JPH11292682A - シリコン単結晶の製造方法および製造装置 - Google Patents
シリコン単結晶の製造方法および製造装置Info
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- JPH11292682A JPH11292682A JP10704798A JP10704798A JPH11292682A JP H11292682 A JPH11292682 A JP H11292682A JP 10704798 A JP10704798 A JP 10704798A JP 10704798 A JP10704798 A JP 10704798A JP H11292682 A JPH11292682 A JP H11292682A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロート部分でのブリッジの発生がなく、かつ
メルトへの酸素の混入がなく、省エネルギーで安定した
高品質のシリコン単結晶の製造を可能にしたシリコン単
結晶の製造方法および製造装置を提供すること。 【解決手段】 粒状多結晶シリコン１を、直胴部４ａの
下部にロート部４ｂを備えた外筒容器４に供給し、ロー
ト部４ｂ上に設けられた定量供給手段５で粒状多結晶シ
リコン１を一定量ずつロート部４ｂに供給し、ロート部
の下部に配置された誘導加熱コイル６により粒状多結晶
シリコン１を溶融してメルト１２を形成し、ロート部４
ｂの下端部をシリコン単結晶１６上のメルトキャップ１
７に接触させる。
メルトへの酸素の混入がなく、省エネルギーで安定した
高品質のシリコン単結晶の製造を可能にしたシリコン単
結晶の製造方法および製造装置を提供すること。 【解決手段】 粒状多結晶シリコン１を、直胴部４ａの
下部にロート部４ｂを備えた外筒容器４に供給し、ロー
ト部４ｂ上に設けられた定量供給手段５で粒状多結晶シ
リコン１を一定量ずつロート部４ｂに供給し、ロート部
の下部に配置された誘導加熱コイル６により粒状多結晶
シリコン１を溶融してメルト１２を形成し、ロート部４
ｂの下端部をシリコン単結晶１６上のメルトキャップ１
７に接触させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶の
製造方法および製造装置に関し、詳しくは、原料となる
粒状多結晶シリコンを連続的に供給してシリコン単結晶
のインゴットを得るＦＺ法（浮遊帯域溶融法）によるシ
リコン単結晶の製造方法および製造装置に関するもので
ある。
製造方法および製造装置に関し、詳しくは、原料となる
粒状多結晶シリコンを連続的に供給してシリコン単結晶
のインゴットを得るＦＺ法（浮遊帯域溶融法）によるシ
リコン単結晶の製造方法および製造装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＦＺ法によるシリコン単結晶の製造方法
として、シーメンス法により製造された円柱状の多結晶
原料を用いてこれを誘導加熱コイルで溶融しながら種結
晶に融着して種付けし、棒状のシリコン単結晶を製造す
る方法が一般に知られている。
として、シーメンス法により製造された円柱状の多結晶
原料を用いてこれを誘導加熱コイルで溶融しながら種結
晶に融着して種付けし、棒状のシリコン単結晶を製造す
る方法が一般に知られている。
【０００３】このシーメンス法は、気相成長法により製
造された円柱状の多結晶であるため、外径精度が悪く、
使用に際して多結晶原料の外面を研削して直径を均一化
する必要があり、また、製造するシリコン単結晶の直径
や長さが大型化するに伴い、原料多結晶棒の保持機構や
保持室も大型化し、コスト高になるという問題があっ
た。
造された円柱状の多結晶であるため、外径精度が悪く、
使用に際して多結晶原料の外面を研削して直径を均一化
する必要があり、また、製造するシリコン単結晶の直径
や長さが大型化するに伴い、原料多結晶棒の保持機構や
保持室も大型化し、コスト高になるという問題があっ
た。
【０００４】そこで、新しい多結晶原料として安価な粒
状多結晶シリコンを使用する方法が開発されている。こ
の粒状多結晶シリコンを使用するシリコン単結晶の製造
方法として以下のような方法が知られている。
状多結晶シリコンを使用する方法が開発されている。こ
の粒状多結晶シリコンを使用するシリコン単結晶の製造
方法として以下のような方法が知られている。
【０００５】（１）ロート状の石英管に粒状多結晶シリ
コンを外部より供給しながら石英管の管先端部を誘導加
熱コイルにより加熱して粒状多結晶シリコンを溶融し、
メルトを単結晶上に供給する。 （２）同様構造の石英管の直胴部から先端部までを誘導
加熱し、予め多量のシリコンメルトを石英管内で生成し
ながら前記単結晶上に供給する。 （３）前記単結晶上のメルトに前記石英管を接触させ、
この管を通じて粒状多結晶を直接供給する。上記（１）
および（２）の技術は特開平９−１４２９８８号公報
に、（３）の技術は特開平５−２８６７９１号公報に各
々開示されている。
コンを外部より供給しながら石英管の管先端部を誘導加
熱コイルにより加熱して粒状多結晶シリコンを溶融し、
メルトを単結晶上に供給する。 （２）同様構造の石英管の直胴部から先端部までを誘導
加熱し、予め多量のシリコンメルトを石英管内で生成し
ながら前記単結晶上に供給する。 （３）前記単結晶上のメルトに前記石英管を接触させ、
この管を通じて粒状多結晶を直接供給する。上記（１）
および（２）の技術は特開平９−１４２９８８号公報
に、（３）の技術は特開平５−２８６７９１号公報に各
々開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の各従来技術は次
のような問題があった。すなわち、（１）の技術は、粒
状多結晶シリコンのメルトの供給量が調節できないた
め、多量に供給され過ぎてロート部分で棚と呼ばれるブ
リッジを形成し、粒状多結晶シリコンが下方へ流れなく
なるという問題がある。
のような問題があった。すなわち、（１）の技術は、粒
状多結晶シリコンのメルトの供給量が調節できないた
め、多量に供給され過ぎてロート部分で棚と呼ばれるブ
リッジを形成し、粒状多結晶シリコンが下方へ流れなく
なるという問題がある。
【０００７】（２）の技術は、多量のメルトを生成する
ため、比較的多くの酸素が混入したり、多量の電力を消
費するという欠点と共に、ＦＺ装置にトラブルが発生し
てもメルト供給が止められないため、多量のメルトが落
下し、既に成長した単結晶が割れてしまい大きな損失が
発生する。
ため、比較的多くの酸素が混入したり、多量の電力を消
費するという欠点と共に、ＦＺ装置にトラブルが発生し
てもメルト供給が止められないため、多量のメルトが落
下し、既に成長した単結晶が割れてしまい大きな損失が
発生する。
【０００８】（３）の技術は、メルトに粒状多結晶シリ
コンを投入する際に波が生じ、また、シリコン単結晶の
成長界面に溶け残りが接触して結晶成長を乱すため単結
晶が製造できないという問題がある。
コンを投入する際に波が生じ、また、シリコン単結晶の
成長界面に溶け残りが接触して結晶成長を乱すため単結
晶が製造できないという問題がある。
【０００９】本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑みな
されたものであり、ロート部分でのブリッジの発生がな
く、かつメルトへの酸素の混入が少なく、またメルトキ
ャップ落下に伴うメルト供給制御が不能になることがな
く、安定した高品質のシリコン単結晶の製造を可能にし
たシリコン単結晶の製造方法および製造装置を提供する
ことを目的とする。
されたものであり、ロート部分でのブリッジの発生がな
く、かつメルトへの酸素の混入が少なく、またメルトキ
ャップ落下に伴うメルト供給制御が不能になることがな
く、安定した高品質のシリコン単結晶の製造を可能にし
たシリコン単結晶の製造方法および製造装置を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明のシリコン単結晶の製造方法は、粒状多結晶
シリコンを加熱溶融してメルトを形成しながら浮遊帯域
溶融法によりシリコン単結晶を製造する方法において、
前記粒状多結晶シリコンを、下部にロート部を備えた外
筒容器に供給し、前記ロート部上に設けられた定量供給
手段で前記粒状多結晶シリコンを一定量ずつ前記ロート
部に供給し、前記ロート部の下部に配置された誘導加熱
コイルにより前記粒状多結晶シリコンを溶融してメルト
を形成し、前記ロート部の下端部をシリコン単結晶上の
メルトキャップに接触させてメルト供給を行なうことを
特徴とする。
めに本発明のシリコン単結晶の製造方法は、粒状多結晶
シリコンを加熱溶融してメルトを形成しながら浮遊帯域
溶融法によりシリコン単結晶を製造する方法において、
前記粒状多結晶シリコンを、下部にロート部を備えた外
筒容器に供給し、前記ロート部上に設けられた定量供給
手段で前記粒状多結晶シリコンを一定量ずつ前記ロート
部に供給し、前記ロート部の下部に配置された誘導加熱
コイルにより前記粒状多結晶シリコンを溶融してメルト
を形成し、前記ロート部の下端部をシリコン単結晶上の
メルトキャップに接触させてメルト供給を行なうことを
特徴とする。
【００１１】前記定量供給手段は、孔あきの固定板と回
転板とが重ね合わされ、下部の回転板を回転させて前記
孔の合致した部分で前記粒状多結晶シリコンを前記ロー
ト部に落下させるようにしている。また、前記ロート部
のメルト量を一定にするように、撮像装置を用いた画像
処理により前記回転板の回転数を自動制御するようにし
ている。
転板とが重ね合わされ、下部の回転板を回転させて前記
孔の合致した部分で前記粒状多結晶シリコンを前記ロー
ト部に落下させるようにしている。また、前記ロート部
のメルト量を一定にするように、撮像装置を用いた画像
処理により前記回転板の回転数を自動制御するようにし
ている。
【００１２】本発明のシリコン単結晶の製造装置は、浮
遊帯域溶融法によりシリコン単結晶を製造する装置であ
って、前記粒状多結晶シリコンを貯蔵する一次供給装置
と、該一次供給装置から供給された粒状多結晶シリコン
を溶融してメルトを形成する二次供給装置とを備え、該
二次供給装置は、下部にロート部を備えた外筒容器と、
該外筒容器内であって前記ロート部の直上に位置して設
けられた定量供給手段とからなり、前記ロート部の真下
に誘導加熱コイルを配置したことを特徴とする。
遊帯域溶融法によりシリコン単結晶を製造する装置であ
って、前記粒状多結晶シリコンを貯蔵する一次供給装置
と、該一次供給装置から供給された粒状多結晶シリコン
を溶融してメルトを形成する二次供給装置とを備え、該
二次供給装置は、下部にロート部を備えた外筒容器と、
該外筒容器内であって前記ロート部の直上に位置して設
けられた定量供給手段とからなり、前記ロート部の真下
に誘導加熱コイルを配置したことを特徴とする。
【００１３】前記定量供給手段は、複数の孔が形成され
た固定板の下部に１個の孔が形成された回転板を配置
し、前記回転板には前記外筒容器の上方に突出する回転
軸を設け、該回転軸に駆動手段を連結して前記回転板を
回転させるようにしている。
た固定板の下部に１個の孔が形成された回転板を配置
し、前記回転板には前記外筒容器の上方に突出する回転
軸を設け、該回転軸に駆動手段を連結して前記回転板を
回転させるようにしている。
【００１４】また、前記固定板および回転板の孔は、上
側が狭口で下側が広口の形状であり、前記固定板の孔の
広口の直径をＤ2、前記回転板の狭口の直径をＤ3とする
と、Ｄ2＜Ｄ3の関係が成立するように構成されているこ
とが好ましい。また、前記粒状多結晶シリコンの最大粒
径をｄｍａｘとすると、Ｄ1 ＞３ｄｍａｘの関係が成立
するように構成されていることが好ましい。また、固定
板と回転板の間隙Ｈは、多結晶シリコン最小粒径をｄｍ
ｉｎとするとＨ＜１／２ｄｍｉｎの関係が成立するよう
に構成されることが好ましい。
側が狭口で下側が広口の形状であり、前記固定板の孔の
広口の直径をＤ2、前記回転板の狭口の直径をＤ3とする
と、Ｄ2＜Ｄ3の関係が成立するように構成されているこ
とが好ましい。また、前記粒状多結晶シリコンの最大粒
径をｄｍａｘとすると、Ｄ1 ＞３ｄｍａｘの関係が成立
するように構成されていることが好ましい。また、固定
板と回転板の間隙Ｈは、多結晶シリコン最小粒径をｄｍ
ｉｎとするとＨ＜１／２ｄｍｉｎの関係が成立するよう
に構成されることが好ましい。
【００１５】さらに本発明のシリコン単結晶の製造装置
は、前記ロート部のメルト量を検出する撮像装置と、該
撮像装置の画像を処理し、前記ロート部のメルト量が一
定になるように前記回転板の回転数を自動制御する画像
処理装置を設けるようにしている。撮像装置としては、
ＣＣＤカメラ、工業用テレビカメラ、赤外線カメラなど
が適用できる。
は、前記ロート部のメルト量を検出する撮像装置と、該
撮像装置の画像を処理し、前記ロート部のメルト量が一
定になるように前記回転板の回転数を自動制御する画像
処理装置を設けるようにしている。撮像装置としては、
ＣＣＤカメラ、工業用テレビカメラ、赤外線カメラなど
が適用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態
に記載されている構造部品の寸法、材質、形状、相対位
置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範
囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に
過ぎない。
施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態
に記載されている構造部品の寸法、材質、形状、相対位
置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範
囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に
過ぎない。
【００１７】図１および図２は、本発明の一実施の形態
である浮遊帯域溶融法によりシリコン単結晶を製造する
装置を示す。この製造装置は、粒状多結晶シリコン１を
貯蔵し、管路１０を介して下方に落下させる一次供給装
置２と、該一次供給装置２から供給された粒状多結晶シ
リコン１を溶融させてメルト供給する二次供給装置３と
を備えている。
である浮遊帯域溶融法によりシリコン単結晶を製造する
装置を示す。この製造装置は、粒状多結晶シリコン１を
貯蔵し、管路１０を介して下方に落下させる一次供給装
置２と、該一次供給装置２から供給された粒状多結晶シ
リコン１を溶融させてメルト供給する二次供給装置３と
を備えている。
【００１８】二次供給装置３は、石英からなる外筒容器
４と、該外筒容器４内に設けられた定量供給手段５とか
らなる。外筒容器４は、上部が円筒状の直胴部４ａ、下
部がロート部４ｂとなっている。ロート部４ｂの先端ネ
ック部４ｃの周囲には誘導加熱コイル６が設けられてい
る。すなわち、誘導加熱コイル６はロート部４ｂの真下
に位置している。
４と、該外筒容器４内に設けられた定量供給手段５とか
らなる。外筒容器４は、上部が円筒状の直胴部４ａ、下
部がロート部４ｂとなっている。ロート部４ｂの先端ネ
ック部４ｃの周囲には誘導加熱コイル６が設けられてい
る。すなわち、誘導加熱コイル６はロート部４ｂの真下
に位置している。
【００１９】前記定量供給手段５は、上部の円板状の固
定板７、下部の円板状の回転板８を重ね合わせて前記ロ
ート部４ｂの直上の直胴部４ａに設けたものである。固
定板７には複数個の孔１２が形成されると共に、上面に
外筒容器４の蓋１１まで延びるスリーブ９が一体に設け
られている。固定板７は外筒容器４の内壁に固定されて
いる。
定板７、下部の円板状の回転板８を重ね合わせて前記ロ
ート部４ｂの直上の直胴部４ａに設けたものである。固
定板７には複数個の孔１２が形成されると共に、上面に
外筒容器４の蓋１１まで延びるスリーブ９が一体に設け
られている。固定板７は外筒容器４の内壁に固定されて
いる。
【００２０】回転板８には、１個の孔１３が形成される
と共に、上面に設けられた回転軸１４をスリーブ９内を
通って上部に突出させている（図２参照）。この回転軸
１４にモータ等の駆動手段２２を連結して所望の速度で
回転板８を回転させるようになっている。固定板７およ
びスリーブ９、回転板８および回転軸１４は石英又はセ
ラミック、窒化シリコン等の非汚染物質とシリコンとで
構成されている。そして、図３に示すように、固定板７
及び回転板８は共に２枚合わせで構成されており、両板
の摺り合わせ面を構成する７ａ，８ａは、シリコン単結
晶若しくは多結晶を用い、粒状多結晶への汚染が無いよ
うになっている。
と共に、上面に設けられた回転軸１４をスリーブ９内を
通って上部に突出させている（図２参照）。この回転軸
１４にモータ等の駆動手段２２を連結して所望の速度で
回転板８を回転させるようになっている。固定板７およ
びスリーブ９、回転板８および回転軸１４は石英又はセ
ラミック、窒化シリコン等の非汚染物質とシリコンとで
構成されている。そして、図３に示すように、固定板７
及び回転板８は共に２枚合わせで構成されており、両板
の摺り合わせ面を構成する７ａ，８ａは、シリコン単結
晶若しくは多結晶を用い、粒状多結晶への汚染が無いよ
うになっている。
【００２１】前記固定板７の孔１２および回転板８の孔
１３の形状を図３に示している。固定板７の孔１２は、
上側の直径をＤ1、下側の直径をＤ2とすると、Ｄ1＜Ｄ
2、すなわち、上側が狭口、下側が広口の円錐台形の形
状である。また、回転板８の孔１３は、上端側の直径を
Ｄ3、下側の直径をＤ4とすると、Ｄ3＜Ｄ4、すなわち、
上側が狭口、下側が広口の円錐台形の形状である。そし
て、Ｄ2＜Ｄ3の関係が成立するようになっている。
１３の形状を図３に示している。固定板７の孔１２は、
上側の直径をＤ1、下側の直径をＤ2とすると、Ｄ1＜Ｄ
2、すなわち、上側が狭口、下側が広口の円錐台形の形
状である。また、回転板８の孔１３は、上端側の直径を
Ｄ3、下側の直径をＤ4とすると、Ｄ3＜Ｄ4、すなわち、
上側が狭口、下側が広口の円錐台形の形状である。そし
て、Ｄ2＜Ｄ3の関係が成立するようになっている。
【００２２】また、粒状多結晶シリコン１の粒径（最大
粒径をｄｍａｘ、最小粒径をｄｍｉｎとする）と孔１２
の直径との関係は、Ｄ1 ＞３ｄｍａｘの関係が成立する
ようになっている。また固定板７と回転板８との間隙Ｈ
はＨ＜１／２ｄｍｉｎとなるよう構成されている。この
ように孔径を設定することにより、全ての粒状多結晶シ
リコン１が孔１２、１３や間隙Ｈを通過でき、かつ孔１
２、１３に嵌まった状態で詰まることが防止できる。
粒径をｄｍａｘ、最小粒径をｄｍｉｎとする）と孔１２
の直径との関係は、Ｄ1 ＞３ｄｍａｘの関係が成立する
ようになっている。また固定板７と回転板８との間隙Ｈ
はＨ＜１／２ｄｍｉｎとなるよう構成されている。この
ように孔径を設定することにより、全ての粒状多結晶シ
リコン１が孔１２、１３や間隙Ｈを通過でき、かつ孔１
２、１３に嵌まった状態で詰まることが防止できる。
【００２３】次に、図４および図５に基づいて上記装置
の動作を説明する。なお、図４および図５は、理解しや
すくするため模式的に図示している。一次供給装置２か
ら供給される粒状多結晶シリコン１は二次供給装置３の
外筒容器４内に供給され、定量供給手段５の固定板７上
に落下する。回転板８の回転により孔１３が固定板７の
孔１２に合致すると、その合致部分の孔１２、１３から
粒状多結晶シリコン１がロート部４ｂに落下する（図４
参照）。
の動作を説明する。なお、図４および図５は、理解しや
すくするため模式的に図示している。一次供給装置２か
ら供給される粒状多結晶シリコン１は二次供給装置３の
外筒容器４内に供給され、定量供給手段５の固定板７上
に落下する。回転板８の回転により孔１３が固定板７の
孔１２に合致すると、その合致部分の孔１２、１３から
粒状多結晶シリコン１がロート部４ｂに落下する（図４
参照）。
【００２４】落下した粒状多結晶シリコン１はネック部
４ｃにおいて誘導加熱コイル６により溶融され、メルト
１９を生成する。ロート部４ｂの先端ネック部４ｃは単
結晶シリコン１６上のメルトキャップ１７に僅かに接触
しており、ここからメルト１９が供給される。メルトキ
ャップ１７に種子結晶１５を接触させ（種子付け）、こ
れを回転させつつ下方に移動させるとシリコン単結晶１
６の成長が起こる（図５参照）。
４ｃにおいて誘導加熱コイル６により溶融され、メルト
１９を生成する。ロート部４ｂの先端ネック部４ｃは単
結晶シリコン１６上のメルトキャップ１７に僅かに接触
しており、ここからメルト１９が供給される。メルトキ
ャップ１７に種子結晶１５を接触させ（種子付け）、こ
れを回転させつつ下方に移動させるとシリコン単結晶１
６の成長が起こる（図５参照）。
【００２５】以上のように、誘導加熱コイル６の直上に
外筒容器４のロート部４ｂを配置し、このロート部４ｂ
に定量供給手段５から粒状多結晶シリコン１が少しずつ
供給するので、ロート部４ｂで棚と呼ばれるブリッジを
形成することがなくなり、粒状多結晶シリコン１はロー
ト部４ｂ上をスムースに下方に流れると共に、粒状多結
晶シリコン１は完全に溶融してからシリコン単結晶１６
上のメルトキャップ１７上に供給されるので、メルトキ
ャップ１７が乱れたり、溶け残りがシリコン単結晶１６
の成長界面１８へ接触したりすることがなくなる。
外筒容器４のロート部４ｂを配置し、このロート部４ｂ
に定量供給手段５から粒状多結晶シリコン１が少しずつ
供給するので、ロート部４ｂで棚と呼ばれるブリッジを
形成することがなくなり、粒状多結晶シリコン１はロー
ト部４ｂ上をスムースに下方に流れると共に、粒状多結
晶シリコン１は完全に溶融してからシリコン単結晶１６
上のメルトキャップ１７上に供給されるので、メルトキ
ャップ１７が乱れたり、溶け残りがシリコン単結晶１６
の成長界面１８へ接触したりすることがなくなる。
【００２６】また、図１に示すように、ロート部４ｂ内
のメルト１９をＣＣＤカメラ２０で検出し、その画像
は、画像処理装置２１でコンピュータ演算され、一定量
（逆円錐部の高さが一定）となるように回転板８の回転
数にフィードバックされ、粒状多結晶シリコン供給量の
自動制御が可能となっている。また、ＣＣＤカメラ２０
は、同時にシリコン単結晶１６の直径も検出しており、
メルト画像と同様に画像処理装置２１でコンピュータ演
算され、直径が任意の設定値となるように制御するため
に、高周波発振器２３から誘導加熱コイル６への出力を
自動制御することにより、メルトキャップ１７の体積を
制御している。この単結晶直径制御方法は、特開昭６３
−３０７１８６号によるものと同じである。
のメルト１９をＣＣＤカメラ２０で検出し、その画像
は、画像処理装置２１でコンピュータ演算され、一定量
（逆円錐部の高さが一定）となるように回転板８の回転
数にフィードバックされ、粒状多結晶シリコン供給量の
自動制御が可能となっている。また、ＣＣＤカメラ２０
は、同時にシリコン単結晶１６の直径も検出しており、
メルト画像と同様に画像処理装置２１でコンピュータ演
算され、直径が任意の設定値となるように制御するため
に、高周波発振器２３から誘導加熱コイル６への出力を
自動制御することにより、メルトキャップ１７の体積を
制御している。この単結晶直径制御方法は、特開昭６３
−３０７１８６号によるものと同じである。
【００２７】粒状多結晶シリコン１はロート部４ｂの先
端部分のみで溶融するので、電力消費が少なく、酸素混
入も少なくてすむ。また、孔あきの固定板７と回転板８
の組合わせによる定量供給手段５を設けたことにより、
回転板８の回転数の調整で粒状多結晶シリコン１の供給
量を正確に設定できると共に、ＦＺ装置のトラブル発生
時は回転板８の回転を止めることにより、速やかに粒状
多結晶シリコン１の供給を止めてメルト供給を停止し、
多量のメルト滴下を防止できる。以下に実施例により本
発明を具体的に説明する。
端部分のみで溶融するので、電力消費が少なく、酸素混
入も少なくてすむ。また、孔あきの固定板７と回転板８
の組合わせによる定量供給手段５を設けたことにより、
回転板８の回転数の調整で粒状多結晶シリコン１の供給
量を正確に設定できると共に、ＦＺ装置のトラブル発生
時は回転板８の回転を止めることにより、速やかに粒状
多結晶シリコン１の供給を止めてメルト供給を停止し、
多量のメルト滴下を防止できる。以下に実施例により本
発明を具体的に説明する。
【００２８】
【実施例】シリコン単結晶１６の製造直径と、それに対
応した粒状多結晶シリコン１の供給量との関係を下記の
［表１］に示している。
応した粒状多結晶シリコン１の供給量との関係を下記の
［表１］に示している。
【００２９】
【表１】
【００３０】ＦＺ装置の具体的操業条件は下記の通りで
ある。 シリコン単結晶１６の成長スピード：０〜１０ｍｍ／ｍ
ｉｎ（一般的には１〜３ｍｍｍｉｎ） シリコン単結晶１６の回転スピード：０〜３０ｒｐｍ 誘導加熱コイル６の供給パワー：１０〜５０ｋｗ 炉内雰囲気：不活性ガス（例えばアルゴンまたは窒素）
ドープを必要とする場合はジボラン（Ｂ2Ｈ6）またはホ
スフィン（ＰＨ3 ）を雰囲気ガスに混合させ炉内に導入
する。また、故意に酸素ドープしたＦＺ単結晶を製造し
たい時は、粒状多結晶シリコンに高純度石英（ＳｉＯ
2 ）粉を混ぜても良い。
ある。 シリコン単結晶１６の成長スピード：０〜１０ｍｍ／ｍ
ｉｎ（一般的には１〜３ｍｍｍｉｎ） シリコン単結晶１６の回転スピード：０〜３０ｒｐｍ 誘導加熱コイル６の供給パワー：１０〜５０ｋｗ 炉内雰囲気：不活性ガス（例えばアルゴンまたは窒素）
ドープを必要とする場合はジボラン（Ｂ2Ｈ6）またはホ
スフィン（ＰＨ3 ）を雰囲気ガスに混合させ炉内に導入
する。また、故意に酸素ドープしたＦＺ単結晶を製造し
たい時は、粒状多結晶シリコンに高純度石英（ＳｉＯ
2 ）粉を混ぜても良い。
【００３１】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明方法およ
び装置によれば、外筒容器の下部のロート部の真下に誘
導加熱コイルを配置し、定量供給手段により粒状多結晶
シリコンをロート部に少しずつ供給しながら溶融するの
で、ロート部で粒状多結晶シリコンのブリッジを形成す
ることがなく、粒状多結晶シリコンはロート部上をスム
ースに下方に流れると共に、粒状多結晶シリコンは完全
に溶融してからシリコン単結晶上のメルトキャップ上に
供給されるので、メルトキャップが乱れたり、溶け残り
がシリコン単結晶の成長界面へ接触したりすることがな
くなり、安定した品質のシリコン単結晶を得ることがで
きる。
び装置によれば、外筒容器の下部のロート部の真下に誘
導加熱コイルを配置し、定量供給手段により粒状多結晶
シリコンをロート部に少しずつ供給しながら溶融するの
で、ロート部で粒状多結晶シリコンのブリッジを形成す
ることがなく、粒状多結晶シリコンはロート部上をスム
ースに下方に流れると共に、粒状多結晶シリコンは完全
に溶融してからシリコン単結晶上のメルトキャップ上に
供給されるので、メルトキャップが乱れたり、溶け残り
がシリコン単結晶の成長界面へ接触したりすることがな
くなり、安定した品質のシリコン単結晶を得ることがで
きる。
【００３２】また、粒状多結晶シリコンはロート部の先
端部分のみで溶融するので、電力消費が少なく、酸素混
入も少なくてすむ。
端部分のみで溶融するので、電力消費が少なく、酸素混
入も少なくてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るシリコン単結晶の製
造装置を概念的に示す斜視図である。
造装置を概念的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係るシリコン単結晶の製造装置の
縦断側面図である。
縦断側面図である。
【図３】定量供給手段の固定板と回転板の断面図であ
る。
る。
【図４】シリコン単結晶の製造工程を説明する図であ
る。
る。
【図５】シリコン単結晶の製造工程を説明する図であ
る。
る。
１ 粒状多結晶シリコン ２ 一次供給装置 ３ 二次供給装置 ４ 外筒容器 ４ａ 直胴部 ４ｂ ロート部 ５ 定量供給手段 ６ 誘導加熱コイル ７ 固定板 ８ 回転板 １２ 固定板の孔 １３ 回転板の孔 １４ 回転軸 １５ 種子結晶 １６ シリコン単結晶 １７ メルトキャップ １８ 成長界面 １９ メルト
Claims (8)
- 【請求項１】 粒状多結晶シリコンを加熱溶融してメル
トを形成しながら浮遊帯域溶融法によりシリコン単結晶
を製造する方法において、 前記粒状多結晶シリコンを、下部にロート部を備えた外
筒容器に供給し、前記ロート部上に設けられた定量供給
手段で前記粒状多結晶シリコンを一定量ずつ前記ロート
部に供給し、前記ロート部の下部に配置された誘導加熱
コイルにより前記粒状多結晶シリコンを溶融してメルト
を形成し、前記ロート部の下端部をシリコン単結晶上の
メルトキャップに接触させてメルト供給を行なうことを
特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記定量供給手段は、孔あきの固定板と
回転板とが重ね合わされ、下部の回転板を回転させて前
記孔の合致した部分で前記粒状多結晶シリコンを前記ロ
ート部に落下させることを特徴とする請求項１記載のシ
リコン単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 前記ロート部のメルト量を一定にするよ
うに、撮像装置を用いた画像処理により前記回転板の回
転数を自動制御することを特徴とする請求項２記載のシ
リコン単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 浮遊帯域溶融法によりシリコン単結晶を
製造する装置であって、 前記粒状多結晶シリコンを貯蔵する一次供給装置と、該
一次供給装置から供給された粒状多結晶シリコンを溶融
してメルトを形成する二次供給装置とを備え、該二次供
給装置は、下部にロート部を備えた外筒容器と、該外筒
容器内であって前記ロート部の直上に位置して設けられ
た定量供給手段とからなり、前記ロート部の真下に誘導
加熱コイルを配置したことを特徴とするシリコン単結晶
の製造装置。 - 【請求項５】 前記定量供給手段は、複数の孔が形成さ
れた固定板の下部に１個の孔が形成された回転板を配置
し、前記回転板には前記外筒容器の上方に突出する回転
軸を設け、該回転軸に駆動手段を連結して前記回転板を
回転させるようにしたことを特徴とする請求項４記載の
シリコン単結晶の製造装置。 - 【請求項６】 前記固定板および回転板の孔は、上側が
狭口で下側が広口の形状であり、前記固定板の孔の広口
の直径をＤ2 、前記回転板の狭口の直径をＤ3 とする
と、Ｄ2＜Ｄ3の関係が成立するように構成されているこ
とを特徴とする請求項５記載のシリコン単結晶の製造装
置。 - 【請求項７】 前記粒状多結晶シリコンの最大粒径をｄ
ｍａｘ、最小粒径をｄｍｉｎとすると、Ｄ1 ＞３ｄｍａ
ｘの関係が成立するように構成されていること、及び固
定板と回転板の間隙ＨをＨ＜１／２ｄｍｉｎとなるよう
に構成されていることを特徴とする請求項６記載のシリ
コン単結晶の製造装置。 - 【請求項８】 前記ロート部のメルト量を検出する撮像
装置と、該撮像装置の画像を処理し、前記ロート部のメ
ルト量が一定になるように前記回転板の回転数を自動制
御する画像処理装置を設けたことを特徴とする請求項５
ないし７記載のシリコン単結晶の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10704798A JPH11292682A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | シリコン単結晶の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10704798A JPH11292682A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | シリコン単結晶の製造方法および製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11292682A true JPH11292682A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=14449182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10704798A Pending JPH11292682A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | シリコン単結晶の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11292682A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10204178A1 (de) * | 2002-02-01 | 2003-09-04 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Halbleitermaterial |
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| WO2019186871A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 株式会社クリスタルシステム | 単結晶製造装置および単結晶製造方法 |
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| CN116288650A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-06-23 | 苏州晨晖智能设备有限公司 | 以颗粒硅为原料的硅单晶生长装置和生长方法 |
-
1998
- 1998-04-02 JP JP10704798A patent/JPH11292682A/ja active Pending
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