JPH061688A - 粒状ドープ剤供給装置及び方法 - Google Patents
粒状ドープ剤供給装置及び方法Info
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- JPH061688A JPH061688A JP16250792A JP16250792A JPH061688A JP H061688 A JPH061688 A JP H061688A JP 16250792 A JP16250792 A JP 16250792A JP 16250792 A JP16250792 A JP 16250792A JP H061688 A JPH061688 A JP H061688A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粒状ドープ剤を作業性良く定量的に投入する
ことが可能な粒状ドープ剤供給装置及び方法を得ること
を目的とする。 【構成】 加熱炉内にリング状又はるつぼ状の仕切りを
有するるつぼを備え、仕切りの内側からシリコン単結晶
を引き上げると共に、仕切りの外側に原料シリコンを供
給してシリコン単結晶を製造する装置において、水平の
回転軸を有する円盤と、その円盤の外周に沿って固定さ
れた、一端が閉鎖され他端が開口された曲管と、円盤の
下方に近接したロート管と、一端がロート管に接続さ
れ、他端がるつぼの仕切り外側のシリコン融液に近接し
て配置された投入管とで構成された粒状ドープ剤供給装
置であり、さらに前記曲管に、予め粒状ドープ剤を充填
しておき、円盤を回転軸周りにゆっくり回転させること
によって、仕切り外側のシリコン融液への粒状ドープ剤
供給量を調節する粒状ドープ剤供給方法。
ことが可能な粒状ドープ剤供給装置及び方法を得ること
を目的とする。 【構成】 加熱炉内にリング状又はるつぼ状の仕切りを
有するるつぼを備え、仕切りの内側からシリコン単結晶
を引き上げると共に、仕切りの外側に原料シリコンを供
給してシリコン単結晶を製造する装置において、水平の
回転軸を有する円盤と、その円盤の外周に沿って固定さ
れた、一端が閉鎖され他端が開口された曲管と、円盤の
下方に近接したロート管と、一端がロート管に接続さ
れ、他端がるつぼの仕切り外側のシリコン融液に近接し
て配置された投入管とで構成された粒状ドープ剤供給装
置であり、さらに前記曲管に、予め粒状ドープ剤を充填
しておき、円盤を回転軸周りにゆっくり回転させること
によって、仕切り外側のシリコン融液への粒状ドープ剤
供給量を調節する粒状ドープ剤供給方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法に
よるシリコン単結晶の製造装置において、シリコン融液
のドーパント濃度を調整するための粒状ドープ剤供給装
置及び方法に関するものである。
よるシリコン単結晶の製造装置において、シリコン融液
のドーパント濃度を調整するための粒状ドープ剤供給装
置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン単結晶（以下単に単結晶という
こともある）の製造には、るつぼ内に保持されたシリコ
ン融液から種結晶を用いて単結晶を引き上げる、いわゆ
るチョクラルスキー法（ＣＺ法）が広く実施されてい
る。この方法では、シリコン単結晶の抵抗率を制御する
目的で、ｐ型半導体用としてボロン、ｎ型半導体用とし
てシリコン、アンチモンなどのドーパントをシリコン融
液中に予め添加している。しかし、これらのドーパント
は、シリコン融液が単結晶として凝固する際に、一定の
割合で単結晶中にとりこまれ、残りはシリコン融液中に
残留する。単結晶引き上げに伴うシリコン融液の減少に
より、シリコン融液中のドーパント濃度は増加し、この
ため引き上げられる単結晶中のドーパント濃度も、単結
晶の頭部から尾部にかけて次第に増加する。従って単結
晶の抵抗率も変化し、シリコンウェハを製造したときに
ウェハ毎に導電度が異なることになり、シリコンウェハ
の品質要求が厳しい場合には、使用可能なウェハの歩留
りが５０％以下になることもある。
こともある）の製造には、るつぼ内に保持されたシリコ
ン融液から種結晶を用いて単結晶を引き上げる、いわゆ
るチョクラルスキー法（ＣＺ法）が広く実施されてい
る。この方法では、シリコン単結晶の抵抗率を制御する
目的で、ｐ型半導体用としてボロン、ｎ型半導体用とし
てシリコン、アンチモンなどのドーパントをシリコン融
液中に予め添加している。しかし、これらのドーパント
は、シリコン融液が単結晶として凝固する際に、一定の
割合で単結晶中にとりこまれ、残りはシリコン融液中に
残留する。単結晶引き上げに伴うシリコン融液の減少に
より、シリコン融液中のドーパント濃度は増加し、この
ため引き上げられる単結晶中のドーパント濃度も、単結
晶の頭部から尾部にかけて次第に増加する。従って単結
晶の抵抗率も変化し、シリコンウェハを製造したときに
ウェハ毎に導電度が異なることになり、シリコンウェハ
の品質要求が厳しい場合には、使用可能なウェハの歩留
りが５０％以下になることもある。
【０００３】このような事情から、シリコン単結晶の引
き上げ量に見合った原料をるつぼ内のシリコン融液に投
入すると共に、定量的にドープ剤を投入して、シリコン
融液の液面及びドーパント濃度を常に一定に保持するこ
とが要請され、この要請に応えるシリコン単結晶の製造
方法及び装置が提案されている。以下、主として、上記
装置中のドープ剤の供給装置について説明する。特開昭
６１−１６３１８８号公報には上述のドープ剤供給装置
の一例として、「シリコン単結晶引上法における不純物
のドープ方法」が開示されている。この発明は、加熱炉
内に高純度にドープされたシリコン細棒を配設して、シ
リコン細棒−シリコン融液−シリコン単結晶−電源−シ
リコン細棒の電気ループを形成する。そしてこの電気ル
ープによりシリコン細棒とシリコン融液の液面との接触
を検出しながらシリコン細棒をシリコン融液中に浸漬さ
せ、シリコン融液のドープ濃度を調整するようにしたも
のである。
き上げ量に見合った原料をるつぼ内のシリコン融液に投
入すると共に、定量的にドープ剤を投入して、シリコン
融液の液面及びドーパント濃度を常に一定に保持するこ
とが要請され、この要請に応えるシリコン単結晶の製造
方法及び装置が提案されている。以下、主として、上記
装置中のドープ剤の供給装置について説明する。特開昭
６１−１６３１８８号公報には上述のドープ剤供給装置
の一例として、「シリコン単結晶引上法における不純物
のドープ方法」が開示されている。この発明は、加熱炉
内に高純度にドープされたシリコン細棒を配設して、シ
リコン細棒−シリコン融液−シリコン単結晶−電源−シ
リコン細棒の電気ループを形成する。そしてこの電気ル
ープによりシリコン細棒とシリコン融液の液面との接触
を検出しながらシリコン細棒をシリコン融液中に浸漬さ
せ、シリコン融液のドープ濃度を調整するようにしたも
のである。
【０００４】またドープ剤供給量をより正確に調整する
方法として、特開平２−１８３７７号公報には、チップ
状ドープ剤を用いたドープ剤供給装置が開示されてい
る。この方法は、シリンダにチップ状ドープ剤を一列に
並べて充填しておき、ピストンで押出すことによって枚
数単位でるつぼに投入できるようにしたものである。
方法として、特開平２−１８３７７号公報には、チップ
状ドープ剤を用いたドープ剤供給装置が開示されてい
る。この方法は、シリンダにチップ状ドープ剤を一列に
並べて充填しておき、ピストンで押出すことによって枚
数単位でるつぼに投入できるようにしたものである。
【０００５】さらに粒状のドープ剤を使用した例として
は、米国特許第４６９６７１６号がある。これには、外
周に複数の空隙を有する円盤と、この円盤を納めるハウ
ジングと、輸送管とで構成され、粒状ドープ剤を各々の
空隙に１個ずつ充填しておき、この円盤が回転すること
により粒状ドープ剤を１個ずつ排出させようとするも
の、または、粒状ドープ剤を貯蔵するホッパーと、その
下に設けられた輸送管と、この輸送管中を移動するピス
トンとで構成され、このピストンが往復することによ
り、前記ホッパー中の粒状ドープ剤を１個ずつ排出させ
ようとするもの、あるいは、複数の空隙を有する軸と、
この軸が通るチューブと、輸送管とで構成され、粒状ド
ープ剤を各々の空隙に１個ずつ充填しておき、この軸が
チューブ中をスライドすることにより粒状ドープ剤を１
個ずつ排出させようとするもの、さらに、螺旋状の仕切
りを有する軸と、この軸が通るチューブと、輸送管とで
構成され、粒状ドープ剤を各々の仕切りの間に１個ずつ
充填しておき、この軸が回転することにより粒状ドープ
剤を１個ずつ排出させようとするもの、等が開示されて
いる。
は、米国特許第４６９６７１６号がある。これには、外
周に複数の空隙を有する円盤と、この円盤を納めるハウ
ジングと、輸送管とで構成され、粒状ドープ剤を各々の
空隙に１個ずつ充填しておき、この円盤が回転すること
により粒状ドープ剤を１個ずつ排出させようとするも
の、または、粒状ドープ剤を貯蔵するホッパーと、その
下に設けられた輸送管と、この輸送管中を移動するピス
トンとで構成され、このピストンが往復することによ
り、前記ホッパー中の粒状ドープ剤を１個ずつ排出させ
ようとするもの、あるいは、複数の空隙を有する軸と、
この軸が通るチューブと、輸送管とで構成され、粒状ド
ープ剤を各々の空隙に１個ずつ充填しておき、この軸が
チューブ中をスライドすることにより粒状ドープ剤を１
個ずつ排出させようとするもの、さらに、螺旋状の仕切
りを有する軸と、この軸が通るチューブと、輸送管とで
構成され、粒状ドープ剤を各々の仕切りの間に１個ずつ
充填しておき、この軸が回転することにより粒状ドープ
剤を１個ずつ排出させようとするもの、等が開示されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−１６３１
８８号公報に開示された発明は、シリコン細棒をシリコ
ン融液に浸漬して融解する際、シリコン融液の液面で波
立ちがあるため、シリコン細棒の融解量にばらつきが生
じるという問題点がある。このばらつきを吸収するため
には、シリコン細棒のドーパント濃度を低くして浸漬量
を多くすることも考えられるが、前記の装置に適用する
場合には、相当量のシリコン細棒を連続的に融解させる
必要があり、シリコン細棒の装填や融解面で予想される
シリコン融液の凝固等、技術的に困難な問題が多い。
８８号公報に開示された発明は、シリコン細棒をシリコ
ン融液に浸漬して融解する際、シリコン融液の液面で波
立ちがあるため、シリコン細棒の融解量にばらつきが生
じるという問題点がある。このばらつきを吸収するため
には、シリコン細棒のドーパント濃度を低くして浸漬量
を多くすることも考えられるが、前記の装置に適用する
場合には、相当量のシリコン細棒を連続的に融解させる
必要があり、シリコン細棒の装填や融解面で予想される
シリコン融液の凝固等、技術的に困難な問題が多い。
【０００７】さらに、特開平２−１８３７７号公報で開
示された発明では、チップ状ドープ剤を使用することに
より定期的かつ定量的なドープ剤添加が可能であるが、
チップ状ドープ剤そのものを製造することにコストがか
かるばかりでなく、チップをシリンダに充填する際の作
業性にも問題がある。従ってチップ状ドープ剤よりも、
粒状ドープ剤を使用するほうが好ましい。しかし、粒状
ドープ剤は、一般に直径０．５ｍｍ〜２ｍｍと小さく、
球に近い形をしているのでチップ状ドープ剤のように特
開平２−１８３７７号公報で開示された機構が適用でき
ない。
示された発明では、チップ状ドープ剤を使用することに
より定期的かつ定量的なドープ剤添加が可能であるが、
チップ状ドープ剤そのものを製造することにコストがか
かるばかりでなく、チップをシリンダに充填する際の作
業性にも問題がある。従ってチップ状ドープ剤よりも、
粒状ドープ剤を使用するほうが好ましい。しかし、粒状
ドープ剤は、一般に直径０．５ｍｍ〜２ｍｍと小さく、
球に近い形をしているのでチップ状ドープ剤のように特
開平２−１８３７７号公報で開示された機構が適用でき
ない。
【０００８】また、米国特許第４６９６７１６号で開示
された機構では、粒状ドープ剤は粒径が一定で比較的大
きなものでなければ、駆動部へのかみ込みやつまりが生
じてしまい、シリコン融液への不純物混入の原因になる
ばかりでなく、操作不能になる恐れもある。また、粒状
ドープ剤を１個ずつ空隙に充填するのでは上記のような
小さな粒状ドープ剤に対しては作業性が悪く不適当であ
る。
された機構では、粒状ドープ剤は粒径が一定で比較的大
きなものでなければ、駆動部へのかみ込みやつまりが生
じてしまい、シリコン融液への不純物混入の原因になる
ばかりでなく、操作不能になる恐れもある。また、粒状
ドープ剤を１個ずつ空隙に充填するのでは上記のような
小さな粒状ドープ剤に対しては作業性が悪く不適当であ
る。
【０００９】単結晶引上げ中に供給する粒状原料に必要
な量の粒状ドープ剤を予め混合する方法も考えられる
が、両者の粒度分布が違うため均一な混合は期待できな
い。従って、粒状の原料シリコンを供給しながらこれと
は別に徐々に粒状ドープ剤を融液に加えていく機構を新
しく考え出す必要がある。本発明は、粒状ドープ剤を使
用し、作業性良く定量的にドープ剤を投入することが可
能な粒状ドープ剤供給装置及び方法を得ることを目的と
する。
な量の粒状ドープ剤を予め混合する方法も考えられる
が、両者の粒度分布が違うため均一な混合は期待できな
い。従って、粒状の原料シリコンを供給しながらこれと
は別に徐々に粒状ドープ剤を融液に加えていく機構を新
しく考え出す必要がある。本発明は、粒状ドープ剤を使
用し、作業性良く定量的にドープ剤を投入することが可
能な粒状ドープ剤供給装置及び方法を得ることを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、加熱炉内にリ
ング状の仕切りを有するつぼを備え、前記仕切りの内側
からシリコン単結晶を引き上げると共に、該仕切りの外
側に原料シリコンを供給してシリコン単結晶を製造する
装置において、水平の回転軸を有する円盤と、その円盤
の外周に沿って固定された、一端が閉鎖され、他端が開
口された曲管と、前記円盤の下方に近接したロート管
と、一端がロート管と接続され、他端がるつぼの仕切り
外側のシリコン融液に近接して配置された投入管とで構
成された粒状ドープ剤供給装置であり、前記曲管の長さ
が円盤の中心角で５〜１８５度であり、前記曲管の断面
積が、内部に充填する粒状ド−プ剤の最大断面積の３０
〜４００倍の大きさで、円盤、曲管、ロート管の材質が
石英ガラス、シリコンあるいはテフロンで、また投入管
の材質が石英ガラスあるいはシリコンであることを特徴
とする粒状ドープ剤供給装置である。
ング状の仕切りを有するつぼを備え、前記仕切りの内側
からシリコン単結晶を引き上げると共に、該仕切りの外
側に原料シリコンを供給してシリコン単結晶を製造する
装置において、水平の回転軸を有する円盤と、その円盤
の外周に沿って固定された、一端が閉鎖され、他端が開
口された曲管と、前記円盤の下方に近接したロート管
と、一端がロート管と接続され、他端がるつぼの仕切り
外側のシリコン融液に近接して配置された投入管とで構
成された粒状ドープ剤供給装置であり、前記曲管の長さ
が円盤の中心角で５〜１８５度であり、前記曲管の断面
積が、内部に充填する粒状ド−プ剤の最大断面積の３０
〜４００倍の大きさで、円盤、曲管、ロート管の材質が
石英ガラス、シリコンあるいはテフロンで、また投入管
の材質が石英ガラスあるいはシリコンであることを特徴
とする粒状ドープ剤供給装置である。
【００１１】さらに、上記の装置を用いてシリコン単結
晶を製造する方法において、水平の回転軸を有する円盤
と、その円盤の外周に沿って固定された、一端が閉鎖さ
れ、他端が開口された曲管に、予め粒状のドープ剤を充
填しておき、前記円盤を回転軸周りにゆっくり回転させ
ることによって、前記仕切りの外側のシリコン融液への
粒状ドープ剤供給量を調節することを特徴とする粒状ド
ープ剤供給方法であり、前記曲管に粒状ドープ剤を充填
した後、シリコン単結晶の引き上げを開始する前に、円
盤をゆっくりと回転させて、粒状ドープ剤の落ち始めを
検出し、この点をもって単結晶引き上げ時における円盤
の回転の開始点とすることを特徴とする粒状ドープ剤供
給方法である。
晶を製造する方法において、水平の回転軸を有する円盤
と、その円盤の外周に沿って固定された、一端が閉鎖さ
れ、他端が開口された曲管に、予め粒状のドープ剤を充
填しておき、前記円盤を回転軸周りにゆっくり回転させ
ることによって、前記仕切りの外側のシリコン融液への
粒状ドープ剤供給量を調節することを特徴とする粒状ド
ープ剤供給方法であり、前記曲管に粒状ドープ剤を充填
した後、シリコン単結晶の引き上げを開始する前に、円
盤をゆっくりと回転させて、粒状ドープ剤の落ち始めを
検出し、この点をもって単結晶引き上げ時における円盤
の回転の開始点とすることを特徴とする粒状ドープ剤供
給方法である。
【００１２】
【作用】本発明に係る装置は前述のように構成されてい
るので、予め、曲管に粒状ドープ剤を充填しておき、駆
動装置により円盤を軸周りにゆっくりと回転させると、
粒状ドープ剤は、間欠的ではあるが回転角に応じて少し
ずつ落下し、投入管を経てシリコン融液に投入される。
円盤の回転を止めれば粒状ドープ剤の投入は止まり、簡
便かつ定量的に粒状ドープ剤を供給することができる。
るので、予め、曲管に粒状ドープ剤を充填しておき、駆
動装置により円盤を軸周りにゆっくりと回転させると、
粒状ドープ剤は、間欠的ではあるが回転角に応じて少し
ずつ落下し、投入管を経てシリコン融液に投入される。
円盤の回転を止めれば粒状ドープ剤の投入は止まり、簡
便かつ定量的に粒状ドープ剤を供給することができる。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明に係る粒状ドープ剤供給装置
を備えたシリコン単結晶の製造装置の一例を示す模式
図、図２は粒状ドープ剤供給装置の実施例の模式図であ
る。
を備えたシリコン単結晶の製造装置の一例を示す模式
図、図２は粒状ドープ剤供給装置の実施例の模式図であ
る。
【００１４】図１及び図２において、１は石英ガラスか
らなるるつぼで、上下動と回転が可能な支持部材３に支
持された黒鉛るつぼ２内にセットされている。４はるつ
ぼ１内に同心的に配置されたリング状の仕切り部材で、
下部にはシリコン融液６が移動する流通孔５が設けられ
ており、上部はシリコン融液６の液面から若干露出して
いる。なお、この仕切り部材４により、内側に単結晶育
成部Ａが、外側には原料供給部Ｂが形成されている。７
は単結晶育成部Ａから引き上げられたシリコン単結晶、
８はワイヤ、９は黒鉛るつぼ２の外周に設けられたヒー
ター、１０は加熱炉のチャンバーである。１１は原料シ
リコン１３の供給装置で、一端がこの供給装置１１に連
絡された案内管１２の他端は、原料供給部Ｂのシリコン
融液６の液面に近接して配置されている。
らなるるつぼで、上下動と回転が可能な支持部材３に支
持された黒鉛るつぼ２内にセットされている。４はるつ
ぼ１内に同心的に配置されたリング状の仕切り部材で、
下部にはシリコン融液６が移動する流通孔５が設けられ
ており、上部はシリコン融液６の液面から若干露出して
いる。なお、この仕切り部材４により、内側に単結晶育
成部Ａが、外側には原料供給部Ｂが形成されている。７
は単結晶育成部Ａから引き上げられたシリコン単結晶、
８はワイヤ、９は黒鉛るつぼ２の外周に設けられたヒー
ター、１０は加熱炉のチャンバーである。１１は原料シ
リコン１３の供給装置で、一端がこの供給装置１１に連
絡された案内管１２の他端は、原料供給部Ｂのシリコン
融液６の液面に近接して配置されている。
【００１５】２０は本発明に係る粒状ドープ剤供給装置
で、２１は円盤２２の外周に固定された曲管、２３は回
転軸である。図では曲管２１の断面は円形であるが、粒
状ドープ剤が充填でき、回転による排出に問題がなけれ
ばどのような形状でもよい。これらはチャンバー１０の
上部に設けた第２のチャンバー２４内に収容されてい
る。２７はロート管で、円盤２２の回転にともなって落
下する粒状ドープ剤を受けるように配置されている。２
５はチャンバー１０を貫通するドープ剤投入管で、一端
はロート管に接続され、他端は原料供給部Ｂのシリコン
融液６の液面に近接して配置されている。２６は曲管２
１内に装入された粒状ドープ剤である。２８は通過セン
サーであり、粒状ドープ剤の落下を確認できるようにな
っている。なお、曲管２１、円盤２２、ロート管２７、
投入管２５は単結晶の特性に有害な不純物が発生しない
材料（例えば石英ガラス、シリコン、テフロン、投入管
は高温にさらされるので石英ガラスかシリコンが望まし
い。）で構成されている。回転軸２３も、強度上の問題
がなければ石英製、テフロン製あるいはシリコン製に、
それらが使えない場合でもテフロンなどでコーティング
するのが望ましい。
で、２１は円盤２２の外周に固定された曲管、２３は回
転軸である。図では曲管２１の断面は円形であるが、粒
状ドープ剤が充填でき、回転による排出に問題がなけれ
ばどのような形状でもよい。これらはチャンバー１０の
上部に設けた第２のチャンバー２４内に収容されてい
る。２７はロート管で、円盤２２の回転にともなって落
下する粒状ドープ剤を受けるように配置されている。２
５はチャンバー１０を貫通するドープ剤投入管で、一端
はロート管に接続され、他端は原料供給部Ｂのシリコン
融液６の液面に近接して配置されている。２６は曲管２
１内に装入された粒状ドープ剤である。２８は通過セン
サーであり、粒状ドープ剤の落下を確認できるようにな
っている。なお、曲管２１、円盤２２、ロート管２７、
投入管２５は単結晶の特性に有害な不純物が発生しない
材料（例えば石英ガラス、シリコン、テフロン、投入管
は高温にさらされるので石英ガラスかシリコンが望まし
い。）で構成されている。回転軸２３も、強度上の問題
がなければ石英製、テフロン製あるいはシリコン製に、
それらが使えない場合でもテフロンなどでコーティング
するのが望ましい。
【００１６】次に上記のように構成した粒状ドープ剤の
供給装置の供給方法について説明する。まず曲管２１の
開口部が上になるように調節し、所要量の粒状ドープ剤
２６を曲管内に充填する。次に回転軸２３をゆっくりと
回転させ、粒状ドープ剤２６の落下し始めを通過センサ
ー２８で検出し、供給装置運転の開始点とする。開始点
を決定したら、円盤の回転は停止しておく。単結晶の引
上げに応じて粒状ドープ剤２６を投入するときには、回
転軸２３をゆっくりと回転させる。粒状ドープ剤２６が
曲管２１内で安息角を超えると、ある程度まとまった量
が落下する。従って、回転軸２３の回転が連続的である
にも関わらず、ほぼ定期的、定量的な間欠供給となる。
一度に供給される量は、曲管２１を円盤２２の半径方向
に切ったときの断面積（以下、単に断面積と言う。）に
依存する。図３は、粒状ドープ剤の最大直径が０．６ｍ
ｍのときの、断面積と、一度に供給される粒状ドープ剤
の量との関係を示したものである。この図からわかると
おり、断面積の増大量に応じて一度に供給される量も直
線的に増加する。断面積が小さすぎると、粒状ドープ剤
２６が曲管内に詰まって供給不可能となるので、少なく
とも粒状ドープ剤２６の最大断面積の３０倍の断面積が
必要である。また、粒状ドープ剤２６の最大断面積の４
００倍以下の断面積にしなければ、一度に供給される量
が多すぎるばかりでなく、供給量のばらつきも大きくな
って、シリコン融液中のドーパント濃度を制御しきれな
くなる。粒状ドープ剤２６の充填量は曲管２１の断面積
と長さに依存するが、曲管２１と円盤２２の外周が重な
る弧の中心角が５度以下であると、充填した粒状ドープ
剤が一度に全部出てしまい用をなさない。また、前記弧
の中心角を１９０度以上にすると、円盤２２をいくら回
転させても曲管２１中に残留して排出できない粒状ドー
プ剤が生じてしまう。また、１８５度を越えると、曲管
へのドープ剤の充填がしにくいという作業上の不都合が
生ずる。従って曲管２１の寸法は、粒状ドープ剤２６の
粒度や量によって最適のものを選ぶことが望ましい。
供給装置の供給方法について説明する。まず曲管２１の
開口部が上になるように調節し、所要量の粒状ドープ剤
２６を曲管内に充填する。次に回転軸２３をゆっくりと
回転させ、粒状ドープ剤２６の落下し始めを通過センサ
ー２８で検出し、供給装置運転の開始点とする。開始点
を決定したら、円盤の回転は停止しておく。単結晶の引
上げに応じて粒状ドープ剤２６を投入するときには、回
転軸２３をゆっくりと回転させる。粒状ドープ剤２６が
曲管２１内で安息角を超えると、ある程度まとまった量
が落下する。従って、回転軸２３の回転が連続的である
にも関わらず、ほぼ定期的、定量的な間欠供給となる。
一度に供給される量は、曲管２１を円盤２２の半径方向
に切ったときの断面積（以下、単に断面積と言う。）に
依存する。図３は、粒状ドープ剤の最大直径が０．６ｍ
ｍのときの、断面積と、一度に供給される粒状ドープ剤
の量との関係を示したものである。この図からわかると
おり、断面積の増大量に応じて一度に供給される量も直
線的に増加する。断面積が小さすぎると、粒状ドープ剤
２６が曲管内に詰まって供給不可能となるので、少なく
とも粒状ドープ剤２６の最大断面積の３０倍の断面積が
必要である。また、粒状ドープ剤２６の最大断面積の４
００倍以下の断面積にしなければ、一度に供給される量
が多すぎるばかりでなく、供給量のばらつきも大きくな
って、シリコン融液中のドーパント濃度を制御しきれな
くなる。粒状ドープ剤２６の充填量は曲管２１の断面積
と長さに依存するが、曲管２１と円盤２２の外周が重な
る弧の中心角が５度以下であると、充填した粒状ドープ
剤が一度に全部出てしまい用をなさない。また、前記弧
の中心角を１９０度以上にすると、円盤２２をいくら回
転させても曲管２１中に残留して排出できない粒状ドー
プ剤が生じてしまう。また、１８５度を越えると、曲管
へのドープ剤の充填がしにくいという作業上の不都合が
生ずる。従って曲管２１の寸法は、粒状ドープ剤２６の
粒度や量によって最適のものを選ぶことが望ましい。
【００１７】上記のような粒状ドープ剤供給装置２０を
備えたシリコン単結晶の製造方法について説明すれば次
の通りである。まず、るつぼ１に塊状のシリコン多結晶
を装入し、ヒーター９により加熱・溶融する。このと
き、単結晶育成部Ａと原料溶解部Ｂのシリコン融液６の
液面は同一レベルに保たれている。ついで、ワイヤ８の
先端に設けられた種結晶（図示せず）を下降させ、単結
晶育成部Ａにおいてシリコン融液６の液面に接した後、
回転させながら徐々に引き上げると、柱状のシリコン単
結晶７が育成される。このとき、シリコン単結晶７の引
き上げ量に見合う量の原料シリコン１３を供給装置１１
から案内管１２を経て原料供給部Ｂに供給する。供給さ
れた原料シリコン１３は融解した後その一部が連通孔５
を通って徐々に単結晶育成部Ａに移動し、液面を常に一
定に保持する。一方、ド−プ剤については、原料投入量
や引き上げ量に対応して、回転軸２３を回転させ、所定
量をるつぼ１の原料供給部Ｂに投入する。これによりシ
リコン融液中のドーパント濃度は一定に保持される。粒
状ドープ剤供給装置２０の運転方法については、原料投
入量や引き上げ量などを常にモニタ−し、間欠運転する
方法も考えられるが、引き上げが終了するときにドープ
剤供給がちょうど終了するように回転速度を調整するだ
けでも十分な効果が期待できる。即ち原料投入量や引き
上げ量などをモニタ−する装置及びそれに伴うドープ剤
供給の制御装置を省略できるので、非常に簡単な構造の
装置で所望の効果を得ることができる。 また、作業性
の面でも非常に改善されている。従来のチップ状のドー
プ剤を充填する場合（特開平２−１８３７７号公報）
は、充填の作業に３０分から４０分を要した。それに対
して、本発明の場合には、１〜２分の作業で粒状ドープ
剤を曲管２２へ充填することができる。
備えたシリコン単結晶の製造方法について説明すれば次
の通りである。まず、るつぼ１に塊状のシリコン多結晶
を装入し、ヒーター９により加熱・溶融する。このと
き、単結晶育成部Ａと原料溶解部Ｂのシリコン融液６の
液面は同一レベルに保たれている。ついで、ワイヤ８の
先端に設けられた種結晶（図示せず）を下降させ、単結
晶育成部Ａにおいてシリコン融液６の液面に接した後、
回転させながら徐々に引き上げると、柱状のシリコン単
結晶７が育成される。このとき、シリコン単結晶７の引
き上げ量に見合う量の原料シリコン１３を供給装置１１
から案内管１２を経て原料供給部Ｂに供給する。供給さ
れた原料シリコン１３は融解した後その一部が連通孔５
を通って徐々に単結晶育成部Ａに移動し、液面を常に一
定に保持する。一方、ド−プ剤については、原料投入量
や引き上げ量に対応して、回転軸２３を回転させ、所定
量をるつぼ１の原料供給部Ｂに投入する。これによりシ
リコン融液中のドーパント濃度は一定に保持される。粒
状ドープ剤供給装置２０の運転方法については、原料投
入量や引き上げ量などを常にモニタ−し、間欠運転する
方法も考えられるが、引き上げが終了するときにドープ
剤供給がちょうど終了するように回転速度を調整するだ
けでも十分な効果が期待できる。即ち原料投入量や引き
上げ量などをモニタ−する装置及びそれに伴うドープ剤
供給の制御装置を省略できるので、非常に簡単な構造の
装置で所望の効果を得ることができる。 また、作業性
の面でも非常に改善されている。従来のチップ状のドー
プ剤を充填する場合（特開平２−１８３７７号公報）
は、充填の作業に３０分から４０分を要した。それに対
して、本発明の場合には、１〜２分の作業で粒状ドープ
剤を曲管２２へ充填することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、比較的安価な粒状ドープ剤を用い、これを水平な回
転軸を有する円盤の外周に取り付けた曲管に充填し、ゆ
っくり回転させる低コストで簡便な定量的粒状ドープ剤
供給を可能にした。これにより必要量の粒状ドープ剤を
随時シリコン融液に投下することで、シリコン融液のド
ーパント濃度を目標範囲内に納め、結晶の長手方向に抵
抗率が均一なシリコン単結晶を得ることができる。
は、比較的安価な粒状ドープ剤を用い、これを水平な回
転軸を有する円盤の外周に取り付けた曲管に充填し、ゆ
っくり回転させる低コストで簡便な定量的粒状ドープ剤
供給を可能にした。これにより必要量の粒状ドープ剤を
随時シリコン融液に投下することで、シリコン融液のド
ーパント濃度を目標範囲内に納め、結晶の長手方向に抵
抗率が均一なシリコン単結晶を得ることができる。
【図１】本発明に係る実施例の粒状ド−プ剤供給装置を
備えたシリコン単結晶の製造装置の模式図である。
備えたシリコン単結晶の製造装置の模式図である。
【図２】本発明に係る実施例の粒状ド−プ剤供給装置の
説明図である。
説明図である。
【図３】曲管の断面積と、曲管から一度に供給される量
との関係を示したグラフである。
との関係を示したグラフである。
１ るつぼ ２ 黒鉛るつぼ ３ 支持部材 ４ 仕切り部材 ５ 流通孔 ６ シリコン融液 ７ シリコン単結晶 ８ ワイヤ ９ ヒ−タ− １０ チャンバ− １１ 原料供給装置 １２ 原料案内管 １３ シリコン原料 ２０ ド−プ剤供給装置 ２１ 曲管 ２２ 円盤 ２３ 回転軸 ２４ 第２チャンバ− ２５ 投入管 ２６ 粒状ド−プ剤 ２７ ロ−ト管 ２８ 通過センサ−
Claims (7)
- 【請求項１】 加熱炉内にリング状又はるつぼ状の仕切
りを有するるつぼを備え、前記仕切りの内側からシリコ
ン単結晶を引き上げると共に、該仕切りの外側に原料シ
リコンを供給してシリコン単結晶を製造する装置におい
て、 水平の回転軸を有する円盤と、その円盤の外周に沿って
固定された、一端が閉鎖され他端が開口された曲管と、 前記円盤の下方に近接したロート管と、一端がロート管
に接続され、他端がるつぼの仕切り外側のシリコン融液
に近接して配置された投入管とで構成されることを特徴
とする粒状ドープ剤供給装置。 - 【請求項２】 前記曲管の長さが円盤の中心角で５〜１
８５度であることを特徴とする請求項１記載の粒状ドー
プ剤供給装置。 - 【請求項３】 前記曲管の断面積が、内部に充填する粒
状ドープ剤の最大断面積の３０〜４００倍であることを
特徴とする請求項１項記載の粒状ドープ剤供給装置。 - 【請求項４】 前記円盤、曲管、ロート管の材質が石英
ガラス、シリコンあるいはテフロンであることを特徴と
する請求項１記載の粒状ドープ剤供給装置。 - 【請求項５】 前記投入管の材質が石英ガラスあるいは
シリコンであることを特徴とする請求項１記載の粒状ド
ープ剤供給装置。 - 【請求項６】 加熱炉内にリング状又はるつぼ状の仕切
りを有するるつぼを備え、前記仕切りの内側からシリコ
ン単結晶を引き上げると共に、該仕切りの外側に原料シ
リコンを供給してシリコン単結晶を製造する方法におい
て、 水平の回転軸を有する円盤と、その円盤の外周に沿って
固定された、一端が閉鎖され他端が開口された曲管に、
予め粒状ドープ剤を充填しておき、前記円盤を回転軸周
りにゆっくり回転させることによって、前記仕切り外側
のシリコン融液への粒状ドープ剤供給量を調節すること
を特徴とする粒状ドープ剤供給方法。 - 【請求項７】 前記曲管に粒状ドープ剤を充填した後、
シリコン単結晶の引き上げを開始する前に、円盤をゆっ
くりと回転させて粒状ドープ剤の落ち始めを検出し、こ
の点をもって単結晶引き上げ時における円盤の回転の開
始点とすることを特徴とする請求項６記載の粒状ドープ
剤供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16250792A JPH061688A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 粒状ドープ剤供給装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16250792A JPH061688A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 粒状ドープ剤供給装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH061688A true JPH061688A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15755939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16250792A Pending JPH061688A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 粒状ドープ剤供給装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061688A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09194283A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-29 | Mitsubishi Materials Shilicon Corp | 単結晶引上装置 |
| KR100247101B1 (ko) * | 1994-01-26 | 2000-04-01 | 니시오 아키라 | 알루미늄박의 에칭방법 |
| JP2008297164A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | ドーパントの注入方法、及びドーピング装置 |
| JP2013159509A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Sinfonia Technology Co Ltd | 被処理物投入装置及び被処理物投入装置用の投入管 |
| KR101408664B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2014-06-18 | (주)에스테크 | 잉곳 원료 연속공급방법 및 그 연속공급장치 |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP16250792A patent/JPH061688A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100247101B1 (ko) * | 1994-01-26 | 2000-04-01 | 니시오 아키라 | 알루미늄박의 에칭방법 |
| JPH09194283A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-29 | Mitsubishi Materials Shilicon Corp | 単結晶引上装置 |
| JP2008297164A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | ドーパントの注入方法、及びドーピング装置 |
| WO2008149686A1 (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Sumco Techxiv Corporation | ドーパントの注入方法、及びドーピング装置 |
| US8283241B2 (en) | 2007-05-31 | 2012-10-09 | Sumco Techxiv Corporation | Dopant implanting method and doping apparatus |
| JP2013159509A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Sinfonia Technology Co Ltd | 被処理物投入装置及び被処理物投入装置用の投入管 |
| KR101408664B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2014-06-18 | (주)에스테크 | 잉곳 원료 연속공급방법 및 그 연속공급장치 |
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