TW503265B - Single crystal pulling apparatus - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 _ B7 五、發明説明（1 ) 【技術領域】 本發明係關於使用坩堝所儲存之半導體熔液上拉半導 體單結晶之上拉單結晶裝置，尤其，有關可對於雙層構造 之坩堝（雙層坩堝）之外坩堝內之半導體裝置熔液中投入 粒狀原料所配設之原料供給管者。 【先行技術】 先行技術做爲欲使矽（S i )或鎵砷（GaA s )等 之半導體單結晶成長方法之一，有C Z法爲人所知嘵。 此C Z法因係具有大口徑，高純度之單結晶無重排（ non -rearrangement )或晶格(crystal lattice )缺陷 極少之狀態下容易獲得等之特徵，所以，使用於使各種半 導體結晶之成長之方法。 近年，隨著單結晶之大口徑化，高純度化，氧濃度及 雜質濃度等均勻化之要求，這重C Z法也經過各種改良而 供爲實用。 上述c Z法之改良法之一，提案有使用所謂雙層坩堝 之連續充電型磁場施加C Z法（以下，簡稱爲CMC Z法 )。此方法係，因從外部對於坩堝內之半導體熔液施加磁 場，而具有抑制上述半導體熔液內之對流，可使抑制氧濃 度之極爲良好而單結晶化率良好之單結晶成長，外側之坩 堝與內側坩堝之間連續供給原料就可容易獲得長條半導體 單結晶等之特徵。因此，據云係欲獲得大口徑且長條半導 體單結晶係最爲優秀方法之一·。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

- 4 - 叫265 五、 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明説明（2) 圖1 9係記載於日本特開平4 — 3 0 5 0 9 1號公報 所記載使用上述CMC Z法之矽之上拉單結晶裝置之一例 。此單結晶上拉裝置1 〇 1係，在中空之氣密容器之室間 iOS內，分別配置有雙層坩堝1〇3，加熱器1〇4 , 及原料供給管1 0 5，而在上述室間1 〇 2外部配置有磁 鐵 1 0 6。 雙層坩堝1 0 3係由約略呈半球狀之石英（S i〇2 )製之內坩堝1 1 2所構成，該內坩堝1 1 2之側壁， 形成有複數個連通內坩堝1 1 2與外坩堝1 1 1之間（原 料溶解領域），與內坩堝1 1 2內側（結晶成長領域）之 連通孔1 1 3。 此雙層坩堝1 0 3係，成爲載置於室間1 〇 2中央下 部垂直地豎設之軸1 1 4上之基座（suscepter ) 1 1 5 ’將上述軸1 1 4之軸線做爲中心在水平面上以規定之角 速度迴轉之構成。並且，在此雙層坩堝1 〇 3內收容有半 導體熔液（被加熱熔解之半導體單結晶之原料）1 2 1。 加熱器1 0 4係不僅將半導體原料在坩堝內加熱，熔 解，同時，用來保溫所產生之半導體熔液1 2 1者，通常 ’係使用電阻加熱。原料供給管1 0 5係，將規定量之半 導體之原料110連續投入於外坩堝111與內坩堝 1 1 2間之半導體熔液1 2 1面上者。 磁鐵1 0 6係從雙層坩堝1 0 3之外方對於雙層坩堝 1 0 3內之半導體熔液1 2 1施加磁場，而由半導體熔液 1 2 1內所產生之勞倫茲力（Lorenz force )進行半 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

一 5 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 B7 五、發明説明（3 ) 導體熔液1 2 1對流之抑制及氧濃度之控制’液面振動之 抑制等者。 由上述之原料供給管1 〇 5所供給之原料1 1 0 ’係 例如，將多結晶矽之塊錠（ingot )使用破碎機等進行 破碎而成爲薄片狀者，或’較佳地使用從氣體原料使用熱 分解法澱積（deposition)成粒狀之多結晶矽之顆粒，而 視其需要再供給硼（B)(製造p型矽單結晶時）或磷（ P)(製造η型矽單結晶時）等被稱爲摻雜劑（dopant) 之添加元素。 又，鎵砷（GaAs)時也是同樣，此時，添加元素 將使用鋅（Zn)或矽（Si)等。 藉上述上拉單結晶裝置1 0 1，在配置於內坩堝 1 1 2上方且軸線上之上拉軸1 2 4吊掛種子結晶，而在 半導體熔液1 2 1上部以種子結晶1 2 5做爲核使半導體 單結晶1 2 6成長。 然而，在上述上拉單結晶裝置，係如日本特開昭6 3 一 3 0 3 8 9 4號公報所記載，於使單結晶成長之前段步 驟，在外坩堝1 1 1事先熔解多結晶矽塊等之多結晶原料 核儲存半導體熔液1 2 1，而將配置於外坩堝1 1 1上方 之內坩堝1 1 2，載置於外坩堝1 1 1內，來形成雙層樹 堝 1 0 3。 像這樣地將多結晶原料熔解後來形成雙層坩堝1 〇 3 之理由係’爲了完全熔解多結晶原料以獲得半導體熔液 1 2 1 ，使用加熱器1 〇 4必須將外坩堝χ χ 1內之原料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------ 一 6 — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 _B7 五、發明説明（4 ) 高溫加熱到單結晶成長溫度以上之溫度。另一方面，此際 ，事先將內坩堝1 1 2形成於外坩堝1 1 1內時，在內坩 堝1 1 2發生大的熱變形。 因此，完全熔解原料之後，稍爲減弱由加熱器1 〇 4 加熱之後將內坩堝1 1 2形成於外坩堝1 1 1，以避免保 持起始原料熔解時之高溫加熱，來抑制內坩堝1 1 2之變 形。 又，形成於內坩堝1 1 2之連通孔1 1 3，係供給原 料時，將半導體熔液1 2 1從外坩堝1 1 1側只流入於內 坩堝1 1 2內而設定爲一定之開口面積以下。此理由係從 結晶成長領域因半導體熔液121由於對流而發生返回到 原料熔解領域之現象時，在單結晶成長之雜質濃度及熔液 溫度等之控制將變成困難所致。 原料供給管1 0 5之上端部係固定於室間1 〇 2之上 壁’而約略下垂其下端開口l〇5a (參照FIG. 2 0 A)配置成較半導體熔液1 2 1之液面只有規定高度 上方。原料供給管1 〇 5係爲了防止汙染（contain inat ίο η ) 及加工 性上使 用矩形 剖面之 石英管 所構成 。又 ，將粒 狀之高純度矽以適當掉落速度供給起見，在原料供給管 1 〇 5內部，係如後述，交錯地內設有梯子狀之斜板（阻 板）。 然而’原料供給管1 〇 5下端，係較半導體熔液 1 2 1之液面開口於數公厘上方，另一方面，原料係儲存 於沒有暴露在加熱器i 〇 4或半導體熔液1 2 1之輻射熱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) a4規格（210X297公釐） ^^裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

- 7 - 503265 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 之室間1 0 2上方。因此，所投入之原料係從原料供給管 1 0 5之上部掉落到半導體熔液1 2 1液面之高低差，而 以大的速度衝進於半導體熔液1 2 1中。因此，衝入於液 面時，會發生半導體熔液1 2 1之濺沬，或將周圍之氣體 捲入於半導體熔液中，或可能阻礙半導體單結晶之健全成 長。 尤其，所追加投入之原料之掉落衝力太大，或結在一 塊掉落時，由於半導體熔液中之原料侵入深度會變大，所 以，對於半導體熔液可能發生不少影響。 爲了因應這種問題，在日本特開平2 — 2 5 5 5 8 9 號公報或日本特開平3 - 1 6 4 4 9 3號公報，揭示有在 原料供給管下端部裝設減速原料掉落速度之減速手段。並 且，做爲減速手段之例，表示有如後述設於原料供給管內 之阻擋板或阻擋桿。. 如圖20A及圖20B所示，原料供給管1 〇 5係剖 面呈長方形狀之管子構件，在其所對向之一對內側面 107a，l〇7b互相交錯地設有阻擋板l〇8a ， 108b。按，裝設阻擋板l〇8a，l〇8b之一對側 面107a ，l〇7b之間隔，係在原料供給管105內 爲了不至於堵塞原料，取大較宜，所以，如上述原料供給 管1 0 5之剖面形狀係成爲長方形狀。像這樣，藉在原料 供給管1 0 5內裝設降低原料掉落速度之阻擋板1 0 8 a ，1 0 8 b，來抑制原料掉落時半導體熔液發生波浪或振 動，來防止發生重排等之結晶缺陷。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

一 8 - 503265 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 然而，在上述先行技術，係如圖19，圖20A及圖 2 〇 B所示，從原料供給管1 〇 5之下端開口 1 〇 5 a掉 落之原料1 1 0，雖然以規定之掉落速度掉落，但是掉落 位置因與外坩堝1 1 1之側壁沒有足夠地相近，所以，此 掉落之原料不會迅速地熔解。因爲，加熱器1〇 4係配置 成如包圍雙層坩堝103之構造，外坩堝111內之半導 體熔液1 2 1之溫度，係愈近於外坩堝1 1 1之側壁愈高 〇 又’原料1 1 0之掉落位置係，由於從內坩堝1 1 2 沒有離開足夠距離，所以，因於投入原料1 1 〇而所捲入 氣體起因所發生之氣泡就通過連通孔1 1 3，而容易摻混 於內坩堝1 1 2內，可能有發生重排等之晶格缺陷變成明 顯之虞。 並且，將剖面呈長方形狀之原料供給管105，插入 於內坩堝1 1 2及外坩堝1 1 1間之狹窄空間就變成困難 〇 本發明之第1目的係提供一種所掉落之原料可迅速地 熔解，又，可降低重排等之晶格缺陷發生之上拉單結晶裝 置。 並且，由本發明人等之研究結果曉得，只有降低原料 之掉落速度，當原料成塊掉落時之衝撃也不能消除。 因而，本發明之第2目的，係提供一種可從原料供給 管供給原料給半導體熔液中時之衝撃儘量減小之上拉單結 晶裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝

、1T

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 ___B7 五、發明説明（7 ) 茲就對於上述原料供給管內供給原料所用之構成說明 如下。圖2 1係表示使用CZ法之上拉單結晶裝置1之圖 ，此上拉單結晶裝置1係，將粒狀半導體原料做連續補充 者。上拉單結晶裝置1係與圖1 9者相同，配置於中空室 間1 0 2，與室間1 〇 2內，備有；儲存做爲半導體原料 撃碎多結晶半導體團塊之原料或粒狀半導體原料S c 1之 雙層坩堝1 0 3，與加熱雙層坩堝1 0 3而將半導體原料 成爲半導體熔液S c 2之加熱器1 0 4，與具有從半導體 熔液S c 2上拉半導體單結晶S c 3之上拉軸6之上拉單 結晶機構，與對於雙層坩堝1 0 3供給粒狀半導體原料 Sc 1之原料供給裝置7a。 原料供給裝置7 a係，備有；儲存粒狀半導體原料 S c 1而供給粒狀半導體原料Sc 1之儲存供給機8 a ， 與使從儲存供給機8 a所供給之粒狀半導體原料S c 1自 然流下，供給於雙層坩堝1 0 3之原料供給管9。 又，在此原料供給裝置7 a，不僅需要以適當之時機 供給適量之粒狀半導體原料S c 1 ，同時，必須將粒狀半 導體原料S c 1不發生波浪而穩定地供給。因此，粒狀半 導體原料S c 1之流下時間愈短愈好，而其流出速度也小 者較佳。爲了滿足此相反之二種要求，原料供給管9之傾 斜角度係設定成最佳角度。 然而，這種上拉單結晶裝置1 ，係由於濕度，氣溫等 之外在因素或角度設定之偏差等之內在因素，而若原料供 給管9之傾斜角度，偏離最佳角度就有不容易修復之問題 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

In-JH m ...... 1^1 ϋ— I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

- 10 - 503265 A7 B7_ 五、發明説明（8 ) Ο 因而’本發明之第3目的係提供一種容易進行粒狀半 導體原料之流下時間及調整流出速度之上拉單結晶裝置。 茲就上述原料供給管之支撐構造說明如下。如圖2 2 所示，上拉單結晶裝置1係與圖2 1者相同，備有；儲存 做爲半導體原料撃碎多結晶半導體團塊之原料或粒狀半導 體原料Scl之雙層坩堝1〇3，與加熱雙層坩堝103 而將半導體原料成爲半導體熔液S c 2之加熱器1 0 4， 與具有從半導體熔液S c 2上拉半導體單結晶S c 3之上 拉軸2 0 5 a之上拉單結晶機構2 0 5，與將雙層坩堝 1 0 3，加熱器1 04，上拉單結晶機構20 5包圍成氣 密狀態之室間2 0 6，與對於雙層坩堝1 〇 3供給粒狀半 導體原料S c 1之原料供給管2〇 7。此原料供給管 2 07係由配置於室間206內之內設管208，與配置 於室間2 0 6外之外設管部2 0 9所構成。內設管2 0 8 係石英製，而如圖2 5所示，在內設管2 0 8內部，裝設 有向下方配置成鋸齒狀，降低粒狀半導體原料S c 1之流 下速度之多數阻擋板2 0 8 a。內設管2 0 8之上端部 208a，係較其下部成爲擴大口徑之圓筒狀，在成爲上 端部208b外面高低差之下端，形成繋止面208 c。 圖2 2之雙層坩堝1 〇 3，係由略呈半球狀之石英（ Si02 )製之外坩堝111 ，與豎設於外坩堝ill 之圓筒狀之石英（Si02 )製之內坩堝112所形成， 在內坩堝1 1 2之側壁下部，形成有複數個連通內坩堝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） "~' mV mi n 11 ϋ_ι (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝

-11 - 503265 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9) 1 1 2與外坩堝1 1 1之連通孔1 1 3。又，構成爲雙層 坩堝1 0 3係載置於垂直豎設於室間2 0 6中央下部之軸 1 1 4上之基座1 1 5，將軸1 1 4之軸線CT做爲中心 而在水平面上以規定角速度迴轉。 加熱器104係將半導體原料在外坩堝111內加熱 ，熔解而用來保溫所產生半導體熔液S c 2者，本實施形 態係使用電阻加熱器。又，在馬達1 0 4之周圍，設有保 溫用之熱遮蔽216。 按，在先行技術，室間2 0 6係由開放於上方之容器 本體2 2 1與封閉其開放端之蓋部2 2 2所構成，在蓋部 2 2 2形成有導入原料供給管2 0 7之內設管2 9 8之貫 通孔2 2 3 a之供給管導入部2 2 3。在供給管導入部 2 2 3，設有屬於供給管擋止部之供給管扣具（供給管扣 具部）2 2 5。 供給管扣具部2 2 5係，先行技術爲如圖2 4所示， 具有一對分割模226，227，與一對分割模226， 2 2 7配合起來之狀態具有嵌合圖2 3之嵌合孔2 2 9 a 之分割模支持部229所構成，一對分割模226， 2 2 7係’如圖2 4所示合起來之狀態而在其間形成繫止 孔228。如圖23所示，繫止孔228之孔壁下部其口 徑受到縮徑，在其高低差部，形成有向上方之繫止面 228a。在繫止孔228，係插通嵌合內設管208之 上端部208b，其上端部208b之繫止面208 c係 被載置扣合於繫止孔2 2 8孔壁之繫止面2 2 8 a。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- - 12 - 503265 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10) 又’內設管2 0 8之下部，係如圖2 2所示，插通於 同狀之導件2 3 1 ’導件2 3 1係由設置於熱遮散2 16 上部之環狀安裝構件2 3 2。 兹就使用上述上拉單結晶裝置1來形成半導體單結晶 S c 3之方法說明如下。 首先’做爲半導體原料將擊碎多結晶半導體團塊之原 料放入於外坩堝1 1 1，蓋部2 2 2之供給管導入管 2 2 3 a，及透過圖2 3之分割模支撐部2 2 9之嵌合孔 229 a ’將內設管208之上端部208b突出於分割 模支撐部2 2 9上方。接著，對於分割模支撐部2 2 9之 嵌合孔229 a對準一對分割模226，227嵌合，同 時’對於由一對分割模2 2 6，2 2 7所形成之繫止孔 228繫止內設管208之上端部208b。於是，如圖 2 2所示，內設管2. 〇 8，係將其下端向雙層坩堝1 〇 3 之外坩堝1 1 1外緣與內坩堝1 1 2之間安裝。在此內設 管208之上端，連接有外設管部209。閉合蓋部 222，同時，將內設管208插通於導件231而配置 於室間2 0 6之容器整體2 2 1內。 接著，包圍雙層坩堝1 0 3之室間2 0 6內使用真空 泵等排氣變成真空狀態，而在室間2 0 6內導入將環境氣 體之氬（A r )等之純氣，將軸1 1 4以刺線CT做爲中 心而以定角速度在水平面上迴轉。藉此，將雙層坩堝 103以定角速度迴轉，而通電於加熱器104，將雙層 坩堝1 0 3內之原料加熱到單結晶成長溫度以上之溫度， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） : -13 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 B7 五、發明説明（U) 將此原料熔解成爲半導體熔液s c 2。 當原料全部變成半導體熔液S c 2之後，調整加熱器 1 0 4之電力將半導體熔液S c 2之中央液面附近保持爲 單結晶成長溫度，而將由上拉單結晶機構2 0 5之上拉軸 2 0 5 a吊掛之種子結晶S c 4馴服於半導體熔液S c 2 之後，將此種子結晶S c 4以一定速度向垂直方向上拉， 此種子結晶S c 4做爲核來成長半導體單結晶S c 3。在 此係將種子結晶S c 4成爲無重排化之後，將此單結晶 S c 3之口徑慢慢地大口徑化而變成規定口徑之半導體單 結晶S c 3。 又，在此結晶成長過程，依據半導體單結晶S C 3之 成長量（上拉量）從原料供給管2 0 7而粒狀半導體原料 Scl ，爲連續地放入於雙層坩堝103之外坩堝111 外緣與內坩堝1 1 2之間，此粒狀半導體原料S c 1係在 外坩堝1 1 1內熔解而通過連通孔1 1 3連續地供給內坩 堝1 1 2內。如以上，就可成長結晶性高之半導體單結晶 S C 3 〇 但是，在像這種上拉單結晶裝置1 ，原料供給管 2 0 7之圖2 3所示內設管2 0 8之安裝作業，將一對分 割模226，227互相對準以形成繫止孔228，同時 ，具有對於分割模支持部2 2 9嵌合孔2 2 9 a嵌合之麻 煩工作之問題。又，若需要將圖2 2之雙層坩堝1 〇 3更 換爲不同直徑時，依據此雙層坩堝1 0 3之大小，而必須 使用如圖2 6所示彎曲之特殊內設管2 1 8來應對之麻煩 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 B7 五、發明説明（I2) 問題。並且，半導體單結晶S c 3之成長時使用其熱經由 供給管扣具225過熱內設管208 (218)之上端部 208b (218b)，而具有提早結束內設管208( 2 1 8 )壽命之問題。 本發明之第4目的係提供一種將原料供給管之內設管 之安裝變成容易且迅速進行，又，可容易更換坩堝，更且 可達成將內設管長壽命化之上拉單結晶裝置。 【發明之揭示】 爲了達成上述第1目的之本發明（申請專利範圍第1 項）之上拉單結晶裝置，係備有；氣密容器，與 在上述氣密容器內儲存半導體熔液之坩堝，與 從上述氣密容器上部下垂，從其下端開口對於上述坩 堝內之半導體熔液中配設可投入粒狀原料之原料供給管， 與 設於上述原料供給管下方，將從上述原料供給管之上 述下端開口所排出之上述原料掉落於上述坩堝之側壁附近 之上述半導體熔液所用之傾斜部者。 又，上述坩堝係由互相連通之外坩堝及內坩堝所成， 上述原料供給管，係將從其下端開口所排出之上述原料， 投入於上述外坩堝與上述內坩堝之間且上述外坩堝之側壁 附近之半導體熔液中者。 於本發明，掉落於原料供給管內之原料，係由設於原 料供給管下方之傾斜部，掉落於外坩堝側壁附近之半導體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 15 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 ^__ B7 五、發明説明（13) 熔液，結果而言，投入於從內坩堝充分離開之半導體熔液 面。 藉此，所投入之原料係由加熱器迅速地熔解，並且， 由於投入位置係從內坩堝儘量離開，所以因投入所捲入氣 體引起所發生之半導體熔液中之氣泡，較內绀堝之連通孔 不容易摻混於內坩堝內。結果而言，可儘量降低重排等之 晶格缺陷之發生。 爲了達成上述第2目的之本發明（申請專利範圍第6 項）之上拉單結晶裝置，上述傾斜部係，藉對於掉落上述 原料供給管內之原料給與水平投入分力，將此原料對於上 述半導體熔液之液面撒布原料之原料撒布手段。 於本發明，由於在原料供給管下端部設置原料撒布手 段，所以，對於掉落原料供給管內之原料邊給與水平分力 ，而可在廣範圍撒布原料。因此，原料不會成塊掉落於半 導體熔液中，可將對於半導體熔液投入原料時之衝擊或熔 液之局部性溫度降低等抑制爲最低限度，而可去除阻礙半 導體單結晶之健全成長要因之一。 做爲達成上述第3目的之本發明（申請專利範圍第 1 5項）之上拉單結晶裝置，係備有；儲存上述原料而將 原料供給上述原料供給管之儲存供給機，上述原料供給管 係具有可撓部者。 於本發明，將儲存供給機對於坩堝，由於可相對性地 移動自如，藉變化坩堝對於儲存供給機之相對高度，就可 容易調整從儲存供給機到坩堝之粒狀半導體原料之流下時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·

-16 - 503265 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（14) 間及對於坩堝之流出速度。又，因藉撓變原料供給管之可 撓管下部，就可在其下部急速地降低粒變半導體原料之流 下速度，所以，不必降低先行技術將粒狀半導體原料之流 下時間就可降低流出速度。 做爲達成上述第4目的之本發明（申請專利範圍第 1 7項）之上拉單結晶裝置，上述原料供給管係，貫通上 述氣密容器之蓋部者，上述原料供給管係配置於上述氣密 容器內，而具有由被擴徑之上端部外面下端之繫止面所繫 止之內設管，在上述氣密容器之蓋部，形成有導入上述內 設管之供給管導入部，在上述供給管導入部，具有插通繫 止上述內設管之繋止管，且在其孔壁設有形成爲向上方之 繋止面之供給向繫止部，並且，在上述供給管繫止部，鄰 接上述繫止孔所配置，並且，貫通形成插通上述內設管上 端部之插通孔，同時，在上述插通孔與上述繫止孔之間， 形成有將上述內設管從上述插通孔移動至上述繫止孔之連 絡管。 於本發明，欲將原料供給管之內設管配置安裝於氣密 容器器內時，可將內設管上端部透過供給管繫止部之插通 孔突出於上方，而將其內設管透過連絡管移動至供給管繫 止部，因將內設管上端部外面之繫止面載置繫止於繫止孔 之繫止面，就可進行內設管之安裝。因此，本發明係與先 行技術同樣，互相對準將一對分割模來形成繫止孔，並且 ，與嵌合於分割模支撐部之嵌合孔之情形相較，可容易且 迅速地進行內設管之安裝。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ------多衣丨丨 訂 f

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 ____B7 五、發明説明（15) 【圖式之簡單說明】 圖1係有關本發明之上拉單結晶裝置之第1實施形態 之雙層坩堝及原料供給管之斜視圖。 圖2係圖1之側剖面圖。 圖3係圖1之平面圖。 圖4 A係有關第1實施形態之原料供給管之縱剖面圖 圖4 B係圖4 A之側剖面圖。 圖5 A係圖4 A及圖4 B所示原料供給管下端部之放 大圖， 圖5 B係圖4 B所示阻擋板之放大圖， 圖5 C係圖4 A及圖4 B所示原料供給管之橫剖面圖 〇 圖6係圖5 A所示原料供給管之變形例下端部之放大 圖。 圖7係原料供給管不具有傾斜部時，與圖3相同之圖 〇 圖8 A係有關本發明第2實施形態之原料供給管之要 部斜視圖， 圖8 B係表示第2實施形態之變形例之圖。 圖9係有關本發明第3實施形態之雙層坩堝之側剖面 圖。 圖10係有關本發明第4實施形態之雙層坩堝之斜視 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-18 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 __B7 五、發明説明（l6) 圖。 圖1 1係有關本發明第5實施形態之雙層坩堝之側剖 面圖。 圖1 2係表示本發明之上拉單結晶裝置之第6實施形 態之圖。 圖13係表示本發明之上拉單結晶裝置之第7實施形 態之圖。 圖1 4係表示本發明上拉結晶裝置之第8實施形態之 供給管繋止部（供給管繫止具）之一實施形態之正面剖面 圖。 圖1 5係圖1 4之供給管繋止部之本體正面剖面圖。 圖16係圖15本體之平面圖。 圖17係圖14之供給管繫止部之本體支持部之側面 剖面圖。 圖1 8係圖1 7之本體支持部之平面圖。 圖1 9係表示先行技術之上拉單結晶裝置主要部一例 之圖。 圖2 0A係圖1 9所示原料供給管之縱剖面圖， 圖2 0 B係圖1 9所示原料供給管之橫剖面圖。 圖2 1係表示備有先行技術之原料供給裝置之上拉單 結晶裝置約略整體之圖。 圖2 2係表示備有先行技術之供給管繫止部之上拉單 結晶之概略圖。 圖2 3係表示圖2 2之供給管繫止部一例之圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·ϊ n n m ϋϋ ϋϋ an— ·

-19 - >03265 附件二 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（Π ) t,v A7 B7 圖 2 4係圖2 3 之 供 給 管 繫 止 部 之 分割模之平 面 圖 〇 圖 2 5係表示原 料 供 給 管 之 內 設 管 之一例之側 面 圖 〇 圖 2 6係表示原 料 供 給 管 之 內 設 管 之其他例之正® ί圖 ί ° [ 元 件 符 號之說明】 5 原料供給: 管 5 »a、 5b 下端開口 7 貫通孔 8 丨 原料 13 24 傾斜部 21 半導體熔液 25 a ’ ' 25b 內面 26a X 26b 阻擋板 51 a ’ ‘5 lb 、51c 接受板 53 空間 54 支撐構件 57 彎曲部 58 傾斜部 [ 發 明 之 較佳實施例 ] 如 圖 1至圖3所 示 第 1 本 實 施 形 態之矽之上 拉 單 結 晶 裝 置 係與圖1 9 所 示 者 相 同 ， 符 號 3，5，1 1 1 2 及 2 1係分別表 示 以 規 定 速 度 迴 轉 驅動（參照 sa 頭 A ) 之 雙 層 坩堝，原料 供 給 管 外 坩 堝 y 內坩堝，及 半 導 體 熔 液 在 內坩堝1 2 形 成 複 數 之 上 述 貫 通孔7。 原 料 供給管5係 將 粒 狀 原 料 8 連 續 地供給外坩 堝 1 1 與 內 坩 堝 1 2間之半 導 體 熔 液 ( 在 本 例 爲矽熔液） 2 1 液 面 上 所 用 者。從原料 供 給 管 5 所 投 入 之 原料，係例 如 將 多 結 晶 矽 之 錠塊使用粉 碎 機 等 粉碎 而 成 爲 片狀者，或 從 氣 體 原 料 使 用 熱分解法澱 積 成 粒 狀 之 多 結 晶 矽之顆粒等 ， 而 視 其 需 要 添 加稱爲摻雜 物 之 添 加 元 素 之 硼 或磷等。 茲 就 本發明之特 徵 說 明 如 下 〇 原 料 供給管5係 由 室 間 2 所 支 撐 而 下垂成約略 呈 垂 直 〇 從 原 料 供給管5上 端 投 入 原 料 從 下 端開口 5 a 排 出 原 料 8 者 〇 如圖4 A及 圖 4 Β 所 示 ， 原 料 供給管5係 由 呈 直 管 而 做爲 剖面圓形狀 上 構 件 之 上 管 構 件 2 0，與在 上 管 構 件 2 0 下 端連接成一 體 ιΐϋ 做 爲 剖 面 長 方 形 狀之兩構件 之 下 管 構件2 3所構成，此原料供給管5係其橫剖面之一對長邊 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 (修正頁) 503265 A7 _____ B7 五、發明説明（18) 壁5b，5 c分別對向配置於內坩堝1 2及外坩堝1 1。 亦即，上述一對長邊壁5 b，5 c，係配置成對向於雙層 坩堝3之徑向。符號2 2係表示兩管構件20，2 3之接 縫（連接部）。按，上管構件2 0係貫通室間2被支撐之 部分。 於原料供給管5之下管構件2 3，在其橫剖面之一對 短邊壁5d，5e之內面25a ，25b ，朝上下方向互 相交錯地配置有複數則擋板26a，26b。亦即，互相 交錯地配設梯子狀之斜板2 6a，26b。 雖然各阻擋板26a，26b之傾斜角度0 (參照圖 5B)成爲45°程度，但是，並非限定於此。又裝設阻 擋板26a ，26b之節距係，爲了降低從下管構件23 之下端開口 5 a掉落之原料8速度爲目的，雖然愈爲下管 構件2 3下端變成愈小，但是，並非限於此。 並且，一對內面25a ，25b與阻擋板26a ， 26b先端之距離a (參照圖4B及圖5C)，係成爲9 m m程度，但是，並非限定於此。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 並且，互相交錯之阻擋板26a，26b先端部，雖 然互相重疊1 mm程度，但是，並非限定於此。但是，若 此重疊量太大時，恐怕會在原料供給管5內原料發生堵塞 〇 原料供給管5之內坩堝1 2側之側壁下端，係成爲將 從上述下端開口 5 a所排出之原料8，爲了掉落於外坩堝 1 1之側壁附近之半導體熔液2 1所需之傾斜部1 3。此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ ~ -21 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 503265 A7 ____ B7 五、發明説明（19) 傾斜部1 3係向外坩堝1 1側傾斜，而下端開口 5 a係位 於水平面上。 在原料供給管5內由於受到阻擋板2 6 a ，2 6 b充 分減速掉落之原料8，由於設在原料供給管5下端之傾斜 部1 3投入於外坩堝1 1側壁附近之半導體熔液2 1 ，結 果而言，將被投入於儘量離開內坩堝1 2之半導體熔液 21。按，從原料供給管5下端開口 5a掉落之原料8， 係暫且碰衝外坩堝1 1側壁之後投入於半導體熔液2 1。 藉此，所投入之原料8係由加熱器（沒有圖示）迅速地熔 解’並且，因投入所捲入導致之氣泡，由於內坩堝1 2之 貫通孔7而不容易摻混於內坩堝1 2內。結果而言，就可 儘量降低重排等所發生之晶格缺陷。 在上述第1實施形態，係將原料供給管5配置成其橫 剖面之一對長邊壁5 b，5 c分別對向於內坩堝1 2及外 坩堝11 ，並且，互相交錯之阻擋板26a ，26b裝設 於原料供給管5橫剖面一對之短邊壁5 d，5 e之內面 25a，25b。藉此，不僅可將原料供給管5，容易插 入於外坩堝1 1及內坩堝1 2間之狹窄空間，並且，也可 防止原料堵塞於原料供給管5內。按，不限於上述，也可 將原料供給管5配置成其橫剖面之一對短邊壁5 d，5 e 分別對向於內坩堝1 2及外坩堝1 1。 原料供給管5之傾斜部1 3之構成並非限於上述，例 如也可變成爲如圖6。圖6者係原料供給管5 0之內坩堝 (沒有圖示）側爲稍爲延長，而向外坩堝（沒有圖示）側 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇X297公釐） ---^------衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T -22 - 503265 A7 ______B7_ 五、發明説明（20) 彎曲而變成傾斜部2 4，下管構件2 3之下端開口 5 0 a 成傾斜之點，係與圖1至圖5者不同。 圖7係於圖4及圖6所示之原料供給管5，表示不具 有傾斜部之例者，此時，從原料供給管5掉落之原料8， 係對於雙層坩堝3之周方一併投入於半導體熔液2 1 ，而 由於對半導體熔液2 1容易發生向上述周方之流動，所以 較佳。 做爲上拉單結晶裝置雖然採用CMC Z法，但是，若 是雙層坩堝構造時，也可適用其他之單結晶構造方法。例 如，也可採用不施加磁場之連續充磁型C Z法（C C Z法 )° 茲說明本發明之其他複數之實施形態如下。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖8 A表示係本發明之第2實施形態。此第2實施形 態係在原料供給管5 5之下端開口 5 5 a更下側，裝設有 接受排出於此下端開口 5 5 a之原料4 0 (方便上以箭頭 表示）所用之接受板（傾斜部，原料撒布手段）51a。 接受板5 1 a係具有較下端開口 5 5 a更大之面積，而由 從原料供給管5 5下端延伸之4條撐條5 2加以固定，在 原料供給管5 5下端與接受板5 1 a之間，確保有較接受 板5 1 a周緣向外方排出原料4 0所用之空間5 3。又， 接受板5 1 a係在雙層坩堝3 (參照圖9 )之迴轉方向或 外坩堝1 1 (參照圖9 )之外周壁方向之至少一方配設成 傾斜。 在此原料供給管5 5之出口構造時，掉落原料供給管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS [α4規格（210X297公釐） " 一 23 - 503265 A7 _____B7__ 五、發明説明（21) 5 5內之原料4 0係全部由接受板5 1 a所接受，在此當 掉落速度減速之後，可從接受板5 1 a之周緣掉落向外方 撒布。此際，由於接受板5 1 a或堆積如上在其山之原料 4 0之作用，原料4 0將具有水平方向之投入分力，而將 撒布在較接受板5 1 a更廣範圍之外方。因此，由於掉落 速度之減少與撒布作用，幾乎不衝擊於半導體熔液中被投 入。 尤其，接受板5 1 a向雙層坩堝3 (參照圖9 )之迴 轉方向朝下傾斜時，與半導體熔液液面之移動方向相同方 向原料4 0邊跳動而與半導體熔液接觸，所以，接觸剎那 之衝擊爲少，又原料4 0之侵入深度也會變淺。其結果， 對於半導體熔液之影響會變小。又，若接受板5 1 a向外 坩堝1 1之外周壁側呈下降傾斜時，由於從離內坩堝1 2 最遠位置投入新的原料，所以，可將對於內坩堝1 2內之 半導體熔液之影響抑制爲最小限度。 按，如圖8 B所示，也可以使用彎曲之接受板5 1 b 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖9係表示本發明之第3實施形態。此第3實施形態 係將接受板5 1 c不用原料供給管5 5直接支撐，而與原 料供給管5 5另外裝設之支撐構件5 4所支撐。除此以外 之構造之構造係如圖8 A者相同。 如以上，在原料供給管55之下端新裝設有做爲原料 撒布手段之接受板51a (51b，51c)，所以，對 於從原料供給管5 5內掉落之原料4 0邊給與水平分力， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 - 503265 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（22) 就可在廣範圍撒布原料4 0。因此，就不會在半導體熔液 2 1中成塊之原料4 0會掉落，而可最低限地抑制原料投 入於半導體熔液21時之衝撃或熔液之局部性之溫度降低 等，而可去除阻礙半導體單結晶之健全成長要因之一。 又’原料撒布手段（傾斜部）因由接受板51a ( 5 1 b，5 1 c )所構成，所以，不僅可減少原料4 〇之 掉落速度’而且，將掉落下來之原料4 0對於半導體熔液 2 1之液面廣範圍加以撒布。其時，藉將接受板5]La ( 5 lb ’ 5 1 c)向特定方向（雙層坩堝3之迴轉方向或 外坩堝1 1之外周壁方向）傾斜，就可提高撒布效果。按 ，將接受板5 1 a由原料供給管5 5支撐時，並不特定裝 設接受板5 1 a之支持機構，而將接受板5 1 c使用其他 支持構件5 4支撐時，就可將成爲接受板5 1 c之支持構 造。 圖1 0係表示本發明之第4實施形態。在此第4實施 形態，係做爲原料撒布手段，在原料供給管5 6之下端部 裝設有向水平方向彎曲管路之彎曲部5 7，彎曲部5 7之 先端開口 5 6 a係，朝向雙層坩禍3之迴轉方向（箭頭A 方向）。 此構造係，從原料供給管5內掉落下來之原料4 0， 係因通過彎曲部5 7，而可減速速度，給與水平分力而撒 布於半導體熔液2 1之液面。原料4 0之跳出方向因與半 導體熔液2 1液面之移動方向相同，而與上述同樣，就可 期盼獲得高撒布效果。又，原料4 0之投入位置，由於離 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 、言 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-25 - 503265 A7 B7 五、發明説明（23) 開內坩堝1 2之外壁，所以，可抑制對於內坩堝1 2側半 導體熔液2 1之影響爲最低限度。 圖11係表示本發明之第5實施形態。此第5實施形 態’係做爲原料之撒布手段，在外坩堝1 1之外周壁 1 1 a上端，連結向外側斜上方傾斜之傾斜壁5 8，在此 傾斜壁5 8之上方對向配置原料供給管5 9之下端開口 5 9a。 從原料供給管5 9下端開口 5 9 a所排出之原料4 0 ’係碰衝傾斜壁5 8，而邊受到原料供給管5 8減速其速 度，而沿著傾斜壁5 8掉落，而掉落於半導體熔液2 1中 。此時，沿著傾斜壁5 8掉落時原料4 0因係向水平方向 移動，所以，接觸於半導體熔液2 1液面時將被廣範圍地 撒布，而衝撃會變小。又，原料之投入位置因係偏靠外坩 堝1 1之外周壁，所以，可對於內坩堝1 2側之半導體熔 液2 1之影響爲最低限度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如圖1 0所示，將原料撒布手段，由其雙層坩堝3之 迴轉方向之彎曲部5 7所構成時，或如圖1 1所示，由外 坩堝1 1上端之傾斜壁5 8構成時，就可達成構造之單純 化。 於上述第2至第5實施形態，原料供給管內之阻擋板 (沒有圖示）之構成，係與上述第1實施形態相同。 圖1 2係表示本發明之第6實施形態。按，第6實施 形態之上拉單結晶裝置，係大約改良圖2 1之先行技術之 上拉單結晶裝置1之原料供給裝置7 a而替代原料供給裝 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 26 - 503265 A7 ______ B7 五、發明説明（24) 置7 0者。其他之構成係與圖2 1者相同，雙層坩堝3係 由略呈半球狀之石英（S i 02 )製之外坩堝1 1 ，與豎 設於外坩堝11內之圓筒狀之石英（Si 02 )製之內 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 坩堝1 2所形成，在內坩堝1 2之側壁下部形成有複數個 連通內坩堝1 2內側與外側之貫通孔7。 雙層坩堝3係成由垂直豎設於室間2中央下部之軸 1 1 4上之基座1 1 5所載置，將軸1 1 4軸線做爲中心 在水平面上以規定角度迴轉之構成。並且，在此雙層坩堝 3內儲存有半導體熔液S c 2。 加熱器1 0 4係用來做爲半導體原料粉碎多結晶半導 體團塊之原料或粒狀半導體原料S c 1在外坩堝1 1內加 熱，熔解，所產生之半導體熔液S c 2者，在本實施形態 係使用電阻加熱器。又，在加熱器1 0 4之周圍，設有保 溫用之熱遮蔽1 6。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 做爲上述粒狀半導體原料Sc 1 ，係例如，較佳地使 用從氣體原料使用熱分解法澱積成粒狀之多結晶矽之顆粒 ，爲了將成長軸方向之電阻保持一定視其需要再添加硼（ B )(製造p型矽單結晶時）或磷（P)(製造η型矽單 結晶時）等之所謂摻雜物S c 1 2之元素。 按，原料供給裝置7 0，係由儲存粒狀半導體原料 Scl ，摻雜物Sc2而供給其粒狀半導體原料Scl ’ 摻雜物S c 2之儲存供給機7 1，與將由儲存供給機7 1 所供給之粒狀半導體原料S c 1，摻雜物S c 2使其自然 流下，而供給於雙層坩堝3之原料供給管8 0所構成° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27 - 503265 A7 B7 五、發明説明（25) 儲存供給機7 1係具有；儲存粒狀半導體原料Sc 1 而藉微小振動將適量之粒狀半導體原料S c 1連續供給之 粒狀原料儲存供給機7 2，與控制此粒狀原料儲存供給機 7 2之粒狀半導體原料S c 1供給之控制器7 3，與儲存 摻雜物S c 1 2將適量間歇性地適當供給之摻雜物儲存供 給器7 4，控制此摻雜物儲存供給器7 4之摻雜物 S c 1 2供給之控制器7 5，而接受從粒狀原料儲存供給 機7 2所供給之粒狀半導體原料S c 1與摻雜物儲存供給 器7 4所供給之摻雜物S c 1 2使其流下之戽斗7 6。 原料供給管8 0係由；由連接於戽斗7 6之排出口之 石英所構成之上部管8 1，與貫通室間2蓋部而朝向雙層 坩堝3之外坩堝1 1內之內坩堝1 2外側所配置之石英所 構成之下部管8 2，與配置於上部管8 1與下部管8 2之 間’而具有連通連接其間之可撓性之可撓管8 3所構成。 此可撓管8 3成爲原料供給管8 0之可撓部，在本實施形 態之可撓管8 3係使用具有可撓性之鐵弗龍（teflon)管 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 茲就使用上述上拉單結晶裝置1 0 0來形成半導體單 結晶s C 3之方法說明如下。 首先，做爲半導體原料將粉碎多結晶半導體團塊之原 料放入於外坩堝11，而將室間2內使用真空泵等排氣變 成真空狀態。 接著，在室間2內導入做爲環境氣體之氬（A r )等 之鈍氣’而將軸1 1 4以軸線做爲中心以定角速度在水平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -28 - 503265 A7 B7 五、發明説明（26) 面上迴轉，藉此將外坩渦1 1以定角速度迴轉，通電於加 熱器1 0 4，將外坩堝1 1內之原料加熱到單結晶成長溫 度以上之溫度，而熔解此原料做爲半導體熔液Sc2。 當原料全部變成半導體熔液S c 2之後，將內坩堝 1 2載置於外坩堝1 1內以獲得雙層坩堝3。其後，調整 加熱器1 0 4之電力將半導體熔液S c 2之中央液面附近 保持爲單結晶成長溫度，而由上拉單結晶機構6之上拉軸 6 a所吊掛之種子結晶S c 4馴服於半導體熔液s c 2之 後，將此種子結晶S c 4向垂直方向拉上，而將此種子結 晶S c 4做爲核成長爲半導體單結晶S c 3。在此係將種 子結晶S c 4加以無重排化之後，將此單結晶之口徑慢慢 地變成大口徑之後使其變成規定直徑之半導體單結晶 S c 3 〇 按，於此結晶成長過程，首先，藉控制原料供給裝置 70之控制器73，75，依據從粒狀原料儲存供給機 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 2之半導體單結晶Sc 3之成長量（上拉量），連續地 將粒狀半導體原料S c 1供給戽斗7 6，同時，從摻雜物 儲存供給器7 4將定量之摻雜物S c 1 2間歇性地供給戽 斗76。於是，摻混粒狀半導體原料Scl與摻雜物 S c 1 2，而流下原料供給管80，進入於外坩堝1 1內 之內坩堝1 2之外側。此粒狀半導體原料S c 1係在外坩 堝1 1內之內坩堝1 2外側熔解而流經連通孔1 3而連續 地供給內坩堝1 2內側。 在本實施形態，由於將供給此粒狀半導體原料S c 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29 - 503265 A7 __B7 五、發明説明（27) 之儲存供給機7 1與雙層坩堝3間之原料供給管8 0之一 部分使用可撓管8 3，所以，將儲存供給機7 1對於雙層 坩堝3做相對性移動，而將對於雙層坩堝3之儲存供給機 7 1之相對高度變化成例如圖1 2中之假想線（二點鏈線 )所示，就可容易調整從儲存供給機7 1到雙層坩堝3之 粒狀半導體原料S c 1之流下時間及雙層坩堝3之流出速 度。又，如圖1 2中之假想線所示藉原料供給管8 0之可 撓管8 3之下部鬆弛，在其下部就可急速地降低粒狀半導 體原料S c 1之流下速度，所以，與先行技術例（圖2 1 )做比較不必降低粒狀半導體原料S c 1之流下時間就可 降低流出速度。 因此，此粒狀半導體原料S c 1之供給，係不至於使 儲存於雙層坩堝3之半導體熔液S c 2液面起波浪，而與 先行技術例（圖2 1 )做比較依據半導體單結晶S c 3之 成長量（上拉量）可用更適當之時間供給粒狀半導體原料 S c 1。如以上，就可形成結晶性高之半導體單結晶 S c 3 ° 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 3係表示本發明之第7實施形態，在此實施形態 ，係替代上述第6實施形態之原料供給管8 0之可撓管 8 3，而如圖1 3所示，將彎曲自如地連接之一對不撓管 91 ，92，配置於上部管81與下部管8 2之間，而將 一方之不撓管9 1彎曲自如地連通連接於上部管8 1 ，將 另方之不撓管9 2連通連接於下部管8 2。並且，在不撓 管91與上部管8 1之間形成彎曲部9 3，同時，在一對 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30 - 503265 A7 B7 五、發明説明（28) 不撓管9 1 ，92之間形成彎曲部9 4之構成者。彎曲部 9 3 ’ 9 4係由鐵弗龍軟管或尼龍軟管等之可撓管形成較 佳，亦可將此可撓管將其上端連接於上部管8 1 ，而將中 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 間部插通於不撓管9 1 ，9 2內部，將下端連接於下部管 8 2之構成。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在此構成之原料供給管9 0，係將彎曲部9 4做爲中 心而將儲存供給機7 1對於雙層坩堝3做相對性之迴轉移 動，就可變化對於雙層坩堝3之儲存供給機7 1之相對高 度，所以，可容易調整從儲存供給機7 1到雙層坩堝3之 粒狀半導體原料S c 1之流下時間及對於雙層坩堝3之流 出速度。又，藉從原料供給管9 0之彎曲部9 4對於上部 側之不撓管9 1傾斜，將較其彎曲部9 4更下部側之不撓 管9 2之傾斜變成和緩，就可在其下部側之不撓管9 2將 粒狀半導體原料S c 1之流下速度急速地降低，所以，與 先行技術例（圖2 1 )做比較不必降低半導體原料S c 1 之流下時間就可降低流出速度。因此，就可發揮與圖1 2 之實施形態同樣之效果。又，由於在不撓管9 1與上部管 8 1之間形成彎曲部9 3，所以，可將儲存供給機7 1之 機軸保持爲垂直之狀態下移動。按，下部側之不撓管9 2 與下部管8 2之間設置彎曲部也使其下部側之不撓管9 2 之傾斜變化自如之構成時，更可將粒狀半導體原料S c 1 之流下速度之調整變成容易且自如。 替代粒狀半導體原料S c 1之多結晶矽顆粒也可使用 鎵砷（GaAs)，亦即，從鎵砷之熔液上拉鎵砷單結晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 一 31 - 503265 A7 B7 五、發明説明（29) ’而該時之顆粒原料也使用鎵砷。此時，摻雜物S c 1 2 就使用鋅（Ζ η)或矽（S i )等。又，雖然構成爲連續 地供給粒狀半導體原料S c 1 ，但是，也可構成爲將粒狀 半導體原料S c 1間歇性地供給。例如，直到雙層坩堝3 內之半導體熔液S c 2之液位變成規定高度以下爲止不進 行粒狀半導體原料s c 1之填充，而當半導體熔液s c 2 之液位變成規定下限液位以下時，填充粒狀半導體原料 S c 1使半導體熔液s c 2之液位變成規定之基準液位。 圖14係表示本發明之第8實施形態之供給管繫止部 (供給管扣合具）一實施形態之正面圖。本實施形態之上 拉單結晶裝置3 0 〇，係於圖2 3之先行技術之上拉單結 晶裝置1 ，將供給管扣合具2 2 5經過改良而以圖1 4所 示供給管扣合具替代，而改良圖2 2及圖2 3之室間 2 0 6之蓋部2 2 2及其供給管導入部2 2 3之圖1 4之 室間306之蓋部322及供給管導入部323，而做爲 上拉單結晶裝置3 0 0者。所以，對於同一構件標示了同 一符號，而從略其說明。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如圖1 4所示，供給扣合具3 5 0係，如圖1 6所示 係由平面視外形爲橢圓形狀之本體3 6 0，與具有本體 360所嵌合之嵌合孔371之本體支持部370，與設 於本體360之帽蓋380所構成。 本體支持部3 70係由；形成嵌合孔3 7 1之圖1 8 所示平面視橢圓形狀之內筒3 7 2，與同心狀地配置於此 內筒3 7 2之周圍，在內筒3 7 2之周圍形成冷卻液流通 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - 32 - 503265 A7 B7 五、發明説明（3〇) 路R1之外筒373，與封閉內筒372與外筒373之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 間之冷卻液流通路R 1下端，同時，在供給管導入部 323螺扣螺栓之環狀下板376，與設於內筒372與 外筒3 7 3之間，而隔開冷卻液流通路R 1之隔開板 3 7 7，與如圖1 8所示，分別形成於外筒3 7 3之隔開 板3 7 7爲界在其一方與他方，做爲冷卻液例如將冷卻水 導入於冷卻液流通路R 1之冷卻液入口 3 7 8及從其冷卻 液流通路R 1排出冷卻水之冷卻液出口 3 7 9所構成。 又，本實施形態係如圖1 7所示，室間3 0 6之蓋部 3 2 2爲在其內部形成爲冷卻液流通孔R 2之雙層板構造 ，其冷卻液流通孔R 2，係循環供給管導入部3 2 3之供 給管導入孔3 2 3 a周圍所形成。嵌合於供給管3 7 1之 本體360，係由上端面323b所支撐。 本體3 6 0係如圖1 5所示，在靠一端（亦即偏靠圖 15左邊）位置，具有向上下貫通之繋止孔361 ，繫止 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 孔3 6 1係如圖1 6所示成爲平面視圓形。如圖1 5所示 ，繫止孔3 6 1孔壁之下部3 6 1 a係其口徑受到縮徑， 而在其推拔狀之高低差部，形成有向上方之繫止面3 6 1 b。在繫止孔361，如圖14所示插通嵌合內設管 308之上端部308b，其上端部308b之繫止面 308c，係被載置繋止於繫止孔361孔壁之繫止面 3 6 1 a ° 又，本體3 6 0係如圖1 5所示，在靠他端（亦即圖 15靠右）位置，上下地貫通形成插通孔362，插通孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -33 - 503265 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（31) 3 6 2係如圖1 6所示，平面視成爲圓形形狀，將圖1 4 之內設管3 0 8之上端部3 0 8 b從下方插通能夠突出於 上方具有較上端部3 0 8 b外周面口徑更大之口徑。又， 在插通孔3 6 2之孔壁之上端周緣形成有環狀凹部 3 6 2 a 〇 並且，如圖1 6所示，本體3 6 0係連通插通孔 3 6 2與繫止孔3 6 1之間，形成有貫通上下（亦即，圖 16紙面直交之方向）之連絡孔363，此連絡孔363 之寬度D，係較圖14之內設管308之上端部308b 外周面之口徑更狹窄，形成爲內設管3 0 8之上端部 3 0 8 b之正下方之中間部3 0 8 b外周面之口徑更寬。 帽蓋3 8 0係由；嵌合於插通孔3 6 2之圓筒部 381 ，與固設於圓筒部381上端，而將其周緣嵌合於 嵌合凹部3 6 2 a之圓板部3 8 2所構成。 上拉單結晶裝置3 0 0因係具有如上之構成，所以， 若欲將原料供給管3 0 7之內設管3 0 8配置安裝於室間 3 0 6內時，透過圖1 4所示設於蓋部3 2 2之供給管導 入部3 2 3之供給管扣合具3 5 0之本體3 6 0之插通孔 362，將內設管308之上端部308b突出於本體 360之上方。於是，在插通孔362，配置有內設管 3 0 8上端部3 0 8 b正下方被縮徑之中間部3 0 8 d。 此中間部3 0 8 d係與上端部3 0 8 b相較受到縮徑所以 可往來於連絡孔3 6 3。於是，將內設管3 0 8透過連絡 管3 6 3在繫止孔3 6 1做水平移動之後，下降內設管 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34 - 503265 A7 B7 五、發明説明（32) 308，而將內設管308之上端部308b嵌合於繫止 孔361 ，並且，將上端部308b外面之繫止面 3 0 8 c載置扣合於繫止孔3 6 1之繫止面3 6 1 b。並 且’對於變空之插通孔362嵌合帽蓋380，來防止內 設管3 0 8在插通孔3 6 2之移動。藉此，就可安裝內設 管308。閉合蓋部322 ，同時，將內設管308插通 於導件231 (參照圖22)而配置於室間306之容器 本體（沒有圖示）內。藉此，本實施形態係如圖23及圖 2 4所示之先行技術將一對分割模2 2 6，2 2 7如形成 繋止孔2 2 8互相對準同時可省略嵌合於分割模支持部 2 2 9之嵌合孔2 2 9 a之麻煩作業，所以，可容易且迅 速地進行內設管3 0 8之安裝。 按’如圖1 4所示，本體3 6 0係對於本體支持部 3 7 0之嵌合孔3 71可向上方脫離自如，所以暫且脫離 本體360，將內設管308之上端部308b透過嵌合 孔3 7 1突出於本體支持部3 7 0上方之狀態，也可以將 本體3 6 0之插通孔3 6 2通過內設管3 0 8之上端部 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 0 8 b而透過連絡孔3 6 3移動至繫止孔3 6 1之後， 連同其內設管3 0 8之上端部3 0 8 b將本體3 6 0嵌合 於本體支持部3 7 0之嵌合孔3 7 1。 茲將圖2 2所示之雙層坩堝1 〇 3更換爲更大直徑時 ’將導件2 3 1之位置變更至從軸線CT脫離之位置時， 就如以下簡便地將內設管3 0 8下端位置，對應於所更換 之雙層坩堝103 (參照圖22)可從軸線CT脫離。亦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - 35 - 503265 A7 ______B7 五、發明説明（犯） 即，首先，將圖1 4之本體3 6 0從本體支持部3 7 0之 嵌合孔3 7 1向上方脫離，而將本體3 6 0向水平迴轉 180度。此際，本體360係橢圓形，所以，即使將本 體3 6 0向水平迴轉1 8 0度其外形不會發生變形。因此 ，在此狀態下，可再次嵌合於嵌合孔371。因而，本體 6 3 0之繫止孔3 6 1係會向遠離上述軸線CT之位置， 若將繫止孔3 6 1嵌合繫止內設管3 0 8之上端部時，就 可容易將內設管3 0 8離開軸線CT設置。又，以此相反 操作，就可容易將內設管3 0 8靠近軸線CT設置。因此 ，由於可較先行技術更簡便地將內設管3 0 8配置安裝於 適當位置，所以，更容易更換雙層坩堝103(參照圖 2 2 )之更換。 又，在半導體單結晶S c 3之成長時，從圖1 8所示 本體支持部3 7 0之冷卻液入口 3 7 8導入冷卻水，而循 環嵌合孔3 7 1周圍之冷卻液流通路R 1而從冷卻液出口 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 7 9排出，就可如圖1 4所示經由嵌合於嵌合孔3 7 1 之本體3 6 0，可防止嵌合繫止於其本體3 6 0之繋止孔 361之內設管308上端部308b之過熱。因此，可 防止內設管3 0 8之劣化，甚至達成其長壽命化。又，對 於蓋部3 2 2及其供給管導入部3 2 3之冷卻液流通孔 R 2流通冷卻水，就可防止其蓋部3 2 2及其供給管導入 部323之過熱，所以，可防止蓋部322及供給管導入 部3 2 3之劣化，甚至達成長壽命化。 按，在第3實施形態，做爲供給管繫止部，裝設了本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -36 - 503265 A7 _______B7 五、發明説明（34) 體3 6 0與本體支持部3 7 0可裝卸自如之供給管繫止具 350 ’但是’此供給管繫止具350係不僅將其本體 3 6 0與本體支持部3 7 0固設成一體，並且，對於蓋部 3 2 2之供給管導入部3 2 3固設成一體構成之實施形態 也包含於本發明。 又’本體3 0外形之平面形狀及嵌合孔3 7 1之平面 形狀構成爲圓形時，則本體3 6 〇係，對於嵌合孔3 7 1 變成迴轉自如，所以，可將本體3 6 0之繫止孔3 6 1之 位置，從雙層坩堝103(參照圖22)之中心側向周緣 側連續地移動調整。若從調整距離脫離時，就如圖2 6之 內設管2 1 8，也可使用從繫止部2 1 8 a與供給部 2 18b之軸線偏離之內設管。 於上述第6實施形態至第8實施形態，原料供給管內 之阻擋板（沒有圖示）之構成，係與上述第1實施形態相 同，而設於原料供給管下方之傾斜部（沒有圖示）之構造 ，也與第1至第5實施形態之任一者相同。 -------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 m #X 1 H3 弟85113050號專利申請案 申請專利範圍修正本 1 „ ^ ^ (91 年 6 月 6 曰 .種亡拉單結晶裝置’其特徵為備有：氣密容器，舆 仗上述乳密容器上部下垂，配設成從其下端開口 對於上料網内《半導體溶液中可投入粒狀原料之原 ;斗ί、、α S，該原料供給官之橫剖面係由一對長邊壁以 及對短邊壁而$，而該一對長邊壁為對於上述外坩 堝及上述内坩堝配置成分別成對向，在該原料供給管 橫剖面之-對短邊壁内側面，上下方向互相交錯地裝 2將上述原料供給管内掉落之上述原料衝突而將其掉 落速度減速所需之複數阻擋板；以及 設於上述原料供給管下方，將從上述原料供給管 之上述下端開口排出之上述原料掉落於上述坩堝侧壁 附近之上述半導體炼液所用之傾斜部。 2. 根據申請專利範圍第i項之上拉單結晶裝置，其中上 述坩堝係由互相連通之外坩堝及内坩堝所構成，上述 原料供給管係將從其下端開口排出之上述原料，投入 於上述外坩堝與上述内坩堝之間且上述外坩堝之側壁 附近之半導體炼液中者。 3. 根據申請專利範圍第2項之上拉單結晶裝置，其令上 述傾斜部係，傾斜於上述原料供給管之上述内坩堝側 之下端裝設者。 4. 根據申請專利範圍第1項之上拉單結晶裝置，於較上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21G X 297公爱) 38737 H3 述原料供給管之下端開口更下側設有接受從上述 開 〇 4 TTT ^ 出之原料之傾斜之接受板，而在上述原料供給 y下端與上述接受板之間，確保有從上述接受板周緣 向外方排出原料所需之空間，並且上述傾斜部之係藉 對於掉洛上述原料供給管内之原料，給與水平投入分 力，將此原料對於上述半導體熔液之液面撒布之 撒布手段。 Μ 5·根據申晴專利範圍第4項之上拉單結晶裝置，其中上 述接受板為對於上述雙層坩堝之迴轉方向或上述外坩 堝之外周壁方向之至少一方成下坡傾斜。 6. =據申請專利範圍第4項之上拉單結晶裝置，其中上 述接受板為由設於上述原料供給管先端之撐條加以 撐。 -又 7. 根據申請專利範圍第5項之上拉單結晶裝置，其中上 述接受板為由設於上述原料供給管先端之撐條加 撐。 /、 又 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 8. 根據申請專利範圍第7項之上拉單結晶裝置，其中上 述接受板為與上述原料供給管另外裝設之支撐構件所 支撐。 9·根據申請專利範圍第5項之上拉單結晶裝置其中上 述接受板為與上述原料供給管另外裝設之支撐構件所 支撐。 10·根據申請專利範圍第4項之上拉單結晶裝置，其中上 述傾斜之接受板，係裝設於上述原料供給管下端部， i紙張用中國國家標準（CNS) Α4規格d_x 297&f---- 2 38737 H3 而是向水平方向彎曲管路 端開口係朝向上述雙層掛瑪::二…曲部之先 η.根據申請專利範圍第4項之上拉… 述傾斜之接受板，係設於上述㈣二置壁:中上 =外側斜上方傾斜之傾斜管，在上述傾:方 對向布上述原料供給管之下端開口。 方 12::=r第1項之上拉單結晶裝置…備 2存上述原料而將其原料供給上述原料供給管之儲 存仏給機，上述原料供給管係具有可撓部。 13·根據中請專利範圍第12項之上拉單結晶裝置， 述原料供給管係替代上述可撓部面具有彎曲自如之彎 曲部。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 Μ·根據申請專利範圍第i項之上拉單結晶裝置，盆中上 述原料供給管係具有貫通上述氣密容器之蓋部者，上 述原料供給管係配置於上述氣密容器内，而由被擴徑 端部外面下端之繫止面所繫止之内設管，在上述 乳密容器之蓋部，形成有導入上述内設管之供給管導 ^在上述供給管導入部，在上述供給管導入部具 有插通上述内設管加以繫止之繫止管，並且，在其2 壁形成有向上方之繫止面之供給管繫止部，並且，在 上述供給管繫止部，係鄰接配置於上述繫止孔，並且， 貫通形成插通上述内設管之上端部之插通孔，並且， 在上述插通孔與上述繫止孔之間，形成有將上述内設 管從上述插通孔向上述繁止管移動之連絡管。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公爱） 38737 503265 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 15.根據申請專利範圍第14項之上拉單結晶裝置，其中上 述供給管繫止部係由：具有上述繫止管，上述插通孔 ^上述連絡孔之本體，與嵌合該本體支撐之本體支撐 邛所構成，上述本體與上述本體支撐部，係構成為上 述本體對於上述本體支撐部將上述繫止孔之位置變更 為二種以上所裝設之形狀。 16·根據申請專利範圍第14項之上拉單結晶裝置，其中上 述供給管繫止部係，形成有流通冷卻液之冷卻液流通 路。 17·根據申請專利範圍第1 5項之上拉單結晶裝置’其中上 述供給官繫止部係，形成有流通冷卻液之冷卻液流通 路。 38737 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 4