JP2003002779A - Raw material feeding device for single crystal pulling vessel and method for feeding raw material - Google Patents
Raw material feeding device for single crystal pulling vessel and method for feeding raw materialInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法（チョクラ
ルスキー法）などを用いて単結晶シリコンなどの単結晶
半導体を引き上げる単結晶引上げ用容器内へ、多結晶の
原料を供給する装置および方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for supplying a polycrystalline raw material into a container for pulling a single crystal which pulls a single crystal semiconductor such as single crystal silicon by using the CZ method (Czochralski method) and the like. It is about the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】単結
晶引上げ用容器つまりＣＺ炉内には石英るつぼが設けら
れている。この石英るつぼ内で多結晶シリコン（Ｓi）
が加熱され溶融される。溶融が安定化すると、引上げ機
構によって石英るつぼ内のシリコン融液から単結晶シリ
コンが引き上げられる。2. Description of the Related Art A quartz crucible is provided in a container for pulling a single crystal, that is, in a CZ furnace. In this quartz crucible, polycrystalline silicon (Si)
Is heated and melted. When the melting is stabilized, the pulling mechanism pulls the single crystal silicon from the silicon melt in the quartz crucible.
【０００３】ここで偏析によって、いわゆる「酸素歯抜
け不良」が発生することがあり、このためには石英るつ
ぼ内に多結晶シリコンの原料を追加供給する必要があ
る。また石英るつぼ内に多結晶シリコンの原料を追加供
給することで、石英るつぼ１個当たりで製造される単結
晶シリコンの量を増やすことができ、製造コストを低減
させることができる。Here, so-called "defective occlusion of teeth" may occur due to segregation. For this purpose, it is necessary to additionally supply the raw material of polycrystalline silicon into the quartz crucible. Further, by additionally supplying the raw material of polycrystalline silicon into the quartz crucible, the amount of single crystal silicon produced per quartz crucible can be increased, and the production cost can be reduced.
【０００４】追加供給用の多結晶シリコン原料は、多結
晶シリコンを破砕したり、粒状に精製して得られるもの
であり、破砕（粉砕）ナゲットあるいは粒状ナゲットと
呼ばれる。破砕ナゲットは直径が約２〜３ｃｍ程度の破
砕片であり、粒状ナゲットは直径が約２〜３ｍｍ程度の
粒状物である。これらナゲットはホッパに予め投入され
ており、ホッパから供給管を介してＣＺ炉内の石英るつ
ぼ内に供給される。The polycrystalline silicon raw material for additional supply is obtained by crushing polycrystalline silicon or refining it into particles, and is called crushed (crushed) nugget or granular nugget. The crushed nugget is a crushed piece having a diameter of about 2-3 cm, and the granular nugget is a granular material having a diameter of about 2-3 mm. These nuggets have been put into the hopper in advance, and are supplied from the hopper into the quartz crucible in the CZ furnace through the supply pipe.
【０００５】また多結晶シリコン原料の供給方法には、
以下の方法がある。In addition, as a method of supplying the polycrystalline silicon raw material,
There are the following methods.
【０００６】１）リチャージ
この方法は、単結晶シリコンのインゴットを１本引き上
げる毎に、石英るつぼ内に多結晶シリコン原料を追加供
給するというものである。追加供給後に単結晶シリコン
の引上げを繰り返す。この方法によれば単結晶シリコン
のインゴットを取り出す毎にＣＺ炉を外気に開放して清
掃することはないので、ＣＺ炉内の石英るつぼに、温度
変化による熱応力が加わることはない。このため石英る
つぼの耐久性が向上し１個の石英るつぼで２〜３本の単
結晶シリコンを製造することができ、製造コストが低減
する。1) Recharge In this method, a polycrystalline silicon raw material is additionally supplied into the quartz crucible every time when one ingot of single crystal silicon is pulled up. After additional supply, pulling of single crystal silicon is repeated. According to this method, the CZ furnace is not opened to the outside air and cleaned every time the single crystal silicon ingot is taken out, and therefore, the quartz crucible in the CZ furnace is not subjected to thermal stress due to temperature change. For this reason, the durability of the quartz crucible is improved, and two or three single crystal silicon can be manufactured with one quartz crucible, and the manufacturing cost is reduced.
【０００７】２）連続チャージ
この方法は、単結晶シリコンを引上げながら石英るつぼ
内に多結晶シリコン原料を追加供給するというものであ
る。連続チャージの場合には、１本の単結晶シリコンを
引上げＣＺ炉外へ単結晶シリコンを取り出して１回の操
業が終了すると、その後にＣＺ炉を分解して炉内を清掃
し再度炉を組み立てる必要がある。2) Continuous charging This method is to additionally supply the polycrystalline silicon raw material into the quartz crucible while pulling up the single crystal silicon. In the case of continuous charging, one single crystal silicon is pulled out, the single crystal silicon is taken out of the CZ furnace, and once one operation is completed, the CZ furnace is disassembled after that, the inside of the furnace is cleaned, and the furnace is reassembled. There is a need.
【０００８】３）追いチャージ
この方法は、石英るつぼ内に多結晶シリコン原料を供給
して加熱、溶融した溶かした後に更に多結晶シリコン原
料を追加供給するというものである。追いチャージで
は、溶液が減少する前に予め原料を追加供給する。3) Additional charge This method is to supply a polycrystalline silicon raw material into a quartz crucible, heat and melt it to melt it, and then additionally supply the polycrystalline silicon raw material. In the additional charge, raw materials are additionally supplied in advance before the solution decreases.
【０００９】連続チャージを前提として原料供給を行う
装置に関する発明は、たとえば特開平３−２３２８６号
公報、特開平９−１７５８８３号公報に開示されてい
る。Inventions relating to an apparatus for supplying raw materials on the premise of continuous charging are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-23286 and 9-175883.
【００１０】これら公報には、供給管を、ホッパ側の部
分と、ＣＺ炉側の部分とに分割し、このＣＺ路側の一部
の供給管をＣＺ炉に予め固定しておき、原料供給時に、
ホッパ側の一部の供給管を、ＣＺ炉側の一部の供給管に
接続するという発明が記載されている。In these publications, the supply pipe is divided into a hopper-side part and a CZ furnace-side part, and a part of the CZ road-side supply pipe is fixed in advance to the CZ furnace to supply the raw material. ,
The invention is described in which a part of the supply pipe on the hopper side is connected to a part of the supply pipe on the CZ furnace side.
【００１１】しかし上記公報記載の発明によれば、供給
管の一部がＣＺ炉に固定されているため、操業終了後に
ＣＺ炉を分解、清掃、組立する作業を行う際に、その供
給管が障害になる。このためＣＺ炉の分解、清掃、組立
作業が煩雑になり作業効率が損なわれるおそれがある。According to the invention described in the above publication, however, a part of the supply pipe is fixed to the CZ furnace. Therefore, when the work of disassembling, cleaning and assembling the CZ furnace after the operation is completed, the supply pipe is It becomes an obstacle. Therefore, the disassembly, cleaning, and assembling work of the CZ furnace become complicated, and the work efficiency may be impaired.
【００１２】また上記公報記載の発明によれば、供給管
の一部をＣＺ炉に予め固定しておく必要があるため、Ｃ
Ｚ炉が多種類、多数ある場合には、ＣＺ炉の種類毎にそ
れに適合した供給管を用意したりＣＺ炉の個数分の供給
管を用意したりする手間がかかるとともに、複数のＣＺ
炉すべてに供給管を固定する作業が必要になる。このた
めＣＺ炉の製造、開発に要する投資額が大きくなった
り、ＣＺ炉の改造に要する追加投資額が大きくなり、製
造コストが大幅に上昇する。また上記公報記載の発明に
よれば、供給管の一部がＣＺ炉に固定されているため、
供給管の先端位置と石英るつぼの融液表面との位置関係
を調整することができない。Further, according to the invention described in the above publication, it is necessary to fix a part of the supply pipe to the CZ furnace in advance.
When there are many types of Z furnaces, it is time-consuming to prepare supply pipes suitable for each type of CZ furnaces and supply pipes for the number of CZ furnaces.
It is necessary to fix the supply pipe to all the furnaces. Therefore, the amount of investment required for manufacturing and developing the CZ furnace increases, and the amount of additional investment required for modifying the CZ furnace also increases, resulting in a significant increase in manufacturing cost. Further, according to the invention described in the above publication, since a part of the supply pipe is fixed to the CZ furnace,
It is not possible to adjust the positional relationship between the tip position of the supply pipe and the melt surface of the quartz crucible.
【００１３】ここに、ホットゾーンの種類や引上げ条件
に応じて融液表面の高さが変化することがある。供給管
の先端位置と石英るつぼの融液表面との位置関係を調整
することができれば、ホットゾーンの種類や引上げ条件
に応じた適切な高さに供給管先端を位置させることがで
きる。Here, the height of the melt surface may change depending on the type of hot zone and pulling conditions. If the positional relationship between the tip position of the supply tube and the melt surface of the quartz crucible can be adjusted, the tip of the supply tube can be positioned at an appropriate height according to the type of hot zone and pulling conditions.
【００１４】また供給管の先端位置と石英るつぼの融液
表面との位置関係を調整できないと、多結晶シリコンの
ナゲットが融液に落下する場所、距離によっては、融液
表面で飛散して液滴が炉内に付着、堆積することがあ
る。炉内に付着、堆積した多結晶シリコンが落下して、
引上げ成長中のインゴットに付着すると、単結晶を有転
移化させ結晶欠陥を生じさせ単結晶シリコンの品質を低
下させるおそれある。If the positional relationship between the tip position of the supply pipe and the surface of the melt of the quartz crucible cannot be adjusted, the polycrystalline silicon nugget may scatter on the surface of the melt depending on the place and distance where it falls into the melt. Droplets may adhere and accumulate in the furnace. Polycrystalline silicon attached and deposited in the furnace falls,
If it adheres to the ingot during the pull-up growth, it may cause the single crystal to become dislocation and cause crystal defects, thus deteriorating the quality of the single crystal silicon.
【００１５】なお特公平６−１１６８０号公報（特開昭
６１−１３２５８５号公報）には、ＣＺ炉にガイドを固
定しこのガイドに沿って投入管（供給管）の先端を、石
英るつぼに対して相対的に移動させるという発明が記載
されている。しかし投入管はガイドとともにＣＺ炉に固
定されているため、上述した分解、清掃、組立作業時の
作業効率の低下は避けられない。In Japanese Patent Publication No. 6-11680 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-132585), a guide is fixed to a CZ furnace, and the tip of a charging pipe (supply pipe) is attached to the quartz crucible along the guide. The invention has been described in which it is moved relative to each other. However, since the charging pipe is fixed to the CZ furnace together with the guide, the above-mentioned decrease in work efficiency at the time of disassembly, cleaning, and assembly work cannot be avoided.
【００１６】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、ＣＺ炉の分解、清掃、組立作業時の作業効率
を損なうことなく、またＣＺ炉の製造コストを上昇させ
ることなく、また単結晶シリコンの品質を低下させるこ
となく、多結晶シリコン原料を供給できるようにするこ
とを第１の解決課題とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not impair the work efficiency of disassembling, cleaning, and assembling the CZ furnace, and does not increase the manufacturing cost of the CZ furnace, and the single crystal. A first problem to be solved is to be able to supply a polycrystalline silicon raw material without deteriorating the quality of silicon.
【００１７】ところでＣＺ法によるプロセスは概略する
と、溶融、溶融安定化、引上げ、冷却、取り出しの各工
程からなる。By the way, the process according to the CZ method is roughly composed of melting, melting stabilization, pulling, cooling, and taking out steps.
【００１８】リチャージによる方法で多結晶シリコン原
料を供給する場合には、単結晶シリコンの引き上げを終
了してからつぎの単結晶シリコンの引上げを開始するま
での時間を短くすることが作業効率を向上させる上で重
要である。When supplying the polycrystalline silicon raw material by the method of recharging, it is possible to improve the work efficiency by shortening the time from the completion of the pulling of the single crystal silicon to the start of the next pulling of the single crystal silicon. It is important in making it happen.
【００１９】ここに従来の技術水準を示す文献として、
特開平１−１４８７７９号公報、特開平８−１４３３９
２号公報がある。上記特開平１−１４８７７９号公報に
は、単結晶シリコンをＣＺ炉から取り出した後に多結晶
シリコン原料を追加供給するという発明が記載されてい
る。また上記特開平８−１４３３９２号公報には、多結
晶シリコン原料の追加供給と単結晶シリコンの取り出し
を並行して行うという発明が記載されている。Here, as a document showing the conventional state of the art,
JP-A-1-148779, JP-A-8-14339
There is No. 2 publication. The above-mentioned JP-A-1-148779 describes an invention in which single crystal silicon is taken out from a CZ furnace and then a polycrystalline silicon raw material is additionally supplied. Further, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-143392 describes an invention in which additional supply of polycrystalline silicon raw material and extraction of single crystal silicon are performed in parallel.
【００２０】本発明はリチャージによる方法で多結晶シ
リコン原料を供給する際に、サイクルタイムを短縮し作
業効率を向上させることを第２の解決課題とするもので
ある。A second object of the present invention is to shorten the cycle time and improve the work efficiency when supplying the polycrystalline silicon raw material by the recharging method.
【００２１】ところで多結晶シリコン原料の供給の仕方
によっては、単結晶シリコンの品質等に以下のような影
響を与えるため以下のような対策をとる必要がある。By the way, depending on how the polycrystalline silicon raw material is supplied, the quality of single crystal silicon and the like are affected as follows, and therefore the following measures must be taken.
【００２２】（ａ）微細粉の除去
多結晶シリコン原料のナゲットに付着している微細粉
や、ナゲットが供給管を通過する過程で発生した微細粉
がＣＺ炉内に付着、堆積する。この炉内に付着、堆積し
た多結晶シリコンが落下して、引上げ成長中のインゴッ
トに付着すると、単結晶を有転移化させ結晶欠陥を生じ
させ単結晶シリコンの品質を低下させる。また微細粉が
供給管内に付着、堆積することによって供給管を閉塞さ
せる。このため多結晶シリコン原料の微細粉を除去する
必要がある。(A) Removal of fine powder The fine powder adhering to the nugget of the polycrystalline silicon raw material and the fine powder generated in the process of the nugget passing through the supply pipe adhere and deposit in the CZ furnace. When the polycrystalline silicon deposited and deposited in the furnace falls and adheres to the ingot during pulling growth, the single crystal is transformed to cause dislocation, which causes crystal defects and deteriorates the quality of the single crystal silicon. Further, the fine powder adheres to and accumulates in the supply pipe to close the supply pipe. Therefore, it is necessary to remove the fine powder of the polycrystalline silicon raw material.
【００２３】（ｂ）石英るつぼへのダメージ低減
多結晶シリコン原料のナゲットが一度に大量に供給され
たり落下速度が大きすぎる場合には、ナゲットが石英る
つぼに接触等することによって石英るつぼを破損させる
などのダメージを与える。石英るつぼが損傷等するとそ
れ以降の石英るつぼの使用が困難になったり単結晶シリ
コンの品質に影響を与える。このためナゲットが石英る
つぼに接触等した際のダメージを低減することが必要で
ある。(B) Reduction of damage to quartz crucible When a large amount of polycrystalline silicon raw material nugget is supplied at one time or the falling speed is too high, the quartz crucible is damaged by contacting the nugget with the quartz crucible. And damage. If the quartz crucible is damaged, it becomes difficult to use the quartz crucible thereafter and the quality of the single crystal silicon is affected. Therefore, it is necessary to reduce damage when the nugget comes into contact with the quartz crucible.
【００２４】（ｃ）液滴、破片の飛散防止
多結晶シリコン原料のナゲットが一度に大量に供給され
たり落下速度が大きすぎる場合には、ナゲットが融液に
落下することによって、多結晶シリコン原料の液滴、破
片が飛散して炉内に付着、堆積する。炉内に付着、堆積
した多結晶シリコンが落下して、引上げ成長中のインゴ
ットに付着すると、単結晶を有転移化させ結晶欠陥を生
じさせ単結晶シリコンの品質を低下させる。このためナ
ゲットが融液に落下した際の液滴、破片の飛散を防止す
ることが必要である。(C) Prevention of Scattering of Droplets and Fragments If a large amount of polycrystalline silicon raw material nugget is supplied at one time or if the dropping speed is too high, the polycrystalline silicon raw material is dropped by dropping the nugget into the melt. Liquid droplets and fragments are scattered and adhere to and accumulate in the furnace. When the polycrystalline silicon deposited and deposited in the furnace falls and adheres to the ingot that is being pulled up, the single crystal becomes dislocation and crystal defects are generated to deteriorate the quality of the single crystal silicon. Therefore, it is necessary to prevent the droplets and fragments from scattering when the nugget falls into the melt.
【００２５】上述した（ａ）の微細粉の除去に関連する
従来技術として、特開平１１−３２２４８４号公報に記
載されたものがある。As a conventional technique related to the removal of the fine powder (a) described above, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-322484.
【００２６】この公報には、供給管の上部にダスト分離
器を設けこのダスト分離器によって多結晶シリコン原料
のナゲットに付着している微細なダストを除去するとい
う発明が記載されている。This publication describes an invention in which a dust separator is provided above the supply pipe to remove fine dust adhering to the nugget of the polycrystalline silicon raw material.
【００２７】しかし上記公報記載の発明によれば、供給
開始時点でナゲットに既に付着している微細粉を除去す
ることはできても、このナゲットが供給管を通過する過
程で発生する微細粉については除去することができな
い。したがって炉内への微細粉の付着、堆積による単結
晶シリコンの品質低下あるいは微細粉による供給管の閉
塞といった問題を完全に解決することはできない。However, according to the invention described in the above publication, although the fine powder already attached to the nugget can be removed at the time of starting the supply, the fine powder generated in the process of the nugget passing through the supply pipe Cannot be removed. Therefore, it is impossible to completely solve the problems such as the adhesion of the fine powder in the furnace, the deterioration of the quality of the single crystal silicon due to the deposition, and the blockage of the supply pipe due to the fine powder.
【００２８】また供給管内のガスをポンプによって吸い
込み、微細粉を除去することも考えられるが、単にガス
を吸い込むだけでは、供給管の先端から供給管内にＳi
Ｏのアモルファスが侵入してしまう。なおＳiＯは溶融
したシリコンと石英るつぼとが反応することによって発
生する。このため供給管内でＳiＯが付着、堆積し、こ
の付着、堆積したＳiＯが落下して、引上げ成長中のイ
ンゴットの成長界面に付着すると、単結晶を有転移化さ
せ結晶欠陥により品質を劣化させる。It is also conceivable that the gas in the supply pipe is sucked by a pump to remove the fine powder, but if the gas is simply sucked in, Si is introduced into the supply pipe from the tip of the supply pipe.
Amorphous O invades. It should be noted that SiO is generated by a reaction between molten silicon and a quartz crucible. Therefore, SiO adheres and accumulates in the supply pipe, and when the adhered and accumulated SiO drops and adheres to the growth interface of the ingot during pulling growth, the single crystal becomes dislocation and the quality deteriorates due to crystal defects.
【００２９】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、供給管内へのＳiＯの侵入を防止して、単結
晶シリコンの品質を向上させることを第３の解決課題と
するものである。The present invention has been made in view of these circumstances, and a third problem to be solved is to prevent the infiltration of SiO into the supply pipe and improve the quality of single crystal silicon.
【００３０】また本発明は、供給管を通過する過程で発
生する多結晶シリコン原料の微細粉を、確実に除去でき
るようにして、単結晶シリコンの品質を向上させるとと
もに供給管の閉塞を防止することを第４の解決課題とす
るものである。Further, according to the present invention, the fine powder of the polycrystalline silicon raw material generated in the process of passing through the supply pipe can be surely removed to improve the quality of the single crystal silicon and prevent the supply pipe from being blocked. This is the fourth problem to be solved.
【００３１】上述した（ｂ）、（ｃ）の石英るつぼへの
ダメージ低減、液滴、破片の飛散防止に関しては、
ｉ）供給量の調節
ｉｉ）落下速度の調節
が具体的な対策として挙げられる。破砕ナゲットを使用
する際には供給管内で閉塞が起こり易い。この点からも
供給量の調節は重要である。Regarding the above-mentioned (b) and (c) for reducing damage to the quartz crucible and preventing scattering of droplets and debris, i) adjustment of supply amount ii) adjustment of falling speed is mentioned as a concrete measure. . When using the crushed nugget, clogging easily occurs in the supply pipe. From this point as well, the regulation of the supply amount is important.
【００３２】ｉ）の供給量の調節に関連する従来技術と
して、特開平４−３６２０８８号公報に記載されたもの
がある。この公報にはホッパ内に回転ロータを設け、回
転ロータによりナゲットを掻き取り、掻き取った量のナ
ゲットをホッパの下方へ落とすという発明が記載されて
いる。As a conventional technique related to the adjustment of the supply amount of i), there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 362088/1992. This publication describes an invention in which a rotating rotor is provided in the hopper, the nugget is scraped by the rotating rotor, and the scraped amount of the nugget is dropped below the hopper.
【００３３】また特開平３−２３２８６号公報には、ホ
ッパの下部に水平に延びる筒状の導出部を形成し、この
導出部を振動フィーダにより振動させてホッパ内の多結
晶シリコン原料を一定量ずつ導出部から供給管に導くと
いう発明が記載されている。Further, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 3-23286, a cylindrical lead-out portion extending horizontally is formed in the lower part of the hopper, and the lead-out portion is vibrated by a vibrating feeder to make a certain amount of polycrystalline silicon raw material in the hopper. The invention is described in which the lead portion is guided to the supply pipe one by one.
【００３４】しかしこれら公報記載の発明によれば、回
転ロータや振動フィーダといった複雑な機構を、ホッパ
に設ける必要があり、装置コストが大幅に上昇する。However, according to the inventions described in these publications, it is necessary to provide a complicated mechanism such as a rotary rotor and a vibration feeder to the hopper, which greatly increases the cost of the apparatus.
【００３５】また粒子が粗い破砕ナゲットをホッパ内に
投入したとすると、ナゲット同士が噛み合いホッパの下
部開口部でいわゆる「ブリッジ」が発生する。上記公報
記載の発明を、ブリッジ発生時に適用したとすると、こ
のブリッジを崩すことはできない。このため供給量の調
節が困難になるばかりか、原料供給それ自体が困難にな
る。If a crushed nugget having coarse particles is put into the hopper, so-called "bridges" are generated at the lower opening of the hopper because the nuggets mesh with each other. If the invention described in the above publication is applied when a bridge occurs, this bridge cannot be destroyed. Therefore, it becomes difficult not only to control the supply amount but also to supply the raw material itself.
【００３６】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、ホッパ内でブリッジが発生したとしても多結
晶シリコン原料の供給量の調節を、簡易な機構で精度よ
く行えるようにすることを第５の解決課題とするもので
ある。The present invention has been made in view of these circumstances, and it is an object of the present invention to make it possible to accurately adjust the supply amount of polycrystalline silicon raw material with a simple mechanism even if a bridge occurs in the hopper. This is the problem to be solved in item 5.
【００３７】上記ｉｉ）の落下速度の調節に関連する従
来技術として、特開平１−１１９５９４号公報に記載さ
れたものがある。この公報には、１本の供給管内に邪魔
板を設け、多結晶シリコン原料のナゲットがこの邪魔板
を通過するときの抵抗によって落下速度を減速させると
いう発明が記載されている。また同公報には、管の一部
を変形させて管内に凸部を形成することにより、ナゲッ
トの落下速度を減速させるという発明が記載されてい
る。また管全体を波形や螺旋状に屈折させることによ
り、ナゲットの落下速度を減速させるという発明が記載
されている。As a conventional technique related to the adjustment of the falling speed of the above-mentioned ii), there is one described in JP-A-1-119594. This publication describes an invention in which a baffle plate is provided in one supply pipe, and the falling speed is reduced by resistance when a nugget made of a polycrystalline silicon raw material passes through the baffle plate. Further, the same publication describes an invention in which a part of the pipe is deformed to form a convex portion in the pipe to reduce the falling speed of the nugget. Further, there is described an invention that the falling speed of the nugget is reduced by refracting the entire tube in a corrugated or spiral shape.
【００３８】しかし上記公報記載の各発明によれば、管
内の各部で断面積が大きく変化するため、特に粒子の粗
い破砕ナゲット使用時には管が閉塞しやすい。また管全
体を波形や螺旋状に屈折させることで十分な減速効果を
上げるためには、振り幅を広くとる必要がある。このた
め管の幅方向に大きな場積をとることとなり、ＣＺ炉の
開口部に供給管を挿入することができなかったり、供給
管が炉の内部部材と干渉するなどの問題が発生する。ま
た幅の広い供給管に合わせてＣＺ炉を改造することが必
要になることもある。However, according to each of the inventions described in the above publications, the cross-sectional area greatly changes at each portion in the pipe, so that the pipe is apt to be clogged particularly when a crushed nugget with coarse particles is used. Further, in order to sufficiently enhance the deceleration effect by refracting the entire tube in a corrugated or spiral shape, it is necessary to make the swing width wide. For this reason, a large space is taken in the width direction of the tube, which causes problems such as the inability to insert the supply tube into the opening of the CZ furnace and the interference of the supply tube with the internal members of the furnace. It may also be necessary to modify the CZ furnace to accommodate a wider supply pipe.
【００３９】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、供給管内で閉塞を生じることなく、しかもＣ
Ｚ炉内の内部部品と干渉するなどの問題が生じることな
く、確実に供給管内で落下速度を調節することができる
ようにすることを第６の解決課題とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not cause blockage in the supply pipe, and C
A sixth problem to be solved is to make it possible to reliably adjust the falling speed in the supply pipe without causing a problem such as interference with internal parts in the Z furnace.
【００４０】[0040]
【課題を解決するための手段および効果】本発明の第１
発明は、第１の解決課題を達成するために、多結晶の原
料（６３）を溶融し融液（７１）から単結晶半導体を引
き上げる単結晶引上げ用容器（１）を備え、前記単結晶
引上げ用容器（１）内に外部から供給管（１３）を介し
て多結晶原料（６３）を供給するようにした単結晶引上
げ用容器の原料供給装置において、前記単結晶引上げ用
容器（１）から分離自在の原料供給装置（１００）であ
って、単結晶引上げ用容器（１）に設けられた容器側開
口部（３）に対して取り付けおよび取り外しが自在の供
給装置側開口部（８）と、前記供給装置側開口部（８）
の内外に移動自在の供給管（１３）と、前記供給装置側
開口部（８）が、前記容器側開口部（３）に取り付けら
れた際に、前記供給管（１３）の先端（１３ａ）を、前
記供給装置側開口部（８）内から外へ移動させて前記容
器側開口部（３）を介して単結晶引上げ用容器（１）内
の融液（７１）近傍に位置させる自由度を有した駆動軸
（１１、５１、５２）とを前記原料供給装置（１００）
に設けたことを特徴とする。Means and Effects for Solving the Problems First of the Invention
In order to achieve the first problem, the invention comprises a single crystal pulling container (1) for pulling a single crystal semiconductor from a melt (71) by melting a polycrystalline raw material (63). In a raw material supply device for a container for pulling a single crystal, wherein a polycrystalline raw material (63) is supplied from the outside into a container (1) for a crystal through a supply pipe (13), the container for pulling a single crystal (1) A separable raw material supply device (100) having a supply device side opening (8) which can be freely attached to and detached from a container side opening (3) provided in a single crystal pulling container (1). , The supply device side opening (8)
When the supply pipe (13) movable in and out of the container and the supply device side opening (8) are attached to the container side opening (3), the tip (13a) of the supply pipe (13). The degree of freedom in moving the inside of the supply device side opening (8) to the outside and positioning it near the melt (71) in the single crystal pulling container (1) through the container side opening (3). And a drive shaft (11, 51, 52) having the raw material supply device (100)
It is characterized by being provided in.
【００４１】第１発明によれば、図１に示すように、単
結晶引上げ用容器１から分離自在に原料供給装置１００
が設けられる。原料供給装置１００には、単結晶引上げ
用容器１に設けられた容器側開口部３に対して取り付け
および取り外しが自在に、供給装置側開口部８が設けら
れる。また供給装置側開口部８の内外に移動自在に、供
給管１３が設けられる。また供給装置側開口部８が、容
器側開口部３に取り付けられた際に、供給管１３の先端
１３ａを、供給装置側開口部８内から外へ移動させて容
器側開口部３を介して単結晶引上げ用容器１内の融液７
１近傍に位置させる自由度を有した駆動軸１１、５１、
５２が設けられる。According to the first aspect of the invention, as shown in FIG. 1, the raw material supply device 100 is detachable from the single crystal pulling container 1.
Is provided. The raw material supply device 100 is provided with a supply device side opening 8 which can be attached to and removed from the container side opening 3 provided in the single crystal pulling container 1. Further, a supply pipe 13 is provided movably in and out of the supply device side opening 8. Further, when the supply device side opening 8 is attached to the container side opening 3, the tip 13a of the supply pipe 13 is moved from the inside of the supply device side opening 8 to the outside so as to pass through the container side opening 3. Melt 7 in container 1 for pulling single crystal
Drive shafts 11, 51 having a degree of freedom to be positioned in the vicinity of 1;
52 is provided.
【００４２】このため原料供給装置側開口部８を、単結
晶引上げ用容器１側の開口部３に位置決めした上で、駆
動軸１１、５１、５２を駆動させることによって、供給
管１３の先端１３ａを開口部８外へ移動させ容器１内の
融液７１近傍に位置決めすることができる。For this reason, the raw material feeder side opening 8 is positioned at the opening 3 on the single crystal pulling container 1 side, and then the drive shafts 11, 51, 52 are driven to drive the tip 13a of the supply pipe 13. Can be moved to the outside of the opening 8 and positioned near the melt 71 in the container 1.
【００４３】第１発明によれば、単結晶引上げ用容器１
側に供給管の一部を固定しないで済むので、容器（炉）
の分解、清掃、組立作業時の作業効率が向上する。また
容器１の種類に応じて、容器１の個数分だけ供給管を用
意して、供給管を容器１に個別に固定する作業が不要に
なるので、容器（炉）の製造コストが飛躍的に低減す
る。According to the first invention, the container 1 for pulling a single crystal.
Since it is not necessary to fix a part of the supply pipe to the side, a container (furnace)
Improves work efficiency during disassembly, cleaning, and assembly. Further, it is not necessary to prepare the supply pipes for the number of the containers 1 according to the type of the container 1 and individually fix the supply pipes to the container 1, so that the manufacturing cost of the container (furnace) is dramatically increased. Reduce.
【００４４】また第１発明によれば、駆動軸１１、５
１、５２によって、供給管１３の先端１３ａと石英るつ
ぼの融液表面との位置関係を調整することができるの
で、ホットゾーンの種類や引上げ条件に応じて融液表面
の高さが変化したとしても適切な高さに供給管先端１３
ａを位置させることができる。According to the first invention, the drive shafts 11 and 5 are
Since the positional relationship between the tip 13a of the supply pipe 13 and the melt surface of the quartz crucible can be adjusted by 1, 52, it is assumed that the height of the melt surface changes depending on the type of hot zone and pulling conditions. Also at the appropriate height 13
a can be located.
【００４５】また駆動軸１１、５１、５２によって、供
給管１３の先端１３ａと石英るつぼの融液表面との位置
関係を調整することができるので、融液表面での液滴、
破砕片の飛散を防止することができる。具体的には、融
液表面の固化した部分７１ａに、多結晶原料６３が投入
されるように、供給管１３の先端１３ａの位置を調整す
ることで飛散を防止できる。このため引上げ成長中のイ
ンゴットに多結晶原料６３が付着することで発生する品
質低下を、防止することができる。Further, since the drive shafts 11, 51 and 52 can adjust the positional relationship between the tip 13a of the supply tube 13 and the surface of the melt of the quartz crucible, the droplets on the surface of the melt can be adjusted.
It is possible to prevent scattering of crushed pieces. Specifically, scattering can be prevented by adjusting the position of the tip 13a of the supply pipe 13 so that the polycrystalline raw material 63 is charged into the solidified portion 71a of the melt surface. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of quality caused by the polycrystalline raw material 63 adhering to the ingot during the pulling growth.
【００４６】このように第１発明によれば、容器の分
解、清掃、組立作業時の作業効率を損なうことなく、ま
た容器の製造コストを上昇させることなく、また単結晶
半導体の品質を低下させることなく、多結晶半導体原料
を供給できるという効果が得られる。As described above, according to the first aspect of the invention, the quality of the single crystal semiconductor is reduced without impairing the work efficiency of the disassembling, cleaning, and assembling operations of the container, without increasing the manufacturing cost of the container. It is possible to obtain the effect that the polycrystalline semiconductor raw material can be supplied without any need.
【００４７】第２発明は、第２の解決課題を達成するた
めに、単結晶引上げ用容器（１）内に外部から原料供給
装置（１００）を介して多結晶原料（６３）を供給する
とともに、単結晶引上げ用容器（１）内で、多結晶原料
（６３）を加熱、溶融し、融液（７１）から単結晶半導
体を引き上げ、冷却してから単結晶半導体を取り出し
て、つぎの加熱溶融、つぎの単結晶半導体の引き上げを
繰り返し行う単結晶引上げ用容器の原料供給方法におい
て、冷却期間が終了するまでの間に、単結晶晶引上げ用
容器（１）の場所まで前記原料供給装置（１００）を移
動させて、単結晶引上げ用容器（１）の開口部（３）
に、原料供給装置（１００）の供給管（１３）を挿入し
て、当該供給管（１３）を介して、多結晶原料（６３）
の単結晶引上げ容器（１）内への追加供給を開始してお
く工程と、多結晶原料（６３）の追加供給終了後に、単
結晶引上げ用容器（１）の開口部（３）から、前記原料
供給装置（１００）の供給管（１３）を切り離す工程と
を含むことを特徴とする。In order to achieve the second object, the second invention supplies a polycrystalline raw material (63) into the single crystal pulling container (1) from the outside through a raw material supply device (100). In the container (1) for pulling a single crystal, the polycrystalline raw material (63) is heated and melted, the single crystal semiconductor is pulled up from the melt (71), and the single crystal semiconductor is taken out after cooling and then heated. In a method for supplying a raw material for a container for pulling a single crystal in which melting and subsequent pulling of the single crystal semiconductor are repeated, the raw material supply device (to the position of the container for pulling a single crystal crystal (1) until the end of a cooling period) 100) is moved to open the opening (3) of the single crystal pulling container (1).
The supply pipe (13) of the raw material supply device (100) is inserted in, and the polycrystalline raw material (63) is inserted through the supply pipe (13).
From the opening (3) of the container (1) for pulling a single crystal after the step of starting additional supply into the container (1) for pulling a single crystal, and the end of the additional supply of the polycrystalline raw material (63). And a step of disconnecting the supply pipe (13) of the raw material supply device (100).
【００４８】第２発明によれば、冷却期間が終了するま
での間に、単結晶晶引上げ用容器１の場所まで原料供給
装置１００が移動し、単結晶引上げ用容器１の開口部３
に、原料供給装置１００の供給管１３が挿入され、当該
供給管１３を介して、多結晶原料６３の単結晶引上げ容
器１内への追加供給が開始される。According to the second aspect of the invention, the raw material supply device 100 is moved to the position of the single crystal crystal pulling container 1 by the end of the cooling period, and the opening 3 of the single crystal pulling container 1 is opened.
The supply pipe 13 of the raw material supply device 100 is inserted into the above, and the additional supply of the polycrystalline raw material 63 into the single crystal pulling container 1 is started via the supply pipe 13.
【００４９】そして多結晶原料６３の追加供給終了後
に、単結晶引上げ用容器１の開口部３から、原料供給装
置１００の供給管１３が切り離される。After the additional supply of the polycrystalline raw material 63 is completed, the supply pipe 13 of the raw material supply device 100 is disconnected from the opening 3 of the single crystal pulling container 1.
【００５０】このように第２発明によれば、単結晶半導
体の冷却中に、原料供給装置１００を容器（ＣＺ炉）に
接続して容器（ＣＺ炉）内に原料の供給を開始するよう
にしているので、つぎの単結晶半導体の引上げを早く開
始することができる。このためサイクルタイムが短縮し
作業効率が向上する。As described above, according to the second aspect of the invention, the raw material supply device 100 is connected to the container (CZ furnace) to start the supply of the raw material into the container (CZ furnace) during the cooling of the single crystal semiconductor. Therefore, the pulling of the next single crystal semiconductor can be started quickly. Therefore, the cycle time is shortened and the work efficiency is improved.
【００５１】以上のように第２発明によれば、リチャー
ジによる方法で多結晶半導体原料を供給する際に、プロ
セスのサイクルタイムが短縮し作業効率が向上するとい
う効果が得られる。As described above, according to the second aspect of the invention, when the polycrystalline semiconductor raw material is supplied by the recharging method, the process cycle time is shortened and the working efficiency is improved.
【００５２】第３発明は、第２発明において、融液表面
の固化した部分（７１ａ）に、多結晶原料（６３）が投
入されるように、前記供給管（１３）の先端（１３ａ）
の位置を調整する工程を更に含むことを特徴とする。A third aspect of the present invention is the same as the second aspect, so that the polycrystal raw material (63) is charged into the solidified portion (71a) of the melt surface so that the tip (13a) of the supply pipe (13) is introduced.
It is characterized by further including the step of adjusting the position of.
【００５３】第３発明によれば、供給管１３の先端１３
ａの位置が調整されて、融液表面の固化した部分７１ａ
に、多結晶原料６３が投入されるので、融液表面での液
滴、破砕片の飛散を防止できる。このため引上げ成長中
のインゴットに多結晶原料６３が付着することで発生す
る品質低下を、防止することができる。またホットゾー
ンの種類や引上げ条件に応じて融液表面の高さが変化し
たとしても適切な高さに供給管先端１３ａを位置させる
ことができる。According to the third invention, the tip 13 of the supply pipe 13 is
The position of a is adjusted and the solidified portion 71a of the melt surface
Since the polycrystalline raw material 63 is added to the above, it is possible to prevent scattering of droplets and crushed pieces on the surface of the melt. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of quality caused by the polycrystalline raw material 63 adhering to the ingot during the pulling growth. Further, even if the height of the melt surface changes depending on the type of hot zone and pulling condition, the supply pipe tip 13a can be positioned at an appropriate height.
【００５４】第４発明は、第３の解決課題を達成するた
めに、多結晶の原料（６３）を溶融し融液（７１）から
単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用容器（１）を
備え、前記単結晶引上げ用容器（１）内に外部から供給
管（１３）を介して多結晶原料（６３）を供給するよう
にした単結晶引上げ用容器の原料供給装置において、前
記供給管（１３）の原料投入口（１３ｂ）の近傍に、吸
引口（２５）を設け、この吸引口（２５）を介して供給
管（１３）内を吸引する吸引手段と、前記供給管（１
３）の原料排出口（１３ｃ）近傍に、供給口（２４）を
設け、この供給口（２４）を介して前記供給管（１３）
内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記供給口
（２４）内に供給される不活性ガスの供給量が、前記吸
引口（２５）から吸引される量よりも大きくなるように
前記吸引手段および前記ガス供給手段を調整する手段を
備えたことを特徴とする。In order to achieve the third object, the fourth invention comprises a single crystal pulling container (1) for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71). In the raw material supply device for a container for pulling a single crystal, wherein a polycrystal raw material (63) is supplied from the outside into the container (1) for pulling a single crystal through a supply pipe (13), ), A suction port (25) is provided in the vicinity of the raw material charging port (13b), and suction means for sucking the inside of the supply pipe (13) through the suction port (25);
A supply port (24) is provided in the vicinity of the raw material discharge port (13c) of 3), and the supply pipe (13) is provided through this supply port (24).
The gas supply means for supplying an inert gas into the inside, and the supply amount of the inert gas supplied into the supply port (24) are larger than the amount sucked from the suction port (25). It is characterized by comprising a means for adjusting the suction means and the gas supply means.
【００５５】第４発明によれば、図１に示すように、供
給管１３の供給口２４内に供給される不活性ガスの供給
量が、吸引口２５から吸引される量よりも大きくなる。
このため供給管１３の原料排出口１３ｃから外部へ一定
量のガスの流れが形成され、供給管１３内へのＳiＯの
侵入が防止される。According to the fourth aspect of the invention, as shown in FIG. 1, the supply amount of the inert gas supplied into the supply port 24 of the supply pipe 13 becomes larger than the suction amount from the suction port 25.
Therefore, a certain amount of gas flow is formed from the raw material discharge port 13c of the supply pipe 13 to the outside, and the invasion of SiO into the supply pipe 13 is prevented.
【００５６】このように第４発明によれば、供給管内へ
のＳiＯの侵入が防止され、これにより単結晶半導体の
品質が向上するという効果が得られる。As described above, according to the fourth aspect of the invention, it is possible to prevent the invasion of SiO into the supply pipe, thereby improving the quality of the single crystal semiconductor.
【００５７】第５発明は、第４の解決課題を達成するた
めに、多結晶の原料（６３）を溶融し融液（７１）から
単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用容器（１）を
備え、前記単結晶引上げ用容器（１）内に外部から供給
管（１３）を介して多結晶原料（６３）を供給するよう
にした単結晶引上げ用容器の原料供給装置において、前
記供給管（１３）の原料投入口（１３ｂ）の近傍に、吸
引口（２５）を設け、この吸引口（２５）を介して供給
管（１３）内を吸引する吸引手段と、前記供給管（１
３）の原料排出口（１３ｃ）近傍に、供給口（２４）を
設け、この供給口（２４）を介して前記供給管（１３）
内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記供給管
（１３）内の平均流速が、前記供給管（１３）の原料排
出口（１３ｃ）近傍の流れの流速よりも大きくなるよう
に前記吸引手段および前記ガス供給手段を調整する手段
を備えたことを特徴とする。In order to achieve the fourth object, the fifth invention comprises a single crystal pulling container (1) for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71). In the raw material supply device for a container for pulling a single crystal, wherein a polycrystal raw material (63) is supplied from the outside into the container (1) for pulling a single crystal through a supply pipe (13), ), A suction port (25) is provided in the vicinity of the raw material charging port (13b), and suction means for sucking the inside of the supply pipe (13) through the suction port (25);
A supply port (24) is provided in the vicinity of the raw material discharge port (13c) of 3), and the supply pipe (13) is provided through this supply port (24).
The gas supply means for supplying an inert gas therein and the average flow velocity in the supply pipe (13) are higher than the flow velocity of the flow in the vicinity of the raw material discharge port (13c) of the supply pipe (13). It is characterized by comprising a means for adjusting the suction means and the gas supply means.
【００５８】第５発明によれば、図１に示すように、供
給管１３内の平均流速が、供給管１３の原料排出口１３
ｃ近傍の流れの流速よりも大きくなる。このため破砕ナ
ゲットが供給管１３を通過する過程で発生する微細粉
（出口１３ｃから出た後周囲へアルゴンガスの流れに乗
って飛散する）を確実に除去しつつ破砕ナゲットを供給
管１３の外部へ排出させることができる。According to the fifth aspect of the invention, as shown in FIG. 1, the average flow velocity in the supply pipe 13 is equal to the raw material discharge port 13 of the supply pipe 13.
It becomes larger than the flow velocity of the flow in the vicinity of c. Therefore, the crushed nugget is surely removed from the outside of the supply pipe 13 while the fine powder (which exits from the outlet 13c and is scattered along with the flow of argon gas to the surroundings) generated in the process of the crushed nugget passing through the supply pipe 13 is reliably removed. Can be discharged to.
【００５９】このように第５発明によれば、供給管を通
過する過程で発生する多結晶半導体原料の微細粉を、確
実に除去でき、これにより単結晶半導体の品質が向上し
供給管の閉塞が防止されるという効果が得られる。As described above, according to the fifth aspect of the invention, the fine powder of the polycrystalline semiconductor raw material generated in the process of passing through the supply pipe can be surely removed, whereby the quality of the single crystal semiconductor is improved and the supply pipe is blocked. The effect that is prevented is obtained.
【００６０】第６発明は、第５の解決課題を達成するた
めに、多結晶の原料（６３）を溶融し融液（７１）から
単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用容器（１）を
備え、ホッパ（６０）内の多結晶原料（６３）を、当該
ホッパ（６０）の下部に設けた開口部（６４）から供給
管（１３）に導き、当該供給管（１３）を介して外部か
ら前記単結晶引上げ用容器（１）内に多結晶原料（６
３）を供給するようにした単結晶引上げ用容器の原料供
給装置において、下降することによって前記ホッパ（６
０）の下部開口部（６４）を閉塞する弁体（１５）を、
前記ホッパ（６０）内に上下動自在に設け、前記弁体
（１５）の側面を、重力に応じて多結晶原料（６３）を
落下させる傾斜形状に形成したことを特徴とする。In order to achieve the fifth object, the sixth invention comprises a single crystal pulling container (1) for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71). The polycrystalline raw material (63) in the hopper (60) is guided to the supply pipe (13) through the opening (64) provided in the lower part of the hopper (60), and externally supplied through the supply pipe (13). In the single crystal pulling container (1), the polycrystalline raw material (6
In a raw material supply device for a container for pulling a single crystal adapted to supply 3), the hopper (6
The valve body (15) for closing the lower opening (64) of
The hopper (60) is provided so as to be vertically movable, and the side surface of the valve body (15) is formed in an inclined shape for dropping the polycrystalline raw material (63) according to gravity.
【００６１】第６発明によれば、図１に示すように、下
降することによってホッパ６０の下部開口部６４を閉塞
する弁体１５が、ホッパ６０内に上下動自在に設けら
れ、この弁体１５の側面が、重力に応じて多結晶原料６
３を落下させる傾斜形状に形成されている。According to the sixth aspect of the invention, as shown in FIG. 1, the valve body 15 that closes the lower opening 64 of the hopper 60 by descending is provided in the hopper 60 so as to be movable up and down. The side surface of 15 is polycrystalline raw material 6 according to gravity.
It is formed in a slanted shape to drop 3 on.
【００６２】このため弁体１５を上下動させることによ
り、ホッパ６０内のブリッジを崩して、その多結晶原料
６３を弁体１５の側面からホッパ６０の下部開口部６４
へ落とすことができる。つまり原料が破砕ナゲットであ
ったとしてもホッパ６０内で詰まることなく確実にホッ
パ６０から供給管１３へと導くことができる。弁体１５
の上下動の幅、速度等を調整することで多結晶原料６３
の供給量を調節することができる。またホッパ６０内で
弁体１５を上下動させることができればよいので、機構
が簡易なものとなる。Therefore, by moving the valve body 15 up and down, the bridge in the hopper 60 is broken, and the polycrystalline raw material 63 is fed from the side surface of the valve body 15 to the lower opening 64 of the hopper 60.
Can be dropped into. That is, even if the raw material is crushed nugget, it can be reliably guided from the hopper 60 to the supply pipe 13 without being clogged in the hopper 60. Valve body 15
By adjusting the vertical movement width, speed, etc., the polycrystalline raw material 63
It is possible to adjust the supply amount of. Further, since it is sufficient that the valve body 15 can be moved up and down in the hopper 60, the mechanism becomes simple.
【００６３】このように第６発明によれば、ホッパ内で
ブリッジが発生したとしても多結晶半導体原料の供給量
の調節を、簡易な機構で精度よく行うことができる。As described above, according to the sixth aspect of the present invention, even if a bridge is generated in the hopper, the supply amount of the polycrystalline semiconductor raw material can be accurately adjusted with a simple mechanism.
【００６４】第７発明は、第６発明において、前記弁体
（１５）を、所定幅内で上下動させる駆動手段（１７）
をさらに備え、前記弁体（１５）の上限位置を変化させ
ることによって多結晶原料（６３）の供給量を調整する
ことを特徴とする。A seventh aspect of the present invention is the drive means (17) according to the sixth aspect, for moving the valve body (15) up and down within a predetermined width.
Is further provided, and the supply amount of the polycrystalline raw material (63) is adjusted by changing the upper limit position of the valve body (15).
【００６５】第７発明によれば、図４に示すように駆動
手段１７が駆動して、弁体１５が所定幅（Ｈ1〜Ｌ0）内
で上下動することで一定量の多結晶原料６３が供給され
る。そして弁体１５の上限位置をＨ1からＨ2に変化させ
ることによって多結晶原料６３の供給量を調整（大き
く）することができる。According to the seventh aspect of the invention, as shown in FIG. 4, the driving means 17 is driven to move the valve body 15 up and down within a predetermined width (H1 to L0), whereby a predetermined amount of polycrystalline raw material 63 is produced. Supplied. The supply amount of the polycrystalline raw material 63 can be adjusted (increased) by changing the upper limit position of the valve body 15 from H1 to H2.
【００６６】第８発明は、第６発明において、前記弁体
（１５）に下方向から作用する力に応じて当該弁体（１
５）が上方向に移動可能に、当該弁体（１５）を吊り下
げたことを特徴とする。An eighth aspect of the present invention is the valve element according to the sixth aspect of the invention, in which the valve body (15) is responsive to a force acting from below.
5) is characterized in that the valve body (15) is suspended so that it can move upward.
【００６７】第８発明によれば、弁体１５の下部とホッ
パ６０との間に破砕ナゲットが挟まった場合には、挟ま
った位置から弁体１５はそれ以上下方に移動することは
なく弁体１５が再度上昇した際に挟まった状態が（自然
に）解除される。このため破砕ナゲットが破砕したり、
弁体１５が破損したり、ホッパ６０が破損したりするこ
とが防止される。According to the eighth aspect of the present invention, when the crushed nugget is sandwiched between the lower portion of the valve body 15 and the hopper 60, the valve body 15 does not move downward from the sandwiched position and the valve body 15 does not move downward. When 15 is raised again, the pinched state is released (naturally). Because of this, the crushed nugget crushes,
The valve body 15 and the hopper 60 are prevented from being damaged.
【００６８】第９発明は、第６の解決課題を達成するた
めに、多結晶の原料（６３）を溶融し融液（７１）から
単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用容器（１）を
備え、前記単結晶引上げ用容器（１）内に外部から供給
管（１３）を介して多結晶原料（６３）を供給するよう
にした単結晶引上げ用容器の原料供給装置において、断
面積が略等しい各管（２１、２２）を略平行に、これら
を近接もしくは重ねて配置し、これら略平行に配置した
各管（２１、２２）同士を、当該管（２１、２２）の断
面積と略等しい断面積の接続部材（２３、２７、２８、
２９）によって接続して、前記供給管（１３）を構成し
たことを特徴とする。In order to achieve the sixth object, the ninth invention comprises a single crystal pulling container (1) for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71). In the raw material supply device for a single crystal pulling container, the polycrystal raw material (63) is supplied into the single crystal pulling container (1) from the outside through a supply pipe (13), and the cross-sectional areas are substantially the same. The pipes (21, 22) are arranged substantially parallel to each other, and these pipes (21, 22) are arranged close to each other or overlap each other. Cross-section connecting members (23, 27, 28,
29), and the supply pipe (13) is constructed by connecting them.
【００６９】第９発明によれば、図２に示すように、断
面積が略等しい各管２１、２２が略平行に配置されてい
る。そして各管２１、２２の断面が重なるように配置さ
れている（図２（ｍ））。そして、これら略平行に配置
した各管２１、２２同士が、当該管２１、２２の断面積
と略等しい断面積の接続部材２３、２７、２８、２９に
よって接続されて、供給管１３が構成される。According to the ninth aspect of the invention, as shown in FIG. 2, the tubes 21 and 22 having substantially the same cross-sectional areas are arranged substantially parallel to each other. The tubes 21 and 22 are arranged so that their cross-sections overlap each other (FIG. 2 (m)). Then, the pipes 21 and 22 arranged substantially parallel to each other are connected by the connecting members 23, 27, 28 and 29 having a cross-sectional area substantially equal to the cross-sectional area of the pipes 21 and 22 to form the supply pipe 13. It
【００７０】このため供給管１３は屈曲部（減速部）を
有しながらも各部で断面積がほぼ一定となり、破砕ナゲ
ットが供給管１３内で閉塞することはなくなる。また各
管２１、２２は近接もしくは断面が重なるように略平行
に配置されているので、供給管１３自体の幅が小さくな
り幅方向の場積を小さくできる。このため供給管１３が
容器（ＣＺ炉）内の内部部品と干渉するなどの問題は生
じない。Therefore, although the supply pipe 13 has a bent portion (deceleration portion), the cross-sectional area of each portion is substantially constant, and the crushed nugget is not blocked in the supply pipe 13. Further, since the pipes 21 and 22 are arranged substantially parallel to each other so that the pipes 21 and 22 are close to each other or overlap each other in cross section, the width of the supply pipe 13 itself can be reduced and the product in the width direction can be reduced. Therefore, the problem that the supply pipe 13 interferes with the internal parts inside the container (CZ furnace) does not occur.
【００７１】このように第９発明によれば、供給管内で
閉塞を生じることなく、しかも容器（ＣＺ炉）内の内部
部品と干渉するなどの問題が生じることなく、確実に供
給管内で落下速度を調節することができるという効果が
得られる。As described above, according to the ninth aspect of the present invention, the drop velocity in the supply pipe can be surely prevented without causing a blockage in the supply pipe, and without causing a problem such as interference with internal parts in the container (CZ furnace). The effect of being able to adjust is obtained.
【００７２】[0072]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して実施形態の装
置について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An apparatus according to an embodiment will be described below with reference to the drawings.
【００７３】図１は実施形態の構成を側面からみた図で
ある。FIG. 1 is a side view of the configuration of the embodiment.
【００７４】同図１に示すように、実施形態装置は、単
結晶引上げ用容器としてのＣＺ炉（チャンバ）１と、こ
のＣＺ炉１から分離可能にかつ移動自在に設けられた原
料供給装置１００とからなる。As shown in FIG. 1, the apparatus of the embodiment is a CZ furnace (chamber) 1 as a container for pulling a single crystal, and a raw material supply apparatus 100 provided so as to be separable and movable from the CZ furnace 1. Consists of.
【００７５】ＣＺ炉１内には、多結晶シリコンの原料６
３を溶融して融液７１として収容する石英るつぼ７０が
設けられている。るつぼ７０の周囲には、るつぼ７０内
の多結晶シリコン原料６３を加熱して溶融するヒータ７
２が設けられている。るつぼ７０の上方には図示しない
引上げ機構が設けられている。溶融が安定化すると、こ
の引上げ機構により種結晶が融液７１に浸漬されて融液
７１から単結晶シリコンのインゴットが引き上げられ
る。In the CZ furnace 1, a raw material 6 of polycrystalline silicon is used.
A quartz crucible 70 that melts 3 and stores it as a melt 71 is provided. Around the crucible 70, the heater 7 that heats and melts the polycrystalline silicon raw material 63 in the crucible 70.
Two are provided. A pulling mechanism (not shown) is provided above the crucible 70. When the melting is stabilized, the seed crystal is immersed in the melt 71 by this pulling mechanism to pull up the single crystal silicon ingot from the melt 71.
【００７６】ＣＺ炉１の外壁にあってるつぼ７０の斜め
上方には、開口部２が形成されている。この開口部２に
は開口部２を開閉するゲートバルブ３が取り付けられて
いる。An opening 2 is formed diagonally above the crucible 70 on the outer wall of the CZ furnace 1. A gate valve 3 for opening and closing the opening 2 is attached to the opening 2.
【００７７】ゲートバルブ３が閉じられることにより炉
１内と外気が遮断され炉１内を真空（たとえば２０Torr
程度）に維持することができる。ＣＺ炉１にはアルゴン
ガスなどの不活性ガスが供給されるとともに図示しない
排気口からポンプによって排気される。これにより炉１
内は所定の低圧に減圧される。When the gate valve 3 is closed, the inside of the furnace 1 and the outside air are shut off, and the inside of the furnace 1 is evacuated (for example, 20 Torr).
Can be maintained). An inert gas such as argon gas is supplied to the CZ furnace 1 and is exhausted by a pump from an exhaust port (not shown). This allows furnace 1
The inside is depressurized to a predetermined low pressure.
【００７８】単結晶シリコンの引上げに伴いシリコン融
液７１が減少する。シリコン融液７１の減少に伴い融液
７１と石英るつぼ７０との接触面積が変化し石英るつぼ
７０からの酸素溶出量が変化する。この変化が、引き上
げられる単結晶シリコン中の酸素濃度分布に影響を与え
る。また偏析によって、いわゆる「酸素歯抜け不良」が
発生するおそれがある。The silicon melt 71 decreases as the single crystal silicon is pulled up. As the silicon melt 71 decreases, the contact area between the melt 71 and the quartz crucible 70 changes, and the amount of oxygen eluted from the quartz crucible 70 changes. This change affects the oxygen concentration distribution in the pulled single crystal silicon. Moreover, there is a possibility that segregation causes so-called "oxygen missing defect".
【００７９】そこで、これらを防止するために、原料供
給装置１００は、融液７１が減少した石英るつぼ７０内
に多結晶シリコン原料６３を追加供給する。また石英る
つぼ７０内に多結晶シリコンの原料６３を追加供給する
ことで、石英るつぼ１個当たりで製造される単結晶シリ
コンの量を増やすことができ、製造コストを低減させる
ことができる。Therefore, in order to prevent these, the raw material supply device 100 additionally supplies the polycrystalline silicon raw material 63 into the quartz crucible 70 in which the melt 71 has decreased. Further, by additionally supplying the polycrystalline silicon raw material 63 into the quartz crucible 70, the amount of single crystal silicon produced per quartz crucible can be increased, and the production cost can be reduced.
【００８０】原料供給装置１００には、ＣＺ炉１のゲー
トバルブ３に対して取り付けおよび取り外しが自在に、
開口部８が設けられている。また、この開口部８の内外
に移動自在に、供給管１３が設けられている。また開口
部８を、ＣＺ炉１のゲートバルブ３まで移動させこれに
位置決めできる自由度を有した第１の駆動軸としてのモ
ータ１０、上下ガイド４１、移動部材４２、Ｘ−Ｙ移動
機構４３が設けられている。また開口部８が、ＣＺ炉１
のゲートバルブ３に取り付けられた際に、供給管１３の
先端１３ａを、開口部８内から外へ移動させてゲートバ
ルブ３を介してＣＺ炉１内の融液７１近傍に位置させる
ことができる自由度を有した第２の駆動軸としてのモー
タ１１、斜めガイド５１、移動部材５２が設けられてい
る。The raw material supply device 100 can be freely attached and detached to and from the gate valve 3 of the CZ furnace 1.
An opening 8 is provided. Further, a supply pipe 13 is provided movably in and out of the opening 8. In addition, the motor 10 as the first drive shaft having a degree of freedom to move the opening 8 to the gate valve 3 of the CZ furnace 1 and position it on the gate valve 3, the vertical guide 41, the moving member 42, and the XY moving mechanism 43. It is provided. Further, the opening 8 is the CZ furnace 1
When it is attached to the gate valve 3, the tip 13a of the supply pipe 13 can be moved from the inside of the opening 8 to the outside to be positioned near the melt 71 in the CZ furnace 1 via the gate valve 3. A motor 11 as a second drive shaft having a degree of freedom, an oblique guide 51, and a moving member 52 are provided.
【００８１】すなわち原料供給装置１００には、車輪に
よって装置１００全体を移動させることができる台車４
が設けられている。台車４はモータ等のアクチュータで
駆動させてもよく人力で動かしてもよい。That is, in the raw material supply device 100, the carriage 4 capable of moving the entire device 100 by means of wheels.
Is provided. The dolly 4 may be driven by an actuator such as a motor or may be manually moved.
【００８２】台車４の上下方向つまりＺ軸方向に沿って
上下ガイド４１が設けられている。上下ガイド４１には
移動部材４２が上下ガイド４１に沿って滑動自在に設け
られている。この移動部材４２にはＸ−Ｙ移動機構４３
を介して上下動ベース５が取り付けられている。上下動
ベース５は、ホッパ６０、中間部材１４、ベローズ７、
供給管１３を中心とする原料供給機構部を支持してい
る。なおベローズ７の代わりに可撓性のある任意の部材
を使用することができる。A vertical guide 41 is provided along the vertical direction of the carriage 4, that is, along the Z-axis direction. A moving member 42 is slidably provided on the upper and lower guides 41 along the upper and lower guides 41. The moving member 42 includes an XY moving mechanism 43.
The vertical movement base 5 is attached via the. The vertical movement base 5 includes a hopper 60, an intermediate member 14, a bellows 7,
The raw material supply mechanism part centering on the supply pipe 13 is supported. Instead of the bellows 7, any flexible member can be used.
【００８３】台車４にはモータ１０が設けられている。
モータ１０が駆動すると移動部材４２は、上下ガイド４
１に沿ってＺ軸方向つまり上下方向に移動する。またＸ
−Ｙ移動機構４３が作動すると上下動ベース５はＸ軸方
向もしくはＹ軸方向つまり水平方向に移動する。また上
下動ベース５は中心鉛直軸に対して回転が可能になって
いる。The trolley 4 is provided with a motor 10.
When the motor 10 is driven, the moving member 42 moves the upper and lower guides 4
1 moves in the Z-axis direction, that is, in the vertical direction. Also X
When the -Y moving mechanism 43 operates, the vertical movement base 5 moves in the X-axis direction or the Y-axis direction, that is, the horizontal direction. Further, the vertical movement base 5 is rotatable about a central vertical axis.
【００８４】上下動ベース５には斜め方向に沿って斜め
ガイド５１が設けられている。斜めガイド５１には移動
部材５２が斜めガイド５１に沿って滑動自在に設けられ
ている。An oblique guide 51 is provided on the vertical movement base 5 along the oblique direction. A moving member 52 is provided on the diagonal guide 51 so as to be slidable along the diagonal guide 51.
【００８５】ホッパ６０はホッパ外壁６とその内側のホ
ッパ内壁１２とからなる。ホッパ内壁１２内には、外部
より多結晶シリコン原料６３が投入されて貯留されてい
る。The hopper 60 comprises a hopper outer wall 6 and a hopper inner wall 12 inside thereof. A polycrystalline silicon raw material 63 is charged from the outside and stored in the hopper inner wall 12.
【００８６】ホッパ内壁１２と供給管１３との間には中
間部材１４が位置している。中間部材１４はホッパ外壁
６の内側に位置している。供給管１３はベローズ７の内
側に位置している。An intermediate member 14 is located between the inner wall 12 of the hopper and the supply pipe 13. The intermediate member 14 is located inside the outer wall 6 of the hopper. The supply pipe 13 is located inside the bellows 7.
【００８７】ホッパ外壁６０の下方端部と中間部材１４
の下方端部とベローズ７の上方端部と供給管１３の上方
端部とは、締結部材６５によって共締めされている。The lower end of the hopper outer wall 60 and the intermediate member 14
The lower end, the upper end of the bellows 7, and the upper end of the supply pipe 13 are fastened together by a fastening member 65.
【００８８】ベローズ７の下方先端には、ＣＺ炉１のゲ
ートバルブ３の開口に応じた開口部８が形成されてい
る。この開口部８の周囲には、ＣＺ炉１のゲートバルブ
３のフランジ３ａへの取り付けが可能のフランジ８ａが
取り付けられている。An opening 8 corresponding to the opening of the gate valve 3 of the CZ furnace 1 is formed at the lower end of the bellows 7. Around the opening 8, a flange 8a that can be attached to the flange 3a of the gate valve 3 of the CZ furnace 1 is attached.
【００８９】フランジ８ａは、結合解除が自在の結合部
材９によって上下動ベース５に結合されている。The flange 8a is connected to the vertical movement base 5 by a connecting member 9 which can be released from the connection.
【００９０】移動部材５２はホッパ外壁６に取り付けら
れている。The moving member 52 is attached to the outer wall 6 of the hopper.
【００９１】ホッパ６０の外壁６、ベローズ７、接続部
材６５、フランジ８ａは、真空保持が可能な材質で構成
されている。ホッパ外壁６はたとえばステンレスで構成
されている。The outer wall 6, the bellows 7, the connecting member 65 and the flange 8a of the hopper 60 are made of a material capable of holding vacuum. The outer wall 6 of the hopper is made of, for example, stainless steel.
【００９２】なおホッパ内壁１２、供給管１３、中間部
材１４はたとえば石英で構成されている。The inner wall 12 of the hopper, the supply pipe 13 and the intermediate member 14 are made of quartz, for example.
【００９３】上下動ベース５にはモータ１１が設けられ
ている。モータ１１が駆動すると移動部材５２は、斜め
ガイド５１に沿って斜め方向に移動する。A motor 11 is provided on the vertical movement base 5. When the motor 11 is driven, the moving member 52 moves diagonally along the diagonal guide 51.
【００９４】以上のようにモータ１０、Ｘ−Ｙ移動機構
４３を駆動させることによって上下動ベース５を任意の
場所に位置させることができ、これにより上下動ベース
５に支持されているベローズ７の先端開口部８を任意の
位置に位置決めすることができる。またモータ１１を駆
動させることによってホッパ外壁６とともに供給管１３
を斜め方向に移動させることができ、これにより供給管
１３の先端１３ａを斜め方向の任意の位置に位置決めす
ることができる。By driving the motor 10 and the XY moving mechanism 43 as described above, the vertical movement base 5 can be positioned at an arbitrary position, whereby the bellows 7 supported by the vertical movement base 5 is moved. The tip opening 8 can be positioned at any position. Further, by driving the motor 11, the outer wall 6 of the hopper and the supply pipe 13
Can be moved in an oblique direction, whereby the tip 13a of the supply pipe 13 can be positioned at an arbitrary position in the oblique direction.
【００９５】ここでベローズ７の先端開口部８のフラン
ジ８ａは結合部材９によって上下動ベース５に固定され
ている。このため移動部材５２の斜め移動に伴いベロー
ズ７は縮退もしくは伸張して、供給管１３の先端１３ａ
はベローズ７の内外の任意の位置に移動する。Here, the flange 8a of the tip end opening 8 of the bellows 7 is fixed to the vertical movement base 5 by a connecting member 9. Therefore, the bellows 7 contracts or expands as the moving member 52 obliquely moves, and the tip 13 a of the supply pipe 13 is expanded.
Moves to an arbitrary position inside and outside the bellows 7.
【００９６】図３は供給管１３が移動する様子を示して
いる。FIG. 3 shows how the supply pipe 13 moves.
【００９７】移動部材５２が斜めガイド５１の上方に位
置している場合には、Ａに示す状態となる。このときベ
ローズ７は伸張し供給管１３の先端１３ａはベローズ７
の先端開口部８内に位置している。When the moving member 52 is located above the oblique guide 51, the state shown in A is obtained. At this time, the bellows 7 is expanded and the tip 13a of the supply pipe 13 is moved to the bellows 7
Located in the tip opening 8 of the.
【００９８】移動部材５２が斜めガイド５１の下方に位
置すると、Ｂに示す状態に変化する。このときベローズ
７は縮退し供給管１３の先端１３′ａはベローズ７の先
端開口部８外に位置する。When the moving member 52 is positioned below the diagonal guide 51, the state shown in B is changed. At this time, the bellows 7 contracts, and the tip 13 ′ a of the supply pipe 13 is located outside the tip opening 8 of the bellows 7.
【００９９】つぎにホッパ６０の構成について詳述す
る。Next, the structure of the hopper 60 will be described in detail.
【０１００】ホッパ内壁１２の下側には、ホッパ内壁１
２内に貯留されている多結晶シリコン原料６３を、中間
部材１４を介して供給管１３に導く開口部６４が形成さ
れている。ホッパ内壁１２内では、弁体１５がシャフト
１６によって上下動自在に吊り下げられ、配置されてい
る。弁体１５は下部開口部６４の上方にあって、下降す
ることによって下部開口部６４を閉塞できる位置に配置
されている。Below the hopper inner wall 12, the hopper inner wall 1
An opening 64 is formed to guide the polycrystalline silicon raw material 63 stored in 2 into the supply pipe 13 via the intermediate member 14. Inside the inner wall 12 of the hopper, a valve body 15 is suspended and arranged by a shaft 16 so as to be vertically movable. The valve body 15 is located above the lower opening 64, and is arranged at a position where the lower opening 64 can be closed by lowering.
【０１０１】弁体１５は、円錐形状の部材であり、たと
えば石英で構成されている。The valve body 15 is a conical member and is made of quartz, for example.
【０１０２】なお弁体１５は円錐形状に限定されるもの
ではなく、弁体１５の側面が、重力に応じて多結晶シリ
コン原料６３を落下させる傾斜形状に形成されていれば
よい。The valve body 15 is not limited to the conical shape, and the side surface of the valve body 15 may be formed in an inclined shape for dropping the polycrystalline silicon raw material 63 according to gravity.
【０１０３】ホッパ６０の上部には、シャフト１６を上
方で支持するとともに同シャフト１６を上下方向に移動
させるモータ１７、係止部材６１等が設けられている。On the upper part of the hopper 60, a motor 17 for supporting the shaft 16 above and moving the shaft 16 in the vertical direction, a locking member 61, etc. are provided.
【０１０４】すなわちシャフト１６の上端部１６ａは、
上方に移動可能に係止部材６１によって係止されてい
る。したがって弁体１５に下方向から力が作用すると、
その力に応じて弁体１５はシャフト１６とともに上方向
に移動する。That is, the upper end 16a of the shaft 16 is
It is locked by a locking member 61 so as to be movable upward. Therefore, when a force is applied to the valve body 15 from below,
The valve body 15 moves upward together with the shaft 16 according to the force.
【０１０５】係止部材６１は、ボールネジを介してモー
タ１７の回転軸に接続している。このためモータ１７の
駆動に応じて回転運動が直動運動に変換されてシャフト
１６が上下動し、これに応じて弁体１５が上下動する。
なおボールネジの代わりに、回転運動を直動運動に変換
する他の機構、要素を使用してもよい。The locking member 61 is connected to the rotating shaft of the motor 17 via a ball screw. Therefore, the rotational motion is converted into a linear motion according to the driving of the motor 17, the shaft 16 moves up and down, and the valve body 15 moves up and down in response to this.
Instead of the ball screw, another mechanism or element for converting a rotary motion into a linear motion may be used.
【０１０６】つぎに供給管１３の構成について詳述す
る。Next, the structure of the supply pipe 13 will be described in detail.
【０１０７】供給管１３は、その上端の原料投入口１３
ｂから多結晶シリコン原料６３が投入され、その下端の
原料排出口１３ｃから多結晶シリコン原料６３が排出さ
れる。つまりホッパ内壁１２の下部開口部６４から落下
した多結晶シリコン原料６３は中間部材１４を通過して
供給管１３の原料投入口１３ｂに投入され、供給管１３
の内部を通過して、原料排出口１３ｃから外部へ排出さ
れる。The supply pipe 13 has the raw material inlet 13 at the upper end thereof.
The polycrystalline silicon raw material 63 is charged from b, and the polycrystalline silicon raw material 63 is discharged from the raw material discharge port 13c at the lower end thereof. That is, the polycrystalline silicon raw material 63 dropped from the lower opening 64 of the hopper inner wall 12 passes through the intermediate member 14 and is charged into the raw material charging port 13b of the supply pipe 13 to
And is discharged to the outside from the raw material discharge port 13c.
【０１０８】供給管１３の原料投入口１３ｂの近傍に
は、吸引口２５が形成されている。吸引口２５は中間部
材１４に形成されている。吸引口２５は図示しない配管
を介して真空ポンプに接続されており、この吸引口２５
を介して供給管１３内が吸引される。A suction port 25 is formed near the raw material charging port 13b of the supply pipe 13. The suction port 25 is formed in the intermediate member 14. The suction port 25 is connected to a vacuum pump via a pipe (not shown).
The inside of the supply pipe 13 is sucked via the.
【０１０９】また供給管１３の原料排出口１３ｃ近傍に
は、供給口２４が形成されている。この供給口２４はガ
ス供給管２６を介して図示しないアルゴンガス供給源に
接続されており、この供給口２５を介して供給管１３内
にアルゴンガスが供給される。なおアルゴンガスの代わ
りに他の不活性ガスを使用してもよい。A supply port 24 is formed near the raw material discharge port 13c of the supply pipe 13. The supply port 24 is connected to an argon gas supply source (not shown) via a gas supply pipe 26, and the argon gas is supplied into the supply pipe 13 via the supply port 25. Other inert gas may be used instead of the argon gas.
【０１１０】ここで供給口２４内に供給されるアルゴン
ガスの供給量は、吸引口２５から吸引される量よりも大
きくなり、供給管１３内の平均流速が、供給管１３の原
料排出口１３ｃ近傍の流れの流速よりも大きくなるよう
に、真空ポンプ、アルゴンガス供給源が制御されてい
る。Here, the supply amount of the argon gas supplied into the supply port 24 becomes larger than the amount sucked from the suction port 25, and the average flow velocity in the supply pipe 13 is the raw material discharge port 13c of the supply pipe 13. The vacuum pump and the argon gas supply source are controlled so as to be higher than the flow velocity of the nearby flow.
【０１１１】図２は供給管１３の構成を示している。FIG. 2 shows the structure of the supply pipe 13.
【０１１２】図２（ａ）、（ｂ）は供給管１３の一部を
三角法にて示している。図２（ｍ）は図２（ａ）のＧ−
Ｇ断面を示している。2A and 2B show a part of the supply pipe 13 by trigonometry. FIG. 2 (m) is G- of FIG. 2 (a).
The G section is shown.
【０１１３】これら図２（ａ）、（ｂ）、（ｍ）に示す
ように、供給管１３は、基本的には、断面積が等しい各
管２１、２２を平行に配置して構成したものである。管
２１、２２は図２（ｈ）に示すように断面が円形のパイ
プを所定の形状に形成してなるものである。As shown in FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (m), the supply pipe 13 is basically constructed by arranging pipes 21 and 22 having the same cross-sectional area in parallel. Is. The pipes 21 and 22 are formed by forming pipes having a circular cross section into a predetermined shape as shown in FIG.
【０１１４】各管２１、２２は、それらの断面が重なる
ように配置されている（図２（ｍ））。そして、これら
平行に配置した各管２１、２２同士は、これら管２１、
２２の断面積と等しい断面積となるように、接続板２
８、２９、２３、２７によって接続されている。接続板
２８、２９、２３、２７はそれぞれ図２（ｉ）、
（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）に示すように、所定形状に形成
してなる板材である。接続板同士の接合、これらと管２
１、２２との接合はたとえば溶接によって行われる。The tubes 21 and 22 are arranged so that their cross sections overlap with each other (FIG. 2 (m)). The tubes 21 and 22 arranged in parallel are
The connecting plate 2 has a sectional area equal to that of 22.
They are connected by 8, 29, 23 and 27. Connection plates 28, 29, 23 and 27 are respectively shown in FIG.
As shown in (j), (k) and (l), it is a plate material formed in a predetermined shape. Connection between connecting plates, these and tube 2
Joining with Nos. 1 and 22 is performed, for example, by welding.
【０１１５】管２１、２２の接続箇所は１箇所以上あれ
ば十分減速効果が得られるが、望ましくは３箇所以上あ
ればよい。Although the deceleration effect can be sufficiently obtained if the connecting points of the pipes 21 and 22 are one or more, it is preferable that the connecting points are three or more.
【０１１６】以上のように供給管１３が構成されている
ため供給管１３は屈曲部（減速部）を有しながらも各部
で断面積が一定となる。また各管２１、２２がそれらの
断面が重なるように平行に配置されて供給管１３を構成
しているので、供給管１３自体の幅が小さくなり幅方向
の場積が小さくなる。Since the supply pipe 13 is configured as described above, the supply pipe 13 has a bent portion (deceleration portion) but has a constant cross-sectional area at each portion. Further, since the pipes 21 and 22 are arranged in parallel so that their cross-sections are overlapped with each other to form the supply pipe 13, the width of the supply pipe 13 itself becomes smaller, and the field in the width direction becomes smaller.
【０１１７】なお管２１、２２は断面が円形を想定して
いるが、矩形等任意の断面形状としてもよい。また各管
２１、２２をそれらの断面が重なるように配置している
が（図２（ｍ））、必ずしも断面を重ねる必要はなく各
管２１、２２が近接していればよい。Although the tubes 21 and 22 are supposed to have a circular cross section, they may have an arbitrary sectional shape such as a rectangle. Further, although the tubes 21 and 22 are arranged so that their cross sections overlap with each other (FIG. 2 (m)), it is not always necessary to overlap the cross sections, and it is sufficient that the tubes 21 and 22 are close to each other.
【０１１８】また供給管１３の先端形状は図２（ａ）、
（ｂ）に示すもの以外に、図２（ｃ）、（ｄ）に示す形
状にしてもよく、また図２（ｅ）、（ｆ）に示す形状に
してもよい。また図２（ｇ）に示すように供給管１３の
先端に材質がシリコンの板２５を挿入してもよい。The shape of the tip of the supply pipe 13 is shown in FIG.
Other than the shape shown in (b), the shape shown in FIGS. 2 (c) and (d) may be used, or the shape shown in FIGS. 2 (e) and (f) may be used. Further, as shown in FIG. 2G, a plate 25 made of silicon may be inserted into the tip of the supply pipe 13.
【０１１９】つぎに上述した実施形態装置の動作につい
て説明する。なお本実施形態では、リチャージによる方
法で多結晶シリコン原料６３を供給する場合を想定す
る。また多結晶シリコン原料６３として破砕ナゲットを
使用する場合を想定する。Next, the operation of the above-described embodiment apparatus will be described. In this embodiment, it is assumed that the polycrystalline silicon raw material 63 is supplied by the method of recharging. Further, it is assumed that a crushed nugget is used as the polycrystalline silicon raw material 63.
【０１２０】ＣＺ法によるプロセスは概略すると、溶
融、溶融安定化、引上げ、冷却、取り出しの各工程から
なる。リチャージによる方法ではこのプロセスが繰り返
され複数本の単結晶シリコンが引き上げられ、単結晶が
引き上げられる毎に多結晶シリコン原料６３の追加供給
が行われる。原料供給装置１００はつぎのサイクルで動
作する。The process according to the CZ method is roughly composed of the steps of melting, melt stabilization, pulling, cooling and taking out. In the method by recharging, this process is repeated to pull up a plurality of single crystal silicons, and the polycrystalline silicon raw material 63 is additionally supplied every time the single crystal is pulled up. The raw material supply device 100 operates in the next cycle.
【０１２１】・第１工程（原料供給装置１００の移動）
原料供給装置１００のホッパ６０内には予め多結晶シリ
コン原料６３が投入されておかれる。そして原料供給装
置１００が台車４によってＣＺ炉１の場所まで移動され
る。この移動は単結晶引上げが終了し冷却期間中に行わ
れる。あるいはその前に移動を終了させてもおいてもよ
い。First Step (Movement of Raw Material Supply Device 100) Polycrystalline silicon raw material 63 is previously charged into the hopper 60 of the raw material supply device 100. Then, the raw material supply device 100 is moved to the place of the CZ furnace 1 by the carriage 4. This movement is performed during the cooling period after the pulling of the single crystal is completed. Alternatively, the movement may be ended before that.
【０１２２】単結晶シリコンの引上げ前および引上げ中
にはＣＺ炉１に原料供給装置１００は取り付けられてい
ない。このため、その期間中は原料供給装置１００の分
解、清掃を容易に行うことができる。また、あるＣＺ炉
で引上げが行われている期間に他のＣＺ炉の場所まで原
料供給装置１００を移動させて多結晶シリコン原料６３
を追加供給することができる。このため１台の原料供給
装置１００で複数のＣＺ炉１に対して原料供給を行うこ
とができ装置コスト、作業効率を向上させることができ
る。The raw material supply device 100 is not attached to the CZ furnace 1 before and during the pulling of single crystal silicon. Therefore, during that period, the raw material supply device 100 can be easily disassembled and cleaned. In addition, while the pulling is being performed in a certain CZ furnace, the raw material supply device 100 is moved to the location of another CZ furnace to move the polycrystalline silicon raw material 63.
Can be supplied additionally. Therefore, one raw material supply device 100 can supply raw materials to a plurality of CZ furnaces 1, and the device cost and work efficiency can be improved.
【０１２３】つぎの第２工程〜第４工程は、冷却期間終
了までの間に行われる。The following second to fourth steps are carried out until the end of the cooling period.
【０１２４】・第２工程（原料供給装置１００の取り付
け）
つぎにＣＺ炉１に原料供給装置１００が取り付けられ
る。Second Step (Installation of Raw Material Supply Device 100) Next, the raw material supply device 100 is installed in the CZ furnace 1.
【０１２５】すなわちモータ１０、Ｘ−Ｙ移動機構４３
を駆動させることによって、ベローズ７の先端開口部８
のフランジ８ａが、ＣＺ炉１のゲートバルブ３のフラン
ジ３ａに位置決めされる。つぎに結合部材９の結合が解
除され、ベローズ７の先端開口部８のフランジ８ａが、
上下動ベース５から解放される。つぎにベローズ７の先
端フランジ８ａがＣＺ炉１のゲートバルブ３のフランジ
３ａに締結等されて固定される。このようにＣＺ炉１へ
の原料供給装置１００の取り付けは、ＣＺ炉１に問題と
なる力が作用することなく容易に行うことができる。That is, the motor 10 and the XY moving mechanism 43
By driving the
Flange 8a is positioned on the flange 3a of the gate valve 3 of the CZ furnace 1. Next, the coupling of the coupling member 9 is released, and the flange 8a of the tip end opening 8 of the bellows 7 becomes
It is released from the vertical movement base 5. Next, the tip flange 8a of the bellows 7 is fastened and fixed to the flange 3a of the gate valve 3 of the CZ furnace 1. As described above, the raw material supply device 100 can be attached to the CZ furnace 1 without applying a problematic force to the CZ furnace 1.
【０１２６】・第３工程（供給管１３の挿入）
つぎにＣＺ炉１のゲートバルブ３に、供給管１３が挿入
される。Third Step (Insertion of Supply Pipe 13) Next, the supply pipe 13 is inserted into the gate valve 3 of the CZ furnace 1.
【０１２７】すなわちＣＺ炉１の内部をアルゴンガスな
どの不活性ガスによって置換した後、ゲートバルブ３を
開口させる。つぎにモータ１１を駆動させることによっ
て供給管１３を、ゲートバルブ３内に挿入して供給管１
３の先端１３ａを融液７１近傍の所定位置に位置決めす
る。つまり図３に示すように供給管１３の先端１３ａを
ベローズ７内の位置（Ａ状態）からベローズ７外の位置
（Ｂ状態）まで下げその先端１３′ａをＣＺ炉１内の指
定位置に位置決めする。通常は融液７１表面からの高さ
が５０ｍｍ〜１００ｍｍの位置に供給管先端１３ａが位
置決めされる。ここで前述したように供給管１３はその
幅方向の場積が小さくなるように構成されている。この
ため供給管１３が挿入されるゲートバルブ３、開口部２
を小さく形成することができる。あるいは既存の開口部
２、ゲートバルブ３に改造を施すことなく使用すること
ができる。また供給管１３の場積が小さいため、挿入さ
れた供給管１３がＣＺ炉１内の内部部品と干渉するなど
の問題は生じない。That is, after replacing the inside of the CZ furnace 1 with an inert gas such as argon gas, the gate valve 3 is opened. Next, by driving the motor 11, the supply pipe 13 is inserted into the gate valve 3 and the supply pipe 1
The tip 13a of No. 3 is positioned at a predetermined position near the melt 71. That is, as shown in FIG. 3, the tip 13a of the supply pipe 13 is lowered from a position inside the bellows 7 (state A) to a position outside the bellows 7 (state B) and the tip 13'a is positioned at a designated position inside the CZ furnace 1. To do. Normally, the supply pipe tip 13a is positioned at a height of 50 mm to 100 mm from the surface of the melt 71. Here, as described above, the supply pipe 13 is configured such that the field product in the width direction becomes small. Therefore, the gate valve 3 into which the supply pipe 13 is inserted, the opening 2
Can be formed small. Alternatively, it can be used without modifying the existing opening 2 and gate valve 3. Further, since the space of the supply pipe 13 is small, there is no problem that the inserted supply pipe 13 interferes with the internal parts in the CZ furnace 1.
【０１２８】・第４工程（多結晶シリコン原料６３の供
給開始）
単結晶シリコンの引上げ終了後に、ヒータ７２の出力を
低下させており、既に融液７１の加熱が停止している。
このため供給管１３の挿入時点では、融液７１の表面の
一定面積が固化している。多結晶シリコン原料６３は、
この固化部分７１ａに向けて投入される。投入原料の
「島」を融液７１の表面で形成し以後はこの「島」上に
原料を投入していく。Fourth Step (Start of Supply of Polycrystalline Silicon Raw Material 63) After the pulling of the single crystal silicon, the output of the heater 72 is reduced, and the heating of the melt 71 has already stopped.
Therefore, when the supply pipe 13 is inserted, a certain area of the surface of the melt 71 is solidified. The polycrystalline silicon raw material 63 is
It is thrown toward the solidified portion 71a. The “island” of the input raw material is formed on the surface of the melt 71, and thereafter the raw material is input on this “island”.
【０１２９】モータ１１を駆動させ供給管１３の先端１
３ａの位置を調整することで、融液７１表面の固化部分
７１ａに向けて、多結晶シリコン原料６３を投入するこ
とができる。このように固化部分７１ａに多結晶シリコ
ン原料６３を投入することで、融液７１表面での液滴、
破砕片の飛散を防止できる。このため引上げ成長中のイ
ンゴットに多結晶シリコン原料６３が付着することで発
生する品質低下を、防止することができる。また供給管
１３の先端１３ａを融液７１に浸す程度まで下げて、上
述した飛散を防止することもできる。The motor 11 is driven to drive the tip 1 of the supply pipe 13.
By adjusting the position of 3a, the polycrystalline silicon raw material 63 can be charged toward the solidified portion 71a on the surface of the melt 71. By thus introducing the polycrystalline silicon raw material 63 into the solidified portion 71a, droplets on the surface of the melt 71,
It is possible to prevent scattering of crushed pieces. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of quality caused by the deposition of the polycrystalline silicon raw material 63 on the ingot during the pulling growth. Further, the tip end 13a of the supply pipe 13 can be lowered to such an extent that it is dipped in the melt 71 to prevent the above-mentioned scattering.
【０１３０】またモータ１１を駆動させ供給管先端１３
ａの位置を調整することで、ホットゾーンの種類や引上
げ条件に応じて融液表面の高さが変化したとしても適切
な高さに供給管先端１３ａを位置させることができる。Further, the motor 11 is driven to drive the supply pipe tip 13
By adjusting the position of a, the supply pipe tip 13a can be positioned at an appropriate height even if the height of the melt surface changes depending on the type of hot zone and pulling conditions.
【０１３１】また原料供給開始までの待機時には、モー
タ１１を駆動させ供給管先端１３ａを、るつぼ７０から
離れた上方へ退避させておくことで、熱変形等を防止す
ることができる。Further, at the time of waiting until the supply of the raw material is started, the motor 11 is driven to retract the supply pipe tip 13a upward away from the crucible 70, whereby thermal deformation and the like can be prevented.
【０１３２】以上のようにして第２工程〜第４工程の
「原料供給装置１００の取り付け」、「供給管１３の挿
入」、「多結晶シリコン原料６３の供給開始」が、冷却
期間終了までの間に行われる。As described above, the "attachment of the raw material supply device 100", the "insertion of the supply pipe 13" and the "start of the supply of the polycrystalline silicon raw material 63" in the second to fourth steps are performed until the end of the cooling period. Done in between.
【０１３３】・第５工程（供給量調節）
モータ１７が駆動し弁体１５が上下動すると、図１に示
すようにホッパ内壁１２下部に形成されたブリッジが崩
れ、その多結晶原料６３が弁体１５の側面からホッパ下
部開口部６４へと落とされる。つまり原料６３がブリッ
ジし易い破砕ナゲットであったとしてもホッパ内壁１２
内で詰まることなく確実に供給管１３へと導くことがで
きる。Fifth Step (Adjustment of Supply Amount) When the motor 17 is driven and the valve body 15 moves up and down, the bridge formed under the inner wall 12 of the hopper collapses as shown in FIG. It is dropped from the side surface of the body 15 into the hopper lower opening 64. That is, even if the raw material 63 is a crushed nugget that easily bridges, the inner wall 12 of the hopper 12
It can be reliably guided to the supply pipe 13 without being clogged inside.
【０１３４】多結晶シリコン原料６４の供給量の調節
は、以下のようにモータ１７を駆動制御することで行わ
れる。The supply amount of the polycrystalline silicon raw material 64 is adjusted by driving and controlling the motor 17 as follows.
【０１３５】図４は時間ｔと弁体１５の上下位置との関
係を示している。弁体１５の上限位置Ｈ1、下限位置Ｌ
0、弁体１５の上下動速度Ｖが予め設定されている。こ
れら上限位置Ｈ1、下限位置Ｌ0、上下動速度Ｖを固定し
てモータ１７を駆動制御し弁体１５を上下動させれば、
単位時間当たり一定量の多結晶原料６３がホッパ下部開
口部６４から落下し供給管１３を介してるつぼ７０内へ
供給される。弁体１５の上限位置Ｈ1は、通常、弁体１
５の最低位置（開口部６４を閉塞する位置）から３０〜
５０ｍｍ程度の高さに設定される。また弁体１５の下限
位置Ｌ0は、通常、弁体１５の最低位置から１０〜２０
ｍｍ程度の高さに設定される。また弁体１５の上下動速
度Ｖは、通常、２〜５ｍｍ/ｓ程度に設定される。上限
位置Ｈ1、下限位置Ｌ0、上下動速度Ｖを変更すること
で、単位時間当たりの供給量を変化させることができ
る。さらに弁体１５が下限位置Ｌ0に位置した際に弁体
１５の動きを一旦停止させ（数秒間）、その停止期間を
調整することにより供給量の調整幅をさらに広くするこ
とが可能になる。FIG. 4 shows the relationship between time t and the vertical position of the valve body 15. Upper limit position H1 and lower limit position L of valve body 15
0, the vertical movement speed V of the valve body 15 is preset. If the upper limit position H1, the lower limit position L0, and the vertical movement speed V are fixed, the motor 17 is drive-controlled to move the valve body 15 up and down.
A fixed amount of polycrystalline raw material 63 per unit time drops from the hopper lower opening 64 and is supplied into the crucible 70 via the supply pipe 13. The upper limit position H1 of the valve body 15 is normally the valve body 1
30 from the lowest position of 5 (the position that closes the opening 64)
The height is set to about 50 mm. The lower limit position L0 of the valve body 15 is usually 10 to 20 from the lowest position of the valve body 15.
The height is set to about mm. The vertical movement speed V of the valve element 15 is usually set to about 2 to 5 mm / s. The supply amount per unit time can be changed by changing the upper limit position H1, the lower limit position L0, and the vertical movement speed V. Further, when the valve body 15 is located at the lower limit position L0, the movement of the valve body 15 is temporarily stopped (several seconds), and by adjusting the stop period, the adjustment range of the supply amount can be further widened.
【０１３６】本実施形態では、図４に示すように、弁体
１５の下限位置Ｌ0、上下動速度Ｖを一定にし、上限位
置を変化させることで供給量を調節している。上限位置
をＨ1からＨ2に変化させることによって多結晶シリコン
原料６３の供給量を大きくすることができる。In this embodiment, as shown in FIG. 4, the lower limit position L0 of the valve body 15 and the vertical movement speed V are kept constant, and the upper limit position is changed to adjust the supply amount. By changing the upper limit position from H1 to H2, the supply amount of the polycrystalline silicon raw material 63 can be increased.
【０１３７】供給量の調節は、手動制御系あるいはフィ
ードバック制御などの自動制御系を構築して行うことが
できる。The supply amount can be adjusted by constructing an automatic control system such as a manual control system or a feedback control.
【０１３８】多結晶シリコン原料６３の供給量は、ＣＺ
炉１に形成されたのぞき窓から落下状態を目視して判断
してもよく、所定のセンサを設けて正確に検出すること
もできる。たとえばホッパ６０全体の重量変化あるいは
ホッパ６０内の重量変化をセンサによって検出すること
で、供給量の変化を検出することができる。The supply amount of the polycrystalline silicon raw material 63 is CZ.
The falling state may be visually determined from a peephole formed in the furnace 1, or a predetermined sensor may be provided to accurately detect the state. For example, by detecting a weight change of the entire hopper 60 or a weight change in the hopper 60 with a sensor, it is possible to detect a change in the supply amount.
【０１３９】シャフト１６の上端部１６ａは、上方向に
移動可能に係止部材６１に係止されており、弁体１５は
上方向には強制的に持ち上げられるが、下方向には自重
で移動する構造となっている。The upper end 16a of the shaft 16 is locked by the locking member 61 so as to be movable in the upward direction, and the valve body 15 is forcibly lifted in the upward direction, but is moved in the downward direction by its own weight. It has a structure that
【０１４０】このため弁体１５の下部とホッパ内壁１２
との間に破砕ナゲットが挟まった場合には、その位置で
弁体１５はそれ以上の下方向への動きを止める。そして
弁体１５に下方向から作用する力に応じて、弁体１５が
上方向に移動する。このため破砕ナゲットが破砕した
り、弁体１５が破損したり、ホッパ内壁１２が破損した
りすることが防止される。モータ１７が駆動し弁体１５
が上方向に移動すると、挟まれていた破砕ナゲットは落
下し弁体１５は通常の動きに復帰する。Therefore, the lower portion of the valve body 15 and the inner wall 12 of the hopper are
If the crushing nugget is caught between and, the valve body 15 stops further downward movement at that position. Then, the valve body 15 moves upward depending on the force acting on the valve body 15 from below. Therefore, it is possible to prevent the crushed nugget from being crushed, the valve body 15 from being damaged, and the hopper inner wall 12 from being damaged. The valve element 15 is driven by the motor 17
When is moved upward, the crushed nugget that has been sandwiched falls and the valve body 15 returns to its normal movement.
【０１４１】上述した破砕ナゲットの挟み込みは、ＣＺ
炉１ののぞき窓から目視により原料の投入状態を確認す
ることで判断することもでき、またシャフト１６の上端
部１６ａと係止部材６１との係止状態を監視することで
判断してもよい。またこれらをセンサで検出することも
できる。この結果破砕ナゲットの挟み込みが煩雑に発生
していると判断された場合には弁体１５の上限位置Ｌ
0、下限位置Ｈ1、上下動速度Ｖを自動あるいは手動で適
宜変更してもよい。The sandwiching of the crushed nugget described above is performed by CZ
The determination can be made by visually confirming the feeding state of the raw material through the observation window of the furnace 1, or by monitoring the engagement state between the upper end 16a of the shaft 16 and the engagement member 61. . Also, these can be detected by a sensor. As a result, when it is determined that the crushed nugget is caught in a complicated manner, the upper limit position L of the valve body 15
0, the lower limit position H1, and the vertical movement speed V may be changed automatically or manually as appropriate.
【０１４２】供給管１３からの吸引量および供給管１３
へのアルゴンガス供給量は、前述したように、アルゴン
ガス供給量が、吸引量よりも大きくなるように調節され
ている。このため供給管１３の原料排出口１３ｃから外
部へ一定量のガスの流れが形成される。このため供給管
１３内へのＳiＯアモルファスの侵入を防止することが
できる。Amount of suction from the supply pipe 13 and the supply pipe 13
As described above, the argon gas supply amount to the argon gas is adjusted so that the argon gas supply amount is larger than the suction amount. Therefore, a certain amount of gas flow is formed from the raw material discharge port 13c of the supply pipe 13 to the outside. Therefore, it is possible to prevent the infiltration of SiO amorphous into the supply pipe 13.
【０１４３】また供給管１３内の平均流速が、供給管１
３の原料排出口１３ｃ近傍の流れの流速よりも大きくな
るように調節されている。このため破砕ナゲットが供給
管１３を通過する過程で発生する微細粉を確実に除去し
つつ破砕ナゲットを供給管１３の外部へ排出させること
ができる。Also, the average flow velocity in the supply pipe 13 is
3 is adjusted so as to be higher than the flow velocity of the flow near the raw material discharge port 13c. Therefore, the crushed nugget can be discharged to the outside of the supply pipe 13 while reliably removing the fine powder generated in the process of the crushed nugget passing through the supply pipe 13.
【０１４４】このように本実施形態によれば、供給管１
３を通過する過程で発生する多結晶シリコン原料６３の
微細粉を、確実に除去でき、かつ供給管１３内へのＳi
Ｏアモルファスの侵入を防止できる。これにより引上げ
成長される単結晶シリコンの品質が向上し供給管１３の
閉塞が防止される。As described above, according to this embodiment, the supply pipe 1
The fine powder of polycrystalline silicon raw material 63 generated in the process of passing through No. 3 can be reliably removed, and Si into the supply pipe 13
O Amorphous invasion can be prevented. As a result, the quality of the pulled single crystal silicon is improved and the supply pipe 13 is prevented from being blocked.
【０１４５】また供給管１３は、前述したように屈曲部
（減速部）を有しながらも各部で断面積が一定となるよ
うに構成されている。このため破砕ナゲットが供給管１
３内で詰まり管を閉塞することはなくなる。As described above, the supply pipe 13 has a bent portion (deceleration portion), but has a constant cross-sectional area at each portion. Therefore, the crushed nugget is supplied to the supply pipe 1.
There is no blockage of the plugged tube in 3.
【０１４６】このように本実施形態によれば、供給管１
３内で閉塞を生じることなく、十分に減速させた多結晶
シリコン原料６３を、るつぼ７０内に落下させることが
できる。このため飛散等による単結晶シリコンの品質低
下を防止できるとともに、るつぼ７０に与えるダメージ
を軽減することができる。As described above, according to this embodiment, the supply pipe 1
The polycrystalline silicon raw material 63, which has been sufficiently decelerated, can be dropped into the crucible 70 without causing blockage in 3. Therefore, it is possible to prevent the quality of the single crystal silicon from being deteriorated due to scattering or the like, and to reduce the damage given to the crucible 70.
【０１４７】原料供給の総時間は、溶融時間とほぼ等し
く設定し、原料６３を連続的に供給する。The total time for supplying the raw material is set to be substantially equal to the melting time, and the raw material 63 is continuously supplied.
【０１４８】また原料供給の総時間を、溶融時間よりも
短く設定して、原料６３を断続的に投入してもよい。こ
の場合原料６３の供給を休止している期間では、モータ
１１を駆動させて供給管先端１３ａを、るつぼ７０から
離れた上方へ退避させておくことで、ヒータ７２、るつ
ぼ７０で発生する熱の影響による熱変形等を防止するこ
とができる。Further, the total time for supplying the raw material may be set shorter than the melting time, and the raw material 63 may be intermittently charged. In this case, while the supply of the raw material 63 is stopped, the motor 11 is driven to retract the supply pipe tip 13a upward away from the crucible 70, so that the heat generated in the heater 72 and the crucible 70 is reduced. It is possible to prevent thermal deformation and the like due to the influence.
【０１４９】・第６工程（原料供給装置１００の取り外
し）
多結晶シリコン原料６３の供給が終了すると、モータ１
１を駆動させて供給管先端１３ａを上方に移動させベロ
ーズ７内に退避させる。つぎにゲートバルブ３が閉じら
れる。つぎにベローズ７の先端フランジ８ａを、ＣＺ炉
１のゲートバルブ３のフランジ３ａから取り外す。つぎ
にベローズ７の先端開口部８のフランジ８ａを上下動ベ
ース５に結合部材９によって結合する。このようにして
ＣＺ炉１のゲートバルブ３から、原料供給装置１００の
供給管１３が切り離される。しかもＣＺ炉１内を真空に
保持した状態でゲートバルブ３から原料供給装置１００
の供給管１３を切り離すことができる。Sixth step (removal of the raw material supply device 100) When the supply of the polycrystalline silicon raw material 63 is completed, the motor 1
1 is driven to move the tip 13a of the supply pipe upward and retract it into the bellows 7. Next, the gate valve 3 is closed. Next, the tip flange 8a of the bellows 7 is removed from the flange 3a of the gate valve 3 of the CZ furnace 1. Next, the flange 8a of the tip end opening 8 of the bellows 7 is joined to the vertical movement base 5 by the joining member 9. In this way, the supply pipe 13 of the raw material supply device 100 is disconnected from the gate valve 3 of the CZ furnace 1. Moreover, with the inside of the CZ furnace 1 maintained in vacuum, the raw material supply device 100 is operated from the gate valve 3
The supply pipe 13 can be disconnected.
【０１５０】ＣＺ炉１から分離した原料供給装置１００
は、他のＣＺ炉１の場所まで移動して同様に上述した第
１工程〜第６工程を行うことができる。Raw material supply device 100 separated from CZ furnace 1
Can move to another CZ furnace 1 location and similarly perform the above-described first to sixth steps.
【０１５１】以上説明したように本実施形態の方法によ
れば、単結晶シリコンの冷却中に、原料供給装置１００
をＣＺ炉１に接続してＣＺ炉１内に原料６３の供給、溶
融を開始するようにしているので、つぎの単結晶シリコ
ンの引上げを早く開始することができる。このためサイ
クルタイムが短縮し作業効率が向上する。As described above, according to the method of this embodiment, the raw material supply device 100 is provided during the cooling of the single crystal silicon.
Is connected to the CZ furnace 1 to start the supply and melting of the raw material 63 into the CZ furnace 1, so that the pulling of the next single crystal silicon can be started quickly. Therefore, the cycle time is shortened and the work efficiency is improved.
【０１５２】また本実施形態の装置によれば、ＣＺ炉１
側に供給管１３（の一部）を固定しないで済むので、Ｃ
Ｚ炉１の分解、清掃、組立作業時の作業効率が向上す
る。また供給管１３は１つの原料供給装置１００に１つ
備えてあれば複数種類、複数台のＣＺ炉１に対応でき、
ＣＺ炉１の種類に合わせて、ＣＺ炉１の個数分だけ供給
管１３を用意する必要はない。また供給管１３をＣＺ炉
１に個別に固定する作業も不要になる。このためＣＺ炉
１の製造コストが飛躍的に低減する。According to the apparatus of this embodiment, the CZ furnace 1
Since it is not necessary to fix (a part of) the supply pipe 13 to the side, C
Work efficiency at the time of disassembling, cleaning and assembling the Z furnace 1 is improved. Further, if one raw material supply device 100 is provided with one supply pipe 13, it is possible to support a plurality of types and a plurality of CZ furnaces 1,
It is not necessary to prepare as many supply pipes 13 as the number of the CZ furnaces 1 according to the type of the CZ furnaces 1. Further, the work of individually fixing the supply pipe 13 to the CZ furnace 1 is not necessary. Therefore, the manufacturing cost of the CZ furnace 1 is dramatically reduced.
【０１５３】なお以上の説明では、リチャージによる方
法で原料供給する場合を想定している。しかし本発明は
連続チャージによる方法、追いチャージによる方法で原
料供給する場合にも適用することができる。In the above description, it is assumed that the raw material is supplied by the recharging method. However, the present invention can also be applied to the case where the raw materials are supplied by the continuous charging method or the additional charging method.
【０１５４】なお本実施形態では原料として破砕ナゲッ
トを想定しているが、もちろん粒状ナゲットを使用する
場合にも本発明を適用することができる。Although the crushed nugget is assumed as the raw material in this embodiment, the present invention can be applied to the case of using the granular nugget.
【０１５５】また本実施形態では単結晶シリコンを引き
上げる場合を想定しているが、引き上げられる単結晶は
シリコン以外の半導体であってもよい。In this embodiment, it is assumed that the single crystal silicon is pulled, but the pulled single crystal may be a semiconductor other than silicon.
【図１】図１は実施形態の装置構成を示す側面図であ
る。FIG. 1 is a side view showing a device configuration of an embodiment.
【図２】図２（ａ）〜（ｍ）は図１に示す供給管の詳細
な構成を示す図である。2 (a) to 2 (m) are diagrams showing a detailed configuration of a supply pipe shown in FIG.
【図３】図３は図１に示す供給管が移動する様子を説明
する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining how the supply pipe shown in FIG. 1 moves.
【図４】図４は図１に示すホッパ内の弁体の動作を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing an operation of a valve element in the hopper shown in FIG.
１ 単結晶引上げ用容器（ＣＺ炉） ３ ゲートバルブ ７ ベローズ １３ 供給管 １５ 弁体 １００ 原料供給装置 1 Single crystal pulling container (CZ furnace) 3 gate valve 7 Bellows 13 Supply pipe 15 valve body 100 raw material supply device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 茂夫 神奈川県平塚市万田1200番地 株式会社小 松製作所研究所内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF05 EG30 PB01 PB04 PB09 PB11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shigeo Morimoto 1200 Manda, Hiratsuka-shi, Kanagawa Small Co., Ltd. Matsu Factory Research Center F-term (reference) 4G077 AA02 BA04 CF05 EG30 PB01 PB04 PB09 PB11
Claims (9)
（７１）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用
容器（１）を備え、前記単結晶引上げ用容器（１）内に
外部から供給管（１３）を介して多結晶原料（６３）を
供給するようにした単結晶引上げ用容器の原料供給装置
において、 前記単結晶引上げ用容器（１）から分離自在の原料供給
装置（１００）であって、 単結晶引上げ用容器（１）に設けられた容器側開口部
（３）に対して取り付けおよび取り外しが自在の供給装
置側開口部（８）と、 前記供給装置側開口部（８）の内外に移動自在の供給管
（１３）と、 前記供給装置側開口部（８）が、前記容器側開口部
（３）に取り付けられた際に、前記供給管（１３）の先
端（１３ａ）を、前記供給装置側開口部（８）内から外
へ移動させて前記容器側開口部（３）を介して単結晶引
上げ用容器（１）内の融液（７１）近傍に位置させる自
由度を有した駆動軸（１１、５１、５２）とを前記原料
供給装置（１００）に設けたことを特徴とする単結晶引
上げ用容器の原料供給装置。1. A container (1) for pulling a single crystal for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71) is provided from the outside in the container (1) for pulling a single crystal. A raw material supply device for a container for pulling a single crystal adapted to supply a polycrystalline raw material (63) through a supply pipe (13), wherein the raw material supply device (100) is separable from the single crystal pulling container (1). And a supply device side opening (8) that can be freely attached and detached to and from a container side opening (3) provided in the single crystal pulling container (1), and the supply device side opening (8). ), The supply pipe (13) movable inside and outside, and the supply device side opening (8) when attached to the container side opening (3), the tip (13a) of the supply pipe (13). ) From the inside of the opening (8) on the feeder side to the outside. And the drive shafts (11, 51, 52) having a degree of freedom for positioning them near the melt (71) in the single crystal pulling container (1) through the container side opening (3). A raw material supply device for a container for pulling a single crystal, which is provided in the device (100).
ら原料供給装置（１００）を介して多結晶原料（６３）
を供給するとともに、単結晶引上げ用容器（１）内で、
多結晶原料（６３）を加熱、溶融し、融液（７１）から
単結晶半導体を引き上げ、冷却させてから単結晶半導体
を取り出して、つぎの加熱溶融、つぎの単結晶半導体の
引き上げを繰り返し行う単結晶引上げ用容器の原料供給
方法において、 冷却期間が終了するまでの間に、単結晶晶引上げ用容器
（１）の場所まで前記原料供給装置（１００）を移動さ
せて、単結晶引上げ用容器（１）の開口部（３）に、原
料供給装置（１００）の供給管（１３）を挿入して、当
該供給管（１３）を介して、多結晶原料（６３）の単結
晶引上げ容器（１）内への追加供給を開始しておく工程
と、 多結晶原料（６３）の追加供給終了後に、単結晶引上げ
用容器（１）の開口部（３）から、前記原料供給装置
（１００）の供給管（１３）を切り離す工程とを含むこ
とを特徴とする単結晶引上げ用容器の原料供給方法。2. A polycrystalline raw material (63) from the outside through a raw material supply device (100) in a container (1) for pulling a single crystal.
And in the single crystal pulling container (1),
The polycrystalline raw material (63) is heated and melted, the single crystal semiconductor is pulled out from the melt (71), cooled, and then the single crystal semiconductor is taken out, and the next heating and melting and the next pulling of the single crystal semiconductor are repeated. In the method of supplying a raw material for a container for pulling a single crystal, the raw material supply device (100) is moved to the position of the container (1) for pulling a single crystal until the cooling period ends, and the container for pulling a single crystal is moved. The supply pipe (13) of the raw material supply device (100) is inserted into the opening (3) of (1), and a single crystal pulling container (60) for the polycrystalline raw material (63) is inserted through the supply pipe (13). 1) the step of starting the additional supply into the inside, and after the completion of the additional supply of the polycrystalline raw material (63), from the opening (3) of the single crystal pulling container (1), the raw material supply device (100) Disconnecting the supply pipe (13) of Raw material supply method of a single crystal pulling vessel, wherein the door.
多結晶原料（６３）が投入されるように、前記供給管
（１３）の先端（１３ａ）の位置を調整する工程を更に
含むことを特徴とする請求項２記載の単結晶引上げ用容
器の原料供給方法。3. The solidified portion (71a) of the melt surface,
The raw material for a single crystal pulling container according to claim 2, further comprising the step of adjusting the position of the tip (13a) of the supply pipe (13) so that the polycrystalline raw material (63) is charged. Supply method.
（７１）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用
容器（１）を備え、前記単結晶引上げ用容器（１）内に
外部から供給管（１３）を介して多結晶原料（６３）を
供給するようにした単結晶引上げ用容器の原料供給装置
において、 前記供給管（１３）の原料投入口（１３ｂ）の近傍に、
吸引口（２５）を設け、 この吸引口（２５）を介して供給管（１３）内を吸引す
る吸引手段と、 前記供給管（１３）の原料排出口（１３ｃ）近傍に、供
給口（２４）を設け、 この供給口（２４）を介して前記供給管（１３）内に不
活性ガスを供給するガス供給手段と、 前記供給口（２４）内に供給される不活性ガスの供給量
が、前記吸引口（２５）から吸引される量よりも大きく
なるように前記吸引手段および前記ガス供給手段を調整
する手段を備えたことを特徴とする単結晶引上げ用容器
の原料供給装置。4. A container (1) for pulling a single crystal for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71) is provided from the outside in the container (1) for pulling a single crystal. In a raw material supply device for a container for pulling a single crystal, which is adapted to supply a polycrystalline raw material (63) through a supply pipe (13), in the vicinity of the raw material inlet (13b) of the supply pipe (13),
A suction port (25) is provided, and a suction means for sucking the inside of the supply pipe (13) through the suction port (25) and a supply port (24) near the raw material discharge port (13c) of the supply pipe (13). ) Is provided, and the gas supply means for supplying the inert gas into the supply pipe (13) through the supply port (24) and the supply amount of the inert gas supplied into the supply port (24) are A raw material supply device for a container for pulling a single crystal, comprising: a means for adjusting the suction means and the gas supply means so as to be larger than the amount sucked from the suction port (25).
（７１）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用
容器（１）を備え、前記単結晶引上げ用容器（１）内に
外部から供給管（１３）を介して多結晶原料（６３）を
供給するようにした単結晶引上げ用容器の原料供給装置
において、 前記供給管（１３）の原料投入口（１３ｂ）の近傍に、
吸引口（２５）を設け、 この吸引口（２５）を介して供給管（１３）内を吸引す
る吸引手段と、 前記供給管（１３）の原料排出口（１３ｃ）近傍に、供
給口（２４）を設け、この供給口（２４）を介して前記
供給管（１３）内に不活性ガスを供給するガス供給手段
と、 前記供給管（１３）内の平均流速が、前記供給管（１
３）の原料排出口（１３ｃ）近傍の流れの流速よりも大
きくなるように前記吸引手段および前記ガス供給手段を
調整する手段を備えたことを特徴とする単結晶引上げ用
容器の原料供給装置。5. A container (1) for pulling a single crystal for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71) is provided, and the container (1) for pulling a single crystal is externally provided. In a raw material supply device for a container for pulling a single crystal, which is adapted to supply a polycrystalline raw material (63) through a supply pipe (13), in the vicinity of the raw material inlet (13b) of the supply pipe (13),
A suction port (25) is provided, and a suction means for sucking the inside of the supply pipe (13) through the suction port (25) and a supply port (24) near the raw material discharge port (13c) of the supply pipe (13). ) Is provided, and an average flow velocity in the supply pipe (13) is the same as the gas supply means for supplying an inert gas into the supply pipe (13) through the supply port (24).
A raw material supply device for a container for pulling a single crystal, comprising a means for adjusting the suction means and the gas supply means so as to be higher than the flow velocity of the flow near the raw material discharge port (13c) of 3).
（７１）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用
容器（１）を備え、ホッパ（６０）内の多結晶原料（６
３）を、当該ホッパ（６０）の下部に設けた開口部（６
４）から供給管（１３）に導き、当該供給管（１３）を
介して外部から前記単結晶引上げ用容器（１）内に多結
晶原料（６３）を供給するようにした単結晶引上げ用容
器の原料供給装置において、 下降することによって前記ホッパ（６０）の下部開口部
（６４）を閉塞する弁体（１５）を、前記ホッパ（６
０）内に上下動自在に設け、前記弁体（１５）の側面
を、重力に応じて多結晶原料（６３）を落下させる傾斜
形状に形成したことを特徴とする単結晶引上げ用容器の
原料供給装置。6. A polycrystalline raw material (6) in a hopper (60), comprising a container (1) for pulling a single crystal for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71).
3) is provided at the bottom of the hopper (60) with an opening (6
4) to a supply pipe (13), and a single crystal pulling container adapted to feed a polycrystalline raw material (63) into the single crystal pulling container (1) from the outside through the supply pipe (13). In the raw material supply device, the valve element (15) that closes the lower opening (64) of the hopper (60) by descending is connected to the hopper (6).
0) is provided so as to be movable up and down, and the side surface of the valve body (15) is formed into an inclined shape for dropping the polycrystalline raw material (63) according to gravity, the raw material of the container for pulling a single crystal. Supply device.
動させる駆動手段（１７）をさらに備え、前記弁体（１
５）の上限位置を変化させることによって多結晶原料
（６３）の供給量を調整することを特徴とする請求項６
記載の単結晶引上げ用容器の原料供給装置。7. The valve body (1) further comprising drive means (17) for moving the valve body (15) up and down within a predetermined width.
7. The supply amount of the polycrystalline raw material (63) is adjusted by changing the upper limit position of 5).
A raw material supply device for a container for pulling a single crystal as described above.
る力に応じて当該弁体（１５）が上方向に移動可能に、
当該弁体（１５）を吊り下げたことを特徴とする請求項
６記載の単結晶引上げ用容器の原料供給装置。8. The valve body (15) is movable upward in response to a force acting on the valve body (15) from below,
The raw material supply device for a container for pulling a single crystal according to claim 6, wherein the valve body (15) is suspended.
（７１）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ用
容器（１）を備え、前記単結晶引上げ用容器（１）内に
外部から供給管（１３）を介して多結晶原料（６３）を
供給するようにした単結晶引上げ用容器の原料供給装置
において、 断面積が略等しい各管（２１、２２）を略平行に、これ
らを近接もしくは重ねて配置し、これら略平行に配置し
た各管（２１、２２）同士を、当該管（２１、２２）の
断面積と略等しい断面積の接続部材（２３、２７、２
８、２９）によって接続して、前記供給管（１３）を構
成したことを特徴とする単結晶引上げ用容器の原料供給
装置。9. A container (1) for pulling a single crystal for melting a polycrystalline raw material (63) and pulling a single crystal semiconductor from a melt (71) is provided from the outside in the container (1) for pulling a single crystal. In a raw material supply device for a container for pulling a single crystal, which is configured to supply a polycrystalline raw material (63) through a supply pipe (13), pipes (21, 22) having substantially equal cross-sectional areas are provided in parallel with each other. The connecting members (23, 27, 2) having a cross-sectional area substantially equal to the cross-sectional area of the pipes (21, 22) arranged close to each other or overlapped and arranged substantially in parallel with each other.
8, 29) to form the supply pipe (13) by connecting the raw material supply device for a container for pulling a single crystal.
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|---|---|---|---|
| JP2001186734A JP2003002779A (en) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | Raw material feeding device for single crystal pulling vessel and method for feeding raw material |
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