JPH0332530Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉 本考案は例えばシリコン単結晶をチヨクラルス
キー法で減圧下、引上げるのに用いることができ
る結晶引上げ炉におけるドーパント添加装置に関
する。 〈従来技術とその問題点〉 第３図に従来のドーパント添加装置の例を示
す。溶融ルツボ１を内臓した主チヤンバー２に対
して、その天井部にゲートバルブ３を介して引上
げチヤンバー４が設けられている。ドーパントの
添加は、前記溶融ルツボ１内の材料が溶けた後、
一旦主チヤンバー２内を減圧状態から常圧に戻
し、しかる後ドーパントＤを所定量入れたドーピ
ングパイプ８を主チヤンバー２に差込んだ形で添
加を行なう。よつて従来の装置によるドーパント
の添加については次の様な問題点があつた。 大気中でのドーパント添加となるので、Sb
など酸化しやすいドーパントによる有害ガスの
発生。 同様に溶融シリコンの酸化。 主チヤンバー内に用いられている黒鉛部品の
酸化による劣化。 また主チヤンバー内の雰囲気が減圧−常圧−
減圧と変化することによる時間的ロス。 減圧したり常圧にすることによる炉の気密悪
化。 減圧したり常圧にしたりすることによつて生
じる溶湯温度変化等によるドーピング条件の変
動、及びそれによりドーピング率の不安定化。 圧力変化による石英管等の破損。 以上の如き問題を含んでいた。 〈目的〉 そこで本考案は上記従来技術の欠点を解消し、
炉内を一旦常圧に戻すことなく、引続き同一の減
圧条件下で安定して、かつ容易にドーパントを添
加することのできる装置の提供を目的とする。 〈問題点を解決するための手段〉 本考案は、溶融ルツボを内臓した主チヤンバー
と、該主チヤンバーの天井部に接続される引上げ
チヤンバーとを有し、種結晶を前記溶融ルツボの
溶湯面から引上げてゆくことにより、単結晶を製
造するようにした結晶引上げ炉におけるドーパン
ト添加装置であつて、外部から前記主チヤンバー
内の溶融ルツボ上方まで差込まれた形で取付けら
れるドーパント落込み用の差込管と、前記主チヤ
ンバーの外部にあつて前記差込管に対して遮断バ
ルブを介して連通するドーパント保持ルームとを
有し、該ドーパント保持ルームは開閉自在にドー
パントを装入することができると共に、減圧及び
増圧が自在に行えることを基本的特徴としてい
る。またその実施態様として、ドーパント保持ル
ームに秤量弁を介して小容量のドーパント添加ル
ームを分室として構成し、該ドーパント添加ルー
ムに前記遮断バルブを介して前記差込管を連通さ
せることを特徴としている。さらにその下位の実
施態様として、ドーパント添加ルームをドーパン
ト保持ルームに対して通気性遮断自在とし、かつ
ドーパント添加ルームに対して減圧及び増圧用の
管路を接続していることを特徴としている。 〈作用〉 遮断バルブで主チヤンバー側との通気を遮断し
ておいて、ドーパント保持ルームに所望のドーパ
ントを予め投入し、減圧する。そして主チヤンバ
ー内の溶融ルツボの溶湯が適当な温度になつたと
ころで、前記遮断バルブを開き、ドーパントを差
込管を通して溶融ルツボ内へ添加する。主チヤン
バーとドーパント保持ルームとは遮断バルブで通
気を遮断できるので、主チヤンバー内が減圧状態
であつても、該主チヤンバーとは関係なくドーパ
ント保持ルームを自由に開閉して、ドーパントを
保持ルーム内に投入することができる。またドー
パントの添加に際しては、主チヤンバーに較べて
容積の小さいドーパント保持ルームを減圧するこ
とにより、主チヤンバーの減圧状態に影響を与え
ることなく、速やかに添加できる。 〈実施例〉 第１図は本考案の実施装置の構成図、第２図は
第１図の要部の構成図である。 溶融ルツボ１を内臓した主チヤンバー２に対し
て、その天井部にゲートバルブ３を介して引上げ
チヤンバー４が設けられている。ゲートバルブ３
は主チヤンバー２と引上げチヤンバー４との通気
を必要に応じて遮断するためのバルブである。結
晶引上げ時には、前記ゲートバルブ３が開かれ、
減圧下において、図示しないシードワイヤーが引
上げチヤンバー内を通つて主チヤンバー側へ降下
せられ、シードワイヤーの先端に取付けられた種
結晶が一旦溶融ルツボ内の溶湯面に接触せられた
のち、再び除々にシードワイヤーが巻上げられる
ことにより、単結晶が製造される。 ドーパント添加装置は、主チヤンバー２内へ巻
込まれた形で固定される差込管２０と、主チヤン
バー２内の外にあつて、前記差込管２０と遮断バ
ルブ３０を介して連通せられるドーパント保持ル
ーム４０とから大きく構成されている。前記遮断
バルブ３０は、それが閉じられる時には前記ドー
パント保持ルーム４０と差込管２０側との通気も
遮断する。前記ドーパント保持ルーム４０には覗
窓を兼ねた開閉蓋４１が設けられ、該開閉蓋４１
を開けることにより自由にドーパントＤをドーパ
ント保持ルーム４０内に装入することができる。
ドーパント保持ルーム４０には、図示しない減圧
源とアルゴンガス供給源とに切換自在に接続する
管路４２が接続され、該管路４２の途中からは前
記主チヤンバー２に接続する分岐路４３が設けら
れている。管路４２、分岐路４３にはそれぞれ開
閉バルブ４４，４５が設けられている。４６は逆
止弁で、ドーパント保持ルーム４０内の空気がア
ルゴン吹込みによつて置換される際に、空気の排
出口として利用されている。前記管路４２の開閉
バルブ４４は、ドーパント保持ルーム４０を減圧
する時及びアルゴンを吹込む時に開かれる。また
前記分岐路４３の開閉バルブ４５は、減圧された
保持ルーム４０内の気圧を主チヤンバー２内の気
圧に等しく修正する時に開かれる。 実施例において、ドーパント保持ルーム４０の
下部に秤量弁４７を介して小容積のドーパント添
加ルーム４８を分室として構成している。この秤
量弁４７及びドーパント添加ルーム４８を設けな
い場合には、ドーパント添加ルーム４０に添加す
べき所定量のドーパントＤを装入することにな
る。そして減圧後、遮断バルブ３０を開いて差込
管２０から溶融ルツボ１に添加する。 前記秤量弁４７を介してドーパント添加ルーム
４８を設ける場合、予めドーパント保持ルーム４
０に装入されたドーパントＤから添加すべき量だ
けを秤量弁４７によつてドーパント添加ルーム４
８に秤量しておき、これを添加することができ
る。そしてドーパントＤを追加して添加したい場
合においても、ドーパント保持ルーム４０を減圧
状態のまま、さらに所定量を秤量弁４７でドーパ
ント添加ルーム４８に秤量して添加することがで
きる。 さらに前記分室に構成されたドーパント添加ル
ーム４８は、前記秤量弁４７が閉じている時には
通気性もドーパント保持ルーム４０から遮断され
るように構成してもよい。この場合には、前記管
路４２をドーパント添加ルーム４８に接続する。
ドーパント添加ルーム４８をドーパント保持ルー
ム４０から遮断できるようにすることにより、ド
ーパント保持ルーム４０の開閉は何時でも自由に
でき、ドーパントの投入も自由である。またドー
パント添加ルーム４８は小容積であるので減圧、
加圧が容易迅速に行える。 〈試験結果〉 本考案装置によるドーパント添加と、従来装置
によるドーパント添加における実績の比較を表１
に示す。用いた主原料はSiでドーパントはSbで
ある。

【表】 表１から明らかなように本発明の装置によれ
ば、従来のものに較べて、ドーパント添加効率が
約20％向上し、DF率が約２倍となり、また生産
性が約1.3倍となる。勿論ドーパント添加時の温
度変動も最小限に抑えることができる。 〈効果〉 本考案は以上の構成よりなり、減圧自在のドー
パント保持ルームを主チヤンバーの外に設け、該
ドーパント保持ルームに対して遮断バルブを介し
て差込管を連通させているので、主チヤンバー内
の雰囲気がドーパント添加装置によつて乱される
ことがない。またドーパント保持ルーム内を減圧
することにより、減圧状態で同じく減圧状態にあ
る主チヤンバー内の減圧条件を変化させることな
く、また雰囲気の圧力変化による溶湯温度の変化
も生じさせることなく、一定の減圧条件下、一定
の温度で正確にドーパントの添加を行うことがで
きる。よつてドーパントの添加効率自体の向上、
及び添加効率の一定化が図られ、単結晶製造時の
良品の歩留向上が図られる。また主チヤンバー内
を減圧したり常圧に戻したりする必要がないの
で、作業時間が短縮され、前記歩留向上と相侯つ
て生産性が向上する。また減圧常圧の繰返しによ
つて生じる主チヤンバー内の石英部品等の破損や
リークの発生が抑制される。勿論、減圧下で添加
されるので、Sbなどの酸化しやすいドーパント
による有害ガスの発生や黒鉛部材の酸化消耗、Si
溶湯の酸化による引上げ条件の悪化等が防止され
る。また本考案のドーパント添加装置は、引上げ
炉を構成する主チヤンバー、引上げチヤンバー等
に特別な構成の変更を加えることなく、またドー
パント添加に際しても引上げ炉側を何ら操作する
必要なく、ドーパント添加装置独自の操作だけで
添加を完了することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施装置の構成図、第２図は第
１図の要部の構成図、第３図は従来装置の構成図
ある。 １：溶融ルツボ、２：主チヤンバー、４：引上
げチヤンバー、２０：差込管、３０：遮断バル
ブ、４０：ドーパント保持ルーム、４１：開閉
蓋、４２：管路、４３：分岐路、４４，４５：開
閉バルブ、４７：秤量弁、４８：ドーパント添加
ルーム、Ｄ：ドーパント。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 溶融ルツボを内臓した主チヤンバーと、該主
   チヤンバーの天井部に接続される引上げチヤン
   バーとを有し、種結晶を前記溶融ルツボの溶湯
   面から引上げてゆくことにより、単結晶を製造
   するようにした結晶引上げ炉におけるドーパン
   ト添加装置であつて、外部から前記主チヤンバ
   ー内の溶融ルツボ上方まで差込まれた形で取付
   けられるドーパント落込み用の差込管と、前記
   主チヤンバーの外部にあつて前記差込管に対し
   て遮断バルブを介して連通するドーパント保持
   ルームとを有し、該ドーパント保持ルームは開
   閉自在にドーパントを装入することができると
   共に、減圧及び増圧が自在に行えることを特徴
   とする結晶引上げ炉のドーパント添加装置。 (2) ドーパント保持ルームには秤量弁を介して小
   容積のドーパント添加ルームが分室として構成
   されており、該ドーパント添加ルームに前記遮
   断バルブを介して前記差込管が連通されている
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の結晶引上
   げ炉のドーパント添加装置。 (3) ドーパント添加ルームはドーパント保持ルー
   ムに対して通気性が遮断自在に構成されてお
   り、かつドーパント添加ルームに対して減圧及
   び増圧用の管路が接続されている実用新案登録
   請求の範囲第２項記載の結晶引上げ炉のドーパ
   ント添加装置。