JPH0585878A - Dopant feeder used in apparatus for producing single crystal - Google Patents
Dopant feeder used in apparatus for producing single crystalInfo
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- JPH0585878A JPH0585878A JP6795592A JP6795592A JPH0585878A JP H0585878 A JPH0585878 A JP H0585878A JP 6795592 A JP6795592 A JP 6795592A JP 6795592 A JP6795592 A JP 6795592A JP H0585878 A JPH0585878 A JP H0585878A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法に
よるシリコン単結晶の製造装置において、シリコン融液
のドープ剤濃度を調整するためのドープ剤供給装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a doping agent supply device for adjusting the concentration of a doping agent in a silicon melt in an apparatus for producing a silicon single crystal by the Czochralski method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シリコン単結晶の製造には、石英るつぼ
内に充填されたシリコン融液に種結晶を浸漬し、それを
回転させながら引き上げていく、いわゆるチョクラルス
キー法（以下ＣＺ法という）が広く行われている。2. Description of the Related Art A so-called Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method) in which a seed crystal is immersed in a silicon melt filled in a quartz crucible and pulled up while rotating to manufacture a silicon single crystal Is widely practiced.
【０００３】この方法では、シリコン単結晶の抵抗率制
御の目的で、リン、ボロン等の不純物原子をシリコン融
液中にあらかじめ添加している。しかし、これらの元素
の偏析係数が１より小さいため、シリコン単結晶を引き
上げるにつれて融液のドーパント濃度が増加する。In this method, impurity atoms such as phosphorus and boron are added in advance to the silicon melt for the purpose of controlling the resistivity of the silicon single crystal. However, since the segregation coefficients of these elements are smaller than 1, the dopant concentration of the melt increases as the silicon single crystal is pulled up.
【０００４】このため、引き上げられるシリコン単結晶
のドーパント濃度もシリコン単結晶の頭部から尾部にか
けて次第に増加し、抵抗率が仕様の範囲内に入らない部
分が非常に多く存在することになる。For this reason, the dopant concentration of the pulled silicon single crystal gradually increases from the head to the tail of the silicon single crystal, and there are very many portions where the resistivity does not fall within the range of specifications.
【０００５】この様な問題を解決する手段として、シリ
コン原料をるつぼ内に連続的に供給すると共に、それに
見合う量のドープ剤を供給することにより、シリコン融
液中のドーパント濃度を一定に保ち、シリコン単結晶の
長手方向の抵抗率を均一にする連続ＣＺ法がある。As a means for solving such a problem, the silicon raw material is continuously supplied into the crucible, and the dopant concentration in the silicon melt is kept constant by supplying the dopant in an amount commensurate with that. There is a continuous CZ method that makes the resistivity of a silicon single crystal uniform in the longitudinal direction.
【０００６】また、そのためのドープ剤の供給方法とし
て、供給原料にあらかじめドープ剤を混ぜておく方法
や、ドープ剤を含んだシリコン細棒をシリコン融液中に
浸漬させる方法が知られている。Further, as a method of supplying a doping agent for that purpose, a method of previously mixing a doping material with a source material, or a method of immersing a silicon thin rod containing a doping agent in a silicon melt is known.
【０００７】しかし、これらの供給方法は、前者の方法
では混合の均一性に、後者の方法ではシリコン融液の波
立ち等による融解量のばらつきに問題があり、供給する
ドープ剤量の正確なコントロールは困難である。However, these supply methods have a problem in the uniformity of mixing in the former method, and in the latter method, there is a problem in the variation of the melting amount due to the ripple of the silicon melt, and the accurate control of the amount of the doping agent to be supplied. It is difficult.
【０００８】そこで、この様な問題を解決するため、る
つぼの内部を石英部材で仕切り、その外側にシリコン原
料を連続的に供給しながら、それに見合うだけのドープ
剤を外側に定量的かつ定期的に投下する方法として図５
に示すような装置が、特開平２−１８３７７号公報に開
示されている。Therefore, in order to solve such a problem, the inside of the crucible is partitioned by a quartz member, and while the silicon raw material is continuously supplied to the outside of the crucible, the amount of the doping agent commensurate with that is quantitatively and regularly provided to the outside. Figure 5 as a method of dropping
An apparatus as shown in JP-A-2-18377 is disclosed.
【０００９】図５において、３０はド−プ剤供給装置
で、３１は傾斜して配置され先端部が開口したシリンダ
−、３２はピストン、３３はロッド３４を介してピスト
ン３２に連結された駆動装置であり、３５はド−プ剤の
投入管、３６はド−プ剤チップである。In FIG. 5, reference numeral 30 is a dope agent supply device, 31 is a cylinder which is inclinedly arranged and has an open front end, 32 is a piston, and 33 is a drive connected to a piston 32 via a rod 34. Reference numeral 35 is an apparatus, 35 is a dope injection pipe, and 36 is a dope tip.
【００１０】このド−プ剤供給装置３０は、ドープ剤濃
度が既知であるシリコンウエハを定型に切断したチップ
３６を１個ずつシリンダ３１から押し出し、ドープ剤投
入管３５から原料供給部のシリコン融液中に落下させる
ものである。In this doping agent supply device 30, chips 36 obtained by cutting a silicon wafer having a known doping agent concentration into a regular shape are extruded from a cylinder 31 one by one, and a silicon melt of a raw material supply section is supplied from a dope injection pipe 35. It is to be dropped into the liquid.
【００１１】また、これと異なる構成のドープ剤供給装
置として、米国特許Ｎｏ．４，６９６，７１６号に開示
されている図６及び図７がある。Further, as a doping agent supply device having a structure different from this, US Pat. 6 and 7 disclosed in US Pat. No. 4,696,716.
【００１２】図６及び図７において、４０はドープ剤供
給装置で、漏斗状ホッパ−４１とこれと管接続口４７を
介して接続され、傾斜して設けられた管４２とからな
り、この管４２の出口管４８は、開口出口４３を介して
連結されており、また管４２内には駆動ロッド４５によ
って駆動するピストン４４が設けられている。In FIG. 6 and FIG. 7, reference numeral 40 denotes a doping agent supply device, which is composed of a funnel-shaped hopper 41 and a pipe 42 which is connected to the funnel-shaped hopper 41 through a pipe connection port 47 and is inclined. The outlet pipe 48 of 42 is connected via an opening outlet 43 and a piston 44 driven by a drive rod 45 is provided in the pipe 42.
【００１３】このドープ剤供給装置４０では、図６及び
図７に示すように、ドープ剤として球状のペレット４６
を使用している。しかし、ペレット状のドープ剤は高精
度に一定形状および一定濃度に製造することは困難であ
り、従ってドープ剤濃度を正確に把握することは困難で
ある。In this doping agent supply device 40, as shown in FIGS. 6 and 7, spherical pellets 46 as a doping agent are used.
Are using. However, it is difficult to manufacture the pellet-shaped doping agent with a high precision and in a constant shape and a constant concentration. Therefore, it is difficult to accurately grasp the concentration of the doping agent.
【００１４】また、この装置で図５で用いているド−プ
剤チップ３６を使用するためには、まずチップをホッパ
ー４１内で一枚ずつ重ねる必要がある上、ピストン４４
もチップの厚みよりも薄いものを使用せねばならず、現
実的ではない。Further, in order to use the doping agent tip 36 used in this apparatus in FIG. 5, it is necessary to stack the tips in the hopper 41 one by one, and the piston 44
However, it is not realistic because it is necessary to use a chip thinner than the thickness of the chip.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】特開平２−１８３７７
号公報に示された装置では、シリコンウエハを精密切断
したシリコンチップ３６をドープ剤として使用している
ため、同一濃度、同一重量とチップ自体の定量性が極め
て高いうえ、そのチップを１枚ずつ確実に投下できるこ
とから、シリコン融液のドープ剤濃度の正確なコントロ
ールが可能である。[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2-18377
In the device disclosed in Japanese Patent Publication, since silicon chips 36 obtained by precisely cutting a silicon wafer are used as a doping agent, the same concentration, the same weight, and the quantitativeness of the chips themselves are extremely high, and the chips are one by one. Since it can be reliably dropped, the concentration of the dopant in the silicon melt can be accurately controlled.
【００１６】しかし、最近のシリコン単結晶の長尺化、
大口径化に伴い、必要となるドープ剤の量も非常に多く
なってきており、この装置でこれに対応するには、チッ
プのドーパント濃度を増すか、あるいはシリンダ長を長
くしなければならない。However, recently, the lengthening of the silicon single crystal,
Along with the increase in diameter, the amount of doping agent required has become very large, and in order to cope with this, it is necessary to increase the dopant concentration of the chip or increase the cylinder length in order to cope with this.
【００１７】しかし、前者の場合、ドープ剤チップはシ
リコンウエハを切断したものであるが、これをスライス
するシリコン単結晶のドーパント高濃度品には製造限界
があり、従ってチップのドーパント濃度を増すにも限界
がある。その上、高濃度のドープ剤チップを使用する
と、チップの投下前後での融液のドーパント濃度差が大
きくなり、結晶の抵抗率の均一性が失われる。In the former case, however, the dopant chip is obtained by cutting a silicon wafer, but there is a manufacturing limit in the high concentration dopant single silicon crystal for slicing the silicon wafer, and therefore the dopant concentration of the chip is increased. Is limited. Moreover, when a high-concentration dopant chip is used, the difference in the dopant concentration of the melt before and after the dropping of the chip becomes large, and the uniformity of the resistivity of the crystal is lost.
【００１８】また、後者の場合、シリンダ長さだけでな
く、このドープ剤供給装置を収納する減圧雰囲気のチャ
ンバーも大型化する必要があるばかりでなく、ピストン
を支えるシャフトはシリンダ直径、つまりチップの大き
さよりも細いものであり、強度的な問題もでてくる。Further, in the latter case, not only the cylinder length but also the chamber of the reduced pressure atmosphere for accommodating the doping agent supply device need to be enlarged, and the shaft supporting the piston has a cylinder diameter, that is, a tip. It is smaller than the size, and there are strength problems.
【００１９】さらに、非常に長いシリンダの中にドープ
剤チップを一枚ずつ積み重ねて充填する事は極めて困難
な作業である。Furthermore, stacking and filling the doping agent chips one by one in a very long cylinder is a very difficult task.
【００２０】本発明は上記のような問題点を解決し、連
続的に原料を供給するＣＺ法のシリコン単結晶製造装置
に於いて、随時必要量のドープ剤をシリコン融液に添加
することにより、結晶の長手方向に抵抗率が均一なシリ
コン単結晶を得ることができるドープ剤供給の定量性が
極めて高く、装置本体からの着脱が可能でコンパクトな
ドープ剤供給装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above problems, and in a CZ method silicon single crystal production apparatus for continuously supplying raw materials, by adding a necessary amount of a doping agent to a silicon melt at any time. An object of the present invention is to provide a compact doping agent supply device capable of obtaining a silicon single crystal having a uniform resistivity in the longitudinal direction of the crystal, which has extremely high quantitativeness and which can be attached to and detached from the apparatus main body. To do.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は、るつぼの内部
を石英部材で仕切り、その外側に連続的に原料を供給
し、且つ抵抗率が既知であるシリコンウエハを高精度に
定型に切断したドープ剤チップを供給するチョクラルス
キー法によるシリコン単結晶製造装置のドープ剤供給装
置において、ドープ剤供給装置本体に傾斜して、且つ着
脱容易にドープ剤チップカセットを設け、ドープ剤チッ
プカセットに、厚さの異なる駒及び前記チップを充填可
能に複数の溝を設け、前記ドープ剤チップをドープ剤チ
ップカセットから１枚ずつ落下させるためのピストン並
びにピストン駆動装置を設け、原料供給部の融液中への
ドープ剤チップの投下枚数をカウントするためのドープ
剤チップカウンターをドープ剤投入管の側部に設け、原
料供給装置及びドープ剤チップカウンターからの信号を
受けて、前記ピストンの動作を制御する送り量制御装置
を設けたことからなる単結晶製造装置用ドープ剤供給装
置である。According to the present invention, the inside of the crucible is partitioned by a quartz member, the raw material is continuously supplied to the outside of the crucible, and a silicon wafer of which the resistivity is known is cut into a regular shape with high accuracy. In the doping agent supply device of the silicon single crystal manufacturing apparatus by the Czochralski method for supplying the doping agent chip, the doping agent supply device main body is tilted, and the doping agent chip cassette is easily attached and detached, and in the doping agent chip cassette, Pieces having different thicknesses and a plurality of grooves that can be filled with the chips are provided, and a piston and a piston drive device for dropping the doping agent chips from the doping agent chip cassette one by one are provided. A dope agent chip counter for counting the number of dropped dope agent chips to the dope is installed at the side of the dope agent dosing pipe, and the raw material supply device and the dough are supplied. Agent receives a signal from the chip counter, a single crystal manufacturing apparatus for doping agent supply device consists in providing the feeding amount control device for controlling the operation of said piston.
【００２２】[0022]
【作用】本発明に使用するドープ剤カセットには、図１
及び図２に示すように２本あるいはそれ以上の溝が掘っ
てあり、この溝にセットする駒がカセットから落ちない
様、装置にセットする際に下端となる方の溝の端部が狭
められている。The doping agent cassette used in the present invention is shown in FIG.
Also, as shown in FIG. 2, two or more grooves are dug, and the end of the groove which is the lower end when set in the device is narrowed so that the piece set in this groove does not fall from the cassette. ing.
【００２３】ここに、それぞれの溝で厚さの異なる駒を
セットし、その上にドープ剤チップを積み重ねる。Pieces having different thicknesses are set in the respective grooves, and the doping agent chips are stacked on the pieces.
【００２４】このチップの充填作業は、カセットが装置
本体から取り外せるだけでなく、図５の従来装置のシリ
ンダとは異なりカセットの上面が開いているため、作業
性が格段に向上している。In the chip filling operation, not only the cassette can be removed from the main body of the apparatus, but also the upper surface of the cassette is opened unlike the cylinder of the conventional apparatus shown in FIG. 5, so that the workability is remarkably improved.
【００２５】また、カセットの溝を複数にすることによ
り、セットするチップ枚数の大幅増加を実現しつつ、ド
ープ剤カセットおよびドープ剤供給装置全体がコンパク
トにまとまったものとなっている。Further, by forming a plurality of grooves in the cassette, the number of chips to be set can be significantly increased, and the entire dope-agent cassette and the dope-agent supply device can be made compact.
【００２６】さらに、このような装置においてはドープ
剤の不純物による汚染を極力避けなければならないが、
本発明のドープ剤供給装置では、ドープ剤カセットを石
英ガラスやシリコンで製作できる上、ドープ剤カセット
がドープ剤供給装置本体から取り外せるためにこれを日
常的に洗浄することもできる。Further, in such an apparatus, it is necessary to avoid contamination of the dopant with impurities as much as possible.
In the doping agent supply device of the present invention, the doping agent cassette can be made of quartz glass or silicon, and the doping agent cassette can be washed daily so that it can be removed from the main body of the doping agent supply device.
【００２７】ドープ剤チップの投下は、チップを充填し
たドープ剤カセットをドープ剤供給装置本体に傾斜させ
て設置し、駆動装置によりピストンを下方から微量ずつ
前進させてチップを押し出すことにより行い、ドープ剤
投入管に設置されたドープ剤カウンターにより投入枚数
をカウントし、規定枚数投下した時点で駆動装置を停止
させる。The dope of the dope agent is dropped by placing the dope agent cassette filled with the chip in a tilted manner in the main body of the dope agent supplying device, and by pushing the chip by a small amount from the lower side by the driving device to push out the chip. The dope agent counter installed in the agent dosing pipe counts the number of dosing agents, and stops the driving device when the prescribed number has been dropped.
【００２８】この際、使用するドープ剤チップの厚さに
対して、それぞれの溝で使用する駒同志の厚さを適切に
選べば、異なった溝から同時にチップが落下することな
く、最前列のドープ剤チップから順に一枚ずつドープ剤
カセットより投下することができ、ドープ剤チップの正
確な添加が可能となる。At this time, if the thickness of the pieces used in the respective grooves is appropriately selected with respect to the thickness of the doping agent chip to be used, the chips will not drop from different grooves at the same time, and the chips in the front row will not be dropped. The doping agent chips can be dropped one by one in order from the doping agent chip, so that the doping agent chips can be accurately added.
【００２９】[0029]
【実施例】図１及び図２は、本発明に係わるドープ剤供
給装置の実施例の側面的及び平面的な模式図、図３は本
発明に関わるドープ剤供給装置を備えた、連続ＣＺ法に
よるシリコン単結晶製造装置の一例を示す模式図であ
る。1 and 2 are schematic side and plan views of an embodiment of a doping agent supply apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a continuous CZ method equipped with the doping agent supply apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a schematic view showing an example of a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention.
【００３０】図１〜図３において、１は石英からなるる
つぼで、黒鉛るつぼ２により支持されており、黒鉛るつ
ぼ２はペデスタル３上に回転可能に支持されている。1 to 3, reference numeral 1 denotes a crucible made of quartz, which is supported by a graphite crucible 2. The graphite crucible 2 is rotatably supported on a pedestal 3.
【００３１】石英るつぼ１と同じく石英製のリング状の
仕切り部材４により、単結晶育成部Ａと原料供給部Ｂと
に分けられている。Like the quartz crucible 1, a quartz ring-shaped partition member 4 separates the single crystal growth portion A and the raw material supply portion B.
【００３２】なお、この仕切り部材４の下部にはシリコ
ン融液６が移動する流通孔５が設けられている。７は単
結晶育成部Ａより引き上げられたシリコン単結晶、９は
黒鉛るつぼ２の外側に設けられたヒーター、１０は加熱
炉のチャンバーである。A flow hole 5 through which the silicon melt 6 moves is provided below the partition member 4. Reference numeral 7 is a silicon single crystal pulled up from the single crystal growing portion A, 9 is a heater provided outside the graphite crucible 2, and 10 is a chamber of a heating furnace.
【００３３】１１はシリコン原料１３の供給装置で、シ
リコン原料１３は原料投入管１２を通って原料供給部Ｂ
へ供給される。Reference numeral 11 is a supply device for the silicon raw material 13. The silicon raw material 13 passes through the raw material feeding pipe 12 and the raw material supply section B.
Is supplied to.
【００３４】２０は本発明に係わるドープ剤供給装置
で、２１は傾斜して配置されたドープ剤チップカセッ
ト、２２は熊手のごとくドープ剤チップカセット２１の
溝の本数だけ爪のついたピストン、２３はシャフト２４
を介してピストン２２に連結されたピストン２２の駆動
装置であり、これらはドープ剤供給装置用チャンバー１
０ａ内に収容されている。尚、駆動装置２３は、シャフ
ト２４を真空シ−ルしたうえでチャンバ−１０ａの外に
設置してもよい。Reference numeral 20 is a doping agent supply device according to the present invention, 21 is a doping agent chip cassette arranged at an angle, 22 is a piston having as many claws as there are grooves in the doping agent chip cassette 21 like a rake, and 23 Is the shaft 24
Is a drive device of the piston 22 connected to the piston 22 via a chamber 1 for the doping agent supply device.
It is housed in 0a. The drive device 23 may be installed outside the chamber 10a after the shaft 24 is vacuum-sealed.
【００３５】２６はドープ剤チップカセット２１に充填
されたドープ剤チップであり、これはシリコンウエハを
素材としているために抵抗率および厚みが高精度に既知
である上、これを角板状に精密切断するために高精度に
定型化されたものである。Reference numeral 26 is a doping agent chip filled in the doping agent chip cassette 21. Since it is made of a silicon wafer, its resistivity and thickness are known with high precision, and this is precisely shaped into a square plate. It is standardized with high precision for cutting.
【００３６】このドープ剤チップ２６は、ドープ剤投入
管２５を通って原料供給部Ｂへ供給される。The doping agent chip 26 is supplied to the raw material supplying section B through the doping agent introducing pipe 25.
【００３７】また、ドープ剤チップ２６の投下枚数はド
ープ剤カウンター２８によりカウントされる。The number of dropped dope agent chips 26 is counted by a dope agent counter 28.
【００３８】なお、このドープ剤供給装置において、ド
ープ剤チップ２６と直接接触する部分については、ドー
プ剤チップ２６との摩擦が少なく、かつ不要な不純物が
発生しない材料、例えばドープ剤チップカセット２１は
石英ガラスや純粋な多結晶または単結晶シリコン、投入
管は石英ガラスで構成されている。In this doping agent supply device, a material which has little friction with the doping agent chip 26 and does not generate unnecessary impurities, such as the doping agent chip cassette 21, is provided in a portion which is in direct contact with the doping agent chip 26. Quartz glass or pure polycrystalline or single crystal silicon, the input tube is made of quartz glass.
【００３９】次に、上記のように構成した本発明ドープ
剤供給装置２０によるドープ剤の投入方法について述べ
る。Next, a method of introducing the dope agent by the dope agent supply device 20 of the present invention having the above structure will be described.
【００４０】まず、ピストン２２を後退させ、ドープ剤
チップカセット２１をドープ剤供給装置本体２０から取
り外す。First, the piston 22 is retracted, and the dope agent chip cassette 21 is removed from the dope agent supply device main body 20.
【００４１】このドープ剤チップカセット２１にはドー
プ剤チップ２６を充填するための複数の溝が掘られてお
り、ドープ剤供給装置本体２０に傾斜して装着する際に
下方となる端部が狭まっている。その幅は、ピストン２
２の爪が通り抜け、かつ駒２９が通らないように決定さ
れる。A plurality of grooves for filling the doping agent chip 26 are dug in the doping agent chip cassette 21, and the end portion which becomes the lower side when the dope agent supplying apparatus main body 20 is inclined and mounted is narrowed. ing. Its width is piston 2
It is determined that the second claw passes through and the piece 29 does not pass through.
【００４２】この部分に、厚さの異なるシリコン製の駒
２９をそれぞれの溝にセットし、その上にドープ剤チッ
プ２６を積み重ね、これを供給装置に傾斜させて装着す
る。ドープ剤チップ２６の投下は、駆動装置２３により
ピストン２２を微量ずつ前進させることにより行う。こ
れにより、ドープ剤チップ２６全体が押し上げられるこ
とになるが、それぞれの溝にセットされた駒２９の厚さ
が異なるため、最先端のチップから順に一枚ずつカセッ
トから落下し、ドープ剤投入管２５を経て、るつぼ１内
の原料供給部Ｂへ投下されることになる。At this portion, pieces 29 made of silicon having different thicknesses are set in the respective grooves, and the doping agent chips 26 are stacked on the grooves 29. The dropping of the doping agent tip 26 is performed by advancing the piston 22 by a small amount by the drive device 23. As a result, the entire doping agent chip 26 is pushed up, but since the thickness of the pieces 29 set in the respective grooves is different, the chips 29 are dropped from the cassette one by one from the most advanced chip, and the doping agent injection pipe is After 25, it is dropped into the raw material supply section B in the crucible 1.
【００４３】ここで、駒２９の幅は、溝の壁面との摩擦
が生じない範囲で幅広のものが好ましく、また、ドープ
剤チップ２６の一辺の長さは、チップが正しく積み重な
り、かつ溝の壁面との摩擦を避けるため、溝の幅の７割
以上で駒２９の幅よりも狭いものが好ましい。また、ド
ープ剤チップカセット２１の本体へ取り付ける際の傾斜
角度は、水平面からの角度で表わすと、ピストン２２を
押し出す際の振動等によりチップが倒れない様、１０度
以上とすべきである。さらに、チップの厚さが０．４ｍ
ｍ以上、０．５ｍｍ以下の場合には、２０度以上である
事が望ましい。一方、最先端のチップがカセットからす
べり落ちるためには、チップ同志の摩擦が非常に少ない
為、８０度以下であれば十分に落下する。Here, it is preferable that the width of the piece 29 is wide as long as friction with the wall surface of the groove is not generated, and the length of one side of the doping agent chip 26 is such that the chips are properly stacked and the groove is formed. In order to avoid friction with the wall surface, it is preferable that the width of the groove is 70% or more and narrower than the width of the piece 29. Further, the inclination angle when the dope agent chip cassette 21 is attached to the main body should be 10 degrees or more in terms of the angle from the horizontal plane so that the tip will not fall due to vibration or the like when the piston 22 is pushed out. Furthermore, the chip thickness is 0.4m
In the case of m or more and 0.5 mm or less, it is desirable that the angle is 20 degrees or more. On the other hand, in order for the cutting edge chip to slip off the cassette, the friction between the chips is very small, so if the tip is 80 degrees or less, it will drop sufficiently.
【００４４】次に、ドープ剤チップカセット２１の溝に
セットする駒同志の厚みの差と、ドープ剤チップ２６を
１枚ずつ投下できる確率との関係を図４に示す。Next, FIG. 4 shows the relationship between the difference in thickness between the pieces set in the groove of the doping agent chip cassette 21 and the probability that the doping agent chips 26 can be dropped one by one.
【００４５】これは、厚さ１ｍｍのドープ剤チップ２６
をドープ剤チップカセット２１の２列の溝に充填し、こ
の際にそれぞれの溝にセットする駒の厚みの差を様々に
変化させて、ドープ剤チップの投下を行った実験結果で
ある。なお、この時のドープ剤チップカセット２１の傾
斜角度は４０度、ピストン２２の前進速度は１．５ｍｍ
／ｍｉｎである。This is a 1 mm thick dopant tip 26.
2 is a result of an experiment in which two rows of grooves of the doping agent chip cassette 21 are filled, and at this time, the difference in thickness of the pieces set in the respective grooves is variously changed and the doping agent chips are dropped. At this time, the inclination angle of the doping agent chip cassette 21 is 40 degrees, and the forward speed of the piston 22 is 1.5 mm.
/ Min.
【００４６】図４に示されているように、駒同志の厚さ
の差が小さいと、それぞれの溝での最先端のドープ剤チ
ップの位置がほぼ同じになるため、２枚のドープ剤チッ
プが同時に投下される確率は高いが、駒同志の厚さの差
が０．２ｍｍ以上の場合、ドープ剤チップが１枚ずつ投
下される確率はほぼ１である。これより、ドープ剤チッ
プを正確に１枚ずつ投下するためには、それぞれの溝に
セットする駒同志の厚さの差、即ちドープ剤チップの位
置の差を０．２ｍｍ以上とすべきであることが判る。As shown in FIG. 4, when the difference in the thickness of the pieces is small, the positions of the most advanced doping agent chips in each groove are almost the same, so that two doping agent chips are placed. However, if the difference between the thicknesses of the pieces is 0.2 mm or more, the probability that each of the doping agent chips will be dropped is about 1. From this, in order to drop the doping agent chips one by one accurately, the difference in thickness between the pieces set in the respective grooves, that is, the difference in position of the doping agent chips should be 0.2 mm or more. I understand.
【００４７】例えば、ドープ剤チップカセット２１の溝
が４列で、厚さ１ｍｍのドープ剤チップを使用する場
合、それぞれの溝にセットする駒同志の厚さの差をチッ
プ厚さの１／４である０．２５ｍｍとすれば、最も薄い
駒にチップ１枚を加えた厚さと最も厚い駒の厚さの差も
０．２５ｍｍとなり、すべての溝同志で上記の条件を満
たす。即ち、ド−プ剤チップは４列の溝から順に１枚ず
つ等間隔に投下されることになる。また、これと反対の
見方をすると、使用するドープ剤チップカセット２１の
溝の本数がｎ本である場合、上記条件を満足するために
は、使用するドープ剤チップ２６の厚さは０．２×ｎ
ｍｍ以上でなければならない。ただし、ピストンの前進
速度が速いと、２枚が同時に投下される確率は増加す
る。前進速度は１０ｍｍ／ｍｉｎ以下にする必要があ
る。For example, when the dopant chip cassette 21 has four rows of grooves and a 1 mm-thick dopant chip is used, the difference in the thickness of the pieces set in each groove is 1/4 of the chip thickness. 0.25 mm, the difference between the thickness obtained by adding one chip to the thinnest piece and the thickness of the thickest piece is also 0.25 mm, and all the grooves satisfy the above condition. That is, the dope agent chips are dropped one by one from the four rows of grooves at equal intervals. Further, from the opposite viewpoint, when the number of grooves of the dopant chip cassette 21 to be used is n, the thickness of the dopant chip 26 to be used is 0.2 in order to satisfy the above condition. × n
must be at least mm. However, if the forward speed of the piston is high, the probability that two pieces will be dropped at the same time increases. The advancing speed needs to be 10 mm / min or less.
【００４８】ドープ剤チップ２６の投下枚数は、ドープ
剤チップ投入管２５に設置されたドープ剤チップカウン
ター２８によりカウントし、規定枚数投下された時点で
駆動装置２３を停止させる。The number of dropped doping agent chips 26 is counted by the doping agent chip counter 28 installed in the doping agent chip feeding pipe 25, and the driving device 23 is stopped at the time when the prescribed number has been dropped.
【００４９】このピストン２２の前進及び停止の作動
は、原料供給装置１１およびドープ剤チップカウンター
２８からの信号を受けた送り量制御装置２７により制御
される。The operation of advancing and stopping the piston 22 is controlled by the feed amount control device 27 which receives signals from the raw material supply device 11 and the dopant chip counter 28.
【００５０】ここで、ドープ剤チップカウンター２８に
は、ドープ剤チップ投入管２５が石英ガラス製であるた
め、光を利用したコンパクトなセンサーが使用できる。Since the doping agent chip input tube 25 is made of quartz glass in the doping agent chip counter 28, a compact sensor utilizing light can be used.
【００５１】また、ドープ剤チップカウンター２８の設
置位置は、ドープ剤チップ２６がドープ剤カセット２１
から落下後ただちにカウントして送り量制御装置２７に
信号を送れるように、ドープ剤チップ投入管２５のなる
べく高い位置に設置するのが好ましい。At the installation position of the dope agent chip counter 28, the dope agent chip 26 is located at the dope agent cassette 21.
It is preferable to install the doping agent tip charging pipe 25 at a position as high as possible so that it can be counted immediately after falling from and the signal can be sent to the feeding amount control device 27.
【００５２】次に本実施例では、図３に示すシリコン単
結晶製造装置を使用し、幅７ｍｍの４本の溝が掘られた
ドープ剤チップカセットに、０．２５ｍｍずつ厚さの異
なる幅６．５ｍｍの４つの駒２９をセットし、抵抗率
０．０１Ωcm、厚さ１．０ｍｍのシリコンウエハを５×
５ｍｍ角に精密切断したドープ剤チップ２６を充填し
て、ドープ剤供給装置本体２０に傾斜角度４０度で設置
した。Next, in the present embodiment, the silicon single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 3 is used, and a doping agent chip cassette in which four grooves each having a width of 7 mm are dug is formed with a width 6 different by 0.25 mm. 4 pieces 29 of 0.5 mm are set, and a silicon wafer having a resistivity of 0.01 Ωcm and a thickness of 1.0 mm is 5 ×
The dope agent chip 26 precisely cut into 5 mm squares was filled and installed in the dope agent supply device body 20 at an inclination angle of 40 degrees.
【００５３】そして、原料供給装置１１によりシリコン
原料１３を原料供給部Ｂへ供給すると共に、供給するシ
リコン原料５９４ｇ毎にピストン２２を１．５ｍｍ／ｍ
ｉｎの速度で前進させる事によってドープ剤チップ２６
を１枚ずつ投下したところ、全長にわたってドーパント
濃度が均一で、抵抗率が１０Ωcmのシリコン単結晶が得
られた。Then, the silicon raw material 13 is supplied to the raw material supply part B by the raw material supply device 11, and the piston 22 is 1.5 mm / m for each 594 g of the silicon raw material supplied.
Dope tip 26 by advancing at in speed
As a result, a silicon single crystal having a uniform dopant concentration and a resistivity of 10 Ωcm was obtained over the entire length.
【００５４】なお、この実施例で必要なドープ剤チップ
２６の枚数は、直径６インチ、結晶長１ｍの結晶を２本
引き上げた場合で１８０枚、また、ピストン２２の総ス
トロークは約４５ｍｍであった。The number of doping chips 26 required in this embodiment is 180 when two crystals having a diameter of 6 inches and a crystal length of 1 m are pulled up, and the total stroke of the piston 22 is about 45 mm. It was
【００５５】もし、図５に示した従来型の装置でこれと
同じドープ剤チップを使用すると、ピストンの総ストロ
ークは１８０ｍｍ、シリンダ長だけで約２００ｍｍも必
要となる。これほど長いシリンダにチップを図５の様に
積み重ねるのは極めて困難な作業である。If the same dopant tip were used in the conventional device shown in FIG. 5, the total stroke of the piston would be 180 mm, and the cylinder length alone would require about 200 mm. It is extremely difficult to stack chips as shown in FIG. 5 in a cylinder having such a long length.
【００５６】さらに、ピストンを押すシャフトの長さ
は、駆動装置からシリンダ先端まで３００ｍｍ程度、さ
らにこれを収納するチャンバ−の長さはシャフトのスト
ロ−クを考慮すると、５００ｍｍ以上も必要となるた
め、ドープ剤供給装置およびそれを収納するチャンバー
が大型化するばかりでなく、シャフトがシリンダ内部に
入り込むために、シャフトの太さの制限による強度不足
やシャフトとシリンダとの接触による汚染が問題となっ
てくる等、このようなドープ剤供給装置は前述したよう
に現実的ではない。Further, the length of the shaft for pushing the piston is about 300 mm from the drive unit to the tip of the cylinder, and the length of the chamber for accommodating the piston needs to be 500 mm or more in consideration of the stroke of the shaft. In addition to increasing the size of the dope supply device and the chamber that houses it, the shaft enters the inside of the cylinder, which causes problems such as insufficient strength due to the limitation of the shaft thickness and contamination due to contact between the shaft and the cylinder. However, such a doping agent supply device is not practical as described above.
【００５７】従って、本発明のドープ剤供給装置よりも
ドーパント濃度の濃いドープ剤チップを使用し、ドープ
剤チップの投入間隔も開けなければならないため、シリ
コン融液中のドーパント濃度の変動は本実施例よりもか
なり大きいものであった。Therefore, since a dopant chip having a higher dopant concentration than that of the doping agent supply apparatus of the present invention must be used, and the interval for introducing the dopant chips must be opened, the fluctuation of the dopant concentration in the silicon melt is not achieved. It was much larger than the example.
【００５８】さらに、本実施例では、厚さ１．０ｍｍの
チップに対して０．２５ｍｍずつ厚さの異なる駒を使用
したのでドープ剤チップは１枚ずつ投下されたが、例え
ばドープ剤チップの濃度や厚みの関係で一度に２枚ずつ
投入したい場合には、厚さの異なる２種類の駒を２個ず
つ使用することにより、ドープ剤チップをほぼ同時に２
枚ずつ投下することもできる。このことは、従来の装置
にはなかった機能である。Furthermore, in the present embodiment, since chips having different thicknesses of 0.25 mm are used for the chips having a thickness of 1.0 mm, the doping agent chips are dropped one by one. If you want to insert two chips at a time because of the concentration and thickness, you can use two pieces of two kinds with different thicknesses to make two dopant chips almost simultaneously.
You can also drop them one by one. This is a function that the conventional device does not have.
【００５９】また、これらの駒の厚さを変えることによ
る効果は、ピストン２２の厚さをそれぞれの溝で変える
ことによっても得られる。The effect of changing the thickness of these pieces can also be obtained by changing the thickness of the piston 22 in each groove.
【００６０】[0060]
【発明の効果】本発明のドープ剤供給装置は、以上のよ
うに構成されているため、定量性が極めて高いドープ剤
の添加が可能である。Since the doping agent supply device of the present invention is constructed as described above, it is possible to add a doping agent having an extremely high quantitative property.
【００６１】従って、連続的に原料を供給するＣＺ法の
シリコン単結晶製造において、随時必要量のドープ剤を
シリコン融液に供給することにより、結晶の長手方向に
抵抗率が均一なシリコン単結晶を得ることができる。Therefore, in the silicon single crystal production by the CZ method in which the raw materials are continuously supplied, a silicon single crystal having a uniform resistivity in the longitudinal direction of the crystal is provided by supplying a necessary amount of the doping agent to the silicon melt at any time. Can be obtained.
【００６２】なお、本発明のドープ剤供給装置は、構造
が簡単なうえにコンパクトにまとまっており、結晶の長
尺化、大口径化に対しても既設の炉構造に影響を与える
ことなく適用でき、また、ドープ剤供給装置本体からの
着脱が可能なカセットにドープ剤チップをセットするた
めにドープ剤チップの充填が容易である等、非常に汎用
性に富むものであり、実施による効果大である。The doping agent supply apparatus of the present invention has a simple structure and is compactly arranged, and can be applied to a long crystal and a large diameter without affecting the existing furnace structure. Moreover, it is very versatile in that it is easy to fill the doping agent tip in the cassette that can be attached to and detached from the main body of the doping agent supply device. Is.
【図１】本発明に係わるドープ剤供給装置の実施例の側
面的模式図、FIG. 1 is a schematic side view of an embodiment of a doping agent supply device according to the present invention,
【図２】本発明に係わるドープ剤供給装置の平面的な模
式図、FIG. 2 is a schematic plan view of a doping agent supply device according to the present invention,
【図３】本発明に関わるドープ剤供給装置を備えた、連
続ＣＺ法によるシリコン単結晶製造装置の一例を示す模
式図、FIG. 3 is a schematic view showing an example of an apparatus for producing a silicon single crystal by a continuous CZ method, which is equipped with a doping agent supply apparatus according to the present invention;
【図４】本発明の実施例における、ドープ剤カセットの
溝にセットする駒同志の厚みの差と、ドープ剤チップを
１枚ずつ投下できる確率との関係グラフ、FIG. 4 is a graph showing the relationship between the difference in the thickness of the pieces set in the groove of the doping agent cassette and the probability that the doping agent chips can be dropped one by one in the embodiment of the present invention;
【図５】従来のドープ剤供給装置を示す模式図、FIG. 5 is a schematic view showing a conventional doping agent supply device,
【図６】従来のドープ剤供給装置を示す模式図、FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional doping agent supply device,
【図７】従来のドープ剤供給装置を示す模式図。FIG. 7 is a schematic diagram showing a conventional doping agent supply device.
１ 石英るつぼ、 ２ 黒鉛るつぼ、 ３ ペデスタル、 ４ 仕切り部材、 ５ 流通孔、 ６ シリコン融液、 ７ シリコン単結晶、 ９ ヒーター、 １０ チャンバー、 １１ 原料供給装置、 １２ 原料投入管、 １３ シリコン原料、 Ａ 単結晶育成部、 Ｂ 原料供給部、 ２０ ドープ剤供給装置、 ２１ ドープ剤チップカセット、 ２２ ピストン、 ２３ 駆動装置、 ２４ シャフト、 ２５ ドープ剤投入管、 ２６ ドープ剤チップ、 ２７ 送り量制御装置、 ２８ ドープ剤チップカウンター、 ２９ 駒。 1 quartz crucible, 2 graphite crucible, 3 pedestal, 4 partition member, 5 flow hole, 6 silicon melt, 7 silicon single crystal, 9 heater, 10 chamber, 11 raw material supply device, 12 raw material feeding pipe, 13 silicon raw material, A Single crystal growth part, B raw material supply part, 20 doping agent supply device, 21 doping agent chip cassette, 22 piston, 23 drive device, 24 shaft, 25 doping agent injection pipe, 26 doping agent chip, 27 feed amount control device, 28 Dope agent chip counter, 29 pieces.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 風間 彰 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 毛利 吉男 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Akira Kazama 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Yoshio Mohri 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Date Inside the steel pipe company
Claims (1)
外側に連続的に原料を供給し、且つ抵抗率が既知である
シリコンウエハを高精度に定型に切断したドープ剤チッ
プを供給するチョクラルスキー法によるシリコン単結晶
製造装置のドープ剤供給装置において、 該ドープ剤供給装置本体に傾斜して、且つ着脱容易にド
ープ剤チップカセットを設け、 該ドープ剤チップカセットに、厚さの異なる駒及び前記
ドープ剤チップを充填可能に複数の溝を設け、 前記ドープ剤チップを前記ドープ剤チップカセットから
１枚ずつ落下させるためのピストン並びにピストン駆動
装置を設け、 原料供給部のシリコン融液中へのドープ剤チップの投下
枚数をカウントするためのドープ剤チップカウンターを
ドープ剤投入管の側部に設け、 原料供給装置及び該ドープ剤チップカウンターからの信
号を受けて、前記ピストンの動作を制御する送り量制御
装置を設けたことからなる単結晶製造装置用ドープ剤供
給装置。1. A czochral which divides the inside of a crucible with a quartz member, continuously supplies the raw material to the outside thereof, and supplies a dopant chip obtained by cutting a silicon wafer having a known resistivity with high precision in a fixed shape. In a doping agent supply device for a silicon single crystal manufacturing apparatus by the ski method, a doping agent chip cassette is provided on the main body of the doping agent device so that the doping agent chip cassette can be easily attached and detached. A plurality of grooves are provided so that the doping agent chips can be filled, and a piston and a piston driving device for dropping the doping agent chips from the doping agent chip cassette one by one are provided. A dope agent chip counter for counting the number of dropped dope agent chips is provided at the side of the dope agent dosing pipe, Receives a signal from the over-flop agents chip counter consists in providing the feeding amount control device for controlling the operation of said piston single crystal manufacturing apparatus for doping agent supply device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6795592A JPH0585878A (en) | 1991-04-19 | 1992-03-26 | Dopant feeder used in apparatus for producing single crystal |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-88092 | 1991-04-19 | ||
| JP8809291 | 1991-04-19 | ||
| JP6795592A JPH0585878A (en) | 1991-04-19 | 1992-03-26 | Dopant feeder used in apparatus for producing single crystal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0585878A true JPH0585878A (en) | 1993-04-06 |
Family
ID=26409190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6795592A Pending JPH0585878A (en) | 1991-04-19 | 1992-03-26 | Dopant feeder used in apparatus for producing single crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0585878A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008297164A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | Method for injecting dopant and doping device |
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1992
- 1992-03-26 JP JP6795592A patent/JPH0585878A/en active Pending
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