JPS63253621A - 溶融シリコン定量滴下方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多結晶シリコン層を得る為に、溶融シリコン
を一定量毎に連続的にモールドモジュール等の結晶生長
部分に滴下、供給するのに用いて好適な溶融シリコン定
量滴下方法及びその装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば半導体ウェハに多結晶シリコン層を形成す
る場合の溶融シリコン定量滴下方法としては、原料であ
る固形シリコン塊を秤量し、当該所定量を、溶融炉にお
ける加熱不活性気体内のルツボに投入して溶融し、当該
ルツボを反転する等してホールドモジュール等に、当該
溶融シリコンを滴下供給することが実施されている。

しかしながら、上述従来方法では、原料シリコン塊を秤
量に手間がかかるだけでなく、当該原料固形シリコン塊
が大きい為、高精度な秤量が困難となり、少なくとも±
１０％程度の秤量誤差を生じたり、又連続的に所定量毎
に溶融シリコンを供給する為には、多数の溶融部（ルツ
ボ等）を必要とし、装置が複雑化してしまう等の問題点
がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の問題点を解消しようとしたもので、
溶融炉の加熱不活性気体内にあって、密閉可能としたシ
リコン溶融筒内にて原料シリコン塊を溶融し、送入管を
介して所定量のアルゴンを上記シリコン溶融筒内に圧送
することによって所定量の溶融シリコンを当該筒底部の
小孔より滴下させるようにすることにより、溶融筒の容
積に和名する多数回の定量連続滴下を可能ならしめるこ
とができるようにした溶融シリコン定量滴下方法及びそ
の実施に用い得る溶融シリコン定量滴下装置を提供しよ
うとするのが、その目的である。

（問題点を解決するための手段） 本願第１発明は、上記の目的を達成するために、溶融炉
における不活性気体内にあって、密閉可能なシリコン溶
融筒内の原料シリコン塊を溶融し、当該溶融筒内に不活
性ガス送入管を通して不活性ガスを所定量だけ圧送する
ことにより当該溶融筒の底部に設けた小孔より当該所定
量だけの溶融シリコンを多結晶シリコン層形成面等に滴
下させると共に、溶融シリコン非滴下時においては、不
活性ガスを不活性ガス送入管に供給しつつ、当該送入管
における上記シリコン溶融筒寄りから当該不活性ガスを
放出して同不活性ガスによるガスシールを行なう′よう
にしたことを特徴とする溶融シリコン定量滴下方法を提
供しようとするものであり、本願第２発明では上記方法
を実施するのに用いるため、底部に溶融シリコン滴下用
の小孔を有し、施蓋等により密閉可能に形成され、溶融
炉の不活性気体内に配設されたシリコン溶融筒と、不活
性ガス供給弁を介して不活性ガスを供給し、ピストンま
たはタイマーにより所定経時だけ閉止可能とした不活性
ガス放出弁により不活性ガスを所定量だけ上記シリコン
溶融筒内に圧送する送気系と、上記シリコン溶融筒及び
送気系内のエアーを不活性ガスにて置換可能なるよう当
該シリコン溶融筒に設けられるパージ弁とを具備し、前
記の不活性ガス放出弁は、上記シリコン溶融筒内を常圧
に保つため、加熱により膨張したシリコン溶融筒内の不
活性ガスが放出されるよう上記送気系にあって、当該シ
リコン溶融筒寄りに配設したことを特徴とする溶融シリ
コン定量滴下装置を提供したものである。

（実　施　例） 以下本願第１発明に係る方法を、図面によって詳述する
と、その実施に際しては第１図、第２図に示した本願第
２発明に係る装置を用いることができるのであり、先ず
当該装置を図面に基づいて、先に詳述する。

第１図に示したように、溶融炉１には、炉内に有底のシ
リコン溶融筒２と多結晶シリコン層の形晟部３とが夫々
上下配置にて設けられていると共に、当該シリコン溶融
筒２の周りに高周波コイル等による加熱源４が配設され
、これによって上記溶融炉ｌ内におけるアルゴン、ヘリ
ウム、ネオンガス等の不活性気体中で、上記シリコン溶
融筒２内の原料シリコン塊が溶融可能となっている。

上記シリコン溶融筒２の底部には、−回に所定量の溶融
シリコン５を滴下可能な小孔６が開設されているが、こ
の小孔６は、シリコン溶融筒２内が大気圧であっても、
当該溶融シリコン５が滴下しない程度に小さく穿設され
るのであり、その直径は１Ｉｌｆ１１以下が好ましい。

又、上記シリコン溶融筒２は、上位の開口部２ａが１例
えば図示しないボルトにて締着可能とした蓋体７等にて
密閉可能となっていると共に、所定星の溶融シリコンを
多数回連続して滴下可能ならしめるため、可成り大きな
容積をもって石英等により形成されている。

さらに、所定量のアルゴンガスを上記溶融筒２内に送る
ことによって、溶融シリコン５を小孔８から滴下させる
為のアルゴンガス等による不活性ガスの送気系８が付設
され、該送気系８の送入管９には、所定圧力に減圧した
不活性ガスをシリコン溶融筒２内に送入するため、図示
しない不活性ガス源に接続されている不活性ガス供給弁
ＩＯが連結されていると共に、溶融シリコン５を定量だ
け滴下するために、シリコン溶融筒２に所定量の不活性
ガスを送入する為のピストン１１がシリンダー１２に往
復動自在なるよう嵌合されており、更に後に詳述のよう
にしてアルゴン等の不活性ガスシールを行なうため、上
記送入管９には、シリコン溶融筒２の出口寄りに不活性
ガス放出弁１３が配設されている。

又、後述するようにして上記溶融筒２及び送気系８内の
エアーを、アルゴン等の不活性ガスに置換するため、当
該溶融筒２にはパージ弁１４をもったパージ管Ｉ５が配
設されている。

本発明に係る方法を、上述装置の使用によって実施する
場合につき詳記すると、先ずシリコン溶融油２内に、原
料の固形シリコン塊を投入したならば４体７をボルト、
締め等により密閉する。　　・次いで、不活性ガス供給
弁１０は開Ｊ、不活性ガス放出弁１３を閉じ、パージ弁
１４は開いた上で所定圧力に減圧されたアルゴン等の不
活性ガスを不活性ガス供給弁ｌＯからシリコン溶融筒２
内に送入しつつパージ弁１４から排気し、当該溶融筒２
及び送気系８内のエアーを排出させアルゴンガスと置換
する。

次いで、パージ弁１４を閉じ不活性ガス放出弁１３を開
いた状態で当該不活性ガスを不活性ガス供給弁１０から
供給して不活性ガス放出弁１３から放出させることで不
活性ガスによるシリコン溶融筒２のンールを行なうので
あり、このガスシールは、溶融シリコン滴下時を除いて
継続する。

次いで、加熱源４を稼動し、シリコン溶融筒２内の原料
シリコンを溶融するが、加熱により膨張したシリコン溶
融筒２内のアルゴン等不活性ガスは不活性ガス放出弁１
３を介して放出され、当該溶融筒２内は常圧に保たれる
こととなるから、溶融シリコン５が小孔６により不本意
に滴下されることはない。

また、シリコンが溶融して定常状態になった後の多少の
温度変化により、あるいは何らかの原因により加熱源４
の稼動が停止した時などは、シリコン溶融筒２内の温度
が降下して当該溶融筒２内の不活性ガスが収縮すること
となるが、このような場合も、ガスシール用の前記不活
性ガスの一部がシリコン溶融筒２内に流れ込み、これに
より溶融シリコン５が空気に触れることはない。

溶融シリコン５を定量だけ滴下させようとする際は、先
ずピストン！Ｉを所定位置まで後退させた後、不活性ガ
ス供給弁１０と不活性ガス放出弁１３とを閉じ、次いで
ピストン１１を前進させ、所定量の不活性ガスをシリコ
ン溶融筒２内に加圧供給することで、溶融シリコン５を
小孔６から所定量だけ滴下させ、これをモールトモシュ
゛−ル等に供給する。

これが終れば、アルゴン等によるガスシールを前記の如
くパージ弁！４を閉じ、不活性ガス放出弁１３を開き、
不活性ガス供給弁１０から供給されるアルゴンガス等を
不活性ガス放出弁１３より放出することにより行ない、
以下上述操作を繰り返すことでシリコン溶融筒２内の溶
融シリコン５を定量づつ連続的に滴下可能となる。

以上は１手動操作により溶融シリコン５を定量滴下する
場合であるが、上記の各弁類を電磁弁、エアー弁等の自
動弁として、ピストン１１の駆動も電動で行なうように
すれば自動操作可能となる。

又溶融シリコン５の滴下量はピストン１１のストローク
によって決定されることはもとよりである。

又、上記不活性ガス放出弁１３に、第２図に示す如くタ
イマー１８で制御される自動弁１３°を採択し、図示し
ないスイッチによりタイマー１６を始動させ、所望の設
定時間だけ、当該自動弁１３゛　を閉じるようにすれば
、これにより、不活性カス供給弁１０より所定圧力に減
圧されて供給されるアルゴンガス等を、シリコン溶融筒
２内に所定量宛供給可能とすることができ、この結果溶
融シリコン５を所定量だけ滴下させることが可能となる
。

もちろんかかる場合の溶融シリコン５の滴下量は、自動
弁１３′の閉止時間により決定される。

（発明の効果） 以上の通り第１発明に係る溶融シリコン定量滴下方法に
よれば、シリコン溶融筒に不活性送入管を通して不活性
ガスを所定量だけ圧送することで、定量の溶融シリコン
を連続的に滴下できるので、多結晶シリコン層を形成す
る半導体ウェハ等の量産に適すると共に、原料シリコン
の秤量供給が不要となるから、省力化を図り得るだけで
なく、−回の滴下量を任意に設定でき、かつ滴下量の精
度も向上できる。

又アルゴンガスまた、不活性ガスシールは、加熱時のガ
ス逃がしを行って、シリコン溶融筒内の不本意な昇圧を
防ぐと共に、外部からの空気侵入をも阻止して、シリコ
ン溶融筒内の常圧は保持されるので、溶融シリコンがシ
リコン溶融筒の小孔から、不本意に滴下してしまうとい
ったこともない。

更に第２発明に係る溶融シリコン定量滴下装置によれば
、上述定量滴下方法を実施する際に用いて好適であると
共に１滴下量の精度を±２％以内におさえることができ
、かつ操作が容易であり。

又構造的に簡単であるから安価に製造できるだけでなく
その自動化も容易である等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１発明に係る溶融シリコン定量滴下方法
の実施に用い得る本願第２発明に係る溶融シリコン定量
滴下装置の一実施例を示す縦断正面図、第２図は同装置
の他の実施例を示す要部の縦断正面図である。 ！・・・・・・溶融炉 ２・・・・・・シリコン溶融筒 ３・・・・・・多結晶シリコン層形成面５・・・・・・
溶融シリコン ６・・・・・・小孔 ８・・・・・・不活性ガス送気系 １０・・・・・・不活性ガス供給弁 １１・・・・・・ピストン １３・・・・・・不活性ガス放出弁 １４・・・・・・パージ弁 １５・・・・・・タイマー 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第　１　図 １２　閃

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融炉における不活性気体内にあって、密閉可能
   なシリコン溶融筒内の原料シリコン塊を溶融し、当該溶
   融筒内に不活性ガス送入管を通して不活性ガスを所定量
   だけ圧送することにより当該溶融筒の底部に設けた小孔
   より当該所定量だけの溶融シリコンを多結晶シリコン層
   形成面等に滴下させると共に、溶融シリコン非滴下時に
   おいては、不活性ガスを不活性ガス送入管に供給しつつ
   、当該送入管における上記シリコン溶融筒寄りから当該
   不活性ガスを放出して同不活性ガスによるガスシールを
   行なうようにしたことを特徴とする溶融シリコン定量滴
   下方法。
2. （２）底部に溶融シリコン滴下用の小孔を有し、施蓋等
   により密閉可能に形成され、溶融炉の不活性気体内に配
   設されたシリコン溶融筒と、不活性ガス供給弁を介して
   不活性ガスを供給し、ピストンまたはタイマーにより所
   定経時だけ閉止可能とした不活性ガス放出弁により不活
   性ガスを所定量だけ上記シリコン溶融筒内に圧送する送
   気系と、上記シリコン溶融筒及び送気系内のエアーを不
   活性ガスにて置換可能なるよう当該シリコン溶融筒に設
   けられるパージ弁とを具備し、前記の不活性ガス放出弁
   は、上記シリコン溶融筒内を常圧に保つため、加熱によ
   り膨張したシリコン溶融筒内の不活性ガスが放出される
   よう上記送気系にあって、当該シリコン溶融筒寄りに配
   設したことを特徴とする溶融シリコン定量滴下装置。