特表 2024-501859 添加剤供給システム、インゴット引上げ装置、及び添加剤供給システムを使用して単結晶シリコンインゴットを形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-16

(54)【発明の名称】添加剤供給システム、インゴット引上げ装置、及び添加剤供給システムを使用して単結晶シリコンインゴットを形成する方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20240109BHJP

   C30B 15/04 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

C30B29/06 502H

C30B15/04

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023540075

(86)(22)【出願日】2021-12-29

(85)【翻訳文提出日】2023-08-21

(86)【国際出願番号】 US2021065469

(87)【国際公開番号】W WO2022147089

(87)【国際公開日】2022-07-07

(31)【優先権主張番号】17/138,035

(32)【優先日】2020-12-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＪＡＶＡ

２．Ｌｉｎｕｘ

(71)【出願人】

【識別番号】518112516

【氏名又は名称】グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】ザルドーニ，マルコ

(72)【発明者】

【氏名】ザゴ，ジャンカルロ

(72)【発明者】

【氏名】アゴスティーニ，ジョルジョ

(72)【発明者】

【氏名】アリンジェル，ステファン

(72)【発明者】

【氏名】イーオフ，ジェイムズ

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077BA04

4G077CF10

4G077EB01

4G077EB03

4G077PB02

4G077PB11

4G077PB13

(57)【要約】

インゴット引上げ装置の坩堝内に配置されたシリコンに少なくとも２つの異なる添加剤を供給するための、添加剤供給システムが開示される。添加剤供給システムは、振動させて、第１添加剤及び第２添加剤を、添加剤が貯蔵されるキャニスタから、器に追加される第１添加剤又は第２添加剤の量が感知される他の器へ移動させる、第１供給トレイ及び第２供給トレイを含んでもよい。添加剤は器から添加剤供給管に排出され、添加剤供給管を通して添加剤が坩堝に入る。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

坩堝内に配置されるシリコンに少なくとも２つの異なる添加剤を供給するための添加剤供給システムであって、
第１添加剤を保持するための第１キャニスタと、
第２添加剤を保持するための第２キャニスタと、
前記第１キャニスタから排出される第１添加剤と前記第２キャニスタから排出される第２添加剤とを回収するための器と、
前記器における第１添加剤又は第２添加剤の量を感知するための添加剤センサと、
第１添加剤又は第２添加剤を前記器から前記坩堝に輸送するための添加剤供給管と
を備える、添加剤供給システム。

【請求項2】

第１添加剤又は第２添加剤を前記器から放出するためのアクチュエータを備える、
請求項１に記載の添加剤供給システム。

【請求項3】

前記アクチュエータは、前記器を選択的に開閉して、第１添加剤又は第２添加剤を前記器から放出する、
請求項２に記載の添加剤供給システム。

【請求項4】

制御ユニットをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記アクチュエータに通信可能に接続されており、
前記制御ユニットは、前記センサが前記器内の添加剤の量が目標添加剤量に等しいか、又は目標添加剤量を超えることを感知する際、前記器から添加剤を前記添加剤供給管に放出するように前記アクチュエータを作動させる、
請求項２又は３に記載の添加剤供給システム。

【請求項5】

前記制御ユニットは、前記器への第１添加剤の追加又は前記器への第２添加剤の追加を選択的に制御する、
請求項４に記載の添加剤供給システム。

【請求項6】

前記第１キャニスタの下方に配置されており、前記第１キャニスタから前記器に第１添加剤を移動させるための、第１トレイと、
前記第１トレイを振動させることによって、第１添加剤を前記第１トレイに沿って前記器に向けて移動させるための、第１振動器と、ここで前記通信ユニットは前記第１振動器に通信可能に接続されており、
前記第２キャニスタの下方に配置されており、前記第２キャニスタから前記器に第２添加剤を移動させるための、第２トレイと、
前記第２トレイを振動させることによって、第２添加剤を前記第２トレイに沿って前記器に向けて移動させるための、第２振動器と、ここで前記制御ユニットは前記第１振動器に通信可能に接続されており、
を備えた、
請求項４又は５に記載の添加剤供給システム。

【請求項7】

前記第１キャニスタの下方に配置されており、第１添加剤を前記第１キャニスタから前記器に移動させるための、第１トレイと、
前記第１トレイを振動させることによって、第１添加剤を前記第１トレイに沿って前記器に向けて移動させるための、第１振動器と、
前記第２キャニスタの下方に配置されており、第２添加剤を前記第２キャニスタから前記器に移動させるための、第２トレイと、
前記第２トレイを振動させることによって、第２添加剤を前記第２トレイに沿って前記器に移動させるための、第２振動器と
を備えた、
請求項１～５のいずれか１つに記載の添加剤供給システム。

【請求項8】

前記添加剤センサは、前記添加剤のレベル、体積、又は重量を感知する、
請求項１～７のいずれか１つに記載の添加剤供給システム。

【請求項9】

前記添加剤センサは、ロードセルである、
請求項１～８のいずれか１つに記載の添加剤供給システム。

【請求項10】

シリコンインゴットを作製するためのインゴット引上げ装置であって、
シリコン溶融物を保持するための坩堝と、
シリコンインゴットを前記溶融物から引き上げるための、成長チャンバと、ここで前記坩堝は前記坩堝内に配置されており、
少なくとも２つの異なる添加剤を前記坩堝内に配置されたシリコンに供給するための、添加剤供給システムと、
を備えており、
前記添加剤供給システムは、
第１添加剤を保持するための第１キャニスタと、
第２添加剤を保持するための第２キャニスタと、
前記第１キャニスタから排出される第１添加剤と前記第２キャニスタから排出される第２添加剤とを回収するための器と、
第１添加剤又は第２添加剤を前記器から前記坩堝に輸送するための添加剤供給管と
を有している、インゴット引上げ装置。

【請求項11】

前記添加剤供給システムは、前記器における第１添加剤又は第２添加剤の量を感知するための添加剤センサを有している、
請求項１０に記載のインゴット引上げ装置。

【請求項12】

前記添加剤センサはロードセルである、
請求項１１に記載のインゴット引上げ装置。

【請求項13】

前記添加剤供給システムは、前記器から第１添加剤又は第２添加剤を放出するためのアクチュエータを有している、
請求項１０～１２のいずれか１つに記載のインゴット引上げ装置。

【請求項14】

前記第１キャニスタの下方に配置されており、第１添加剤を前記第１キャニスタから前記器に移動させるための、第１トレイと、
前記第１トレイを振動させることによって、第１添加剤を前記第１トレイに沿って前記器に向けて移動させるための、第１振動器と、
前記第２キャニスタの下方に配置されており、第２添加剤を前記第２キャニスタから前記器に移動させるための、第２トレイと、
前記第２トレイを振動させることによって、第２添加剤を前記第２トレイに沿って前記器に向けて移動させるための、第２振動器と
を有する、
請求項１０～１３のいずれか１つに記載のインゴット引上げ装置。

【請求項15】

単結晶シリコンインゴットを形成する方法であって、
固相多結晶シリコンを、側壁及び底部を有する坩堝に追加すること、
前記多結晶シリコンを加熱して、表面を有するシリコン溶融物を形成すること、
前記シリコン溶融物に種結晶を接触させること、
前記種結晶を前記シリコン溶融物から引き上げてシリコンインゴットを形成すること、
第１添加剤を器に追加すること、
前記器における第１添加剤の量を計量すること、
前記器における第１添加剤の量が目標第１添加剤量に等しいか又は目標第１添加剤量を超えるとき、前記溶融物に前記第１添加剤を追加すること、
第２添加剤を前記器に追加すること、
前記器における第２添加剤の量を計量すること、
前記器における第２添加剤の量が目標第２添加剤量に等しいか又は目標第２添加剤量を超えるとき、前記溶融物に前記第２添加剤を追加すること
を含む、方法。

【請求項16】

前記シリコン溶融物が前記種結晶に接触する前に、前記第１添加剤が追加される、
請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記シリコン溶融物が前記種結晶に接触する前に、前記第２添加剤が追加される、
請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記インゴットは、バッチ式のチョクラルスキプロセスにおいて成長し、多結晶シリコンはインゴットの成長中に前記溶融物に追加されない、
請求項１５～１７のいずれか１つに記載の方法。

【請求項19】

前記インゴットは、連続式のチョクラルスキプロセスにおいて成長し、このとき多結晶シリコンはインゴットの成長中に前記溶融物に追加される、
請求項１５～１７のいずれか１つに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年１２月３０日に出願された米国非仮特許出願第１７／１３８，０３５号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示の分野は、インゴット引上げ装置の坩堝内に配置されたシリコンに少なくとも２つの異なる添加剤を供給するための添加剤供給システムに関する。

【背景技術】

【0003】

チョクラルスキプロセスによる単結晶シリコンインゴットの成長中、インゴット成長の前または後に、様々な添加剤が坩堝に加えられることがある。顧客の仕様及びインゴットの品質パラメータが発展するにつれて、インゴットの品質パラメータを改善し及び／又はより正確に制御するために、インゴットサイクル中に異なるタイプの添加剤が坩堝に加えられることがある。例えば、坩堝にドーパントと石英カレットの両方を添加することが望ましい場合がある。ドーパントは溶融物の抵抗率プロファイルを変化させ、カレットは溶融物中で浮遊し、インゴットの成長中に溶融物に添加されるポリシリコンに接触する、緩衝部材として作用することがある（例えば、連続式のチョクラルスキ成長プロセスのように）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コストと添加剤供給システムの設置面積を最小化するために、異なる供給容器から２つの異なる添加剤を比較的正確に共有コンポーネントにより添加できる添加剤供給システムの必要性が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本セクションは、本開示の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介することを意図しており、これらは以下に説明され及び／又は請求される。本説明は、本開示の様々な側面をよりよく理解するための背景情報を読者に提供する上で有用であると考えられる。従って、これらの記述はこのような観点から読まれるべきであり、先行技術を認めるものではないと理解すべきである。

【0006】

本開示の一態様は、坩堝内に配置されたシリコンに少なくとも２つの異なる添加剤を供給するための添加剤供給システムに向けられている。添加剤供給システムは、第１添加剤を保持するための第１キャニスタと、第２添加剤を保持するための第２キャニスタとを含む。器は、第１キャニスタから排出された第１添加剤と第２キャニスタから排出された第２添加剤を回収する。添加剤センサは、器内の第１添加剤又は第２添加剤の量を感知する。添加剤供給管は、第１添加剤又は第２添加剤を器から坩堝に輸送する。

【0007】

本開示の他の態様は、シリコンインゴットを作製するためのインゴット引上げ装置に向けられている。インゴット引上げ装置は、シリコン溶融物を保持するための坩堝と、溶融物からシリコンインゴットを引き上げるための成長チャンバを含む。坩堝は、坩堝内に配置される。装置は、坩堝内に配置されたシリコンに少なくとも２つの異なる添加剤を供給するための添加剤供給システムを含む。添加剤供給システムは、第１添加剤を保持するための第１キャニスタと、第２添加剤を保持するための第２キャニスタとを含む。添加剤供給システムは、第１キャニスタから排出される第１添加剤と第２キャニスタから排出される第２添加剤とを回収する器を含む。添加剤供給システムは、器から坩堝まで第１添加剤又は第２添加剤を輸送するための添加剤供給管を含む。

【0008】

本開示のさらなる態様は、単結晶シリコンインゴットを形成する方法に向けられている。固相の多結晶シリコンは、側壁と底部とを有する坩堝に加えられる。多結晶シリコンを加熱し、表面を有するシリコン溶融物を形成する。シリコン溶融物を種結晶に接触させる。種結晶はシリコン溶融物から引上げられ、シリコンインゴットを形成する。第１添加剤が器に加えられる。第１添加剤の量が器内で計量される。第１添加剤が溶融物に加えられると器内の第１添加剤の量が目標第１添加剤量以上になる。第２添加剤が器に加えられる。第２添加剤の量が器内で計量される。第２添加剤が溶融物に加えられると、器内の第２添加剤量が目標第２添加剤量以上になる。

【0009】

本開示の上述の態様に関連して言及された特徴には、様々な改良が存在する。また、本開示の上述の態様には、さらなる特徴も組み込むことができる。これらの改良および追加の特徴は、個々に存在してもよいし、任意の組み合わせで存在してもよい。例えば、本開示の説明された実施形態のいずれかに関連して後述される様々な特徴は、単独で又は任意の組み合わせで、本開示の上述の態様のいずれかに組み込まれ得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、シリコンインゴットの成長前のインゴット引上げ装置の断面図である。

【0011】

【図2】図２は、シリコンインゴットの成長中のインゴット引上げ装置の断面図である。

【0012】

【図3】図３は、インゴット引上げ装置の添加剤供給システムの斜視図である。

【0013】

【図4】図４は、ハウジングを取り外した状態の添加剤供給システムの詳細正面図である。

【0014】

【図5】図５は、器が開位置にある状態の添加剤供給システムの器の正面図である。

【0015】

【図6】図６は、閉位置にある器の斜視図である。

【0016】

【図7】図７は、器と器を開閉するアクチュエータの背面図である。

【0017】

【図8】図８は、添加剤供給システムの第１キャニスタ、第１トレイ、第１振動器の斜視図である。

【0018】

【図9】図９は、添加剤供給システムの第２キャニスタ、第２トレイ、第２振動器の斜視図である。

【0019】

【図10】図１０は、添加剤供給システムを制御するための制御システムの概略図である。

【0020】

対応する参照符号は、図面全体を通して対応する部品を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本開示の規定は、インゴット引上げ装置の坩堝内に配置されたシリコンに少なくとも２つの異なる添加剤を供給するための添加剤供給システム、およびそのような添加剤供給システムを使用して結晶シリコンインゴットを形成する方法に関する。一般に、添加剤供給システムは、単結晶シリコンインゴットを引き上げるように構成された、任意のインゴット引上げ装置と共に使用されてもよい。インゴット引上げ装置（又はより簡単に「インゴット引上げ機」）の一例が、図１において概して「１００」で示されている。インゴット引上げ装置１００は、サセプタ１０６によって支持された、シリコン等の半導体材料又はソーラーグレード材料の溶融物１０４を保持するための坩堝１０２を含む。インゴット引上げ装置１００は、シリコンインゴット１１３（図２）を引上げ軸Ａに沿って溶融物１０４から引き上げるための成長チャンバ１５２を画定する結晶引上げハウジング１０８を含む。

【0022】

坩堝１０２は、フロア１２９と、フロア１２９から上方に延びる側壁１３１とを含む。側壁１３１は概ね垂直である。坩堝１０２内には、溶融物表面１１１（すなわち、溶融物－インゴット界面）を有するシリコン溶融物１０４が存在する。いくつかの実施形態では、坩堝１０２は層状である。例えば、坩堝１０２は、石英ベース層と、石英ベース層上に配置された合成石英ライナとで作製できる。

【0023】

サセプタ１０６はシャフト１０５によって支持されている。サセプタ１０６、坩堝１０２、シャフト１０５及びインゴット１１３（図２）は、共通の長手方向軸Ａ又は「引上げ軸」Ａを有する。

【0024】

インゴット引上げ装置１００内には、インゴット１１３を成長させて溶融物１０４から引き上げるための引上げ機構１１４（図２）が設けられている。引上げ機構１１４は、引上げケーブル１１８と、引上げケーブル１１８の一端に結合された種ホルダ又はチャック１２０と、結晶成長を開始するために種ホルダ又はチャック１２０に結合された種結晶１２２とを含む。引上げケーブル１１８の一端は、プーリ（不図示）又はドラム（不図示）、若しくは他の適切なタイプの持ち上げ機構、例えばシャフトに接続され、他端は種結晶１２２を保持するチャック１２０に接続される。操作中、種結晶１２２は溶融物１０４に接触するように下降する。引上げ機構１１４を作動させて、種結晶１２２を上昇させる。これにより、単結晶インゴット１１３（図２）が溶融物１０４から引き上げられる。

【0025】

加熱及び結晶引き上げの間、坩堝駆動装置１０７（例えば、モータ）は、坩堝１０２及びサセプタ１０６を回転させる。リフト機構１１２は、成長プロセス中、引上げ軸Ａに沿って坩堝１０２を昇降させる。例えば、坩堝１０２は、坩堝１０２に先に追加された固相多結晶シリコンのチャージが溶融される最も低い位置（底部ヒータ１２６の近傍）にある場合がある。溶融物１０４を種結晶１２２に接触させ、引上げ機構１１４によって種結晶１２２を持ち上げることにより、結晶成長を開始する。インゴット１１３が成長するにつれて、シリコン溶融物１０４が消費され、坩堝１０２内の溶融物の高さが減少する。坩堝１０２及びサセプタ１０６は、インゴット引上げ装置１００（図２）に対して溶融物表面１１１を同じ位置またはその近傍に維持するために上昇させてもよい。

【0026】

結晶駆動ユニット（不図示）はまた、引上げケーブル１１８及びインゴット１１３（図２）を、坩堝駆動ユニット１０７が坩堝１０２を回転させる方向とは反対方向に回転させてもよい（例えば、逆回転）。等回転を使用する実施形態では、結晶駆動ユニットは、坩堝駆動ユニット１０７が坩堝１０２を回転させるのと同じ方向に引上げケーブル１１８を回転させてもよい。

【0027】

チョクラルスキ単結晶成長プロセスによれば、固相の多結晶シリコン又はポリシリコンが坩堝１０２にチャージされる。坩堝に導入された半導体材料またはソーラーグレード材料は、１つまたは複数の加熱要素から供給される熱によって溶融される。インゴット引上げ装置１００は、引上げ装置１００内の熱を保持するために、底部断熱材１１０と側部断熱材１２４を含む。示された実施形態では、インゴット引上げ装置１００は、坩堝フロア１２９の下方に配置された底部ヒータ１２６を含む。坩堝１０２は、坩堝１０２にチャージされた多結晶体を溶融させるために、底部ヒータ１２６に比較的すぐ位置するように移動させてもよい。

【0028】

インゴットを形成するには、種結晶１２２を溶融物１０４の表面１１１に接触させる。引上げ機構１１４は、溶融物１０４から種結晶１２２を引き上げるように作動する。次に図２を参照すると、インゴット１１３はクラウン部１４２を含み、このクラウン部１４２では、インゴットが種結晶１２２から外側に移行してテーパーを付け、目標直径に達する。インゴット１１３は、引上げ速度を増大させることによって成長する結晶の一定直径部分１４５又は円柱形の「本体」を含む。インゴット１１３の本体１４５は比較的一定の直径を有する。インゴット１１３は、本体１４５の後にインゴットの直径が先細りになるテールコーン又はエンドコーン（不図示）を含む。直径が十分に小さくなると、インゴット１１３が溶融物１０４から分離される。

【0029】

インゴット引上げ装置１００は、結晶成長中に溶融物１０４の温度を維持するために、坩堝１０２を取り囲む側部ヒータ１３５及びサセプタ１０６を含む。側部ヒータ１３５は、坩堝１０２が引上げ軸Ａを上下に移動するにつれて、坩堝側壁１３１に対して外径側に配置される。側部ヒータ１３５及び底部ヒータ１２６は、側部ヒータ１３５及び底部ヒータ１２６が本明細書に説明されるように動作することを可能にする任意のタイプのヒータであってよい。いくつかの実施形態では、ヒータ１３５、１２６は抵抗ヒータである。側部ヒータ１３５および底部ヒータ１２６は、溶融物１０４の温度が引上げプロセス全体にわたって制御されるように、制御システム（不図示）によって制御されてもよい。

【0030】

インゴット引上げ装置１００は、熱シールド１５１を含んでもよい。熱シールド１５１は、インゴット１１３を覆い、結晶成長中、坩堝１０２内に配置されてもよい（図２）。インゴット引上げ装置１００は、成長チャンバ１５２からアルゴン等の不活性ガスを導入および引き抜く不活性ガスシステムを含んでもよい。

【0031】

本開示の実施形態に従って、インゴット引上げ装置１００は、添加剤供給管２１４を介する等、添加剤を溶融物１０４に導入するための添加剤供給システム２００も含む。ここで図３を参照すると、本開示の例示的な添加剤供給システム２００が示されている。添加剤供給システム２００は、坩堝１０２（図１）内に配置されたシリコンに２つの異なる添加剤を追加するように構成されている。添加剤供給システム２００は、（例えば、追加の添加剤キャニスタ、トレイ、振動器などを用いて）２つの添加剤より多く追加するように適合させてもよい。

【0032】

添加剤供給システム２００は、第１添加剤（不図示）を保持するための第１キャニスタ２０４と、第２添加剤を保持するための第２キャニスタ２０６とを含む。第１キャニスタ２０４及び第２キャニスタ２０６はそれぞれ、キャニスタ２０４、２０６を密閉するための取り外し可能な蓋２０７、２０９を含む。第１キャニスタ２０４及び第２キャニスタ２０６はそれぞれ、キャニスタ２０４、２０６の下方に配置されたトレイ２６０、２７０に添加剤を導く漏斗部分２１１、２１３も含む。システム２００は、添加剤供給管２１４をインゴット引上げ装置１００の覗き窓（不図示）に接続することにより、インゴット引上げ装置１００に取り付けてもよい。

【0033】

システム２００は、第１キャニスタ２０４から排出された第１添加剤と第２キャニスタ２０６から排出された第２添加剤とを回収するための器２２８を含む。器２２８は、添加剤が器から排出される「開」位置に示されている。以下にさらに説明するように、器２２８は、添加剤が器２２８に集まる「閉」位置（図６）に移動させることができる。器２２８内の添加剤の量が測定されると（すなわち、設定点に達すると）、アクチュエータ２３０（図７）が作動し、添加剤が器２２８から添加剤供給管２１４に排出される。第１添加剤又は第２添加剤は、添加剤供給管２１４を通って、坩堝１０２（図１）に流入する。添加剤供給管２１４は、インゴット引上げ装置１００の成長チャンバ１５２（図１）を周囲の環境と隔離するために、第１キャニスタ２０４及び第２キャニスタ２０６と、ならびに添加剤供給管２１４とシールを形成する外側ハウジング（不図示）を含んでもよい。

【0034】

添加剤センサ２３１（図５）は、器２２８に追加された第１添加剤又は第２添加剤の量（すなわち、器２２８に追加された第１添加剤又は第２添加剤のバッチ）を感知する。示された実施形態では、添加剤センサ２３１は、器２２８に追加された添加剤のバッチを計量するロードセルである。他の実施形態では、添加剤センサ２３１は流量計または圧力変換器である。

【0035】

一般に、添加剤を器２２８に回収し、添加剤を添加剤供給管２１４に排出することを可能にする、任意の器２２８及びアクチュエータ２３０を、特に断りのない限り使用してもよい。図示の器２２８（図６）は、器２２８を開閉するためにピン２４２を中心に枢動する第１爪要素２４０Ａ及び第２爪要素２４０Ｂを含む。モータ２４５（図７）（例えば、電磁コイル）は、ロッド２４７を垂直に移動させる。ロッド２４７は、器２２８の各爪要素２４０Ａ、２４０Ｂに接続されたブラケット２５０に接続されている。

【0036】

ブラケット２５０が垂直に移動すると、爪要素２４０Ａ、２４０Ｂは、器２２８の開閉を可能にするように互いに向かって又は互いに離れて枢動する。モータ２４５に電力が供給されていないとき、爪要素２４０Ａ、２４０Ｂの重量がロッド２４７及びブラケット２５０を引き下げ、爪２４０Ａ、２４０Ｂを互いに向かって移動させて器２２８を閉じさせる。モータ２４５に電力が供給されるとき、モータ２４５はロッド２４７及びブラケット２５０を引上げ、爪要素２４０Ａ、２４０Ｂを互いに離れる方向に移動させて器２２８を開かせる。

【0037】

第１キャニスタ２０４から器２２８に第１添加剤を移動させるために、添加剤供給システム２００は、第１キャニスタ２０４の下方に配置され、キャニスタ２０４と器２２８との間に延びる第１トレイ２６０（図４）を含む。第１キャニスタ出口２６５（図８）は、第１トレイ２６０内に配置されている。第１トレイ２６０は、器２２８（図５）の上方に配置される第１トレイ出口２６８を有する。第１トレイ２６０は第１振動器２６２の上方に配置され、第１振動器２６２に接続されている。振動器２６２に電力を供給すると、トレイ２６０が振動し、第１添加剤が第１キャニスタ出口２６５から第１トレイ２６０を渡って搬送される。第１添加剤は、第１トレイ出口２６８から器２２８に排出される。

【0038】

次に図９を参照すると、第２トレイ２７０が第２キャニスタ２０６の下に配置されている。第２のトレイ２７０には、第２キャニスタ出口２７２が配置されている。第２トレイ２７０は、器２２８（図５）の上方に配置される第２トレイ出口２７４を含む。第２振動器２７７は、第２トレイ２７０の下方に配置され、第２トレイ２７０に接続されている。第２振動器２７７に電力を供給すると、第２トレイ２７０が振動し、第２添加剤が第２キャニスタ出口２７２から第２トレイ２７０を渡って搬送される。第２添加剤は、第２トレイ出口２７４から器２２８に排出される。

【0039】

次に図１０を参照すると、添加剤供給システム２００は、添加剤供給システム２００を制御するための制御システム２８５を含む。制御システム２８５は、添加剤供給システム２００のコンポーネントを制御するための制御ユニット２８０を含む。例えば、制御ユニット２８０は、アクチュエータ２３０（図７）に通信可能に接続され（例えば、モータ２４５に接続され）、器２２８の開閉を制御する。制御ユニットはまた、器２２８への第１添加剤及び第２添加剤の追加を選択的に制御するために、第１振動器２６２及び第２振動器２７７に通信可能に接続されている。添加剤センサ２３１は、器２２８内の添加剤の量に関連する信号を制御ユニットに送る。

【0040】

制御ユニット２８０は、本明細書で説明される様々な論理ブロック、モジュール、及び回路が、汎用コンピュータ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又は本明細書で説明される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせにより、実装又は実行できる。汎用プロセッサの例は、マイクロプロセッサ、従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、ステートマシン、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。

【0041】

制御ユニット２８０は、プロセッサ、例えば、命令を実行するためのコンピュータの中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含む。命令は、例えばメモリ領域に格納されてもよい。プロセッサは、命令を実行するために、例えばマルチコア構成の１つ以上の処理ユニットを含んでもよい。命令は、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）等、コントローラ上の様々な異なるオペレーティングシステム内で実行できる。また、コンピュータベースの方法を開始すると、初期化中に様々な命令が実行される場合があることも理解されたい。いくつかの操作は、本明細書で説明される１つ以上の処理を実行するために必要とされてもよいが、他の操作は、より一般的であってもよく及び／又は特定のプログラミング言語、例えば、限定するものではないが、Ｃ、Ｃ＃、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ、又は他の適切なプログラミング言語等に固有であってもよい。

【0042】

プロセッサはまた、記憶装置に動作可能に結合されていてもよい。記憶装置とは、データの保存及び／又は検索に適した、コンピュータで動作可能な任意のハードウェアのことである。いくつかの実施形態では、記憶装置はコントローラに統合されている。他の実施形態では、記憶装置はコントローラの外部にあり、データベースと同様である。例えば、制御ユニット２８０は、記憶装置として１つ以上のハードディスクドライブを含んでもよい。他の実施形態では、記憶装置はコントローラの外部にある。例えば、記憶装置は、レイド（ＲＡＩＤ）構成のハードディスク又はソリッドステートディスク等の複数の記憶装置を含んでもよい。記憶装置は、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）及び／又はネットワーク接続型記憶装置（ＮＡＳ）システムを含んでもよい。

【0043】

いくつかの実施形態では、プロセッサは、メモリインタフェイスを介して記憶装置に動作可能に結合される。メモリインタフェイスとは、プロセッサに記憶装置へのアクセスを提供できる任意のコンポーネントである。メモリインタフェイスは、例えば、ＡＴＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）アダプタ、ＳＡＴＡ（Ｓｅｒｉａｌ ＡＴＡ）アダプタ、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）アダプタ、ＲＡＩＤコントローラ、ＳＡＮアダプタ、ネットワークアダプタ、及び／又はプロセッサに記憶装置へのアクセスを提供する任意のコンポーネントを含んでもよい。

【0044】

メモリエリアは、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）又はスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）等のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）等を含むが、これらに限定されない。上記のメモリの種類は例示であり、コンピュータ・プログラムの記憶に使用可能なメモリのタイプを限定するものではない。

【0045】

器２２８、ひいては坩堝１０２（図１）（及び初期シリコンチャージ又は溶融物１０４）への添加剤の追加を制御するために、制御ユニット２８０は、第１振動器２６２又は第２振動器２７７を選択的に作動させて、それぞれ第１容器２０４又は第２容器２０６から第１添加剤又は第２添加剤を移動させる。第１添加剤又は第２添加剤は、添加剤センサ２３１が器２２８内の添加剤の量（例えば、質量、体積又はレベル）を測定している間、器２２８に継続的に追加される。目標添加剤量（すなわち、設定点）が達成されるか又はそれを超えると、添加剤を移動させるために電力が供給されていた振動器２６２、２７７が停止させられる。制御ユニットはアクチュエータ２３０に信号を送り、アクチュエータ２３０を作動させて器２２８から添加剤供給管２１４に添加剤を排出させる。

【0046】

器２２８及び坩堝１０２への第１添加剤又は第２添加剤の追加の選択は、オペレータによって選択されてもよく、又はインゴット成長のための制御システムの一部として自動化されてもよい。第１添加剤及び第２添加剤を、インゴットの成長サイクル中の異なる時点で追加してもよい。添加剤の中には、複数のバッチ（例えば、インゴットの成長前とインゴットの成長中）に追加されてもよい。

【0047】

一般に、第１添加剤及び第２添加剤は、坩堝に追加するためにトレイ及び振動器によって計量され得る任意の固相添加剤であってよい。好適な添加剤は、種々の半導体ドーパント（例えば、ホウ素、アルミニウム、ゲルマニウム、及び／又はインジウム及びそれらの合金等のｐ型ドーパント、又は赤リン、リン、ヒ素、及び／又はアンチモン及びそれらの合金などのｎ型ドーパント）を含む。他の実施形態では、第１添加剤及び第２添加剤の一方は、連続式のチョクラルスキプロセスにおいて緩衝部材として溶融物に追加される石英カレットである。いくつかの実施形態では、第１添加剤及び第２添加剤の一方は、インゴットの成長中に坩堝１０２（図１）に追加される固相多結晶シリコンである。他の実施形態では、第１添加剤と第２添加剤の両方が、多結晶シリコン以外の添加剤（例えば、ドーパントやカレット）である。

【0048】

第１添加剤及び／又は第２添加剤は、一般に、インゴットの成長サイクルの任意の時点で追加されてもよい。例えば、第１添加剤及び／又は第２添加剤は、坩堝に追加された固相多結晶シリコンの初期チャージのメルトダウン前に追加されてもよく、メルトダウン中に追加されてもよく、チャージのメルトダウン後に追加されてもよく、インゴットの成長中に追加されてもよい。インゴットの成長プロセスは、インゴットの成長中に多結晶シリコンが溶融物に添加されないバッチ式のチョクラルスキプロセスであってもよく、又はインゴットの成長中に多結晶シリコンが溶融物に（例えば、連続的または断続的に）追加される連続式のチョクラルスキプロセスであってもよい。

【0049】

従来の添加剤供給システムと比較して、本開示の添加剤供給システムにはいくつかの利点がある。第１添加剤及び第２添加剤が選択的に追加されて測定されてもよい、共通の器を使用することによって、第１添加剤及び第２添加剤を相対的な精度で坩堝に追加できる。添加剤の添加量は、インゴットの成長に関連する添加剤パラメータに従って測定され、投与され、調節されてもよい。振動トレイを使用することによって、各添加剤を保管容器から計量される器に確実に移動させることができる。共通のコンポーネント（例えば、計量容器、添加剤供給管、添加剤排出用アクチュエータ等）を使用することによって、システムのコストと複雑さが低減する。

【0050】

本明細書において使用されるように、寸法、濃度、温度、又は他の物理的若しくは化学的性質若しくは特性の範囲と共に使用される場合、「約」、「実質的に」、「本質的に」及び「およそ」という用語は、例えば、丸め、測定方法、又は他の統計的変動に起因する変動を含め、性質又は特性の範囲の上限及び／又は下限に存在し得る変動を網羅することを意味する。

【0051】

本開示の要素又はその実施形態（複数可）を紹介する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「ｓａｉｄ」は、要素が１つ以上あることを意味することを意図している。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」及び「ｈａｖｉｎｇ」は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加要素が存在する可能性があることを意味する。特定の向きを示す用語の使用（例：「頂部」、「底部」、「側部」など）は説明の便宜のためであり、説明された品目の任意の特定の向きを要求とするものではない。

【0052】

本開示の範囲から逸脱することなく、上記の構成及び方法において様々な変更がなされ得るので、上記の説明に含まれ、添付の図面に示される全ての事項は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味において解釈されないことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】