料シリコンＬが下方のルツボ３内へ供給されて充填作業が行われ、ルツボ３内で溶融されて融液Ｍとなされる。 When the arm means 20 releases the upper end stopper 18, the upper end stopper 18 is lowered to the upper end of the wire conduit 14a and locked, and the bottom lid 15 is lowered to open the lid. As a result, the raw material silicon L in the base hopper 13 is supplied into the lower crucible 3 and the filling operation is performed.

尚、この充填作業と同時に、図１２に示すように、リチャージ用チャンバ１２内には、原料シリコンＬが装填されたインナーホッパー２５がセットされ、チャンバ内が炉体２内の雰囲気に置換される（図９のステップＳ５）。 At the same time as this filling operation, as shown in FIG. 12, the inner hopper 25 filled with the raw material silicon L is set in the recharging chamber 12, and the inside of the chamber is replaced with the atmosphere in the furnace body 2. (Step S5 in FIG. 9).

ベースホッパー１３からの充填作業が終了すると、図１３に示すようにゲート７が開かれ（図９のステップＳ６）、アーム手段２０によりインナーホッパー２５の上端ストッパ２９が把持されて、インナーホッパー２５は炉体２内に移送されベースホッパー１３内に装着される（図９のステップＳ７）。 When the filling operation from the base hopper 13 is completed, the gate 7 is opened as shown in FIG. 13 (step S6 in FIG. 9), the upper end stopper 29 of the inner hopper 25 is gripped by the arm means 20, and the inner hopper 25 is It is transferred into the furnace body 2 and mounted in the base hopper 13 (step S7 in FIG. 9).

図１４に示すように、底蓋１５が開いた状態のベースホッパー１３内にインナーホッパー２５が装着されると、インナーホッパー２５の底蓋２７が下方に移動して蓋が開いた状態となり、中の原料シリコンＬがルツボ３内に供給されてルツボ３内がさらに充填される。そして、ルツボ３内に充填された全ての原料シリコンＬは溶融されて融液Ｍとされ、次の単結晶引上工程が行われる（図９のステップＳ８）。 As shown in FIG. 14, when the inner hopper 25 is mounted in the base hopper 13 with the bottom lid 15 open, the bottom lid 27 of the inner hopper 25 moves downward to open the lid. The raw material silicon L is supplied into the crucible 3, and the crucible 3 is further filled. Then, all the raw material silicon L filled in the crucible 3 is melted to form a melt M, and the next single crystal pulling step is performed (step S8 in FIG. 9).

尚、原料シリコンＬを充填した後のベースホッパー１３及びインナーホッパー２５は、ゲート７を開いた状態で、アーム手段２０がベースホッパー１３の上端ストッパ１８を把持して引き上げられる。そして、図１５に示すようにリチャージ用チャンバ１２内に収容後、ゲート７が閉じられ、引上チャンバ５と取り替えられる。 The base hopper 13 and the inner hopper 25 after being filled with the raw material silicon L are pulled up by the arm means 20 holding the upper end stopper 18 of the base hopper 13 with the gate 7 opened. Then, as shown in FIG. 15, after being accommodated in the recharge chamber 12, the gate 7 is closed and replaced with the pull-up chamber 5.

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、単結晶引上後の原料シリコン充填工程において、原料シリコンの多量の充填が必要な場合に、ベースホッパー１３からの充填作業後、ベースホッパー１３を炉体２外へ取り外すことなく、ルツボ３内のベースホッパー１３内にインナーホッパー２５を装着することにより、連続して充填作業を行うことができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, when a large amount of raw material silicon needs to be filled in the raw material silicon filling step after pulling the single crystal, the base hopper is filled after the filling operation from the base hopper 13. By removing the inner hopper 25 in the base hopper 13 in the crucible 3 without removing the outer 13 from the furnace body 2, the filling operation can be performed continuously.

また、ホッパーをセットするためのリチャージ用チャンバ１２と炉体２とをゲート７の開閉動作制御により遮断することで、炉体２内の雰囲気を所定の状態に維持することができ、従来、ホッパー交換の際に必要とされた炉体２内のガス置換作業を省くことができる。また、リチャージ用チャンバ１２内のガス置換作業は、ベースホッパー１３からの原料シリコン放出作業中に行うことができる。
即ち、原料シリコン充填作業に要する作業時間を従来よりも大幅に短縮することができ、作業効率を格段に向上することができる。 Further, the recharge chamber 12 for setting the hopper and the furnace body 2 are shut off by controlling the opening / closing operation of the gate 7, whereby the atmosphere in the furnace body 2 can be maintained in a predetermined state. The gas replacement work in the furnace body 2 required at the time of replacement can be omitted. Further, the gas replacement operation in the recharging chamber 12 can be performed during the operation of releasing the raw material silicon from the base hopper 13.
In other words, the work time required for the raw material silicon filling work can be greatly reduced as compared with the conventional case, and the work efficiency can be greatly improved.

尚、前記実施の形態においては、ベースホッパー１３とインナーホッパー２５による連続した２回の充填作業を例に説明したが、インナーホッパー内に、より胴径の小さいインナーホッパーを装着することにより、複数段階に亘り連続して充填作業を行うことも可能である。 In the above-described embodiment, an example of two continuous filling operations by the base hopper 13 and the inner hopper 25 has been described. However, by installing an inner hopper having a smaller trunk diameter in the inner hopper, a plurality of operations can be performed. It is also possible to carry out the filling operation continuously over the stages.

続いて、本発明に係る原料シリコン充填方法及び単結晶引上装置について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した構成の単結晶引上装置を用い、実際に実験を行うことにより、その効果を検証した。 Subsequently, the raw material silicon filling method and the single crystal pulling apparatus according to the present invention will be further described based on examples. In this example, the effect was verified by actually performing an experiment using the single crystal pulling apparatus having the configuration described in the above embodiment.

この実験では、直径３００ｍｍのシリコン単結晶の育成を、初期充填量３５０ｋｇ、残湯量１５０ｋｇの条件で行い、その後、充填工程を行った。充填工程では、石英管からなるベースホッパーとして５０ｋｇの原料シリコンを装填したもの、石英管からなるインナーホッパーとして４０ｋｇの原料シリコンを装填したものを用いた。そして、一回目の充填作業となるベースホッパーからの充填開始時から、二回目の充填作業となるインナーホッパーからの充填開始時までの所要時間を測定した。
また、比較例として、同じサイズの石英管ホッパーを２つ使用し、一回目の充填量を５０ｋｇ、二回目の充填量を４０ｋｇとして充填工程を行い、一回目の充填作業開始時から二回目の充填作業開始時までの所要時間を測定した。
実験結果を表１に示す。

In this experiment, a silicon single crystal having a diameter of 300 mm was grown under conditions of an initial filling amount of 350 kg and a remaining hot water amount of 150 kg, and then a filling step was performed. In the filling step, a base hopper made of a quartz tube was loaded with 50 kg of raw silicon, and an inner hopper made of a quartz tube was filled with 40 kg of raw silicon. Then, the time required from the start of filling from the base hopper serving as the first filling operation to the beginning of filling from the inner hopper serving as the second filling operation was measured.
In addition, as a comparative example, two quartz tube hoppers of the same size are used, the filling process is performed with the first filling amount of 50 kg and the second filling amount of 40 kg, and the second filling operation from the start of the first filling operation. The time required until the start of the filling operation was measured.
The experimental results are shown in Table 1.

表示１に示されるように、比較例では石英管ホッパーの取換え作業、炉内のガス置換作業等に時間を要したが、本発明の方法によれば、大幅にそれらの作業時間を短縮することができた。
以上の実施例の実験結果から、本発明の単結晶引上装置及び原料シリコン充填方法を用いることにより、原料シリコン充填工程における作業時間を短縮し、作業効率を大幅に向上することができることを確認した。 As shown in Display 1, in the comparative example, it took time to replace the quartz tube hopper, replace the gas in the furnace, and the like. However, according to the method of the present invention, the operation time is greatly shortened. I was able to.
From the experimental results of the above examples, it was confirmed that the working time in the raw silicon filling process can be shortened and the working efficiency can be greatly improved by using the single crystal pulling apparatus and raw silicon filling method of the present invention. did.

本発明は、チョクラルスキー法によってルツボから単結晶を引上げる単結晶引上装置及びルツボへの原料シリコン充填方法に関するものであり、半導体製造業界等において好適に用いられる。 The present invention relates to a single crystal pulling apparatus for pulling a single crystal from a crucible by the Czochralski method and a raw material silicon filling method for the crucible, and is suitably used in the semiconductor manufacturing industry and the like.

図１は、単結晶引上工程における本発明に係る単結晶引上装置の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a single crystal pulling apparatus according to the present invention in a single crystal pulling step. 図２は、原料シリコン充填工程における本発明に係る単結晶引上装置の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the single crystal pulling apparatus according to the present invention in the raw material silicon filling step. 図３は、原料シリコン充填工程で用いるベースホッパーのホッパー本体の構造を説明するための図である。FIG. 3 is a view for explaining the structure of the hopper body of the base hopper used in the raw silicon filling process. 図４は、図３のホッパー本体に対応する底蓋の構造を説明するための図である。FIG. 4 is a view for explaining the structure of the bottom cover corresponding to the hopper body of FIG. 図５は、原料シリコン充填工程で用いるベースホッパーの底蓋が開いた状態を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a state in which the bottom cover of the base hopper used in the raw material silicon filling step is opened. 図６は、インナーホッパーの構造を説明するための図である。FIG. 6 is a view for explaining the structure of the inner hopper. 図７は、ベースホッパーにインナーホッパーを挿入している状態を示す図である。FIG. 7 is a view showing a state where the inner hopper is inserted into the base hopper. 図８は、ベースホッパーにインナーホッパーを装着した状態を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a state where the inner hopper is mounted on the base hopper. 図９は、原料シリコン充填工程の手順を説明するためのフロー図である。FIG. 9 is a flowchart for explaining the procedure of the raw material silicon filling step. 図１０は、原料シリコンをルツボに充填する工程を説明するための単結晶引上装置の状態を示す工程図である。FIG. 10 is a process diagram showing the state of the single crystal pulling apparatus for explaining the process of filling the raw material silicon into the crucible. 図１１は、原料シリコンをルツボに充填する工程を説明するための単結晶引上装置の状態を示す工程図である。FIG. 11 is a process diagram showing the state of the single crystal pulling apparatus for explaining the process of filling the raw silicon into the crucible. 図１２は、原料シリコンをルツボに充填する工程を説明するための単結晶引上装置の状態を示す工程図である。FIG. 12 is a process diagram showing the state of the single crystal pulling apparatus for explaining the process of filling the raw silicon into the crucible. 図１３は、原料シリコンをルツボに充填する工程を説明するための単結晶引上装置の状態を示す工程図である。FIG. 13 is a process diagram showing the state of the single crystal pulling apparatus for explaining the process of filling the raw material silicon into the crucible. 図１４は、原料シリコンをルツボに充填する工程を説明するための単結晶引上装置の状態を示す工程図である。FIG. 14 is a process diagram showing the state of the single crystal pulling apparatus for explaining the process of filling the raw silicon into the crucible. 図１５は、原料シリコンをルツボに充填する工程を説明するための単結晶引上装置の状態を示す工程図である。FIG. 15 is a process diagram showing the state of the single crystal pulling apparatus for explaining the process of filling the raw material silicon into the crucible. 図１６は、ＣＺ法を用いた単結晶引上げ法を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining a single crystal pulling method using the CZ method. 図１７は、従来のＣＺ法を用いた引上げ法においてネック部の形成を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining formation of a neck portion in a pulling method using a conventional CZ method. 図１８は、中吊り式のホッパーを用いた原料シリコンの充填方法を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining a method of filling raw material silicon using a suspended hopper.

Explanation of symbols

１単結晶引上装置
２炉体（第一のチャンバ）
２ａメインチャンバ
２ｂサブチャンバ
３石英ガラスルツボ（ルツボ）
４ヒータ
５引上げチャンバ
６引上げ機構
７ゲート（ゲート手段）
７ａゲート駆動部（ゲート手段）
１１コンピュータ
１１ａ記憶装置
１１ｂ演算記憶装置
１２リチャージ用チャンバ（第二のチャンバ）
１３ベースホッパー（第一の供給容器）
２５インナーホッパー（第二の供給容器）
Ｃ単結晶
Ｌ原料シリコン
Ｍシリコン融液
Ｐ種結晶
Ｐ１ネック部 1 Single crystal pulling device 2 Furnace body (first chamber)
2a Main chamber 2b Subchamber 3 Quartz glass crucible (crucible)
4 Heater 5 Pulling chamber 6 Pulling mechanism 7 Gate (gate means)
7a Gate driver (gate means)
11 Computer 11a Storage device 11b Arithmetic storage device 12 Recharge chamber (second chamber)
13 Base hopper (first supply container)
25 Inner hopper (second supply container)
C Single crystal L Raw material silicon M Silicon melt P Seed crystal P1 Neck

Claims

In a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal from a crucible by the Czochralski method,
A first chamber containing the crucible;
A second chamber for setting a supply container provided connected to the first chamber and loaded with raw silicon;
A first supply container that is transferred from the second chamber to the first chamber and held in the first chamber, and supplies raw silicon into the crucible;
And a second supply container that is transferred from the second chamber into the first chamber and mounted in the first supply container, and supplies raw silicon into the crucible. Single crystal pulling device.

The supply container is a hopper that releases the raw material silicon downward by opening the bottom lid, and the body diameter of the second supply container is smaller than the body diameter of the first supply container. The single crystal pulling apparatus according to claim 1.

3. A gate means for connecting or shutting off the first chamber and the second chamber by an opening / closing operation and completely shutting off the atmosphere in the chamber in a closed state. The single crystal pulling apparatus described in 1.

The single crystal pulling apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the single crystal is pulled from the crucible by the Czochralski method, and then the raw silicon is filled in the raw silicon. There,
Transferring and holding the first supply container from the second chamber into the first chamber;
Setting the second supply container in the second chamber and supplying raw silicon from the first supply container into the crucible;
Transferring the second supply container from the second chamber into the first chamber and mounting it in the first supply container held in the first chamber;
Supplying raw silicon into the crucible from the second supply container.

After the step of transferring and holding the first supply container from the second chamber into the first chamber, the step of closing the gate between the first chamber and the second chamber by closing the gate. Run,
In the step of setting the second supply container in the second chamber, the step of carrying the second supply container into the second chamber; and the atmosphere in the second chamber in the first chamber A step of replacing with a similar atmosphere,
Opening the gate and connecting the first chamber and the second chamber before transferring the second supply container from the second chamber into the first chamber; The raw material silicon filling method according to claim 4, wherein the raw material silicon is filled.