JPH0532540Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、チヨクラルスキー法による単結晶引
上炉内に、ドープ剤を添加する結晶引上炉のドー
プ剤添加装置に関する。

（従来の技術） 従来の単結晶引上炉およびドープ剤添加装置の
一例を第４図に示す。

単結晶引上炉１は、炉体２内に、駆動軸３上に
一体回転可能に設けられた黒鉛るつぼ４が設置さ
れており、炉体２内が図示しない真空ポンプによ
り減圧状態に保持され、不活性ガスにより満たさ
れている。尚、図中５は原料を示す。

また、ドープ剤添加装置６は、炉体２の上部に
設けられており、投入管７の途中に弁体８が介設
されている。このドープ剤添加装置６は、その内
部が炉体２に対してシール構造となつており、弁
体８により通気を遮断し、常圧状態に保持されて
いる。

そして、ドープ剤を添加する際には、るつぼ４
内の原料５が溶融した後、弁体８を開くことによ
り、投入管７を通じてドープ剤９が原料５融液に
投入される。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、上記従来の装置では、ドープ剤添加
装置内が常圧であるので、弁を開いてドープ剤を
投入する際には、ドープ剤添加装置内の気体が減
圧状態の炉体内に急激に流れ込み、炉体内の雰囲
気が乱されてしまう不具合がある。また、原料の
融解時に原料から発生したガスにより、投入管に
生成物が付着し、付着物がるつぼ融液内へ落下混
入し、結晶成長界面に付着するおそれがあり、こ
れが結晶内ですべりを生ずるという単結晶の有転
位化の原因ともなつている。

そこで、本考案では、炉内を減圧状態にしても
るつぼ融液へ生成物が混入することなく、ドープ
剤を容易に添加することのできるドープ剤添加装
置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本考案のドープ剤添加装置は、原料を溶融する
るつぼを炉体内に有し、前記るつぼ内にドープ剤
を添加する結晶引上炉のドープ剤添加装置であつ
て、前記炉体の上部に当該炉体に連通するドープ
剤投入室を設けるとともに、このドープ剤投入室
に不活性ガスを供給する供給配管を接続し、前記
ドープ剤投入室から前記炉体内のるつぼ上方に亘
り投入管を設けるとともに、ドープ剤投入室内の
投入管上方にドープ剤を積載する容器を設け、前
記容器内のドープ剤を投入管に投下する駆動機構
を有して構成した。

（作用） 容器内にドープ剤をセツトし、炉体内を減圧す
ると、ドープ剤投入室が炉体と連通しているた
め、ドープ剤投入室も同じ減圧状態に保たれる。
原料の溶解時並びに単結晶引上中にはバルブを開
いてアルゴン等の不活性ガスを配管からドープ剤
投入室に供給している。ドープ剤を添加するに
は、駆動機構によつて容器を斜めに傾けることに
より、ドープ剤を投入管内に落とし、ドープ剤が
投入管を通じて溶解るつぼ内に注ぎ込まれる。

したがつて、同じ減圧状態であるため、投入室
内の気体が急激に流れ込むことがなく、また、不
活性ガスが投入室から炉体内へ流れるので、発生
ガスによる生成物が投入管に付着することを防止
できる。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は結晶引上炉およびドープ剤添加装置の
縦断面図を示す。

同図中、１１は炉体、１２はモータ等により回
転駆動される黒鉛るつぼ、１３は黒鉛るつぼ１２
内に取付けられた石英るつぼ、１４はシリコン溶
融液であり、黒鉛るつぼ１２の周囲にはヒータ１
５が配設されている。また、石英るつぼ１３の中
央部上方には、ワイヤ１６の下端に取付けられた
種結晶１７が設けられており、ワイヤ１６とるつ
ぼ１２，１３を図中矢印の方向に回転しながら、
種結晶１７に付着させて単結晶シリコン１８の生
成が行なわれる。

また、炉体１１の上部にはドープ剤添加装置２
０が設けられており、このドープ剤添加装置２０
は、ドープ剤投入室２１と、不活性ガス供給用の
配管２２と、ドープ剤２５を投入する投入管２４
と、ドープ剤２５の容器２６およびこれを駆動す
る駆動機構２８とから主要部が構成されている。
尚、本実施例では不活性ガスとしてはアルゴンガ
スを用いている。

上記ドープ剤投入室２１は、炉体１１の上部に
固着され、炉体１１内と投入室２１とは投入管２
４により連通されており、炉体１１内と同じ減圧
状態に保たれる。上記配管２２は、一端部が投入
室２１内に接続され、他端側が不活性ガス供給源
に接続され、この配管２２にはバルブ２３が介装
されている。このバルブ２３は流量調整用の機能
を有するものを用い、投入管２４の管径に応じた
不活性ガス供給量の調整を行なうことができる。

上記投入管２４は炉体上壁を貫通し、その下端
が上述した石英るつぼ１３の開口上方に臨むよう
配設されている一方、その上端は投入室２１内に
位置し、濡斗状の開口２４ａに形勢されている。
尚、図中３２は投入管２４との間に介装されたク
ツシヨン剤である。また、投入室２１にはドープ
剤２５を入れる容器２６が上述した投入管の開口
２４ａの略上方に配設され、この容器２６は駆動
機構２８に支持されている。駆動機構２８は、駆
動軸２９とレバー３０とからなり、駆動軸２９の
一端部に容器２６が取付けられ、駆動軸２９の他
端部には投入室２１の室外でレバー３０に連結さ
れている。そして、レバー３０の操作によつて、
駆動軸２９を回転して容器２６を傾けることによ
り、容器２６内のドープ剤２５が濡斗状の開口２
４ａに投入される。また、投入室２１の上部には
ドープ剤２５を容器２６供給する開口部３３が設
けられており、この開口部３３はドープ剤２５の
添加状況を監視できるようにガラス板３４により
密閉されている。

このようなドープ剤添加装置２０では、炉体１
１内が真空ポンプ等で減圧されると、投入管２４
により投入室２１も同じ減圧状態に保持される。
したがつて、投入室２１内から気体が急激に炉体
１１内に流れ込むことがない。また、単結晶シリ
コンの生成時には、常時、所要の流量のアルゴン
ガスがバルブ２３により配管２２を通じて投入室
２１内へ供給され、投入室２１から連通孔３１を
通じて炉体１１内へ供給される。これにより、溶
融液１４からの発生ガスの上昇が阻まれることに
なり、発生ガスによる生成物が投入管に付着する
のを極力抑えることができる。

また、ドープ剤２５の投入は、第２図中の矢印
ａで示すように、単結晶シリコン１８の引上げ途
中に行なわれる。すなわち、予め計量されたドー
プ剤２５を容器２６に入れておき、投入時には、
レバー３０を操作して駆動軸２９を回転させ、容
器２６を傾けることにより行なわれる。容器２６
を傾けると、ドープ剤２５が濡斗状の開口２４ａ
に落ち、投入管２４を通じて溶解るつぼ１３内に
注ぎ込まれる。例えば、第２図に示すように、引
上げ率が約40％程度でドープ剤２５を投入した場
合には、比抵抗を4.5Ω−cm以下に低下させるこ
とができ、引上げ率の選択により、所望の比抵抗
を有する単結晶シリコンを生成できる。以上のよ
うに、単結晶シリコンの生成中にアルゴンガス等
の不活性ガスが上方の投入室から下方の炉体内へ
常時供給されるので、溶融液からの発生ガスによ
る生成物の投入管への付着が低減し、ドープ剤投
入時における単結晶シリコンへの影響を著しく減
少させることができる。本考案者が試験した結果
を第３図に示すように、溶融シリコン量が30Kg
で、単結晶シリコンの直径が129mmの場合、無転
位率が従来では60％程度であつたものが、本実施
例によれば、80％程度まで高めることができる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案にれば、ドープ剤投
入室から炉体内へ、常時、不活性ガスが供給され
るので、ドープ剤投入管にガス生成物の付着が減
少し、ガス生成物のるつぼ内溶融液への混入を低
減でき、単結晶の有転位化を減少でき、高品質の
結晶生成物を得ることが可能となる。また、ドー
プ剤投入室内と炉体内とが同じ減圧状態に保持さ
れるので、従来の如く投入室からの気体が炉体内
へ流れ込むことがないため、炉体内の雰囲気が乱
されることがなくなり、単結晶の生成への悪影響
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の一実施例に係
り、第１図はドープ剤添加装置を示す縦断面図、
第２図は成長単結晶のドープ濃度を示すグラフ、
第３図は単結晶の無転位率を従来と比較して示す
図、第４図は従来のドープ剤投入装置を示す概略
断面図である。 １１……炉体、１２，１３……るつぼ、２０…
…ドープ剤添加装置、２１……剤投入室、２２…
…ガス供給配管、２４……投入管、２５……ドー
プ剤、２６……容器、２８……駆動機構。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 原料を溶融するるつぼを炉体内に有し、前記る
   つぼ内にドープ剤を添加する結晶引上炉のドープ
   剤添加装置において、 前記炉体の上部に当該炉体に連通するドープ剤
   投入室を設けるとともに、このドープ剤投入室に
   不活性ガスを供給する供給配管を接続し、 前記ドープ剤投入室から前記炉体内のるつぼ上
   方に亘り投入管を設けるとともに、ドープ剤投入
   室内の前記投入管上方にドープ剤を積載する容器
   を設け、 前記容器内のドープ剤を投入管に投下する駆動
   機構を有することを特徴とする結晶引上炉のドー
   プ剤添加装置。