(57)【要約】【課題】原料コストの低減、単結晶の品質の向上、るつぼに与えるダメージの低減、開閉機構の構造の簡易化、融液の液温の低下防止、原料供給プロセスの時間短縮を図る。【解決手段】原料１４で構成され板状に形成された部材を底蓋１１とする原料容器１０内に、原料１４が収容されている。原料容器１０は、その底蓋１１が係止部１２ｂで係止されつつ吊り下げられて、底蓋１１がるつぼ３内の融液５に浸漬される位置まで降下される。係止部１２ｂは原料１４で構成されているため、融液５に浸漬されると溶融する。係止部１２ｂが溶融すると底蓋１１が融液５に落下する。底蓋１１が落下することで原料容器１０の底は開口するので、原料容器１０内に収容された原料１４は、底蓋１１の落下に追随して底蓋１１上に載置されたまま融液５に落下する。【選択図】　図３
2004035357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され、板状に形成された板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を係止する係止部（１２ｂ）が原料（１４）で構成され、当該板状部材（２１）を前記係止部（１２ｂ）で係止しつつ吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項２】
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され、板状に形成された部材であって、原料（１４）が載置された板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を係止する係止部（１２ｂ）が原料（１４）で構成され、当該板状部材（２１）を前記係止部（１２ｂ）で係止しつつ吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項３】
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
板状に形成され、原料（１４）が載置された部材であって、少なくとも載置された原料（１４）を落下させる開口部（２１ｄ）が原料（１４）で構成されている板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項４】
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され板状に形成された部材を、底蓋（１１）として、原料（１４）を収容する原料容器（１０）と、
前記底蓋（１１）を係止する係止部（２１ｂ）が前記原料（１４）で構成され、当該底蓋（１１）を前記係止部（１２ｂ）で係止しつつ前記原料容器（１０）を吊り下げて、前記底蓋（１１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項５】
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
板状に形成され少なくとも原料（１４）を落下させる開口部（２１ｄ）が原料（１４）で構成されている部材を、底蓋（２１）として、原料（１４）を収容する原料容器（１０）と、
前記原料容器（１０）を吊り下げて、前記底蓋（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項６】
前記板状部材または前記底蓋（１１）の底面は、るつぼ（３）の底面（３ａ）に倣う形状に形成されていること
を特徴とする請求項１または２または４記載の単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項７】
前記原料容器（１０）は、るつぼ（３）側に末広がりの形状に形成されていること
を特徴とする請求項４または５記載の単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項８】
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され、板状に形成された板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２′）と
を具えたことを特徴とする単結晶引上げ装置の原料供給装置。
【請求項９】
板状に形成された板状部材（１１、２１、７１）であって板状部材（１１、２１、７１）に係止用の孔若しくは切欠部（１１ａ、２１ａ、７１ａ）が形成されている単結晶半導体製造用の原料。
【請求項１０】
板状に形成された板状部材（２１ｄ、８１、９１）であって板状部材（２１ｄ、８１、９１）に係止部（２１ｅ、８１ｃ、９１ｃ）が形成されている単結晶半導体製造用の原料。
【請求項１１】
板状に形成された板状部材（２１、４１、６１、７１）であって板状部材（２１、４１、６１、７１）に凸部（２１ｂ、４１ｂ、６１ｂ、７１ｂ）が形成されている単結晶半導体製造用の原料。
【請求項１２】
単結晶半導体製造用の原料（１４）で構成され板状に形成された部材を、底蓋（１１）とする容器であって、原料（１４）を収容する原料供給用の原料容器。
【発明の詳細な説明】
【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装置に関し、特に単結晶引上げ装置のるつぼに多結晶の原料を供給する装置、多結晶原料、多結晶原料供給用の原料容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
単結晶引上げ装置の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。
【０００３】
ここで石英るつぼ内に多結晶シリコンの原料を追加供給して溶解することで、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。また偏析によって、いわゆる「抵抗歯抜け不良」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。
【０００４】
追加供給用の多結晶シリコン原料には、つぎの３種類がある。
【０００５】
・多結晶ロッド原料
これは長尺の多結晶シリコンのロッドであり、融液に浸漬したときに残留応力によって折損が生じないように丁寧に作成される。このため原料コストが高い。
【０００６】
・カッドロッド原料、ナゲット状原料
これは多結晶シリコンをカットしたり「拳大」程度に破砕した原料であり、原料コストは多結晶ロッドに比較して１５％程度製造コストを低減することができる。
【０００７】
・小片多結晶原料
これは多結晶シリコンを直径約２〜３ｃｍ程度に破砕した原料であり、原料コストはカッドロッド原料、ナゲット状原料と同じ程度に低減することができる。
【０００８】
・粒状多結晶原料
これは多結晶シリコンを直径数ｍｍ程度の粒状に精製した原料であり、原料コストは最も低いが、使用する際に脱ガス処理を施す必要があり扱いが面倒であるという問題がある。また純度が低いという問題がある。
【０００９】
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。
【００１０】
・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。
【００１１】
・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。
【００１２】
・追加チャージ
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。追加チャージでは、溶液が減少する前に予め原料を追加供給する。
【００１３】
従来より多結晶ロッド原料が広く使用されてきている。たとえば特許第２７２１２４２公報には、多結晶ロッド原料を使用してリチャージ、追加チャージを行う原料供給方法が記載されている。
【００１４】
しかし多結晶ロッド原料は上述したように原料コストが高いため、多結晶ロッド原料以外の多結晶シリコン原料（以下単に原料という）を使用したいとの要請があり、多結晶ロッド原料以外の原料を使用する際の原料供給方法に関する発明が、種々特許出願等されて公知技術になっている。
【００１５】
特開平９−４０４９６号公報等には、小片多結晶原料、粒状多結晶原料を供給管を介してＣＺ炉内の石英るつぼに供給することで、リチャージを行う原料供給方法が記載されている。
【００１６】
しかし小片多結晶原料、粒状多結晶原料を供給管を介してＣＺ炉内に供給するとつぎのような問題が発生する。
【００１７】
１）小片多結晶原料、粒状多結晶原料を供給管を介してＣＺ炉内に供給すると、原料粉が多量に発生する。このため原料粉が単結晶シリコンの引き上げ時にホットゾーンから融液中に落下し、引き上げられるインゴットが多結晶化するおそれがある。すなわち原料に付着している微細粉や、原料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、堆積し、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。これにより単結晶が有転移化する。
【００１８】
また原料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、原料が融液に落下することによって、液滴、破片が飛散して炉内に付着、堆積し、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。これにより単結晶が有転移化しピンホール欠陥等の結晶欠陥を生じさせる。
【００１９】
このため供給管を使用して原料を供給する方法では、単結晶シリコンの品質が低下し、単結晶シリコン製造の歩留まりが悪化するおそれがある。
【００２０】
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おそれがある。
【００２１】
これに対してカットロッド原料やナゲット状原料は、原料粉が殆ど飛散しないことから上述した問題は幾分改善される。しかも粒状多結晶原料と比較して扱いが難しかったり純度が低いという問題はなく製造コストも多結晶ロッドと比較して低いことからこれらカットロッド原料やナゲット状原料を使用したいとの要請がある。しかし、
２）カットロッド原料やナゲット状原料を、径の細い供給管を介して供給すると、供給管の中で原料が閉塞するおそれがあるため、これらカットロッド原料やナゲット状原料を使用することができない。
【００２２】
特開昭５７−９５８９１号公報等には、ナゲット状原料を筒状のホッパに収容しホッパの下端の底板をワイヤによって開きホッパ内の原料をるつぼ内に落下させるという原料供給方法が記載されている。
【００２３】
しかしカットロッド原料やナゲット状原料をホッパからるつぼ内に落下させるとつぎのような問題が発生する。
【００２４】
３）カットロッド原料やナゲット状原料がるつぼの内壁面（底面）に衝突することによってるつぼ内壁面に割れ、破損等のダメージを与えるおそれがある。
【００２５】
４）また底板を開閉する開閉機構を設けているため構造が複雑で高価になる。
【００２６】
またＣＺ炉内は非常に高温であり高温の影響によって可動部分が動作不良になるおそれがあり開閉機構の信頼性が低いという問題がある。更に開閉機構に摺動部を有しているため粉塵が発生し易く粉塵の影響によって引き上げられるシリコンインゴットの単結晶化を阻害するおそれがある。
【００２７】
また開閉機構に摺動部を設けることなく原料を落下させる原料供給方法も考えられている。
【００２８】
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原料供給方法が記載されている。
【００２９】
しかしこれら公報記載の発明にしても、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、構造が複雑で装置コストが大幅に上昇し上述した４）の問題は避けられない。
【００３０】
５）また粒子が粗いナゲット状原料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。このため大きいサイズの原料は使用が不可能であり使用する原料は小片多結晶原料以下の細かい粒子の原料に限定される。
【００３１】
６）またホッパからナゲット状原料が一度に大量に落下すると、融液の液温が急低下してしまいるつぼが割れる等して破損するおそれがある。
【００３２】
そこで融液の液温の急低下によるるつぼの破損を防止するために、特開平１−１４８７７９号公報には、融液の表層部のみを冷却し固化させ、表層部の上に原料を載置し、その後原料を溶解させるという原料供給方法が記載されている。
【００３３】
しかしこの原料供給方法はつぎのような問題がある。
【００３４】
７）融液の表層部を一旦冷却し固化するプロセスが必要となり原料供給の工程の時間が長くなる。更に表層部に原料を載置するために、一度に供給される原料供給量が限られる。
【００３５】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、多結晶ロッド原料のような高価な原料を使用することなく、安価な原料を使用できるようにするとともに、上述した他のカットロッド原料、ナゲット状原料、小片多結晶原料、粒状原料を使用することに伴う問題つまり上述した１）〜７）の問題を解決することを解決課題とするものである。
【００３６】
【課題を解決するための手段および効果】
第１発明は、
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され、板状に形成された板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を係止する係止部（１２ｂ）が原料（１４）で構成され、当該板状部材（２１）を前記係止部（１２ｂ）で係止しつつ吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする。
【００３７】
第２発明は、
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され、板状に形成された部材であって、原料（１４）が載置された板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を係止する係止部（１２ｂ）が原料（１４）で構成され、当該板状部材（２１）を前記係止部（１２ｂ）で係止しつつ吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする。
【００３８】
第３発明は、
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
板状に形成され、原料（１４）が載置された部材であって、少なくとも載置された原料（１４）を落下させる開口部（２１ｄ）が原料（１４）で構成されている板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする。
【００３９】
第４発明は、
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され板状に形成された部材を、底蓋（１１）として、原料（１４）を収容する原料容器（１０）と、
前記底蓋（１１）を係止する係止部（２１ｂ）が前記原料（１４）で構成され、当該底蓋（１１）を前記係止部（１２ｂ）で係止しつつ前記原料容器（１０）を吊り下げて、前記底蓋（１１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする。
【００４０】
第５発明は、
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
板状に形成され少なくとも原料（１４）を落下させる開口部（２１ｄ）が原料（１４）で構成されている部材を、底蓋（２１）として、原料（１４）を収容する原料容器（１０）と、
前記原料容器（１０）を吊り下げて、前記底蓋（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２）と
を具えたことを特徴とする。
【００４１】
第６発明は、第１発明または第２発明または第４発明において、
前記板状部材または前記底蓋（１１）の底面は、るつぼ（３）の底面（３ａ）に倣う形状に形成されていること
を特徴とする。
【００４２】
第７発明は、第４発明または第５発明において、
前記原料容器（１０）は、るつぼ（３）側に末広がりの形状に形成されていること
を特徴とする。
【００４３】
第８発明は、
るつぼ（３）内に原料（１４）を供給し原料（１４）をるつぼ（３）内で溶融し融液（５）から単結晶半導体を引き上げる単結晶引上げ装置（１）の原料供給装置において、
原料（１４）で構成され、板状に形成された板状部材（２１）と、
前記板状部材（２１）を吊り下げて、前記板状部材（２１）がるつぼ（３）内の融液（５）に浸漬される位置まで降下可能に上下動する移動機構（７、８、９、１２′）と
を具えたことを特徴とする。
【００４４】
第９発明は、
板状に形成された板状部材（１１、２１、７１）であって板状部材（１１、２１、７１）に係止用の孔若しくは切欠部（１１ａ、２１ａ、７１ａ）が形成されている単結晶半導体製造用の原料であることを特徴とする。
【００４５】
第１０発明は、
板状に形成された板状部材（２１ｄ、８１、９１）であって板状部材（２１ｄ、８１、９１）に係止部（２１ｅ、８１ｃ、９１ｃ）が形成されている単結晶半導体製造用の原料であることを特徴とする。
【００４６】
第１１発明は、
板状に形成された板状部材（２１、４１、６１、７１）であって板状部材（２１、４１、６１、７１）に凸部（２１ｂ、４１ｂ、６１ｂ、７１ｂ）が形成されている単結晶半導体製造用の原料であることを特徴とする。
【００４７】
第１２発明は、
単結晶半導体製造用の原料（１４）で構成され板状に形成された部材を、底蓋（１１）とする容器であって、原料（１４）を収容する原料供給用の原料容器であることを特徴とする。
【００４８】
すなわち第４発明によれば、図３に示すように、原料１４で構成され板状に形成された部材を底蓋１１とする原料容器１０内に、原料１４が収容されている（図３（ａ））。原料容器１０は、その底蓋１１が係止部１２ｂで係止されつつ吊り下げられて、底蓋１１がるつぼ３内の融液５に浸漬される位置まで降下される（図３（ｂ））。係止部１２ｂは原料１４で構成されているため、融液５に浸漬されると溶融する。係止部１２ｂが溶融すると底蓋１１が融液５に落下する。底蓋１１が落下することで原料容器１０の底は開口するので、原料容器１０内に収容された原料１４は、底蓋１１の落下に追随して底蓋１１上に載置されたまま融液５に落下する。原料１４の重量によって底蓋１１はるつぼ３の底面３ａまで沈んで停止する（図３（ｃ））。原料容器１０内の原料１４は、先行して落下した底蓋１１、先行して底蓋１１上に供給された原料１４が溶融されるに応じて、底蓋１１上に順次供給される（図３（ｄ））。原料容器１０内のすべての原料１４が融液５内に供給されると、原料容器１０が引き上げられる（図３（ｅ））。
【００４９】
つぎに第４発明の効果について説明する。
【００５０】
原料１４は底蓋１１上に載置された状態で融液５に落下する。しかも底蓋１１は板状に形成されているため流体抵抗が大きいため、原料１４は低速で落下する。しかも原料１４は一度に大量に落下することなく先行して供給された底蓋１１、原料１４が溶融されるに応じて、底蓋１１上に順次供給される。このため原料１４としてたとえ小片多結晶原料、粒状多結晶原料を使用したとしても落下に伴いＣＺ炉２内に微細粉が付着、堆積したり、液滴や破片が飛散してＣＺ炉２内に付着、堆積することが殆どない。このため上述した１）の問題が解決され単結晶シリコン製造の歩留まりを向上させることができる。
【００５１】
また原料容器１０の底蓋１１を開口して原料１４を供給しているため、底蓋１１の径以下の大きな径の原料１４を、閉塞させたりブリッジを発生させたりすることなく融液５に落下させることができる。このため上述した２）、５）の問題が解決され多結晶ロッドと比較して原料コストが低く、取り扱いや純度の点で問題のないカットロッド原料やナゲット状原料を使用することができる。
【００５２】
また板状の部材である底蓋１１は、長尺の多結晶ロッドと異なり、融液に浸漬したときに折損することはない。このため丁寧に作成する必要はなく、単結晶シリコンインゴットの廃材である肩部やテール部を利用するなどして低廉に製造することができ原料コストを低く抑えることができる。
【００５３】
また板状の底蓋１１は流体抵抗が大きく低速で落下するとともに、板状の底蓋１１はるつぼ３の底面３ａに面接触にて当接する。このため底蓋１１がるつぼ３の内壁面に与えるダメージは小さい。更に原料容器１０内の原料１４は直接るつぼ３の底面３ａに落下することなく底蓋１１上に載置されつつあるいはるつぼ３の底面３ａに停止した底蓋１１上に向けて落下する。このため原料１４の落下に伴うるつぼ内壁面へのダメージは殆どなく、上述した３）の問題が解決される。
【００５４】
また係止部１２ｂが溶融することで原料容器１０の底が開口するように構成したので、摺動部、可動部分が不要で、機構の構造が簡易なものとなる。このため装置コストを低減することができ、機構の信頼性を高めることができ、粉塵の影響により単結晶化が阻害されるという問題を回避でき、上述した４）の問題が解決される。
【００５５】
また原料１４は一度に大量に落下することなく先行して供給された底蓋１１、原料１４が溶融されるに応じて、底蓋１１上に順次供給されるので、融液５の液温が急低下することがない。このため融液５の液温急低下によってるつぼが破損するという上述した６）の問題が解決される。
【００５６】
また底蓋１１の落下に追随させて原料１４が間断なく供給されるので、原料１４の供給を短時間で行わせることができ、上述した７）の問題が解決される。
【００５７】
第５発明の概念は、図９（ａ）に示すように、上述した第４発明の概念に加えて、係止部１２′ｂが、原料１４以外の材料で構成されたものを含む概念である。係止部１２′ｂは融液５に浸漬されたとしても溶融しないが、底蓋２１の一部（Ａ部）が溶融することで底蓋２１が落下し原料容器１０内の原料１４が落下する。
【００５８】
また第５発明の概念は、図９（ｅ）、（ｆ）に示すように底蓋２１の全部ではなく一部を開口部２１ｂと成し、この底蓋２１の一部２１ｂを溶融させることで原料１４を落下させる場合を含む概念である。
【００５９】
第２発明の概念は、図１０（ａ）に示すように、上述した第４発明の概念に加えて、原料容器１０（図３）を取り除いた場合を含む概念である。底蓋２１は板状に構成されているためその上に原料１４を載置することができ、第４発明と同様な効果が得られる。しかも原料容器１０が不要になるため構造がより簡易なものとなる。
【００６０】
第３発明の概念は、図１０（ｃ）に示すように、上記第５発明の概念に加えて、原料容器１０（図３）を取り除いた場合を含む概念である。
【００６１】
第１発明の概念は、図１０（ｂ）に示すように、上記第２発明の概念に加えて、原料１４を取り除いた場合を含む概念である。第１発明によれば、多結晶ロッドよりも原料コストの低い板状部材２１を原料として使用することができる。また係止部１２ｂが溶融することで原料としての底蓋２１を落下させることができるので、複雑な機構が不要になる。また底蓋２１は板状に構成されているので、底蓋２１がるつぼ３の底面３ａに落下したとしてもるつぼ内壁面に与えるダメージは殆どない。
【００６２】
第８発明の概念は、図１０（ｄ）に示すように、上記第１発明の概念に加えて、係止部１２′ｂが、原料１４以外の材料で構成されたものも含む概念である。第８発明によれば、多結晶ロッドよりも原料コストの低い板状の部材２１を原料として使用することができる。
【００６３】
第６発明は、第１発明、第２発明、第４発明に対して、図３（ｃ）に示すように、底蓋１１（ないしは板状部材）の底面は、るつぼ３の底面３ａに倣う形状、たとえば曲面形状に形成されている、という技術的限定を加えたものである。第６発明によれば、底蓋１１がるつぼ３の底面３ａに落下した際、面接触にてるつぼ内壁面に当接するのでるつぼ内壁面に与えるダメージを大幅に低下させることができる。
【００６４】
第７発明は、第４発明、第５発明に対して、図７（ａ）に示すように、原料容器１０は、るつぼ３側に末広がりの形状、たとえば側壁部１０′ｂがテーパ状に形成されている、という技術的限定を加えたものである。原料容器１０は高熱を受けると内部の原料１４が膨脹して内部の原料１４が原料容器１０の内壁に密接する。第７発明によれば原料容器１０を末広がりの形状にすることで原料１４が原料容器１０の内壁と密接した際、原料１４と内壁との間の摩擦が低減され、原料１４を原料容器１０の底から容易に排出させることができる。
【００６５】
第９発明によれば、図２（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、係止用の孔１１ａ、２１ａ、係止用の切欠部７１ａが形成されている板状部材１１、２１、７１が単結晶半導体製造用の原料として使用される。
【００６６】
第１０発明によれば、図９（ｅ）、（ｆ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）に示すように、係止部２１ｄ、８１、９１が形成されている板状部材２１ｄ、８１、９１が単結晶半導体製造用の原料として使用される。
【００６７】
第１１発明は、第１発明〜第８発明の単結晶引上げ装置の原料供給装置に使用される単結晶半導体製造用の原料であり、図９（ｂ）、図５（ｄ）、図５（ｆ）、図５（ｇ）に示すように、凸部２１ｂ、４１ｂ、６１ｂ、７１ｂが形成されている板状部材２１、４１、６１、７１であることを特徴とする。第１１発明によれば、板状部材が融液表面に降下したとき板状部材のうち接触面積の小さい凸部のみが融液５に接触するため、融液５の液温低下を抑制することができる。
【００６８】
第１２発明によれば、第１発明〜第８発明の単結晶引上げ装置の原料供給装置に使用される原料供給用の原料容器であり、図２に示すように、単結晶半導体製造用の原料１４で構成され板状に形成された部材を、底蓋１１とする容器であることを特徴とする。
【００６９】
【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。
【００７０】
図１は実施形態の構成を側面からみた図である。
【００７１】
同図１に示すように、実施形態装置の単結晶引上げ装置１は、単結晶引上げ用容器としてのＣＺ炉（チャンバ）を備えている。
【００７２】
ＣＺ炉２内には、多結晶シリコン（Ｓｉ）の原料１４を溶融して融液５として収容する石英るつぼ３が設けられている。るつぼ３の周囲には、るつぼ３内の原料１４を加熱して溶融するヒータ４が設けられている。るつぼ３の上方には図示しない引上げ機構が設けられている。引上げ機構は、引上げ用ケーブル７と、引上げ用ケーブル７の先端の種結晶ホルダ８とからなる。種結晶ホルダ８によって種結晶が把持される。
【００７３】
るつぼ３内で原料１４が加熱され溶融される。溶融が安定化すると、引上げ機構が動作し融液５から単結晶シリコン（単結晶シリコンインゴット）が引き上げられる。すなわち引上げ用ケーブル７が降下され引上げ用ケーブル７の先端の種結晶ホルダ８に把持された種結晶が融液５に浸漬される。種結晶を融液５になじませた後引上げ用ケーブル７が上昇する。種結晶ホルダ８に把持された種結晶が上昇するに応じて単結晶シリコンが成長する。引上げの際、るつぼ３は回転軸６によって回転する。また引上げ機構の引上げ用ケーブル７は回転軸６と逆方向に回転する。
【００７４】
単結晶シリコンの引上げに伴い融液５が減少する。融液５が減少した際にるつぼ３内に原料１４を追加供給される。るつぼ３内に原料１４が追加供給されることで、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。またるつぼ３内に原料１４が追加供給されることで、「抵抗歯抜け不良」が防止される。
【００７５】
リチャージの際には、種結晶ホルダ８に容器吊下げ軸９が把持され、容器吊下げ軸９の図中下端に底蓋吊下げ軸１２が接続される。容器吊下げ軸９によって原料容器１０が吊り下げられ、底蓋吊下げ軸１２によって原料容器１０の底蓋１１が吊り下げられる。
【００７６】
図２を参照して、容器吊下げ軸９、底蓋吊下げ軸１２、原料容器１０、底蓋１１の構成について説明する。
【００７７】
図２（ａ）は原料容器１０の横断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を下方向からみた図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）を上方向からみた図であり、図２（ｄ）は容器吊下げ軸９と底蓋吊下げ軸１２との接続態様を示す斜視図である。
【００７８】
これら図に示すように、容器吊下げ軸９は軸部９ａと、軸部９ａよりも径の大きい係止部９ｂとからなり、図中下端の側面にはピン挿通孔９ｄが形成されているとともに図中底面には軸挿入穴９ｃが開口されている。容器吊下げ軸９は石英、セラミックス等の非金属で構成されている。
【００７９】
底蓋吊下げ軸１２は軸部１２ａと、軸部１２ａよりも径の大きい図中下端に形成された係止部１２ｂと、軸部１２ａに形成されたテーパ部１２ｃとからなる。底蓋吊下げ軸１２は多結晶あるいは単結晶のシリコンで構成されている。底蓋吊下げ軸１２を単結晶シリコンで構成した場合には、その結晶方位を製造しようとする単結晶シリコンの結晶方位に合わせることで、原料供給に用いた底蓋吊下げ軸１２を、単結晶シリコンを製造するための種結晶としてそのまま使用することができる。
【００８０】
原料容器１０は円筒形状に形成されており、上壁部１０ａ、側壁部１０ｂとからなり底が開口している。原料容器１０の上壁部１０ａの中心には、容器吊下げ軸９の軸部９ａが挿通される孔１０ｃが形成されている。また上壁部１０ａには原料１４を原料容器１０内に供給するための供給口１０ｄが形成されている。原料容器１０は石英、セラミックス等の非金属で構成されている。
【００８１】
底蓋１１は、板状の部材であり、原料容器１０の底の径と同一径の円形に形成されている。底蓋１１の底面は、るつぼ３の底面３ａに倣う曲面形状に形成されている。底蓋１１の中心には、底蓋吊下げ軸１２の軸部１２ａが挿通される孔１１ａが形成されている。底蓋１１は多結晶シリコンで構成されている。
【００８２】
容器吊下げ軸９の軸部９ａが原料容器１０の孔１０ｃに挿通され、容器吊下げ軸９が種結晶ホルダ８によって吊り下げられると、係止部９ｂによって原料容器１０の上壁部１０ａが係止され、容器吊下げ軸９によって原料容器１０が吊り下げられる。
【００８３】
底蓋吊下げ軸１２の軸部１２ａが底蓋１１の孔１１ａに挿通され、底蓋吊下げ軸１２が吊り下げられると、係止部１２ｂによって底蓋１１が係止される。
【００８４】
容器吊下げ軸９の軸挿入穴９ｃに、底蓋吊下げ軸１２の軸部１２ａが挿入され、係止ピン１３がピン挿通孔９ｄに挿通されると、係止ピン１３によって底蓋吊下げ軸１２のテーパ部１２ｃが係止され、容器吊下げ軸９と底蓋吊下げ軸１２とが接続される。容器吊下げ軸９と底蓋吊下げ軸１２とが接続される。
【００８５】
容器吊下げ軸９と底蓋吊下げ軸１２とが接続されると、底蓋１１は底蓋吊下げ軸１２によって吊り下げられ、原料容器１０の底は底蓋１１によって塞がれた状態になる。
【００８６】
原料容器１０の底が底蓋１１によって塞がれると、供給口１０ｄから原料１４が原料容器１０内に供給される。ここで原料１４としてはカットロッド原料、ナゲット状原料が使用される。
【００８７】
つぎに図３を参照して実施形態の動作について説明する。図３はリチャージが行われる場合の動作を示している。
【００８８】
原料容器１０は、その底蓋１１が係止部１２ｂで係止されつつ吊り下げられている。引上げ用ケーブル７が下降されるに応じて原料容器１０が下降し、底蓋１１が融液５の表面近傍に位置される。底蓋１１が融液５の表面近傍に位置されたとき、あるいは底蓋１１が融液５の表面近傍に位置されるまでの間に、るつぼ３内の残りの融液５が固化しない程度の高温となるように、また原料容器１０の下部および底蓋１１が予熱されるように、ヒータ４の出力が調整される。
【００８９】
また原料容器１０とるつぼ３とが相対的に回転しないように、回転軸６の回転速度と引き上げ用ケーブル７の回転速度が調整される。回転軸６、引上げ用ケーブル７両方の回転を停止させてもよく、回転軸６、引上げ用ケーブル７それぞれを同一方向に同じ回転数で同期させても回転させてもよい。原料容器１０とるつぼ３とが相対的に回転しないようにすることで、融液５が固化したときに引上げ用ケーブル７が捻れるのを防止することができる（図３（ａ））。
【００９０】
引上げ用ケーブル７が更に下降すると、底蓋１１がるつぼ３内の融液５に浸漬される。係止部１２ｂが浸漬される位置で引上げ用ケーブル７の下降動作が停止する（図３（ｂ））。
【００９１】
係止部１２ｂは多結晶シリコン原料１４で構成されているため、融液５に浸漬されると溶融する。係止部１２ｂが溶融すると底蓋１１が融液５に落下する。底蓋１１が落下することで原料容器１０の底は開口するので、原料容器１０内に収容された原料１４は、底蓋１１の落下に追随して底蓋１１上に載置されたまま融液５に落下する。原料１４の重量によって底蓋１１はるつぼ３の底面３ａまで沈んで停止する（図３（ｃ））。
【００９２】
原料容器１０内の原料１４は、先行して落下した底蓋１１、先行して底蓋１１上に供給された原料１４が溶融されるに応じて、底蓋１１上に順次供給される。順次供給される原料１４が溶融されるようにヒータ４の出力が調整される（図３（ｄ））。
【００９３】
原料容器１０内のすべての原料１４が融液５内に供給され、底蓋１１およびすべての原料１４が溶融し終えると、引き上げ用ケーブル７が巻き取られ、引上げ用ケーブル７が上昇する。これにより原料容器１０が引き上げられ、ＣＺ炉２外に取り出される（図３（ｅ））。種結晶ホルダ８から容器吊下げ軸９が取り外され、種結晶に付け替えられる。なお底蓋吊下げ軸１２を単結晶シリコンで構成した場合には、前述したように、底蓋吊下げ軸１２を、種結晶としてそのまま使用することができる。この場合には、種結晶ホルダ８から容器吊下げ軸９を取り外す必要はない。
【００９４】
以後引き上げ用ケーブル７を下降、上昇動作させることにより単結晶シリコンが引き上げられる。
【００９５】
つぎに本実施形態の効果について説明する。
【００９６】
原料１４は底蓋１１上に載置された状態で融液５に落下する。しかも底蓋１１は板状に形成されているため流体抵抗が大きいため、原料１４は低速で落下する。しかも原料１４は一度に大量に落下することなく先行して供給された底蓋１１、原料１４が溶融されるに応じて、底蓋１１上に順次供給される。このため原料１４としてたとえ小片多結晶原料、粒状多結晶原料を使用したとしても落下に伴いＣＺ炉２内に微細粉が付着、堆積したり、液滴や破片が飛散してＣＺ炉２内に付着、堆積することが殆どない。このため微細粉の影響によって単結晶シリコンに欠陥が発生するなどの不具合を回避でき、単結晶シリコン製造の歩留まりを向上させることができる。
【００９７】
また原料容器１０の底蓋１１を開口して原料１４を供給しているため、底蓋１１の径以下でありさえすれば、カットロッド原料やナゲット状原料などの大きな径の原料１４を、閉塞させたりブリッジを発生させたりすることなく融液５に落下させることができる。このため多結晶ロッドと比較して原料コストが低く、取り扱いや純度の点で問題のないカットロッド原料やナゲット状原料を使用することができる。
【００９８】
また板状の部材である底蓋１１は、長尺の多結晶ロッドと異なり、融液に浸漬したときに折損することはない。このため丁寧に作成する必要はなく、単結晶シリコンインゴットの廃材である肩部やテール部を利用するなどして低廉に製造することができ原料コストを低く抑えることができる。
【００９９】
また板状の底蓋１１は流体抵抗が大きく低速で落下するとともに、板状の底蓋１１はるつぼ３の底面３ａに面接触にて当接する。このため底蓋１１がるつぼ３の内壁面に与えるダメージは小さい。更に原料容器１０内の原料１４は直接るつぼ３の底面３ａに落下することなく底蓋１１上に載置されつつあるいはるつぼ３の底面３ａに停止した底蓋１１上に向けて落下する。このため原料１４の落下に伴うるつぼ内壁面へのダメージを低減することができる。
【０１００】
特に本実施形態では、底蓋１１の底面は、るつぼ３の底面３ａに倣う形状、つまり曲面形状に形成されている。このため底蓋１１がるつぼ３の底面３ａに落下した際、完全に面接触にてるつぼ内壁面に当接するのでるつぼ内壁面に与えるダメージを大幅に低下させることができる。
【０１０１】
また係止部１２ｂが溶融することで原料容器１０の底が開口するように構成したので、摺動部、可動部分が不要で、機構の構造が簡易なものとなる。このため装置コストを低減することができ、機構の信頼性を高めることができ、粉塵の影響により単結晶化が阻害されるという問題を回避できる。
【０１０２】
また原料１４は一度に大量に落下することなく先行して供給された底蓋１１、原料１４が溶融されるに応じて、底蓋１１上に順次供給されるので、融液５の液温が急低下することがない。このため融液５の液温急低下によってるつぼが破損することはない。
【０１０３】
また底蓋１１の落下に追随させて原料１４が間断なく供給されるので、従来技術のように融液５の表層部を一旦固化させるプロセスを経ることなく原料供給を短時間で行わせることができる。
【０１０４】
実施形態では、底蓋吊下げ軸１２、底蓋１１を多結晶シリコンで構成しているが、単結晶シリコンでもよい。また底蓋吊下げ軸１２の全体を原料１４で構成しているが、必ずしも底蓋吊下げ軸１２の全体を原料１４で構成する必要はなく、少なくとも係止部１２ｂが原料１４で構成されていればよく係止部１２ｂが融液５に浸漬されることで係止部１２ｂが溶融し係止状態が解除され底蓋１１が落下できればよい。底蓋吊下げ軸１２の全体を原料１４で構成した場合には、リチャージが行われる毎に、底蓋吊下げ軸１２を交換しなければならないが、底蓋吊下げ軸１２の係止部１２ｂのみを原料１４で構成した場合には、リチャージが行われる毎に、係止部１２ｂの交換のみで済み、装置コスト、原料コストが低減する。
【０１０５】
上述した実施形態に対しては種々の変形が可能である。以下各種変形例について説明する。
【０１０６】
図４は図３に対応する図であり、追いチャージを行う場合を示している。図３と異なる点について説明する。まず原料容器１０の底蓋としては、底面が曲面状になっている底蓋１１の代わりに底面が平面となっている底蓋２１が使用される。また追いチャージでは、リチャージを行う場合と比較してるつぼ３の残湯は多い。また原料容器１０内にはリチャージを行う場合と比較して少ない量の原料１４が収容されている。
【０１０７】
このため図４（ｃ）、（ｄ）に示すように係止部１２ｂが溶融されたとしても底蓋２１はるつぼ３の底面３ａまで落下せず、融液５に浮遊した状態で溶融する。底蓋２１がるつぼ内壁面に衝突することがないので、衝撃を緩和するために、底蓋底面を必ずしもるつぼ底面３ａに倣う形状にする必要はない。しかし追いチャージを行う場合に、底蓋１１などの底蓋底面がるつぼ底面３ａに倣う形状となっている底蓋を使用してもよい。
【０１０８】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）はそれぞれ原料容器１０の各種底蓋を例示している。図３、図４において図５に示す各種底蓋を使用することができる。
【０１０９】
図５（ａ）は底面が平面状になっている底蓋２１である。
【０１１０】
図５（ｂ）は貫通孔２１ｃが複数形成されている底蓋２１である。底蓋２１が落下した際貫通孔２１ｃを融液が通過して落下速度が大きくなるので、落下を早めたい場合に使用して好適である。
【０１１１】
図５（ｃ）は底面の中央が凹状に形成されている底蓋３１である。流体抵抗が大きい形状のため底蓋３１の落下速度が大きくなり、落下を遅くしたい場合に使用して好適である。
【０１１２】
図５（ｄ）は底面中央に凸部４１ｂが形成されている底蓋４１である。底面を、下に凸のテーパ状に形成することで底蓋４１が構成されている。底蓋４１は、底蓋１１と同様にるつぼ底面３ａにほぼ倣う形状であるため底蓋１１と同様にるつぼ内壁面に衝突した際のダメージを緩和することができる。また底蓋４１が融液表面に降下した際、まず底蓋４１のうち接触面積の小さい凸部４１ｂのみが融液５に接触するため、融液５の液温低下を抑制することができる。また底蓋４１は、底蓋１１と同様に単結晶シリコンインゴットの廃材である肩部やテール部を利用するなどして低廉に製造することができ原料コストを低く抑えることができる。
【０１１３】
図５（ｅ）は上面中央に凸部５１ｃが形成されている底蓋５１である。上面を、上に凸のテーパ状に形成することで底蓋５１が構成されている。底蓋５１が落下すると原料１４は凸部５１ｃを滑って底蓋４１の外方へ拡散する。このため底蓋５１は原料１４を高速に供給したい場合に使用して好適である。
【０１１４】
図５（ｆ）は底面中央に凸部６１ｂが形成されるとともに上面中央に凸部６１ｃが形成されている底蓋６１である。底面を、下に凸のテーパ状に形成するとともに、上面を、上に凸のテーパ状に形成することで底蓋６１が構成されている。底蓋６１は図５（ｄ）に示す底蓋４１、図５（ｅ）に示す底蓋５１の機能を併せもつ。
【０１１５】
図５（ｇ）は、底蓋１１の係止用の孔１２ａの代わりに係止用の切欠部７１ａが形成されている底蓋７１である。また底蓋７１の外周には下に凸の凸部７１ｂが形成されており、図５（ｄ）の底蓋４１、図５（ｆ）の底蓋６１と同様に、底蓋７１のうち接触面積の小さな凸部７１ｂのみが融液５にまず接触するため、融液５の液温低下を抑制することができる。
【０１１６】
また図５（ｇ）の底蓋７１において凸部７１ｂの配設を省略してもよい。
【０１１７】
図５（ｇ）において凸部７１ｂの配設が省略された底蓋７１が、取り付けられた原料容器１０を、図６（ａ）に示す。
【０１１８】
図６（ａ）は原料容器１０の横断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）を下方向からみた図である。
【０１１９】
これら図に示すように、図２（ａ）の容器吊下げ軸９の代わりに容器吊下げ部１０ｆが上壁部１０ａに形成されている。容器吊下げ部１０ｆが種結晶ホルダ８で把持されることによって原料容器１０が吊り下げられる。
【０１２０】
また図２（ａ）の底蓋吊下げ軸１２の代わりに、係止ピン１１２が設けられている。係止ピン１１２は軸部１１２ａと、軸部１１２ａよりも径の大きい係止部１１２ｂと、軸部１１２よりも径の大きい頭部１１２ｄとからなる。係止ピン１１２は多結晶シリコンで構成されている。
【０１２１】
原料容器１０の底の外周にはフランジ部１０ｅが形成されている。フランジ部１０ｅには係止ピン１１２の軸部１１２ａが挿通される切欠部１０ｇが形成されている。
【０１２２】
底蓋７１の外周には、原料容器１０側の切欠部１０ｇに対応して、係止ピン１１２の軸部１１２ａが挿通される切欠部７１ａが形成されている。たとえば切欠部７１ａは底蓋７１の外周に等間隔に２箇所設けられる。また図６（ｃ）に示すように切欠部７１ａを底蓋７１の外周に等間隔に３箇所設けてもよく、更に４箇所以上設ける実施も可能である。
【０１２３】
係止ピン１１２の軸部１１２ａが切欠部１０ｇに挿通されて係止ピン１１２の頭部１１２ｄがフランジ部１０ｅに係合されるとともに、係止ピン１１２の軸部１１２ａが底蓋７１の切欠部７１ａに挿通されると、係止ピン１１２が原料容器１０によって吊り下げられるとともに、係止ピン１１２の係止部１１２ｂによって底蓋７１が係止され、原料容器１０の底は底蓋７１によって塞がれた状態になる。
【０１２４】
原料容器１０の底が底蓋７１によって塞がれると、供給口１０ｄから原料１４が原料容器１０内に供給される。
【０１２５】
なお切欠部７１ａの形状としては図６（ｂ）、（ｃ）に示すようにコーナが円形の形状であってもよく、図６（ｄ）に７１′ａとして示すようにコーナが角形状であってもよい。図６（ｂ）、（ｃ）に示す切欠部７１ａの場合には軸部１１２ａの断面が円形状の係止ピン１１２が使用され、図６（ｄ）に示す切欠部７１′ａの場合には軸部１１２′ａの断面が四角形の係止ピン１１２が使用される。
【０１２６】
更に係止ピン１１２の軸部の断面形状は任意でありいかなる形状を採用してもよい。同様に図２に示す底蓋吊下げ軸１２の軸部１２ａの断面形状についても円形、四角形等任意の形状のものを採用することができ、それに応じて底蓋１１の孔１１ａの形状を任意の形状にすることができる。
【０１２７】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ原料容器１０の構成例を示している。図３、図４において図５に示す各種原料容器１０を使用することができる。
【０１２８】
図７（ａ）はるつぼ３側つまり図中下側に末広がりの形状に形成された原料容器１０である。側壁部１０′ｂをテーパ状に形成することによって原料容器１０が構成されている。原料容器１０は高熱を受けると内部の原料１４が膨脹して内部の原料１４が原料容器１０の内壁に密接する。図７（ａ）に示すように原料容器１０を末広がりの形状にすることで原料１４が原料容器１０の内壁と密接した際、原料１４と内壁との間の摩擦が低減され、原料１４を原料容器１０の底から容易に排出させることができる。
【０１２９】
図７（ｂ）は上側部１１０と下側部２１０とに２分割されている原料容器１０である。下側部２１０の上端は上側部１１０の下端に係合されている。原料容器１０の下側は融液５に浸漬されることから耐久性が低く交換時期が早期に設定されている。図７（ｂ）に示す原料容器１０は下側部２１０のみの部分交換が可能であるので、交換に要するコストを低減することができる。
【０１３０】
図７（ｃ）は上側部１１０と下側部２１０とに２分割されているとともに、上側部１１０の側壁部１１０ｂ、下側部２１０の側壁部２１０ｂが共に、るつぼ３側に末広がりのテーパ状に形成されている原料容器１０である。図７（ｃ）に示す原料容器１０は図７（ａ）、図７（ｂ）に示す原料容器１０の機能を併せもつ。
【０１３１】
図７（ｄ）は上蓋１０′ａを、原料容器本体の筒部１０ｂ（側壁部１０ｂ）と別体とした原料容器１０である。上蓋１０′ａは、筒部１０ｂにピン１１３等によって固定される。上蓋１０′ａと筒部１０ｂとを別体にしており、原料容器１０を一体成形する必要がないので原料容器１０の製造コストが低減される。
【０１３２】
なお図７（ａ）〜（ｄ）を適宜組み合わせて原料容器１０を構成してもよい。たとえば図７（ｃ）と図７（ｄ）を組み合わせて、筒部が末広がりの形状で、筒部が２分割で、上蓋が筒部と別体となっている原料容器１０を採用する実施も可能である。
【０１３３】
図２では容器吊下げ軸９が石英、セラミックスなどの金属以外のもので構成されているものとして説明した。これは容器吊下げ軸９は原料容器１０内で原料１４のシリコンと直接接触するので、金属汚染を防止するためである。しかし容器吊下げ軸９が原料容器１０内で原料１４のシリコンと直接接触しなければ、高温で溶解しない金属たとえばモリブデン（Ｍｏ）などで構成してもよい。
【０１３４】
図８（ａ）、（ｂ）はモリブデンなどの金属で構成された容器吊下げ軸９を、石英、セラミックス等で構成された保護チューブ１５によって覆うようにした構成例を示している。
【０１３５】
図８（ａ）では保護チューブ１５が上壁部１０ａと一体に形成されている。図８（ｂ）では容器吊下げ軸９に、係止部９ｂよりも大径の係合部９ｅが形成され、この係合部９ｅに保護チューブ１５の上端が係合される。
【０１３６】
また図２において容器吊下げ軸９を底蓋吊下げ軸１２と同様にシリコンで構成してもよい。更に図８（ｃ）に示すように、図２の容器吊下げ軸９と底蓋吊下げ軸１２とを一体の吊下げ軸１９と成し、この吊下げ軸１９をシリコンで構成してもよい。
【０１３７】
以上の説明では底蓋１１を係止している係止部１２ｂが溶融することで底蓋１１が落下するものとして説明した。
【０１３８】
しかし必ずしも係止部１２ｂを溶融させる必要はなく、底蓋自身が溶融することで底蓋を落下させるようにしてもよい。
【０１３９】
図９（ａ）は係止部１２′ｂを含む底蓋吊下げ軸１２′を石英、セラミックス等のシリコン以外のもので構成し、底蓋吊下げ軸１２′の軸部１２′ａが挿通される底蓋２１の孔２１ａを断面テーパ状に形成したものである。底蓋２１が融液５に浸漬され孔２１ａの先端部Ａが溶融されると、底蓋係止状態が解除され底蓋２１が落下するとともに原料容器１０内の原料１４が落下する。
【０１４０】
図９（ｂ）は図９（ａ）の構成に加えて、図５（ｄ）、図５（ｆ）と同様な凸部２１ｂを底蓋２１の底面中央に形成したものである。底蓋２１が融液表面まで降下した際、まず底蓋２１のうち接触面積の小さな凸部２１ｂのみが融液５に接触するため、融液５の液温低下を抑制することができる。更に凸部２１ｂの先端のＡ部が溶融することで、底蓋係止状態が解除され、底蓋２１が落下するとともに原料容器１０内の原料１４が落下する。
【０１４１】
また以上の説明では、底蓋１１に係止用の孔１０ａ（あるいは係止用の切欠部）を形成することで底蓋１１が係止されているものとして説明した。
【０１４２】
しかし必ずしも底蓋１１に孔（あるいは切欠部）を形成する必要はなく、底蓋に係止部を設けることによって係止させてもよい。
【０１４３】
図９（ｃ）は、底蓋８１の外周に、脚部としての係止部８１ｃを形成するとともに、原料容器１０の底の外周に、内側に折り返した折り返し部１０ｈを形成して、この折り返し部１０ｈに、底蓋８１の係止部８１ｃを係合させて、底蓋８１を係止した構成例を示している。底蓋８１が融液５に浸漬され係止部８１ｃの先端部Ｂが溶融されると、底蓋係止状態が解除され底蓋８１が落下するとともに原料容器１０内の原料１４が落下する。
【０１４４】
また図９（ｃ）では底蓋８１の下側に脚部を設けることで係止部８１ｃとしているが、図９（ｄ）に示すように底蓋９１の上側を下側よりも大径にして係止部９１ｃとしてもよい。原料容器１０の折り返し部１０ｋに、底蓋９１の係止部９１ｃが係合されることにより、底蓋９１が係止される。底蓋９１が融液５に浸漬されると底蓋９１が溶融し原料容器１０の底が開口し、原料容器１０内の原料１４が落下する。
【０１４５】
また以上の説明では原料容器１０の底蓋の全部がシリコンで構成され底蓋１０の全部が融液５に溶融されるものとして説明した。
【０１４６】
しかし底蓋の一部のみが先に溶融できるように構成して底蓋の一部を先に落下させてもよい。つまり底蓋の一部が他の部分に先んじて落下することで原料容器１０の底の一部が先に開口し、内部に収容された原料１４が落下できればよい。
【０１４７】
図９（ｅ）は、底蓋２１の全部ではなく一部の開口部２１ｄが先に落下できるよう構成した構成例を示している。図９（ｆ）は図９（ｅ）の底蓋２１を上面からみた図である。これら図９（ｅ）、（ｆ）に示すように、開口部２１ｄには上側が下側よりも大径にされた係止部２１ｅが形成されており、開口部２１ｄの係止部２１ｅが原料容器１０の底蓋２１の上面に係合されることによって、開口部２１ｄが係止される。底蓋２１が融液５に浸漬されると底蓋２１の一部である開口部２１ｄの係止部２１ｅが他の部分に先んじて溶融される。これにより原料容器１０の底蓋２１の一部が開口し原料容器１０内の原料１４が底蓋２１の一部から落下する。
【０１４８】
また以上の説明では原料容器１０内に原料１４が収容されるものとして説明したが、図１０（ａ）に示すように、原料容器１０を取り除いた実施も可能である。底蓋２１は板状に形成されているために底蓋２１の上面の面積に応じた量の原料１４を底蓋２１上に載置することができる。なお底蓋２１の上面を、載置した原料１４がこぼれないように凹状に形成するなど原料１４を確実に収容できるように形成してもよい。図１０（ａ）の構成によれば、原料容器１０が不要になるため原料供給装置の構造がより簡易なものとなる。
【０１４９】
また図１０（ｃ）に示すように、原料容器１０を取り除くとともに、図９（ｅ）、（ｆ）と同様に底蓋２１の一部の開口部２１ｄを他の部分に先んじて落下させるように構成して、底蓋２１の一部から底蓋２１上に載置された原料１４を落下させてもよい。
【０１５０】
更に図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の構成から底蓋２１上の原料１４を取り除いた実施も可能である。図１０（ａ）の構成によれば、多結晶ロッドよりも原料コストの低い板状部材２１を原料として使用することができる。また係止部１２ｂが溶融することで原料としての底蓋２１を落下させることができるので、複雑な機構が不要になる。また底蓋２１は板状に構成されているので、底蓋２１がるつぼ３の底面３ａに落下したとしてもるつぼ内壁面に与えるダメージは殆どない。底蓋２１をよりダメージの少ない底蓋１１に代えることもできる。
【０１５１】
また図１０（ｄ）に示すように、図１０（ｂ）の構成において、係止部１２′ｂを、シリコン以外の石英、セラミックス等の材料で構成してもよい。図１０（ｄ）の構成によれば、多結晶ロッドよりも原料コストの低い板状の部材２１を原料として使用することができる。
【０１５２】
なお上述した実施形態では、原料容器１０内に収容される原料１４がカットロッド原料やナゲット状原料である場合を想定して説明した。しかし底蓋の全部あるいは一部から落下できる原料であればよく径の大きさ、形状は問わない。原料１４として当然に小片多結晶原料、粒状多結晶原料を使用することもできる。
【０１５３】
また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原料としてシリコンを供給する場合を想定しているが、引き上げられる単結晶、供給される原料はシリコン以外の半導体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の装置構成を示す側面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図１に示す原料容器の構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は図１に示す装置によって原料が供給される様子を説明する図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に対応する図であり、追いチャージの場合を説明する図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は底蓋の構成例をそれぞれ示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図２と異なる原料容器の構成を示す図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は原料容器の構成例をそれぞれ示す図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は原料容器を吊り下げる吊下げ軸及び吊下げ軸を保護する保護チューブの構成例をそれぞれ示す図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はそれぞれ底蓋または底蓋の一部を係止する構成例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ原料容器が取り除かれた原料供給装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　単結晶引上げ装置
２　ＣＺ炉
３　るつぼ
５　融液
７　引上げ用ケーブル
８　種結晶ホルダ
９　容器吊下げ軸
１０　原料容器
１１（２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１）
底蓋
２１ｄ　開口部（底蓋の一部）
１２　底蓋吊下げ軸
１１ａ、２１ａ　係止用の孔
７１ａ、７１′ａ　係止用の切欠部
２１ｂ、４１ｂ、６１ｂ、７１ｂ　凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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