JPH11310491A - 結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 結晶ブロックの製造のための結晶引上装
置が補充管７を備えており、この補充管を介して顆粒珪
素１７が、容器１の内部に配置されていて熔融珪素３を
充たしたるつぼ２内へ達する。この補充管７は内壁１８
と外壁１９との間に環状室２０を備えており、この環状
室は補充管７の下方の端面で開いており、かつ保護ガス
の供給のために保護ガス源１３に接続されている。 【効果】 本発明によれば、補充管の環状室及びその
内部を流れるガスが補充管の内壁面の温度を従来公知の
補充管の場合に比して低め、これにより、補充材料の焼
け付きの危険が回避される。それと同時に、この環状室
にガスを通流することにより、補充管の出口の周りにガ
ス幕が形成され、このガス幕が引上室内への補充材料の
侵入を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は結晶ブロックを製造
するための結晶引上装置であって、結晶ブロックを形成
する熔融可能な材料のためのるつぼと、顆粒状の熔融可
能な材料を供給すべくるつぼ内へ案内された補充管とを
備えている形式のもの関する。

【０００２】

【従来の技術】上述形式の結晶引上装置はチョクラルス
キー法により半導体材料から結晶ブロックを引上げるた
めに公知であり、かつ多くの場合、結晶ブロックの引上
げ中に顆粒状の熔融可能な材料を常時供給することで連
続的に作動する。公知技術の例としてはドイツ連邦共和
国特許第２８２１４８１号明細書が参照される。しか
し、同様な引上装置が半連続的なチョクラルスキー引上
法のためにも利用される。補充管はるつぼと同様にガラ
ス状水晶から成っている。

【０００３】この種の珪素引上装置の運転時には、補充
管の閉塞がチェックされなければならない。このことの
ためには装置の停止が必要であり、これは比較的高いコ
ストの原因となる。公知結晶引上装置の別の欠点は、微
細なフラクションがるつぼ内の熔融物の液面へ衝突した
際にこのフラクションが熔融されずに液面上で“おど
り”、これにより熔融物の上方の引上室内に侵入してこ
れを汚すことにある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、補充
管内の閉塞の危険が可能な限りわずかとなり、かつ微粒
状のフラクションが液面の上方の引上室内に侵入しない
ように、冒頭に記載した形式の結晶引上装置を形成する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、請求項１に記載したように、補充管が内壁と外壁と
の間に環状室を備えており、この環状室が、補充管の下
方の端面で開いており、かつ保護ガスの供給のために保
護ガス源に接続されていることにより解決される。

【０００６】この課題の本発明による解決手段は、補充
材料内の比較的細かなダスト状の粒子が補充管の壁に溶
着するという認識に立脚している。これらのダスト状の
粒子は粘着膜を形成し、その後この粘着膜に顆粒の比較
的大きなフラクションが付着して熔融する。比較的細か
なフラクションが溶着するこの危険は、冒頭に挙げたド
イツ連邦共和国特許第２８２１４８１号明細書に記載さ
れているような加熱される補充管では格別に大きい。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、環状室及びその内部を
流れるガスが補充管の内壁面の温度を従来公知の補充管
の場合に比して低め、これにより、補充材料の焼け付き
の危険が回避される。それと同時に、補充管のこの環状
室にガスを通流することにより、補充管の出口の周りに
ガス幕が形成され、このガス幕が引上室内への補充材料
の侵入を阻止する。

【０００８】一般に、結晶引上装置はアルゴンを保護ガ
スとして作動するため、環状室がアルゴンのための保護
ガス源に接続されていると、補充管の出口にガス幕を形
成するための費用は特に低い。

【０００９】環状室がヘリウムのための保護ガス源に接
続されていると、補充管が特別効果的に冷却される。

【００１０】補充管の内壁が環状室の側へ向かって少な
くとも下方の領域内で外側につや消し研磨面を備えてい
ると、補充管の内壁の温度のさらなる低下が得られる。

【００１１】容器の外部で補充管の上流に微細ダスト分
離器が配置されていると、補充管の閉塞の危険が効果的
に防止される。この種の微細ダスト分離器により、顆粒
が補充管内に達するのに先立って、顆粒に付着している
微細なダストを分離することができ、その結果、閉塞の
そもそもの原因が排除される。それと同時に、この微細
ダスト分離器により引上室内でのダスト発生の危険が軽
減される。

【００１２】微細ダスト分離器が熔融可能な材料に対し
て不活性な保護ガスにより作動する空気力的なセパレー
タとして形成されていると、微細ダスト分離器が特別簡
単に形成される。

【００１３】微細ダスト分離器は送風セパレータとして
形成されることができ、この送風セパレータ内には比較
的長い距離にわたり渦層が形成される。このことによ
り、顆粒相互の摩擦並びに顆粒と送風セパレータの壁と
の摩擦により微細ダスト分離器内にダストが形成される
危険が生じる。しかし、本発明の別の構成にもとづき、
微細ダスト分離器が、熔融可能な材料を通過させるため
のリング開口の周りに配置されていて保護ガスを供給す
るためのリングノズルと、このリングノズルの上方にこ
れと同軸的に配置されていて保護ガスを吸引するための
第２のリングノズルとを互いに上下に備えていると、こ
のような付加的なダスト形成の危険が回避される。この
ような微細ダスト分離器が有する付加的な利点は、微細
ダスト分離器が極めてコンパクトに形成され、従ってわ
ずかなスペースしか必要としないことにある。

【００１４】珪素ブロックのための結晶引上装置が一般
にはアルゴンを保護ガスとして作動するため、微細ダス
ト分離器も作動のためにアルゴンのための保護ガス源に
接続されるのが有利である。その場合、るつぼを備えた
容器のための保護ガス源からわずかな量のアルゴンを分
流させることができる。

【００１５】微細ダスト分離器が作動のためにヘリウム
のための保護ガス源に接続されていると、熔融物に供給
される顆粒は微細ダスト分離器を通過する際に同時に、
供給されるガスにより冷却される。

【００１６】補充管の内壁により制限された搬送路が掃
気ガス流を発生させるためにその上側で同様に保護ガス
源に接続されていると、補充管内での微細なフラクショ
ンの焼け付きの危険をさらに軽減させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明では種々の実施例が可能で
あるが、本発明の基本原理をさらに明確にするために１
実施例を図面に示して以下に説明する。

【００１８】図１は閉じた容器１を示し、この容器内に
は、ガラス状水晶から成るるつぼ２が配置されている。
このるつぼ２内には熔融珪素３が存在しており、この熔
融珪素３から引上室２２内で結晶ブロック４が引上装置
５により引上げられる。このことのために、結晶ブロッ
ク４は縦軸線を中心として回転させられ、結晶の成長と
同じ速度で均一に引上げられる。

【００１９】容器１の外部には顆粒貯蔵器６が配置され
ており、この顆粒貯蔵器から補充管７を介して顆粒珪素
が熔融珪素３に供給される。微細ダスト分離器８が容器
１の外部で容器１と顆粒貯蔵器６との間に配置されてい
る。添加材料貯蔵器９から補充管７を介して添加材料が
熔融珪素３に供給される。

【００２０】図２に示す原理図は微細ダスト分離器８及
び補充管７の構成を明確にする。微細ダスト分離器８は
リング開口１０を備えており、このリング開口は直接互
いに上下に配置された２つのリングノズル１１，１２に
より囲まれている。リングノズル１１，１２はアルゴン
のための保護ガス源１３に接続されており、これによ
り、この保護ガス源を介してアルゴンがリング開口１０
内へ流入することができ、このアルゴンはリングノズル
１１の直接上方でリングノズル１２を介して吸引され
る。そのことのために、装置は前置されたダストフィル
タ１５を備えたポンプ１４を有している。図２にはコン
ベヤ１６が略示されており、このコンベヤにより、顆粒
として形成された補充材料が微細ダスト分離器８に供給
され、そこからリング開口１０内へ落下する。リング開
口１０の内部では、アルゴンにより形成されたガスクッ
ションにより、顆粒珪素１７に付着したダストがこの顆
粒珪素１７から除去され、その結果、著しくダストの少
ない顆粒珪素１７が補充管７内へ達し、この補充管を介
して熔融珪素３内へ落下する。

【００２１】補充管７は二重壁状に形成されている。補
充管７は内壁１８と外壁１９との間に環状室２０を備え
ており、この環状室は補充管７の下方の端面で開いてお
り、かつ保護ガス源１３からの保護ガスの供給に役立て
られる。補充管７の環状室２０が補充管７の下方の端面
で開いていることにより、ガス幕２１が補充管７から流
出し、これにより、補充管７を通って落下するダスト粒
子が側方へ転移して引上室２２内に侵入することが阻止
される。

【００２２】図２から分かるように、補充管７の内壁１
８により制限された搬送路もまた、掃気ガス流の形成の
ためにその上側で同様に保護ガス源１３に接続されるこ
とができる。さらに、図２から分かるように、補充管７
の内壁１８及び外壁１９は環状室２０の側へ向かって少
なくとも下方の領域内で外側に、熱放射を軽減するため
につや消し研磨面２３，２４を備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく結晶引上装置の鉛直断面図で
ある。

【図２】結晶引上装置の補充管の領域の略示詳細図であ
る。

【符号の説明】

１ 容器、 ２ るつぼ、 ３ 熔融珪素、 ４ 結晶
ブロック、 ５ 引上装置、 ６ 顆粒貯蔵器、 ７
補充管、 ８ 微細ダスト分離器、 ９ 添加材料貯蔵
器、 １０ リング開口、 １１，１２ リングノズ
ル、 １３ アルゴンのための保護ガス源、 １４ ポ
ンプ、 １５ ダストフィルタ、 １６コンベヤ、 １
７ 顆粒珪素、 １８ 内壁、 １９ 外壁、 ２０
環状室、２１ ガス幕、 ２２ 引上室、 ２３，２４
つや消し研磨面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶ブロックを製造するための結晶引上
   装置であって、結晶ブロックを形成する熔融可能な材料
   のためのるつぼと、顆粒状の熔融可能な材料を供給すべ
   くるつぼ内へ案内された補充管とを備えている形式のも
   のにおいて、 補充管（７）が内壁（１８）と外壁（１９）との間に環
   状室（２０）を備えており、この環状室が、補充管
   （７）の下方の端面で開いており、かつ保護ガスの供給
   のために保護ガス源（１３）に接続されていることを特
   徴とする結晶引上装置。
2. 【請求項２】 環状室（２０）がアルゴンのための保護
   ガス源に接続されている請求項１記載の結晶引上装置。
3. 【請求項３】 環状室（２０）がヘリウムのための保護
   ガス源に接続されている請求項１記載の結晶引上装置。
4. 【請求項４】 補充管（７）の内壁（１８）及び又は外
   壁（１９）が環状室（２０）の側へ向かって少なくとも
   下方の領域内で外側につや消し研磨面（２３，２４）を
   備えている請求項１から３までのいずれか１項記載の結
   晶引上装置。
5. 【請求項５】 容器（１）の外部で補充管（７）の上流
   に微細ダスト分離器（８）が設けられている請求項１か
   ら４までのいずれか１項記載の結晶引上装置。
6. 【請求項６】 微細ダスト分離器（７８）が、熔融可能
   な材料に対して不活性なガスにより作動する空気力式セ
   パレータとして形成されている請求項５記載の結晶引上
   装置。
7. 【請求項７】 微細ダスト分離器（８）が、熔融可能な
   材料を通過させるためのリング開口（１０）の周りに配
   置されていて保護ガスを供給するためのリングノズル
   （１１）と、このリングノズルの上方にこれと同軸的に
   配置されていて保護ガスを吸引するための第２のリング
   ノズル（１２）とを互いに上下に備えている請求項５又
   は６記載の結晶引上装置。
8. 【請求項８】 微細ダスト分離器（８）が作動のために
   アルゴンのための保護ガス源（１３）に接続されている
   請求項５から７までのいずれか１項記載の結晶引上装
   置。
9. 【請求項９】 微細ダスト分離器（８）が作動のために
   ヘリウムのための保護ガス源（１３）に接続されている
   請求項５から８までのいずれか１項記載の結晶引上装
   置。
10. 【請求項１０】 補充管（７）の内壁（１８）により制
    限された搬送路が、掃気ガス流を発生させるためにその
    上側で同様に保護ガス源（１３）に接続されている請求
    項１から９までのいずれか１項記載の装置。