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公開番号2025162835
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024066286
出願日2024-04-16
発明の名称原料供給方法、シリコン単結晶製造方法、原料供給制御装置、および、シリコン単結晶製造システム
出願人株式会社SUMCO
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類C30B 29/06 20060101AFI20251021BHJP(結晶成長)
要約【課題】シリコン原料の供給終了を容易にかつ適切に判定できる原料供給方法を提供すること。
【解決手段】原料供給方法は、筒状のチャージ管、および、前記チャージ管の下端開口部を開閉する開閉部材を有する原料供給装置を用いて、シリコン融液にシリコン原料を供給する原料供給方法であって、前記シリコン原料が装填された前記原料供給装置をワイヤの一端側に取り付けて、前記下端開口部を開くように前記開閉部材を前記チャージ管に対して下降させることにより、前記シリコン融液に前記シリコン原料を供給する供給開始工程と、重量検出部により検出される前記ワイヤの前記一端側に取り付けられた前記原料供給装置の重量に基づいて、前記シリコン原料の供給が終了したと判定する供給終了工程と、を備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
筒状のチャージ管、および、前記チャージ管の下端開口部を開閉する開閉部材を有する原料供給装置を用いて、チャンバ内に配置された坩堝内のシリコン融液にシリコン原料を供給する原料供給方法であって、
前記シリコン原料が装填された前記原料供給装置をワイヤの一端側に取り付けて、前記下端開口部を開くように前記開閉部材を前記チャージ管に対して下降させることにより、前記シリコン融液に前記シリコン原料を供給する供給開始工程と、
重量検出部により検出される前記ワイヤの前記一端側に取り付けられた前記原料供給装置の重量に基づいて、前記シリコン原料の供給が終了したと判定する供給終了工程と、を備える、原料供給方法。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の原料供給方法において、
前記チャージ管は、前記下端開口部を有する筒部と、前記筒部の上端を閉塞する閉塞部と、前記筒部または前記閉塞部の外周面から突出する突出部と、を備え、
前記開閉部材は、前記閉塞部に挿通され、上端が前記ワイヤの前記一端側に取り付けられるシャフトと、前記シャフトの下端に固定され、前記下端開口部を開閉する底蓋と、を備え、
前記チャンバには、前記突出部の下端に当接することにより前記チャージ管の下降を規制するチャージ管用ストッパが設けられ、
前記供給開始工程は、前記突出部が前記チャージ管用ストッパに当接した後、前記下端開口部を開くように前記開閉部材を前記チャージ管に対して下降させることにより、前記シリコン原料を供給する、原料供給方法。
【請求項３】
請求項２に記載の原料供給方法において、
前記シャフトには、前記閉塞部の上端に当接することにより前記チャージ管に対する前記底蓋の下降を規制する底蓋用ストッパが設けられ、
前記供給開始工程は、前記突出部が前記チャージ管用ストッパに当接した後、前記底蓋用ストッパが前記閉塞部に当接するまで前記開閉部材を下降させることにより、前記シリコン原料を供給し、
前記供給終了工程は、前記底蓋用ストッパが前記閉塞部から離れ、かつ、前記突出部が前記チャージ管用ストッパから離れるまで前記開閉部材を上昇させ、前記重量検出部における重量の検出結果が規定重量と一致する場合、前記シリコン原料の供給が終了したと判定し、
前記規定重量は、前記原料供給装置のみの重量である、原料供給方法。
【請求項４】
請求項２に記載の原料供給方法において、
前記供給終了工程は、前記開閉部材を上昇させない状態において、前記重量検出部における重量の検出結果が規定重量と一致する場合、前記シリコン原料の供給が終了したと判定し、
前記規定重量は、前記開閉部材のみの重量である、原料供給方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の原料供給方法において、
前記供給終了工程において前記重量の検出結果が前記規定重量と一致しない場合、前記開閉部材を上下に昇降させる開閉部材昇降工程を行った後、前記供給終了工程を行う、原料供給方法。
【請求項６】
請求項５に記載の原料供給方法において、
前記供給終了工程および前記開閉部材昇降工程を設定回数ずつ行われても、前記重量の検出結果が前記規定重量と一致しない場合、異常を報知する、原料供給方法。
【請求項７】
請求項１に記載の原料供給方法において、
前記ワイヤの他端側には、モータの駆動により回転して前記ワイヤを巻き上げるまたは巻き下げるドラムが固定され、
前記重量検出部は、前記モータに作用する負荷を検出することにより、前記ワイヤの前記一端側に取り付けられた前記原料供給装置の重量を検出するロードセルであり、
前記供給開始工程および前記供給終了工程は、前記モータを制御して、前記原料供給装置を移動させる、原料供給方法。
【請求項８】
請求項１に記載の原料供給方法により、前記シリコン融液に前記シリコン原料を供給する原料供給工程と、
前記シリコン融液を用いてＣＺ法によりシリコン単結晶を育成する育成工程と、を備える、シリコン単結晶製造方法。
【請求項９】
筒状のチャージ管、および、前記チャージ管の下端開口部を開閉する開閉部材を有し、チャンバ内に配置される原料供給装置を用いて、前記チャンバ内に配置された坩堝内のシリコン融液にシリコン原料を供給する原料供給制御装置であって、
前記シリコン原料が装填され、かつ、ワイヤの一端側に取り付けられた前記原料供給装置を、前記下端開口部を開くように前記開閉部材を前記チャージ管に対して下降させることにより、前記シリコン融液に前記シリコン原料を供給する供給開始制御部と、
重量検出部により検出される前記ワイヤの前記一端側に取り付けられた前記原料供給装置の重量に基づいて、前記シリコン原料の供給が終了したと判定する供給終了制御部と、を備える、原料供給制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の原料供給制御装置において、
前記チャージ管は、前記下端開口部を有する筒部と、前記筒部の上端を閉塞する閉塞部と、前記筒部または前記閉塞部の外周面から突出する突出部と、を備え、
前記開閉部材は、前記閉塞部に挿通され、上端が前記ワイヤの前記一端側に取り付けられるシャフトと、前記シャフトの下端に固定され、前記下端開口部を開閉する底蓋と、を備え、
前記チャンバには、前記突出部の下端に当接することにより前記チャージ管の下降を規制するチャージ管用ストッパが設けられ、
前記供給開始制御部は、前記突出部が前記チャージ管用ストッパに当接した後、前記下端開口部を開くように前記開閉部材を前記チャージ管に対して下降させることにより、前記シリコン原料を供給する、原料供給制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料供給方法、シリコン単結晶製造方法、原料供給制御装置、および、シリコン単結晶製造システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶の育成前には、坩堝内のシリコン原料を溶融することにより、シリコン融液を生成する工程が存在する。坩堝内に装填されるシリコン原料の量を可能な限り多くして、育成するシリコン単結晶の長さを長くすることがコスト削減の観点から有効である。
しかしながら、坩堝に装填できる一回あたりのシリコン原料の量は、坩堝の大きさなどにより制限されてしまう。このため、坩堝に充填したシリコン原料を全て溶解してシリコン融液を生成した後、シリコン融液に新たなシリコン原料を供給する必要がある。
このようなシリコン融液に新たなシリコン原料を供給する方法として、石英製のチャージ管、および、チャージ管の下端開口部を開閉する開閉部材を有する原料供給装置を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－２４４２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１には、シリコン原料の供給終了を判定する方法が開示されていない。シリコン原料の供給終了を判定する方法として、作業者が原料供給装置を目視して判定する方法が考えられるが、監視作業の負担が増えたり、作業者の官能評価による判定のばらつきが生じるおそれがある。また、チャージ管は使用回数が増えると、石英の表面に曇りが生じてしまい、チャージ管内の様子を目視で確認し難くなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、シリコン原料の供給終了を容易にかつ適切に判定できる原料供給方法、シリコン単結晶製造方法、原料供給制御装置、および、シリコン単結晶製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の原料供給方法は、筒状のチャージ管、および、前記チャージ管の下端開口部を開閉する開閉部材を有する原料供給装置を用いて、チャンバ内に配置された坩堝内のシリコン融液にシリコン原料を供給する原料供給方法であって、前記シリコン原料が装填された前記原料供給装置をワイヤの一端側に取り付けて、前記下端開口部を開くように前記開閉部材を前記チャージ管に対して下降させることにより、前記シリコン融液に前記シリコン原料を供給する供給開始工程と、重量検出部により検出される前記ワイヤの前記一端側に取り付けられた前記原料供給装置の重量に基づいて、前記シリコン原料の供給が終了したと判定する供給終了工程と、を備える。
【０００７】
本発明の原料供給方法において、前記チャージ管は、前記下端開口部を有する筒部と、前記筒部の上端を閉塞する閉塞部と、前記筒部または前記閉塞部の外周面から突出する突出部と、を備え、前記開閉部材は、前記閉塞部に挿通され、上端が前記ワイヤの前記一端側に取り付けられるシャフトと、前記シャフトの下端に固定され、前記下端開口部を開閉する底蓋と、を備え、前記チャンバには、前記突出部の下端に当接することにより前記チャージ管の下降を規制するチャージ管用ストッパが設けられ、前記供給開始工程は、前記突出部が前記チャージ管用ストッパに当接した後、前記下端開口部を開くように前記開閉部材を前記チャージ管に対して下降させることにより、前記シリコン原料を供給する、ことが好ましい。
【０００８】
本発明の原料供給方法において、前記シャフトには、前記閉塞部の上端に当接することにより前記チャージ管に対する前記底蓋の下降を規制する底蓋用ストッパが設けられ、前記供給開始工程は、前記突出部が前記チャージ管用ストッパに当接した後、前記底蓋用ストッパが前記閉塞部に当接するまで前記開閉部材を下降させることにより、前記シリコン原料を供給し、前記供給終了工程は、前記底蓋用ストッパが前記閉塞部から離れ、かつ、前記突出部が前記チャージ管用ストッパから離れるまで前記開閉部材を上昇させ、前記重量検出部における重量の検出結果が規定重量と一致する場合、前記シリコン原料の供給が終了したと判定し、前記規定重量は、前記原料供給装置のみの重量である、ことが好ましい。
【０００９】
本発明の原料供給方法において、前記供給終了工程は、前記開閉部材を上昇させない状態において、前記重量検出部における重量の検出結果が規定重量と一致する場合、前記シリコン原料の供給が終了したと判定し、前記規定重量は、前記開閉部材のみの重量である、ことが好ましい。
【００１０】
本発明の原料供給方法において、前記供給終了工程において前記重量の検出結果が前記規定重量と一致しない場合、前記開閉部材を上下に昇降させる開閉部材昇降工程を行った後、前記供給終了工程を行う、ことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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