JPH0312387A - シリコン単結結晶の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、チョクラルスキー法によるシリコン東結晶の
製造方法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

原料を連続的に供給しながらチョクラルスキー法により
シリコン単結晶を製造する方法（以下、連続供給Ｃ２法
、と略す）についての考え方は特公昭４０−１０１８４
号公報にみられるように古くからよく知られている。そ
の概略構成は第７図に示すようなものである。

第７図において、１は石英ルツボ、４はシリコン融液、
５はシリコン単結晶、６はヒーター、９は石英るつぼと
同軸状の隔壁、１０は隔壁に設けられた小孔、２８は原
料シリコンである。Ａは内室（単結晶育成部）、Ｂは外
室（原料溶解部）である。従来のチョクラルスキー法で
は、シリコン単結晶の引上げが進むにしたがってるつぼ
内のシリコン融液が減少するため、るつぼ内のシリコン
融液はドーパントの濃度が高くなり、酸素の濃度が低く
なる。そのため引上げられて成長するシリコン単結晶の
中に存在するドーパントがしだいに増加し、酸素は減少
するため、製造されたシリコン単結晶の品質が引上げ方
向にそって変動するという問題があった。このようなド
ーパントと酸素の偏在により、成分に関する仕様が厳し
い場合には、使用に耐えるシリコン・ウェハーの歩留り
が５０％以下になってしまうことが少なくない。

前記の連続供給ＣＺ法では、このような問題を解決する
ことができる。すなわち、連続供給ＣＺ法では、引き上
げられるシリコン単結晶に見合った量の原料シリコンを
連続的に供給するため、石英るつぼ中の融液蓋を常に一
定に保つことができ、石英るつぼから溶解する酸素量も
常に一定に保つことができる。従って、引き上げられる
シリコン単結晶の長手方向の酸素濃度はどの位置におい
ても同じに保つことができる。また、シリコン単結晶中
のドーパント濃度においても、引き上げられるシリコン
単結晶中に取り込まれるドーパント量に見合った量をシ
リコン融液中に連続的に添加すれば、種結晶中の長手方
向において一定に保つことができ、従来のチョクラルス
キー法に比べて、高品質、高歩留りのシリコン単結晶を
製造することができる。

最近は、高品質の粒状シリコンが製造できるようになり
、この粒状シリコンを連続的にシリコン融液中に供給す
ることは、比較的容易であると考えられる。しかし、粒
状シリコンがシリコン融液の表面に落下した際に、粒状
シリコンに対して十分な融解熱をあたえられない場合に
は、粒状シリコンの溶は残りが生じる可能性がある。そ
して粒状シリコンの溶は残りから凝固が発生し拡大して
いくことが少くない。これは、比重差のために、固体の
粒状シリコンが融液液面に浮かび、固体の方がシリコン
融液よりも放射率が大きいために熱が奪われやすくなる
ためである。この問題に対して、特開昭６１−３６１９
７号公報に示された方法では、外室の上にｒ熱絶縁カバ
ー」を配置することにより、粒状シリコンの迅速な溶融
を促進するようにしている。

しかし、該公報に開示された発明は、前記の原料溶解部
の凝固に対しての解決手段を示してはいるが、隔壁のシ
リコン融液表面との接触部分から凝固が発生しやすい、
という問題がある。この問題は、特開昭　６２−２４１
８８９号公報の中でも指摘されている。このために、単
結晶を安定して育成するために必要な温度まで炉内温度
を下げることが難しい。凝固の発生を抑えるために、シ
リコン融液温度を高温にして単結晶の引き上げを行うと
、凝固速度が遅くなるばかりでなく、シばしば有転位化
し、安定して単結晶を製造することができなくなる。と
くに、前記特開昭６１−３６１９７号公報に開示された
方法では、内室内のシリコン融液温度を単結晶化に適し
た温度にするために、るつぼ下方に配置されて、るつぼ
底面を通してシリコン融液に熱を加えるヒーターを使用
しているため、相対的にるつぼ側面側からの大熱量が少
なくなっており、隔壁のシリコン融液表面との接触部分
からの凝固がきわめて発生しやすい。

また、前記特開昭６１−３６１９７号公報に開示された
方法では、るつぼ内に配置された隔壁の下端部分に内室
と外室とを連通ずる複数の流路が設けられていて、シリ
コン融液の双方向の移動を可能にしている（該公報明細
書２７ペ一ジ２行目）。しかし、粒状シリコン原料を溶
解すべき内室内のシリコン融液の温度と、単結晶を安定
して育成すべき外室内のシリコン融液温度とは著しく異
なっており、それらが容易に双方向に移動し得ることは
、内室内のシリコン融液温度の変動などの不安定要因と
なり、単結晶の育成に対して著しい悪影響を及ぼす。同
時に、外室内のシリコン融液温度の低下によって、粒状
シリコンの溶は残りや隔壁部分からの凝固が発生しやす
くなる。

また、粒状シリコンをシリコン融液中に供給する際の、
粒状シリコンの供給装置としては、−Ｓ的には構造が簡
単なことから振動フィーダーが考えやすい。振動フィー
ダーとは、振動板の上に粒状シリコンを供給し、板の振
動の振幅、あるいは振動数を制御することにより供給量
を制御するものである。例えば特公昭６１−１７５３７
号公報では振動フィーダーの一種が提案されている。

一般に粒状シリコンは比較的粒度分布が幅広いが、振動
フィーダーでの供給量は、粒状シリコンの寸法の影響を
大きく受ける。すなわち、粒寸法が大きいと供給量が多
くなり、小さいとその逆になる。原料粒を完全に混合す
るのは難しく、大きい粒、あるいは小さい粒の偏析は避
けられない。

すなわち、振動フィーダーでは供給量の寸法の偏析によ
る供＃８量の変動は避けられない。この変動は、即、単
結晶育成炉の熱環境の変動となるので、単結晶育成上、
極めて好ましくないという問題点がある。

また、同じく粉粒状の物体を供給する装置として、ロー
タリーバルブが考えられる。この装置の断面概略図を第
８図に示す。ロータリーバルブは、シャフトに数枚の羽
根２９を取り付けたローター３０をケース３１内で回転
し、上部の所蔵ホッパー３２から排出された粉粒体を羽
根２９とケース３１との間の空間に受は入れ、ケース３
１の下部より順次排出する。

しかし、ロータリーバルブは、羽根２９とケース３１と
の間の空間に受は入れられた粉粒体がローターの回転に
よってケース３１内を移動する際、粉粒体とケース内面
との摩擦によってケース内面が摩耗し、粉粒体内に不純
物が混入することとなるため、粒状シリコンの供給装置
としては適当ではない。

また、ローターの羽根２９とケース３１との間に粒子が
噛み込むという問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のような連続供給ＣＺ法を実現するためには、単結
晶を安定して育成できるような熱環境を実現することが
最大の課題である。この最適熱環境を実現できないと、
次のような問題が発生する。

（１）内室（単結晶育成部）のシリコン融液液面の、隔
壁と接触している部分から凝固が発生する。この凝固は
、温度の低いるつぼ中央部に向がって成長し、単結晶育
成を阻害する。この現象は、前記のように、特開昭６２
−２４１８８９号公報の中でも指摘されている。隔壁と
して通常使用される透明石英ガラスは熱線を貫通しやす
く、しかも通常の場合、隔壁上部のシリコン融液液面上
に露出している部分から、水冷された炉壁に対する放熱
が大きいため、隔壁およびそれと接触するシリコン融液
の温度が低下して凝固を発生しやすい。また、外室中の
シリコン融液の温度が、粒状シリコンの供給過剰などの
ために低下したような場合にも、その温度低下の影響を
受けて内室側に凝固が発生することも少なくない。

二のような現象を防止するためには、隔壁の石英ガラス
内の熱線の貫通、ならびに、隔壁上部の液面上に露出し
ている部分からの放熱を抑える必要がある。また、外室
内のシリコン融液温度を維持するために、粒状シリコン
の供給量を十分に制御しなければならない。

るつぼ中央部からシリコン単結晶を安定して引き上げる
ためには、るつぼ内室内のシリコン融液温度を十分に下
げなければならない。しかし、内室内のシリコン融液温
度を下げると、前記の、隔壁との接触部分からの凝固の
発生が起こりやすくなる。従って、シリコン単結晶を安
定して引き上げるためには、この現象に対する前記の対
策を十分にとる必要がある。

（２）内室（単結晶育成部）内のシリコン融液の温度変
動・温度むらにより、シリコン単結晶に転位等の結晶欠
陥が導入され、シリコン単結晶の安定した育成が阻害さ
れる。このような現象は、高温状態の外室内のシリコン
融液が内室側に高温のまま容易に流入してしまう場合や
、外室内に供給される粒状シリコンの供給量が変動し、
それによる外室側のシリコン融液の温度変動が、直接内
室内のシリコン溶融液の温度に影響を及ぼす場合に発生
する。

従って、このような現象を防止するためには、外室内の
シリコン融液の温度変動を抑えるために、粒状シリコン
の供給量を十分に制御すること、外室内のシリコン融液
と内室内のシリコン融液とが容易に行き来するのを防止
することなどが必要である。

（３）シリコン融液中に粒状シリコンを供給した場合に
、粒状シリコンが溶解しきれず、固体のままシリコン融
液表面に浮かび、それを核としてシリコン融液表面が凝
固し始める。シリコンの凝固膜はシリコン融液よりも放
射率が大きいため、−旦凝固が始まると容易には融解せ
ず、むしろ凝固が拡大してしまう。

通常の場合、シリコン融液液面は炉上方の水冷された炉
壁と向かい合っており、上記の現象は極めて起こりやす
い。また、粒状シリコンの供給量がうまく制御できず、
供給過多になった場合に、温度バランスが崩れて上記の
現象が起こりやすい。

このような現象を防止するためには、原料溶解部（外室
）のシリコン融液からの放熱を抑えて、供給される粒状
シリコンを確実に溶解できるような高温状態を維持し、
さらに、粒状シリコンの供給量を容易かつ確実に制御し
なければならない。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、粒状シリコン原料を供給しつつ、内室内のシリコン
融液からシリコン単結晶を引き上げる、シリコン単結晶
の製造方法並びに装置において、内室（単結晶育成部）
のシリコン融液の温度変動を抑制し、かつ、単結晶化が
容易になるように十分に低温化することによって、単結
晶を安定して育成できるような熱環境を実現し、さらに
供給する粒状シリコンを確実に溶解させることにより、
連続供給ＣＺ法の実現を可能ならしめる方法および装置
を得ることを目的としたものである。

〔問題点を解決する手段〕

この発明のシリコン単結晶の製造方法は、シリコン融液
を収容する石英るつぼが、小孔のある、該石英るつぼと
同軸状の隔壁を具備し、該小孔で連通する内室と外室と
に分離されていて、該外室内のシリコン融液中に粒状シ
リコンを供給しつつ、該内室内のシリコン融液からシリ
コン単結晶を弓き上げる、シリコン単結晶製造方法にお
いて、該隔壁を不透明石英ガラスで構成し、内室と外室
とを連通する小孔を、シリコン融液の流通が実質的に外
室から内室への一方向となるような微小小孔とし、回転
軸が水平な回転体の外周部に、開口方向が回転軸と垂直
かつ放射状の多数の升を連続的に有し、佇蔵ホッパーの
下部排出口との間に粒状シリコンの最大粒径以上の間隔
を設けて配置され、かつ粒状シリコンの貯蔵が該升内お
よび該升とその上部に配置されたホッパーの下部排出口
との間隙であるローターを介して、粒状シリコンを外室
内のシリコン融液に供給し、かつ、該隔壁の上方および
内室側側面を覆うように保温することを特徴とする 請求項２によるシリコン単結晶の製造装置は、シリコン
融液を収容する石英るつぼが、小孔のある、該石英るつ
ぼと同軸状の隔壁を具備し、該小孔で連通する内室と外
室とに分離されていて、該外室内のシリコン融液中に粒
状シリコンを供給しつつ、該内室内のシリコン融液から
シリコン単結晶を引き上げる、シリコン単結晶製造装置
において、該隔壁を不透明石英ガラスで構成し、内室と
外室とを連通する小孔を、シリコン融液の流通が実質的
に外室から内室への一方向となるような微小小孔とし、
粒状シリコンを外室内のシリコン融液中に供給するため
の、回転軸が水平な回転体の外周部に、開口方向が回転
軸と垂直かつ放射状の多数の升を連続的に有し、貯蔵ホ
ッパーの下部排出口との間に粒状シリコンの最大粒径以
上の間隔を設けて配置されたローターを備え、かつ、前
記隔壁の上方および内室ｇＮ（ｌ！１面を覆う保温用部
材を有することを特徴とする 請求項３によるシリコン単結晶の製造方法は、請求項１
のシリコン単結晶製造方法において、前記ローターの回
転速度を制御することにより、粒状シリコンの供給量を
制御することを特徴とする請求項４によるシリコン単結
晶の製造装置は、請求項２のシリコン単結晶製造装置に
おいて、前記保温用部材が黒鉛で構成されていることを
特徴とする 請求項５によるシリコン単結晶の製造装置は、請求項２
のシリコン単結晶製造装置において、前記保温用部材が
金属で構成されていることを特徴とする。

すなわち、前記のような問題点を解決し、連続供給ＣＺ
法でのシリコン単結晶育成を安定して実現するためには
、■内室（単結晶育成部）のシリコン融液温度を、単結
晶育成が容易におこなえるように、十分低温に保つ、■
内室のシリコン融液温度の変動を抑える、■供給される
粒状シリコンを、外室内で直ちに完全に溶解できる、と
いう３条件を満たす熱環境を実現することが必要である
。

これらの条件のうち、一つでも欠けると、連続供給ＣＺ
法での安定した単結晶育成は不可能になる。

本発明における、不透明石英ガラス製の隔壁、内室と外
室とを連通する微小／Ｊｌ孔、外周部に放射状の多数の
升を設けたローターによる粒状シリコンの供給、並びに
、隔壁上方および内室側側面の保温はそれぞれ後述する
ような作用があり、これらをすべて備えることにより、
上記の条件を満たす熱環境を実現することができる。

〔作用〕

隔壁が、通常値われる透明石英ガラスでなく、不透明石
英ガラスであることにより、熱線の貫通を減らし、熱伝
導・熱放散の量を大幅に減らすことができる。これによ
り、外室内のシリコン融液の温度を高温に保つことがで
き、供給される粒状シリコンの完全溶解を促進する、内
室内のシリコン融液表面の隔壁との接触部からの凝固の
発生を防ぐ、外室内のシリコン融液の温度変動を内室内
のシリコン融液に伝わりにくくする、などの効果がある
。

隔壁に設けた小孔を、シリコン融液の流通が実質的に外
室から内室への一方向となるような微小小孔とすること
により、外室内のシリコン融液と内室内のシリコン融液
との混合を抑えることができる。これにより、外室内の
シリコン融液の温度を高温に保ち、供給される粒状シリ
コンを完全に溶解できる、高温の外室内のシリコン融液
の内室内シリコン融液への混入による、内室内のシリコ
ン融液の温度変動・温度むらの発生を防ぐ、などの効果
がある。

粒状シリコンを、回転軸が水平な回転体の外周部に、開
口方向が回転軸と垂直かつ放射状の多数の升を連続的に
何するローターを使用して、該ローターの回転速度を制
御することにより、粒状シリコンの供給量を制御して、
外室内のシリコン融液中に供給する、という方法ならび
に装置を用いることによって、粒状シリコンの供給量を
制御することができ、供給過剰による温度低下、凝固の
発生や、供給量の変動によるシリコン融液温度の変動を
防止することができる、という効果がある。

また、ローターとその上方のホッパー下部排出口とのあ
いだに隙間を設けているため、粒状シリコンの噛み込み
による動作不良や不純物の混入などの問題が発生しない
。ローターとホッパー下部排出口との間の間隔は、粒状
シリコンの最大粒径以上にしておく。

隔壁の上方および内室側側面を覆うように保温すること
により、隔壁およびその周辺部から、水冷されている上
部炉壁への熱の放散を防ぐことができる。これによって
、内室内のシリコン融液液面の、隔壁との接触部分から
の凝固の発生を防止する、外室内のシリコン融液の温度
を、供給される粒状シリコンが容易・確実に溶解される
ような高温に保つことができる、などの効果がある。

ｒ問題点を解決する手段」の項に記したように、連続供
給Ｃ７法による安定した単結晶育成を実現するためには
、■内室（単結晶育成部）のシリコン融液温度を、単結
晶育成が容易におこなえるように、十分低温に保つ、■
内室のシリコン融液温度の変動を抑える、■供給される
粒状シリコンを、外室内で直ちに完全に溶解できる、と
いう３条件を満たす熱環境を実現する必要があるが、条
件■を実現する場合に問題になるのは、内室内のシリコ
ン融液液面の隔壁との接触部分からの凝固の発生である
が、これに対しては、隔壁の不透明石英ガラス化、およ
び隔壁上方および内室側側面の保温により、隔壁からの
放熱を抑えることによって解決できる。また、粒状シリ
コンの供給過剰などによって外室内のシリコン融液温度
が低下した場合にも、隔壁の温度が低下して内室側に凝
固を発生させるが、これについては、外周部に放射状の
多数の升を設けたローターによる粒状シリコンの供給に
より、供給量を制御でき、供給過剰などの発生を防止で
きる。

また、同じく、前記のローターによる粒状シリコンの供
給により、供給量を安定して制御できること、隔壁の不
透明石英ガラス化、内室と外室とを連通ずる小孔の微小
化により、外室内のシリコン融液温度が変動しても、そ
の変動が内室内のシリコン融液に影響を及ぼしにくくす
ること、により、条件■を満たすことができる。

また、前記のローターによる粒状シリコンの供給により
、供給量をｌｌＩ御でき、供給過剰による粒状シリコン
の溶は残りの発生を防止すること、隔壁の不透明石英ガ
ラス化、隔壁上方の保温により、隔壁を介してのシリコ
ン融液からの放熱を抑え、隔壁の小孔の微小化により、
内室と外室のシリコン融液の混合を防止し、外室のシリ
コン融液の温度を高温に保つこと、により条件■を満た
すことができる。

〔実施例〕

本発明による実施例を添付の図面を参照しながら詳細に
説明する。第１図は本発明の実施例を複式的に示した縦
断面図である０図において、１は石英るつぼで、黒鉛る
つぼ２の中にセットされており、黒鉛るつぼ２はペデス
タル３上に上下動および回転可能に支持されている。４
はるつぼ１内に入れられたシリコン融液で、これから円
柱状に育成されたシリコン単結晶５が引き上げられる。

６は黒鉛るつぼ２を取り囲むヒーター、７はこのヒータ
ー６を取り囲むホットゾーン断熱材で、これらはすべて
チャンバー８内に収容されており、以上は通常のチョク
ラルスキー法によるシリコン単結晶の製造装置と基本的
には同じである。

９は高純度の石英ガラスからなり、るつぼ１内にるつぼ
１と同心的に配設された隔壁で、高さ方向のほぼ中央部
から下の領域に、複数個の微小小孔１０が貫設されてい
る。ここで、この隔壁９に用いられている石英ガラスは
、その内部に気泡を多く含んでおり、このために、通常
の透明石英ガラスと比較して、透明度がかなり低減され
ている。

このため熱線はかなり通りにくくなっている。この隔壁
９は、初期原料のチャージ時に一緒にるつぼ１の中にセ
ットされ、原料の溶融接はシリコン単結晶５を取り囲む
ように融液４内に配設されており、上縁部は融液面から
露出している。また、下縁部はるつぼ１にほとんど融着
した状態となり、位置がずれたりすることはない。隔壁
９の外側の外室Ｂ（原料溶解部）内の融液は微小小孔１
０を介してのみ静かに内室Ａ（単結晶育成部）に移動で
きるだけのため、内室Ａと外室Ｂとを十分に仕切ること
ができ、シリコン融液の外室Ｂから内室Ａへの移動は、
単結晶育成によって内室Ａ内のシリコン融液が減少する
分を補い、内室Ａと外室Ｂの液面レベルを同一にするの
に必要な分量だけを、実質的に一方向に移動する程度に
とどめることができる。

この発明において、小孔１０の径と数の決定には、次の
ような配慮が必要である。小孔１０の径が大きすぎるか
、または数が多すぎると、内室Ａと外室Ｂとの間に、シ
リコン融液の対流が生じるようになる。こうなると、内
室Ａの低温のシリコン融液と、外室Ｂの高温のシリコン
融液とが互いに行き来して混合することになる。そのた
め、外室Ｂのシリコン融液温度が下がって、供給される
粒状シリコンが完全に溶解できなくなったり、内室Ａの
シリコン融液の温度が上昇したり、温度むらができたり
して、単結晶を安定して引き上げるのが困難になる。本
実施例では、小孔１０の直径を２１、数を６個とした。

１１は原料供給チャンバーで、この内部に、粒状シリコ
ンを貯蔵するホッパー１２と、粒状シリコンの供給装置
１３が設けられている。粒状シリコンは、貯蔵ホッパー
１２から、供給袋ｆｉ１３を介して、供給管１４をたど
り、外室Ｂ内のシリコン融液液面上に連続的に供給され
る。

粒状シリコン供給装置！１３の詳ｍ構成図を第２図に示
す。当該装置は、回転軸１７が水平な回転体１８の外周
部に、開口方向が回転軸１７と垂直かつ放射状の多数の
升１９を連続的に有し、貯蔵ホッパーの下部排出口との
間に粒状シリコンの最大粒径以上の間隔を設けて配置さ
れたローターであり、粒状シリコンの供給量は、該ロー
ターの回転速度を制御することにより、極めて容易に制
御することができる。

次に動作を説明する。貯蔵ホッパー１２内に充填された
粒状シリコン２２はホッパーの下部排出口２０から連続
的に排出され、同排出口２０の直下にあるローター１８
の外周部の升１９およびそれと前記下部排出口２０との
間隙（以下これらを升状空間と総称する）に充填される
。充填された粒状シリコンはローター１８の回転によっ
て升１９と共に移動し、最終的には重力によって升状空
間から下側に落下し、ロート状案内管２１をへてるつぼ
内に供給される。

この場合、粒状シリコンの排出量、つまり、るつぼ内へ
の粒状シリコンの供給量はローター１８の外周の升状空
間に充填されたシリコン粒子の移動速度によって決まる
ので、ローター１８の回転数を任意に調節することによ
り供給量を制御することができる。ローター１８の回転
を停止させた場合には、貯蔵ホッパー１２から排出され
た粒子はローター１８上に固有の安息角をもって円錐形
状に堆積し、るつぼ内への粒状シリコンの供給は停止す
る。

この実施例による粒状シリコン供給装置では、従来の振
動板フィーダーのように供給量が原料粒寸法の影響を受
けないので、単結晶育成の安定化に大きく寄与する。第
３図に従来の振動板フィーダーでの、第４図に本発明の
供給装置での粒状シリコンの供給量の時間変化の一例を
示す。本発明の供給装置によれば、供給量の変動をほぼ
完全に抑えることができ、また、ローターの回転数を変
更することにより、供給量を自由にコントロールするこ
とができる。

また、このローターは、貯蔵ホッパーの下部排出口との
間に粒状シリコンの最大粒径以上の間隔を設けて配置さ
れているため、粒状シリコンの噛み込みによる動作不良
や不純物の混入などの問題は発生しない。

また、この実施例において貯蔵ホッパー１２、ローター
１８、ロート状案内管２１等、粒状シリコンと接する部
分を石英、シリコン、テフロンなどの材質で構成すれば
、るつぼ内に粒状シリコンを供給する際、不純物の混入
を防止できる。

第１図１５は隔壁９の上方および内室側側面を覆う保温
用部材であり、隔壁９の上方および内室側側面から、水
冷されている炉壁１６などへの放熱を抑制する。

保温用部材の実施例の一例を第５図に示す。この保温用
部材は、中央部が開口したリング状のフランジ部２４と
、円筒部２５とからなり、るつぼ１の上方に、円筒部２
５が隔壁９の内室ｓ側面に近接して位置するように配設
され、フランジ部２４によりたとえばホットゾーン断熱
材７の上に取付けられている。この保温用部材は、黒鉛
製で、発生するダストによるシリコン融液または単結晶
の汚染を防止するため、下面または全面を例えば厚さ３
ｍｍ程度の高純度石英で包んだもの、あるいは高純度Ｓ
　ｉ　Ｃ，Ｓ　ｉ、Ｎ、で表面コーティングしたものが
望ましい、この保温用部材１５は、隔壁９のシリコン融
液から露出した部分から発生するシリコン融液液面の凝
固を防止するとともに、外室Ｂ内のシリコン融液の保温
効果を高めるため、その内周部をシリコン融液液面に近
接して配置されている。

保温用部材の別の実施例を第６図に示す、保温材の目的
に適した材質は、放射率の小さい材料、あるいは熱伝導
率の小さい材料である。この実施例の保温用部材は、繊
維状耐火物２６を金属板で包んだものでフランジ部を構
成し、円筒部２５を金属板で構成したものである。第６
図（Ａ）は、同図（Ｂ）のＡ−Ａ断面図、同図（Ｂ）は
平面図である。

この保温用部材は、シリコン融液の液面上方に配置する
ため、汚染源にならないよう留意する必要がある。繊維
状耐火物２６は長時間使用中に剥離することもありうる
ので、本実施例のように金属板で被覆し、ｌη染防止の
配慮をしておくことが望ましい。金属板２７は、耐熱性
、耐化学反応性および高温強度を考慮し、使用環境にあ
ったものでなくてはならない０本実施例では、厚さ０．
５ｍｍのモリブデンを使用した。

以上に示したような構成の、シリコン単結晶の製造方法
および装置を用いることにより、「作用」の項で述べた
ように、シリコン単結晶育成の安定化のための熱環境を
実現することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は、シリコン融
液を収容する石英るつぼを、それと同軸状の、不透明石
英ガラス製の隔壁を用いて、内室と外室とを連通ずるた
めに隔壁に貫設する小孔を、シリコン融液の流通が実質
的に外室から内室への一方向となるような微小小孔とし
、粒状シリコンを、貯蔵ホッパーから回転軸が水平な回
転体の外周部に、開口方向が回転軸と垂直かつ放射状の
多数の升を連続的に有し、貯蔵ホッパーの下部排出口と
の間に粒状シリコンの最大粒径以上の間隔を設けて配置
されたローターを介し、ローターの回転速度を制御する
ことにより、粒状シリコンの供給量を制御して外室内の
シリコン融液中に供給し、かつ、隔壁の上方および内室
側側面を覆うように、黒鉛・金属などを用いた保温用部
材を配置して、保温するように構成したものである。こ
れによって、粒状シリコンを、石英るつぼ内のシリコン
融液中に供給しつつ、シリコン単結晶を引き上げる、「
連続供給ＣＺ法」において、単結晶育成の安定化が実現
する。すなわち、単結晶育成部（内室）のシリコン融液
温度変動の低減・単結晶育成部のシリコン融液温度の低
温化・供給する粒状シリコンの完全溶解が可能な熱環境
を実現でき、シリコン単結晶を安定して製造することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシリコン単結晶製造装置の実施例
を模式的に示した縦断面図、第２図は本発明によるシリ
コン単結晶製造装置の粒状シリコン供給装置の実施例を
模式的に示した縦断面図、第３図はＷｅ板フィーダーを
用いた従来の粒状シリコン供給装置による粒状シリコン
の供給量の時間変化の一例を示すグラフ図、第４図は本
発明によるシリコン単結晶製造装置の粒状シリコン供給
装置による、粒状シリコンの供給量の時間変化の一例を
示すグラフ図、第５図は本発明によるシリコン単結晶製
造装置の保温用部材の実施例を模式的に示した図、第６
図は保温用部材の別の実ａ例を模式的に示した図、第７
図は従来考えられている「連続供給ＣＺ法」の概念図、
第８図は従来の粉粒体の払い出し装置であるロータリー
バルブの断面概略図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン融液を収容する石英るつぼが、小孔のあ
   る、該石英るつぼと同軸状の隔壁を具備し、該小孔で連
   通する内室と外室とに分離されていて、該外室内のシリ
   コン融液中に粒状シリコンを供給しつつ、該内室内のシ
   リコン融液からシリコン単結晶を引き上げる、シリコン
   単結晶製造方法において、 該隔壁を不透明石英ガラスで構成し、内室と外室とを連
   通する小孔を、シリコン融液の流通が実質的に外室から
   内室への一方向となるような微小小孔とし、回転軸が水
   平な回転体の外周部に、開口方向が回転軸と垂直かつ放
   射状の多数の升を連続的に有し、貯蔵ホッパーの下部排
   出口との間に粒状シリコンの最大粒径以上の間隔を設け
   て配置され、かつ粒状シリコンの貯蔵が該升内および該
   升とその上部に配置されたホッパーの下部排出口との間
   隙であるローターを介して、粒状シリコンを外室内のシ
   リコン融液に供給し、かつ、該隔壁の上方および内室側
   側面を覆うように保温することを特徴とする、シリコン
   単結晶製造方法。
2. （２）シリコン融液を収容する石英るつぼが、小孔のあ
   る、該石英るつぼと同軸状の隔壁を具備し、該小孔で連
   通する内室と外室とに分離されていて、該外室内のシリ
   コン融液中に粒状シリコンを供給しつつ、該内室内のシ
   リコン融液からシリコン単結晶を引き上げる、シリコン
   単結晶製造装置において、 該隔壁を不透明石英ガラスで構成し、内室と外室とを連
   通する小孔を、シリコン融液の流通が実質的に外室から
   内室への一方向となるような微小小孔とし、粒状シリコ
   ンを、外室内のシリコン融液中に供給するための、回転
   軸が水平な回転体の外周部に、開口方向が回転軸と垂直
   かつ放射状の多数の升を連続的に有し、貯蔵ホッパーの
   下部排出口との間に粒状シリコンの最大粒径以上の間隔
   を設けて配置されたローターを備え、かつ、前記隔壁の
   上方および内室側側面を覆う保温用部材を有することを
   特徴とするシリコン単結晶製造装置。
3. （３）前記ローターの回転速度を制御することにより、
   粒状シリコンの供給量を制御することを特徴とする、請
   求項第１記載のシリコン単結晶製造方法。
4. （４）前記保温用部材が黒鉛で構成されていることを特
   徴とする、請求項第２記載のシリコン単結晶製造装置。
5. （５）前記保温用部材が金属で構成されていることを特
   徴とする、請求項第２記載のシリコン単結晶製造装置。