JP2010143795A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で試料管を供給部に送ることが可能であると共に、メンテナンス性の向上したシリコン単結晶引上装置を提供すること。
【解決手段】シリコン単結晶引上装置１は、ドープされたシリコン単結晶をチョクラルスキー法により融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置１であって、融液が収容される引上炉２と、引上炉２に外付けされ、引上炉２の内部と連通する中空の試料室１００と、融液に供給する昇華性ドーパントが収容される試料管６と、試料管６を支持する支持体１２０と、支持体１２０を試料室１００の内部で支持した状態で移動させることにより、支持体１２０に支持された試料管６を引上炉２の内部に移動させる移動手段１１０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリコン単結晶引上装置に関し、具体的には、引上炉内の坩堝に融液を貯留し、チョクラルスキー（ＣＺ）法により、ドープされたシリコン単結晶を融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置に関する。

例えば、ドーパントをシリコン結晶に添加する方法としては、昇華性ドーパントが収容されたドープ管を引上炉内の所定位置まで下降させることにより、融液から輻射される輻射熱によって昇華され気体となったドープ管内の昇華性ドーパントを、融液に導入する方法が知られている。

この方法によると、昇華性ドーパントは、昇華して気体となった後、ドープ管から引上炉内の融液の上方に配置された供給部へ送られ、アルゴンガス等の不活性ガスからなるキャリアガスによって搬送されると共に、供給部から融液に向けて吹き付けられる。

ここで、昇華した昇華性ドーパントをドープ管から供給部へ送る方法として、本願出願人は、ドープ管が収容される試料室を引上炉に外付けして設け、ワイヤを使用してドープ管を試料室から供給部に向かって昇降させる技術を発明し、特許出願を行った（特願２００８−６１６５９）。この特許出願の明細書に記載された発明は、例えば、耐熱性を有するアーム等を使用してドープ管を供給部へ送る場合等と異なり、ドープ管を供給部に送る装置全体を大型化することなく、簡易な構成でドープ管を供給部に送ることが可能になる。また、試料室から供給部に向かってドープ管を送るガイドレールを設置した場合には、ドープ管の位置決めや位置の修正等の修正が不要となる。

しかしながら、試料室から供給部に向かってガイドレールを設置した場合には、ドープ管を供給部へ送る供給路の一部がガイドレールにより占有されることとなる。そのため、例えば、昇華性ドーパントを大量投入させる場合等のようにドープ管を大型化（大容量化）したい場合に、ガイドレールによってドープ管の大きさが規制されるという問題がある。また、供給路の一部がガイドレールにより占有されるため、引上炉内のメンテナンスを行いにくい場合がある。

本発明は、簡易な構成で試料管を供給部に送ることが可能であると共に、引上炉内のメンテナンス性の向上したシリコン単結晶引上装置を提供することを目的とする。

（１） 本発明のシリコン単結晶引上装置は、ドープされたシリコン単結晶をチョクラルスキー法により融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置であって、前記融液が収容される引上炉と、前記引上炉に外付けされ、前記引上炉の内部と連通する中空の試料室と、前記融液に供給する昇華性ドーパントが収容される試料管と、前記試料管を支持する支持体と、前記支持体を前記試料室の内部で支持した状態で移動させることにより、前記支持体に支持された前記試料管を前記引上炉の内部に移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。

（２） 前記移動手段は、雄ネジを有するボールネジ部と、前記支持体に連結されると共に、前記雄ネジと螺合可能な雌ネジを有し、前記雄ネジに前記雌ネジを螺合させることにより、前記ボールネジ部の軸方向に移動可能な雌ネジ部と、前記ボールネジ部を回転させる駆動源と、前記雌ネジ部の回転を規制するガイド部と、を有することが好ましい。

（３） また、前記ボールネジ部は、前記試料室の外部に配置されており、前記試料室は、前記支持体の少なくとも一部が収容される第１試料室と、前記試料管を収容可能な第２試料室と、を有し、前記第１試料室は、前記雌ネジ部に接合され、前記雌ネジ部の移動に連動して前記軸方向に伸縮可能に形成されることを特徴とする。

（４） 前記雌ネジ部は、前記支持体に連結され、第１磁石を有する第１磁石部と、前記第１磁石と引かれあう第２磁石及び前記雌ネジを有する第２磁石部と、を備え、前記ガイド部は、前記第２磁石部の回転を規制することが好ましい。

本発明によれば、簡易な構成で試料管を供給部に送ることが可能であると共に、メンテナンス性の向上したシリコン単結晶引上装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［１］第１実施形態
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置を模式的に示す断面図である。図１に示すように、シリコン単結晶引上装置１は、引上炉２と、坩堝３と、ヒータ９と、保温筒１３と、整流筒１５（１５ａ、１５ｂ）と、引き上げ機構４と、試料室１００と、遮蔽部２４と、試料管としてのドープ管６と、供給部７と、熱遮蔽部材８と、を備えて構成されている。

引上炉２は、シリコン単結晶４１を引き上げるための炉である。引上炉２は、その上方に開口を有する。引上炉２においては、この開口からシリコン単結晶４１が引き上げられる。引上炉２は、その内部を真空に保ち、ＣＺ法による結晶成長に用いられる。

坩堝３は、引上炉２の内部に設けられている。坩堝３は、石英坩堝３１と、石英坩堝を収容する黒鉛坩堝３２と、を有する。坩堝３は、多結晶シリコン（Ｓｉ）からなる原料を溶融した融液５を収容する。ヒータ９は、坩堝３の周囲に設けられている。ヒータ９は、坩堝３の中にあるシリコン原料を加熱して溶融する。保温筒１３は、ヒータ９と引上炉２の内側の面との間に設けられている。保温筒１３は、ヒータ９からの輻射熱を遮断し、保温する。なお、本明細書において「内側」とは引上炉２の中心側を意味し、「外側」とは引上炉２の中心から反対側へ離れた側を意味する。

整流筒１５は、供給部７よりも内側における坩堝３の上方に設けられている。整流筒１５は、上方のカーボン製の第１整流筒１５ａと、第１整流筒１５ａの下方に接続された石英製の第２整流筒１５ｂとを有する。整流筒１５は、パージガス（引上炉２の内部の不純物を除去するように排出されるガス）を引上炉２の上下方向に流通させる。

引上げ機構４は、坩堝３の上方における整流筒１５の内側に設けられている。引上げ機構４は、引上げ用ケーブル４ａと、引上げ用ケーブル４ａの下端に取り付けられた種結晶ホルダ４ｂとを有する。引上げ機構４は、種結晶ホルダ４ｂによって種結晶が把持される。

試料室１００は、引上炉２の上方に外付けされている。試料室１００は、中空に形成されている。試料室１００は、その内部が引上炉２と連通している。試料室１００の内部には、ドープ管６を引上炉２の内部に移動させる後述の移動手段１１０が取り付けられている。

遮蔽部２４は、試料室１００と引上炉２との間に設けられており、遮蔽部２４を閉めることにより、引上炉２の内部と試料室１００の内部とを熱的に遮蔽する。引上炉２の内部の輻射熱及び雰囲気は、遮蔽部２４を閉めることにより、試料室１００と遮断される。つまり、遮蔽部２４を開閉することにより、試料室１００の内部の気圧を調整可能になる。

ドープ管６は、移動手段１１０に取り付けられている後述の支持体１２０に支持されている。ドープ管６は、移動手段１１０による支持体１２０の移動により、試料室１００の内部と引上炉２の内部との間を移動する。また、ドープ管６には、融液５に供給する昇華性ドーパントが収容されている。昇華性ドーパントは、ドープ管６が坩堝３の上方の所定の位置まで移動されると、融液５から輻射される輻射熱によって加熱される。加熱された昇華性ドーパントは、昇華して気体となる。ドープ管６は、この気体となった昇華性ドーパントを引上炉２の内部に設けられた供給部７に供給する。

供給部７は、第２整流筒１５ｂの外面と一体化して引上炉２の内部に設けられている。供給部７は、中空に形成されている。供給部７は、供給部７のドープ管６側の端部に設けられた凹状の接合部７１により、引上炉２の内部へ移動してきたドープ管６と接合される。供給部７は、ドープ管６と接合されることにより、ドープ管６から排出される気化した昇華性ドーパントの供給を受ける。さらに、供給部７は、気化した昇華性ドーパントを融液５に供給する。

熱遮蔽部材８は、引上炉２の内部における供給部７よりも外側に設けられる。熱遮蔽部材８は、融液５の輻射熱を遮蔽する。熱遮蔽部材８の内壁面には、整流筒１５を載置するための載置部１８が設けられている。

次に、図１から図５を参照して、シリコン単結晶引上装置１の各部について詳細に説明する。
図２は、第１実施形態に係る試料室の正面側からみた内部構成を示す断面図である。図３は、第１実施形態に係る試料室の側面側からみた内部構成を示す断面図である。図４（ａ）は、図３に示す試料室のＡ−Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、図３に示す試料室のＢ−Ｂ断面図であり、図４（ｃ）は、図３に示す試料室のＣ−Ｃ断面図である。図５は、第１実施形態に係る試料室の内部から外部にドープ管が移動した状態を示す断面図である。なお、試料室は、軸方向に立たせた状態で説明する。

まず、試料室１００について説明する。
上述の通り、試料室１００は、引上炉２の上方に外付けされている。具体的には、試料室１００は、遮蔽部２４を介して引上炉２に外付けされている。また、試料室１００は、中空に形成されている。試料室１００は、引上炉２の内部と試料室１００の内部とが連通するように引上炉２の上方に取り付けられている。試料室１００の内部には、移動手段１１０が取り付けられている。

図２から図５に示すように、試料室１００は、試料室本体１０１と、フランジ部１０２とを有して構成されている。
試料室本体１０１は、上方側（引上炉２に取り付けられた状態の軸方向における上方側）が封止され、下方側（引上炉２に取り付けられた状態の軸方向における下方側）が開口した円筒状に形成されている。フランジ部１０２は、試料室本体１０１の下方側に連結されている。フランジ部１０２は、遮蔽部２４に設けられたフランジ部（図示せず）と連結可能に形成されている。

図１に示すように、試料室本体１０１は、その周面に、開閉可能な第１開閉部１０３と、開閉可能な第２開閉部１０４とを備えている。第１開閉部１０３は、試料室本体１０１の上方側に設けられている。第１開閉部１０３は、第１開口部１０３ａと、第１扉部１０３ｂと、を有している。第１開口部１０３ａは、試料室本体１０１の内部と外部とを連通させている。第１扉部１０３ｂは、第１開口部１０３ａを開閉可能に取り付けられている。

第２開閉部１０４は、試料室本体１０１の下方側に設けられている。具体的には、第２開閉部１０４は、試料室１００の内部に収容された状態にあるドープ管６と対向する位置に設けられている。第２開閉部１０４は、第１開閉部１０３と同様に、第２開口部１０４ａと、第２扉部１０４ｂと、を有している。第２開口部１０４ａは、試料室本体１０１の内部と外部とを連通させており、試料室１００の内部に収容されているドープ管６を取り出し可能に形成されている。第２扉部１０４ｂは、第２開口部１０４ａを開閉可能に取り付けられている。

次に、移動手段１１０、支持体１２０及びドープ管６について説明する。
移動手段１１０は、主として、試料室１００の内部に設けられている。移動手段１１０は、ドープ管６を支持した支持体１２０を供給部７に向かって移動させる。具体的には、移動手段１１０は、支持体１２０に支持されたドープ管６を引上炉２の内部に設けられた供給部７に接合させるために、支持体１２０を供給部７に向かって移動させる。

図２から図５に示すように、移動手段１１０は、ボールネジ部１１１と、雌ネジ部１１２と、ガイド部１１３と、駆動源としてのモータ部１１４と、を有して構成されている。
図２及び図３に示すように、ボールネジ部１１１は、ボールネジ１１１ａと、第１軸受け部１１１ｂと、第２軸受け部１１１ｃと、を有している。ボールネジ１１１ａは、周面に雄ネジが設けられた棒状に形成されている。ボールネジ１１１ａは、試料室本体１０１の上方側の端面１０６を貫通している。ボールネジ１１１ａは、端面１０６を貫通した部分において、上方側の端部が後述のヘッドギア１１４ａに連結されている。

第１軸受け部１１１ｂは、試料室本体１０１の上方側の端面１０６に固定されている。第１軸受け部１１１ｂは、ボールネジ１１１ａの上方側を回転自在に支持している。第２軸受け部１１１ｃは、試料室本体１０１の下方側の端部において、フランジ部１０２から試料室本体１０１の中心軸方向に延出した延出部１０５に固定されている。第２軸受け部１１１ｃは、ボールネジ１１１ａの下方側の端部を回転自在に支持している。

雌ネジ部１１２は、ナット部１１２ａと、第１プレート１１２ｂと、第２プレート１１２ｃと、を有している。ナット部１１２ａは、ボールネジ１１１ａの雄ネジと螺合可能な雌ネジを備えている。つまり、ナット部１１２ａは、ボールネジ１１１ａと螺合可能に形成されている。ボールネジ１１１ａに螺合されたナット部１１２ａは、ボールネジ１１１ａに対して相対的に回転することによりボールネジ１１１ａの軸方向に移動する。

第１プレート１１２ｂは、第１の面１１５ａと第２の面１１５ｂとを有している。第１の面１１５ａと第２の面１１５ｂとは、互いに直交した状態で連結されている。つまり、第１プレート１１２ｂは、断面が直角に屈曲した略Ｌ字状に形成されている。
第１の面１１５ａは、ボールネジ１１１ａの軸方向と直交するように、ボールネジ１１１ａに螺合されたナット部１１２ａに連結されている。一方、第２の面１１５ｂは、第１の面１１５ａをナット部１１２ａに連結させることにより、ボールネジ１１１ａの軸方向と略平行になる。

第２プレート１１２ｃは、矩形板状に形成されており、ネジ部材１１６により第１プレート１１２ｂの第２の面１１５ｂに連結されている。また、第２プレート１１２ｃは、後述の第１ガイドレール１１３ｂ及び第２ガイドレール１１３ｃと当接しており、第１ガイドレール１１３ｂ及び第２ガイドレール１１３ｃに摺動可能に形成されている。第２プレート１１２ｃは、第１ガイドレール１１３ｂ及び第２ガイドレール１１３ｃと当接した状態で第２の面１１５ｂに連結されることにより、ナット部１１２ａの回転を規制する。また、第２プレート１１２ｃは、第１ガイドレール１１３ｂ及び第２ガイドレール１１３ｃに摺動可能に形成されることにより、ボールネジ１１１ａが回転した場合に、相対的にナット部１１２ａをボールネジ１１１ａの軸方向に移動可能にする。

図４（ａ）から図４（ｃ）に示すように、ガイド部１１３は、ガイド支持板１１３ａと、第１ガイドレール１１３ｂと、第２ガイドレール１１３ｃと、を有している。ガイド支持板１１３ａは、試料室本体１０１の内周面の一部に沿うように半月状に形成されている。また、ガイド支持板１１３ａは、第１開閉部１０３及び第２開閉部１０４と対向する位置に設けられている。ガイド支持板１１３ａは、試料室本体１０１の内周面に沿うように内周面に接合されている。

第１ガイドレール１１３ｂは、縦長の矩形板状に形成されている。第１ガイドレール１１３ｂは、長手方向がボールネジ１１１ａの軸方向と同じになるように配置される。また、第１ガイドレール１１３ｂは、軸方向と直交する方向が第１扉部１０３ｂの厚み方向及び第２扉部１０４ｂの厚み方向と同じになるように配置される。つまり、第１ガイドレール１１３ｂは、板厚を構成する一方の面が第１扉部１０３ｂ及び第２扉部１０４ｂと略平行になるように設けられている。また、板厚を構成する一方の面には、摺動部１１３ｄが設けられている。摺動部１１３ｄは、第２プレート１１２ｃと当接している。摺動部１１３ｄは、第２プレート１１２ｃを第１ガイドレール１１３ｂの長手方向に沿って摺動させるために設けられる。一方、第１ガイドレール１１３ｂの一方の面と反対側の他方の面は、ガイド支持板１１３ａに接合されている。第１ガイドレール１１３ｂは、他方の面がガイド支持板１１３ａに接合されることにより固定される。

同様に、第２ガイドレール１１３ｃは、長手方向と短手方向を有する縦長の矩形板状に形成されている。第２ガイドレール１１３ｃは、ボールネジ１１１ａを挟んで第１ガイドレール１１３ｂと対向するように設けられている。第２ガイドレール１１３ｃは、上述の第１ガイドレール１１３ｂと同様の構成で、第１ガイドレール１１３ｂと略平行に配置されている。また、第２ガイドレール１１３ｃの一方の面には、第１ガイドレール１１３ｂと同様に、摺動部１１３ｄが設けられている。摺動部１１３ｄは、第２プレート１１２ｃと当接している。摺動部１１３ｄは、第２プレート１１２ｃを第２ガイドレール１１３ｃの長手方向に沿って摺動させるために設けられる。一方、第２ガイドレール１１３ｃの一方の面と反対側の他方の面は、ガイド支持板１１３ａに接合されている。第２ガイドレール１１３ｃは、他方の面がガイド支持板１１３ａに接合されることにより固定される。

モータ部１１４は、ヘッドギア１１４ａと、モータ本体１１４ｂと、を有している。ヘッドギア１１４ａは、第１ギア（図示せず）と、第２ギア（図示せず）と、を有している。第１ギアは、ボールネジ１１１ａと連結されている。また、第２ギアは、モータ本体１１４ｂと連結されている。モータ本体１１４ｂから出力される動力は、モータ本体１１４ｂに連結された第２ギアと、ボールネジ１１１ａに連結された第１ギアとが噛み合うことにより、ボールネジ１１１ａに伝達される。

図２から図５に示すように、支持体１２０は、縦長の矩形板状に形成されている。支持体１２０は、長手方向における上方側が第２プレート１１２ｃと連結されている。支持体１２０は、ネジ部材により第２プレート１１２ｃと連結される。一方、支持体１２０の長手方向における下方側には、ドープ管６が連結されている。ドープ管６は、支持体１２０に取り外し可能に連結されている。また、支持体１２０は、長手方向における長さが、試料室本体１０１の軸方向における長さよりも短くなるように形成されている。具体的には、支持体１２０は、ドープ管６を含めた長手方向における長さが、試料室本体１０１の軸方向における長さよりも短くなるように形成されている。つまり、支持体１２０は、連結される第２プレート１１２ｃが試料室本体１０１の上方にある場合には、ドープ管６と共に試料室本体１０１の内部に収容されるように形成されている。

支持体１２０は、第１開閉部１０３及び第２開閉部１０４と、ボールネジ１１１ａとの間に配置される。支持体１２０は、剛体により形成されている。なお、ここでいう剛体には、多少の撓みや歪み等が生じる剛体も含む。

ドープ管６は、成長させるシリコン単結晶４１にドープさせる昇華性ドーパント（不純物）を収容する。ドープ管６は、支持体１２０の下方側の端部に連結されている。
図１に示すように、ドープ管６は、供給部７側に向かって突出する凸部６１と、管状のドープ管本体６４と、を備える。凸部６１は、ドープ管６を支持体１２０に連結させた場合に、供給部７側となるドープ管本体６４の端部に設けられている。具体的には、凸部６１は、ドープ管本体６４の供給部７側の端部における略中央部から、供給部７側に突出している。また、凸部６１は、略球状に形状されている。なお、「略球状の形状」とは、完全な球状ではないが、大部分が球状の曲面を備えていることを意味する。

ドープ管６に収容する昇華性ドーパントとしては、シリコン単結晶４１にＮ型の電気的特性を与えるためのＮ型用のドーパントである、砒素Ａｓ及び赤燐Ｐが挙げられる。砒素Ａｓ及び赤燐Ｐは、昇華可能な昇華性ドーパントであるため、比較的低い温度で固相から気相に気化させることができる。

次に、第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１の使用の例について説明する。
まず、シリコン単結晶引上装置１においては、種結晶ホルダ４ｂによって種結晶（図示せず）が把持された状態で、坩堝３の中にシリコン原料を入れ、ヒータ９を用いて加熱すると、シリコン原料が溶融して融液５になる。融液５の溶融状態が安定化したところで、引上げ用ケーブル４ａを降下して種結晶ホルダ４ｂに把持させた種結晶を融液５に浸漬させる。融液５に浸漬させ、種結晶を融液５になじませると、次に、引上げ用ケーブル４ａを上昇させ、融液５からシリコン単結晶（シリコン単結晶インゴット）４１を引上げる。融液５からシリコン単結晶４１が引上げられると、シリコン単結晶４１は、成長を開始する。シリコン単結晶４１を成長させる際においては、坩堝３を回転軸１６によって回転させるとともに、引上げ機構４の引上げ用ケーブル４ａを、回転軸１６の回転方向と同じ方向又は逆の方向に回転させる。なお、回転軸１６は鉛直方向にも駆動することができ、坩堝３を任意の上方方向の位置に上下動させることもできるように構成されている。

このとき、シリコン単結晶引上装置１は、引上炉２の内部を外気と遮断して真空状態（例えば数ＫＰａ程度）に減圧し、パージガスとして不活性ガスのアルゴンガス１７を供給しつつ、ポンプ（図示せず）を用いてアルゴンガス１７を排気する。つまり、シリコン単結晶引上装置１は、引上炉２の内部にアルゴンガス１７を流通させることにより、引上炉２の内部で発生した蒸発物を、アルゴンガス１７とともに引上炉２の外部に除去する。なお、このときのアルゴンガス１７の供給流量は、結晶成長の各プロセスによって各々設定することができる。

シリコン単結晶４１が成長してくると、融液５の減少によって融液５と坩堝３との接触面積が変化し、坩堝３からの酸素溶解量が変化する。そのため、引き上げられるシリコン単結晶４１中の酸素濃度分布に影響が出る。ここで、坩堝３の上方及びシリコン単結晶４１の周囲には、熱遮蔽部材８が設けられている。そのため、引上炉２の上方より供給されるアルゴンガス１７は、熱遮蔽部材８により融液表面５ａの中央に導かれ、さらに融液表面５ａを経由して融液表面５ａの周縁部に導かれる。これにより、アルゴンガス１７は、融液５からの蒸発物とともに、引上炉２の下部に設けた排気口（図示せず）から排出される。このようにして、シリコン単結晶引上装置１は、融液表面５ａ上のガス流速を安定化させ、融液５から蒸発する酸素を安定な状態に保つように構成されている。

また、坩堝３、融液５、ヒータ９等の高温部で発生する輻射熱の大部分は、熱遮蔽部材８により、種結晶及び成長するシリコン単結晶４１に対して遮断される。熱遮蔽部材８の下端と融液表面５ａとの距離は、坩堝３の上下動によって調整してもよく、熱遮蔽部材８の昇降装置による上下動によって調整してもよい。

次に、図６及び図７を参照して、昇華性ドーパント（図示せず）の投入の例について説明する。図６は、第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１に設けられる試料室と遮蔽部とドープ管との位置関係を模式的に示す断面図である。図７は、図６に示す試料室の内部から引上炉の内部にドープ管が移動した状態を模式的に示す断面図である。

稼働中の上述の引上炉２の内部に昇華性ドーパント（図示せず）を投入するにあたっては、まず、作業者がドープ管６に昇華性ドーパントを投入することから開始される。昇華性ドーパントのドープ管６への投入は、遮蔽部２４を閉じた状態で試料室１００の第２扉部１０４ｂを開き、第２開口部１０４ａから、試料室２７に収容されているドープ管６を取り出して行われる。ここで、支持体１２０に連結されるドープ管６は、通常、図６に示すように、遮蔽部２４が閉じられ、支持体１２０とともに試料室１００の内部に収容された状態にある。つまり、ドープ管６は、第２開閉部１０４と対向する位置にある。そのため、作業者は、第２開閉部１０４の第２扉部１０４ｂを開くことにより、容易にドープ管６を取り出すことができる。

作業者は、ドープ管６を取り出すと、所定の昇華性ドーパントをドープ管６に投入する。昇華性ドーパントをドープ管６に投入すると、作業者は、ドープ管６を再び支持体１２０に連結させ、第２扉部１０４ｂを閉める。

作業者によりドープ管６が再び支持体１２０に連結されると、シリコン単結晶４１に昇華性ドーパントをドープし始めるタイミング、すなわちシリコン単結晶４１の肩部から直胴部の前半部まで成長したタイミングで、シリコン単結晶引上装置１は、遮蔽部２４を開放する。なお、遮蔽部２４を開放する際には、昇華性ドーパントを試料室１００の所定の位置に収納して第２扉部１０４ｂを閉めた後、試料室１００側の真空ポンプ（図示せず）を作動させて引上炉２の内部と試料室１００の内部とを調圧してから、遮蔽部２４を開放するようにする。

遮蔽部２４を開放すると、次に、シリコン単結晶引上装置１は、ドープ管６を引上炉２の内部に移動させる。ドープ管６の移動は、モータ本体１１４ｂを駆動させることにより行われる。具体的には、モータ本体１１４ｂを駆動させると、モータ本体１１４ｂに連結された第２ギアとボールネジ１１１ａに連結された第１ギアとが噛み合い、モータ本体１１４ｂの回転力（動力）が第１ギア及び第２ギアを介してボールネジ１１１ａに伝達される。ボールネジ１１１ａにモータ本体１１４ｂの回転力（動力）が伝達されると、この回転力によりボールネジ１１１ａが回転する。

ここで、ボールネジ１１１ａには、ナット部１１２ａが螺合されている。一方、ナット部１１２ａは、第１プレート１１２ｂを介して第２プレート１１２ｃと連結されている。第２プレート１１２ｃは、第１ガイドレール１１３ｂ及び第２ガイドレール１１３ｃに当接しており、ナット部１１２ａは、回転が規制されている。そのため、ボールネジ１１１ａが回転しても、ボールネジ１１１ａに螺合されているナット部１１２ａは回転できない。これにより、ボールネジ１１１ａが回転すると、ナット部１１２ａは、ボールネジ１１１ａのボールネジ１１１ａの軸方向に引上炉２の内部側に移動する。

図７に示すように、ナット部１１２ａが引上炉２の内部側に移動を開始すると、ナット部１１２ａに連結される第２プレート１１２ｃが第１ガイドレール１１３ｂ及び第２ガイドレール１１３ｃに沿って引上炉２側に摺動を開始する。第２プレート１１２ｃが摺動を開始すると、第２プレート１１２ｃと連結される支持体１２０も移動を開始する。支持体１２０は、遮蔽部２４を介して引上炉２と連通される引上炉２の内部に向かって移動を開始する。支持体１２０が引上炉２の内部に移動を開始すると、支持体１２０の端部に連結されたドープ管６も引上炉２の内部に向かって移動する。

ここで、図１に示すように、ドープ管６は、引上炉２の内部に配置される供給部７に向かって移動するように支持体１２０に支持されている。そのため、ドープ管６が引上炉２の内部の所定の位置に移動すると、ドープ管６は、ドープ管６の下方に配置されている供給部７に接合される。具体的には、ドープ管６の供給部７側の端部に設けられた凸部６１が、供給部７のドープ管６側の端部に設けられた接合部７１と嵌合する。ドープ管６の供給部７側の端部には、排出口（図示せず）が形成されており、排出口には、細かい複数の貫通孔（図示せず）を備える板状体（図示せず）が取り付けられている。このため、凸部６１と接合部７１とが接合されると、板状体の複数の貫通孔を介してドープ管６と供給部７との間を連通する通路（図示せず）が形成される。気化した昇華性ドーパントは、この通路を流通し、ドープ管６から供給部７へ供給される。

以上のように構成された本実施形態に係るシリコン単結晶引上装置によれば、以下のような効果が奏される。

第１実施形態によると、シリコン単結晶引上装置１は、ドープ管６を支持する支持体１２０を試料室１００の内部で支持した状態で移動させることにより、支持体１２０に支持されたドープ管６を引上炉２の内部に移動可能な移動手段１１０を備えて構成されている。そのため、シリコン単結晶引上装置１は、引上炉２の内部のドープ管６の投入経路において、試料管１００の内部から引上炉２の内部にまで至るドープ管６を褶動させるガイドレールを設ける必要がなくなり、ドープ管６を投入させる投入経路を広く使用することが可能になる。これにより、シリコン単結晶引上装置１は、例えば、投入するドープ管６の形状や直径を大きくすること等が可能になる。また、シリコン単結晶引上装置１は、例えば、ドープ管６の容量を大きくすることが可能になる。つまり、シリコン単結晶引上装置１は、使用するドープ管６の大きさ等を選択する自由度が広がる。

また、シリコン単結晶引上装置１は、引上炉２の内部にまで至るガイドレールがなくなるため、通常の状態における投入経路が広くなる。そのため、シリコン単結晶引上装置１は、例えば、引上炉や引上炉２におけるドープ管６の投入経路等のメンテナンスが容易になる。
また、シリコン単結晶引上装置１は、引上炉２の内部にまで至るガイドレールがなくなるため、例えば、引上炉２の内部を構成する部品点数を減少させることが可能になる。

また、第１実施形態によると、移動手段１１０は、ボールネジ部１１１と、雌ネジ部１１２と、ガイド部１１３と、モータ部１１４と、を有して構成されている。そのため、シリコン単結晶引上装置１は、例えば、耐熱性を有するアーム等を使用してドープ管６を移動させる場合等よりも装置全体を小型化することが可能になる。また、シリコン単結晶引上装置１は、主として、ボールネジ部１１１と雌ネジ部１１２とで支持体１２０を介してドープ管６を移動させる。そのため、シリコン単結晶引上装置１は、例えば、簡易な構成で引上炉の内部にドープ管６を移動させることが可能になる。

また、第１実施形態によると、シリコン単結晶引上装置１は、試料室１００に試料室１００の内部を視認可能な第１開閉部１０３が設けられている。そのため、作業者は、第１開閉部１０３を開閉させることにより、容易に試料室１００の内部を視認することが可能になる。これにより、シリコン単結晶引上装置１は、容易にメンテナンスを行うことが可能になる。また、シリコン単結晶引上装置１は、試料室１００の下方側に試料室１００の内部を視認可能な第２開閉部１０４が設けられている。第２開閉部１０４は、試料室１００に収容されたドープ管６と対向する位置に設けられている。そのため、作業者は、容易にドープ管６の交換等を行うことが可能になる。これにより、シリコン単結晶引上装置１は、ドープ管６のメンテナンスが容易になる。

次に、図８から図１１を参照して、本発明の第２実施形態に係るシリコン単結晶引上装置及び第３実施形態に係るシリコン単結晶引上装置について説明する。なお、第２実施形態及び第３実施形態においては、主として、第１実施形態との相違点を説明し、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。つまり、第２実施形態及び第３実施形態において特に説明されない点については、第１実施形態についての説明が適宜適用される。また、第２実施形態及び第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が奏される。

［２］第２実施形態
第２実施形態に係るシリコン単結晶引上装置は、主として、試料室２００の形状、移動手段２１０及び支持体２２０の形状が異なる点において、第１実施形態と相違する。以下、試料室２００の形状、移動手段２１０及び支持体２２０を中心に説明する。
なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同様又は対応する構成については、符号の百の位に付される数字を１から２に変更したものを用いて説明する。
図８は、第２実施形態に係る試料室の正面側から見た内部構成を模式的に示す断面図である。図９は、第２実施形態に係る試料室の内部からドープ管が移動した状態を模式的に示す断面図である。

図８及び図９に示すように、第２実施形態に係る試料室２００は、第１試料室２０１ａと、第２試料室２０１ｂと、フランジ部２０２と、支持台部２０４と、を有して構成されている。

第１試料室２０１ａは、円筒状に形成されており、その周壁が蛇腹状に形成されている。つまり、第１試料室２０１ａは、軸方向に伸縮自在に形成されている（図８及び図９参照）。第１試料室２０１ａは、上方側が移動手段２１０を構成する後述の第２プレート２１２ｃに接合されている。第１試料室２０１は、その内部が第２プレート２１２ｃに封止された状態で第２プレート２１２ｃと接合されている。一方、第１試料室２０１ａの下方側は、第２試料室２０１ｂと連結されている。第１試料室２０１ａは、その内部に支持体２２０の少なくとも一部を収容する。

第２試料室２０１ｂは、円筒状に形成されている。また、第２試料室２０１ｂは、上方側に支持体２２０を挿通可能な挿通穴２０３を備えている。挿通穴２０３には、支持体２２０が挿通される。第２試料室２０１ｂは、支持体２２０に支持されたドープ管６を収容可能に形成されている。

フランジ部２０２は、第２試料室２０１ｂの下方側に連結されている。フランジ部２０２は、遮蔽部２４に設けられたフランジ部（図示せず）と連結可能に形成されている。
支持台部２０４は、フランジ部２０２に連結されている。支持台部２０４は、立設部２０４ａと、支持部２０４ｂとを有する。立設部２０４ａと支持部２０４ｂとは、直交した状態で連結されている。つまり、支持台部２０４は、断面が略Ｌ時状になるように形成されている。立設部２０４ａは、第１試料室２０１ａ及び第２試料室２０１ｂと略平行にフランジ部２０２から立設している。支持部２０４ｂには、後述のボールネジ２１１ａを支持する第１軸受け部２１１ｂが固定される。

図８及び図９に示すように、第２実施形態に係る移動手段２１０は、試料室２００の外部に設けられている。具体的には、移動手段２１０は、試料室２００の外部に設けられた支持台部２０４及びフランジ部２０２に支持される。
移動手段２１０は、ボールネジ部２１１と、雌ネジ部２１２と、駆動源としてのモータ部２１４と、を有して構成されている。ボールネジ部２１１は、ボールネジ２１１ａと、第１軸受け部２１１ｂと、第２軸受け部２１１ｃと、を有している。ボールネジ２１１ａは、周面に雄ネジが設けられた棒状に形成されている。ボールネジ２１１ａは、支持部２０４ｂを貫通している。つまり、第２実施形態におけるボールネジ２１１ａは、支持部２０４ｂを貫通した部分において、上方側の端部が後述のヘッドギア２１４ａに連結されている。

第１軸受け部２１１ｂは、支持部２０４ｂに固定されている。第１軸受け部２１１ｂは、ボールネジ２１１ａの上方側を回転自在に支持している。第２軸受け部２１１ｃは、フランジ部２０２から第２試料室２０２の中心軸方向に延出した延出部２０５に固定されている。第２軸受け部２１１ｃは、ボールネジ２１１ａの下方側の端部を回転自在に支持している。

雌ネジ部２１２は、ナット部２１２ａと、第１プレート２１２ｂと、第２プレート２１２ｃと、を有している。ナット部２１２ａは、ボールネジ２１１ａの雄ネジと螺合可能な雌ネジを備えている。つまり、ナット部２１２ａは、ボールネジ２１１ａと螺合可能に形成されている。ボールネジ２１１ａに螺合されたナット部２１２ａは、ボールネジ２１１ａに対して相対的に回転することによりボールネジ２１１ａの軸方向に移動する。

第１プレート２１２ｂは、平板状に形成されている。第１プレート２１２ｂは、ボールネジ２１１ａの軸方向と直交するように、ボールネジ２１１ａに螺合されたナット部２１２ａに連結されている。

第２プレート２１２ｃは、平板状に形成されている。第２プレート２１２ｃは、第１試料室２０１の内部を封止可能に円形状に形成されている。第２プレート２１２ｃの一方側は、第１プレート２１２ｂに連結されている。また、第２プレート２１２ｃの他方側は、第１試料室２０１ａに接合されている。第２プレート１１２ｃは、円筒形に形成された第１試料室２０１に接合されることにより、ボールネジ２１１ａの軸方向と直交する方向への動きが規制される。つまり、第２プレート２１２ｃと連結するナット部２１２ａの回転が規制される。

モータ部２１４は、ヘッドギア２１４ａと、モータ本体２１４ｂと、を有している。ヘッドギア２１４ａは、第１ギア（図示せず）と、第２ギア（図示せず）と、を有している。第１ギアは、ボールネジ２１１ａと連結されている。また、第２ギアは、モータ本体２１４ｂと連結されている。モータ本体２１４ｂから出力される動力は、モータ本体２１４ｂに連結された第２ギアと、ボールネジ２１１ａに連結された第１ギアとが噛み合うことにより、ボールネジ２１１ａに伝達される。

支持体２２０は、棒状に形成されている。支持体２２０は、上述の挿通穴２０３に挿通可能に形成されている。支持体２２０は、上方側の端部が第２プレート２１２ｃに接合されている。また、支持体２２０の下方側は、ドープ管６を支持している。

次に、第２実施形態に係るドープ管６の投入の例について説明する。
まず、作業者がドープ管６に昇華性ドーパントを投入し、ドープ管６を支持体２２０に装着すると、シリコン単結晶４１に昇華性ドーパントをドープし始めるタイミング、すなわちシリコン単結晶４１の肩部から直胴部の前半部まで成長したタイミングで、シリコン単結晶引上装置は、遮蔽部２４を開放する。なお、遮蔽部２４を開放する際には、昇華性ドーパントを試料室２００の所定の位置に収納して試料室２００側の真空ポンプ（図示せず）を作動させて引上炉２の内部と試料室２００の内部とを調圧してから、遮蔽部２４を開放するようにする。

遮蔽部２４を開放すると、次に、シリコン単結晶引上装置は、ドープ管６を引上炉２の内部に移動させる。ドープ管６の移動は、モータ本体２１４ｂを駆動させることにより行われる。具体的には、モータ本体２１４ｂを駆動させると、モータ本体２１４ｂに連結された第２ギアとボールネジ２１１ａに連結された第１ギアとが噛み合い、モータ本体２１４ｂの回転力（動力）が第１ギア及び第２ギアを介してボールネジ２１１ａに伝達される。ボールネジ２１１ａにモータ本体２１４ｂの回転力（動力）が伝達されると、この回転力によりボールネジ２１１ａが回転する。

ここで、ボールネジ２１１ａには、ナット部２１２ａが螺合されている。一方、ナット部２１２ａは、第１プレート２１２ｂを介して第２プレート２１２ｃと連結されている。第２プレート２１２ｃは、第１試料室２０１ａに接合されている。つまり、第２プレート２１２ｃが第１試料室２０１ａに接合されることにより、ナット部２１２ａは、回転が規制される。そのため、ボールネジ２１１ａが回転しても、ボールネジ２１１ａに螺合されているナット部２１２ａは回転できない。これにより、ナット部２１２ａは、ボールネジ２１１ａの回転に対して相対的にボールネジ２１１ａの軸方向に移動する。

図９に示すように、ナット部２１２ａが移動を開始すると、ナット部２１２ａに連結される第２プレート２１２ｃがナット部２１２ａの移動に連動して移動する。第２プレート２１２ｃが移動を開始すると、第２プレート２１２ｃに接続される第１試料室２０１ａが変形を開始する。ここで、第１試料室２０１ａは、伸縮可能に蛇腹状に形成されている。そのため、第１試料室２０１ａは、第２プレート２１２ｃの移動に連動して縮まる方向に変形する。これにより、第２プレート２１２ｃに接続された支持体２２０は、遮蔽部２４を介して引上炉２と連通される引上炉２の内部に向かって移動可能になる。支持体２２０が引上炉２の内部に移動を開始すると、支持体２２０の端部に連結されたドープ管６も引上炉２の内部に向かって移動する。このようにして、ドープ管６は、引上炉２の内部に投入される。

第２実施形態に係るシリコン単結晶引上装置は、前記第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１と同様の構成により生じる効果に加え、以下の効果を奏する。

第２実施形態によると、シリコン単結晶引上装置は、第２試料室２０１ｂにドープ管６を収容させ、蛇腹状に形成された第１試料室２０１ａに支持体２２０を収容させている。また、第１試料室２０１ａは、移動手段２１０に連結されている。そのため、第１試料室２０１ａを移動手段２１０の動きに連動させて伸縮させることにより、移動手段２１０を試料室２００の外部に設けることが可能になる。これにより、例えば、試料室２００の内部を清潔に保った状態で、移動手段２１０のメンテナンスを行うことが可能になる。また、移動手段２１０を試料室２００の外部に設けることにより、試料室２００の内部の不純物汚染要素を軽減させることが可能になる。

また、例えば、移動手段２１０の故障等によりメンテナンスが必要になった場合においても、試料室２００を外したりすることなく容易にメンテナンスを行うことが可能になる。

［３］第３実施形態
第３実施形態に係るシリコン単結晶引上装置は、試料室３００、移動手段３１０及び支持体３２０の形状が異なる点において、第１実施形態と相違する。以下、試料室３００、移動手段３１０及び支持体３２０を中心に説明する。
なお、第３実施形態においては、第１実施形態と同様又は対応する構成については、符号の百番台に付される符号の百の位に付される数字を１から３に変更したものを用いて説明する。
図１０は、第３実施形態に係る試料室の正面側から見た内部構成を模式的に示す断面図である。図１１は、第３実施形態に係る試料室の内部からドープ管が移動した状態を模式的に示す断面図である。

図１０及び図１１に示すように、試料室３００は、中空に形成されている。試料室３００の内部には、移動手段３１０の一部が配置されている。

試料室３００は、試料室本体３０１と、フランジ部３０２と、突起部３０３と、を有して構成されている。
試料室本体３０１は、上方側（引上炉２に取り付けられた状態の軸方向における上方側）が封止され、下方側（引上炉２に取り付けられた状態の軸方向における下方側）が開口した円筒状に形成されている。また、図１０（ｂ）に示すように、試料室本体３０１には、後述の第２磁石部３１２ｃが試料室本体３０１の内部において回転することを規制する溝部３０１ａが形成されている。溝部３０１ａは、試料室本体３０１の軸方向に延びるように形成されている。
フランジ部３０２は、試料室本体３０１の下方側に連結されている。フランジ部３０２は、遮蔽部２４に設けられたフランジ部（図示せず）と連結可能に形成されている。突起部３０３は、試料室本体３０１の中心軸方向に突起した状態で設けられている。突起部３０３は、後述の第２磁石部３１２ｃが試料室３００の内部から脱落することを防止する。

図１０及び図１１に示すように、第３実施形態に係る移動手段３１０は、ボールネジ部３１１と、雌ネジ部３１２と、支持台部３１３と、駆動源としてのモータ部３１４と、を有して構成されている。
ボールネジ部３１１は、ボールネジ３１１ａと、第１軸受け部３１１ｂと、第２軸受け部３１１ｃと、を有している。ボールネジ３１１ａは、周面に雄ネジが設けられた棒状に形成されている。ボールネジ３１１ａは、支持台部３１３の上面３１３ａを貫通している。つまり、第３実施形態のボールネジ３１１ａは、支持台部３１３の上面３１３ａを貫通した部分において、上方側の端部が後述のヘッドギア３１４ａに連結されている。

第１軸受け部３１１ｂは、支持台部３１３の上面３１３ａに固定されている。第１軸受け部３１１ｂは、ボールネジ３１１ａの上方側を回転自在に支持している。第２軸受け部３１１ｃは、フランジ部３０２に固定されている。第２軸受け部３１１ｃは、ボールネジ３１１ａの下方側の端部を回転自在に支持している。

雌ネジ部３１２は、ナット部３１２ａと、第１磁石部３１２ｂと、第２磁石部３１２ｃと、を有している。ナット部３１２ａは、ボールネジ３１１ａの雄ネジと螺合可能な雌ネジを備えている。つまり、ナット部３１２ａは、ボールネジ３１１ａと螺合可能に形成されている。ボールネジ３１１ａに螺合されたナット部３１２ａは、ボールネジ３１１ａに対して相対的に回転することによりボールネジ３１１ａの軸方向に移動する。第１磁石部３１２ｂは、直方体状に形成されている。第１磁石部３１２ｂは、ナット部３１２ａを内部に収容している。第１磁石部３１２ｂは、直方体状に形成されることにより、円筒状に形成された支持台部３１３の内壁に係合し、ナット部２１２ａの回転を規制する。

第２磁石部３１２ｃは、試料室本体３０１の内部に配置されている。第２磁石部３１２ｃは、第２磁石３１２ｄと、連結部３１２ｅとを有している。第２磁石３１２ｄは、試料室本体３０１の周壁を介して第１磁石部３１２ｂと対向する位置に配置されている。第２磁石部３１２ｃは、第２磁石３１２ｄが第１磁石部３１２ｂと磁力により引き合うことにより、試料室３００の内部に保持されている。また、第２磁石３１２ｄには、試料室３００に設けられた溝部３０１ａに係合可能な凸部３１２ｆが設けられている。第２磁石３１２ｄは、凸部３１２ｆが溝部３０１ａと係合することにより、回転することが規制され、試料室本体３０１の軸方向にのみ移動可能になる。

支持台部３１３は、中空に形成されている。支持台部３１３は、上方側が封止され、下方側が開口した円筒状に形成されている。また、支持台部３１３は、その内部に試料室３００を収容可能に形成されている。また、支持台部３１３は、試料室３００と支持台部３１３との間に形成される空間にボールネジ部３１１と、雌ネジ部３１２と、が配置可能に形成されている。支持台部３１３は、フランジ部３０２に接合されている。

モータ部３１４は、ヘッドギア３１４ａと、モータ本体３１４ｂと、を有している。ヘッドギア３１４ａは、第１ギア（図示せず）と、第２ギア（図示せず）と、を有している。第１ギアは、ボールネジ３１１ａと連結されている。また、第２ギアは、モータ本体３１４ｂと連結されている。モータ本体３１４ｂから出力される動力は、モータ本体３１４ｂに連結された第２ギアと、ボールネジ３１１ａに連結された第１ギアとが噛み合うことにより、ボールネジ３１１ａに伝達される。
支持体３２０は、棒状に形成されている。支持体３２０は、上述の連結部３１２ｅに連結されている。

次に、第３実施形態に係るドープ管６の投入の例について説明する。

まず、作業者がドープ管６に昇華性ドーパントを投入し、ドープ管６を支持体３２０に装着すると、シリコン単結晶４１に昇華性ドーパントをドープし始めるタイミング、すなわちシリコン単結晶４１の肩部から直胴部の前半部まで成長したタイミングで、シリコン単結晶引上装置は、遮蔽部２４を開放する。なお、遮蔽部２４を開放する際には、昇華性ドーパントを試料室３００の所定の位置に収納して試料室３００側の真空ポンプ（図示せず）を作動させて引上炉２の内部と試料室３００の内部とを調圧してから、遮蔽部２４を開放するようにする。

遮蔽部２４を開放すると、次に、シリコン単結晶引上装置は、ドープ管６を引上炉２の内部に移動させる。ドープ管６の移動は、モータ本体３１４ｂを駆動させることにより行われる。具体的には、モータ本体３１４ｂを駆動させると、モータ本体３１４ｂに連結された第２ギアとボールネジ３１１ａに連結された第１ギアとが噛み合い、モータ本体３１４ｂの回転力（動力）が第１ギア及び第２ギアを介してボールネジ３１１ａに伝達される。ボールネジ３１１ａにモータ本体３１４ｂの回転力（動力）が伝達されると、この回転力によりボールネジ３１１ａが回転する。

ここで、ボールネジ３１１ａには、ナット部３１２ａが螺合されている。ナット部３１２ａは、第１磁石部３１２ｂの内部に収容されている。第１磁石部３１２ｂは直方体状に形成されており、支持台部３１３により回転することが規制されている。そのため、ボールネジ１１１ａが回転しても、ボールネジ３１１ａに螺合されているナット部３１２ａは回転できない。これにより、ナット部３１２ａは、ボールネジ３１１ａの回転に対して相対的にボールネジ３１１ａの軸方向に移動する。

図１１に示すように、ナット部３１２ａが移動を開始すると、ナット部３１２ａが収容される第１磁石部３１２ｂと引き合う第２磁石部３１２ｃがナット部３１２ａの移動に連動して移動する。第２磁石部３１２ｃが移動を開始すると、第２磁石部３１２ｃの連結部に接続される支持体３２０も移動を開始する。これにより、第２磁石部３１２ｃに接続された支持体３２０は、遮蔽部２４を介して引上炉２と連通される引上炉２の内部に向かって移動可能になる。支持体３２０が引上炉２の内部に移動を開始すると、支持体３２０の端部に連結されたドープ管６も引上炉２の内部に向かって移動する。このようにして、ドープ管６は、引上炉２の内部に投入される。

第３実施形態に係るシリコン単結晶引上装置は、前記第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１と同様の構成により生じる効果に加え、以下の効果を奏する。

第３実施形態によると、シリコン単結晶引上装置は、磁石により引き合う雌ネジ部３１２により、移動手段３１０を構成している。そのため、支持体を滑らかに移動させることが可能になる。

また、第３実施形態によると、シリコン単結晶引上装置は、磁石により、支持体３２０を移動させるため、複雑な構成を有しない。そのため、シリコン単結晶引上装置は、例えば、引上炉２の内部を構成する部品点数を減少させることが可能になる。

本発明の実施形態は、上記の実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、吹き付け法により昇華性ドーパントを融液５に供給するようにしているが、供給部７の供給管を融液５に浸漬する浸漬法を用いて昇華性ドーパントを融液５に供給してもよい。

本発明の第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る試料室の正面側から見た内部構成を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る試料室の側面側からみた内部構成を示す断面図である。 （ａ）は、図３に示す試料室のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は、図３に示す試料室のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は、図３に示す試料室のＣ−Ｃ断面図である。 第１実施形態に係る試料室の内部からドープ管が移動した状態を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係るシリコン単結晶引上装置１に設けられる試料室と遮蔽部とドープ管との位置関係を模式的に示す断面図である。 図６に示す試料室の内部から引上炉の内部にドープ管が移動した状態を模式的に示す断面図である。 第２実施形態に係る試料室の正面側から見た内部構成を模式的に示す断面図である。 第２実施形態に係る試料室の内部からドープ管が移動した状態を模式的に示す断面図である。 第３実施形態に係る試料室の正面側から見た内部構成を模式的に示す断面図である。 第３実施形態に係る試料室の内部からドープ管が移動した状態を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ シリコン単結晶引上装置
２ 引上炉
５ 融液
６ ドープ管
７ 供給部
１００ 試料室
１０３ 第１開閉部
１０４ 第２開閉部
１１０ 移動手段
１１１ ボールネジ部
１１２ 雌ネジ部
１１３ ガイド部
１１４ モータ部
１２０ 支持体

Claims (4)

1. ドープされたシリコン単結晶をチョクラルスキー法により融液から引き上げるシリコン単結晶引上装置であって、
   前記融液が収容される引上炉と、
   前記引上炉に外付けされ、前記引上炉の内部と連通する中空の試料室と、
   前記融液に供給する昇華性ドーパントが収容される試料管と、
   前記試料管を支持する支持体と、
   前記支持体を前記試料室の内部で支持した状態で移動させることにより、前記支持体に支持された前記試料管を前記引上炉の内部に移動させる移動手段と、
   を備えることを特徴とするシリコン単結晶引上装置。
2. 前記移動手段は、
   雄ネジを有するボールネジ部と、
   前記支持体に連結されると共に、前記雄ネジと螺合可能な雌ネジを有し、前記雄ネジに前記雌ネジを螺合させることにより、前記ボールネジ部の軸方向に移動可能な雌ネジ部と、
   前記ボールネジ部を回転させる駆動源と、
   前記雌ネジ部の回転を規制するガイド部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶引上装置。
3. 前記ボールネジ部は、前記試料室の外部に配置されており、
   前記試料室は、
   前記支持体の少なくとも一部が収容される第１試料室と、
   前記試料管を収容可能な第２試料室と、を有し、
   前記第１試料室は、前記雌ネジ部に接合され、前記雌ネジ部の移動に連動して前記軸方向に伸縮可能に形成されることを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶引上装置。
4. 前記雌ネジ部は、
   前記支持体に連結され、第１磁石を有する第１磁石部と、
   前記第１磁石と引かれあう第２磁石及び前記雌ネジを有する第２磁石部と、を備え、
   前記ガイド部は、前記第２磁石部の回転を規制することを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶引上装置。

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