(57)【要約】ドーパントペレットをドーパントディスペンサの注入チューブの中に投入するためのドーパント漏斗が開示される。ドーパント漏斗は、リストリクタを通じてシャフトと接続されたカップを有する。カップは、ランダム配向のドーパントペレットを保持する。リストリクタは、カップから出てくるドーパントペレットの量および配向を計量する。シャフトは、ドーパントペレットをカップから注入チューブへ配給するために、リストリクタと整列している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパントペレットをドーパントディスペンサの注入チューブの中に投入するためのドーパント漏斗であって、
ドーパントペレットを保持するためのカップであって、該カップを出るドーパントペレットの数を計量するリストリクタを有するカップと、
ドーパントペレットをカップから注入チューブへ配給するために、リストリクタと整列しているシャフトと、を備えるドーパント漏斗。
【請求項２】
シャフトを注入チューブと整列させるために、シャフトと接続された配給チューブをさらに備える請求項１記載のドーパント漏斗。
【請求項３】
配給チューブは、注入チューブを受け入れるサイズを有するオリフィスの中で終端する通路を含む請求項２記載のドーパント漏斗。
【請求項４】
シャフトは、配給チューブを通る通路と整列した樋を含む請求項１記載のドーパント漏斗。
【請求項５】
樋は、ある長さを有し、そして、ドーパントペレットが樋の長さに沿って移動する際、ドーパントペレットを支持するための底を含み、
樋の底は、ドーパントペレットが樋の長さに沿って移動する際、破損したペレットを取り出すためのスロットを含む請求項４記載のドーパント漏斗。
【請求項６】
スロットは、１つのペレット長さより小さいスロット長さを有する請求項５記載のドーパント漏斗。
【請求項７】
スロットは、破損したペレットがスロットを通って取り出すことができるように、１つのペレット直径より大きいスロット幅を有する請求項５記載のドーパント漏斗。
【請求項８】
シャフトは、ある長さを有し、そして、ドーパントペレットが樋の長さに沿って移動する際、ドーパントペレットを支持するための底を含み、そして、ドーパントペレットが樋の長さに沿って移動する際、ドーパントペレットを整列するためのバッフルを含む請求項１記載のドーパント漏斗。
【請求項９】
バッフルは、未整列のドーパントペレットがバッフルを通過するのを防止するために、シャフトの底から約１つのペレット直径と等しい距離で終端している請求項８記載のドーパント漏斗。
【請求項１０】
シャフトは、複数のバッフルを含み、前記バッフルの少なくとも２つが互いに対向して配置される請求項１記載のドーパント漏斗。
【請求項１１】
ドーパント漏斗に対してドーパントペレットの運動を生じさせるためのバイブレータをさらに備える請求項１記載のドーパント漏斗。
【請求項１２】
バッフルが、ドーパントペレットの整列のために、シャフトに沿って配置され、
バイブレータは、リストリクタおよびバッフルのうちの１つに近接して設置される請求項１１記載のドーパント漏斗。
【請求項１３】
リストリクタを通じてシャフトと連結したカップを有するドーパント漏斗を備えた結晶引き上げシステムでの使用のために、ドーパントディスペンサの注入チューブに投入するための方法であって、
ドーパント漏斗のカップに、ランダム配向のドーパントペレットを投入するステップと、
シャフトを注入チューブと整列させるステップと、
ドーパント漏斗の振動運動を生じさせて、ドーパント漏斗に対してランダム配向のドーパントペレットの移動を誘発するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
振動運動は、ドーパント漏斗に接続されたバイブレータによって供給される請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
振動運動を生じさせることは、バイブレータを起動することを含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
シャフトは、ある長さを有し、そして、ドーパントペレットが樋の長さに沿って移動する際、ランダム配向のドーパントペレットを整列するためのバッフルを含む請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
シャフトは、バッフルに近接して設置されたバイブレータを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
振動運動は、ペレットがカップから出られるように、ペレットをリストリクタに整列させる請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
シャフトは、破損したペレットをドーパント漏斗から取り出すためのスロットを含む請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
カップの投入は、特定の未破損サイズを有し、標準のペレット幅および標準のペレット長さを含むドーパントペレットをカップに投入することを含む請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（相互参照）
本願は、米国仮出願（第６１／７４０８０９号、２０１２年１２月２１日出願）の優先権を主張するものであり、その開示は参照により全体がここに組み込まれる。
【０００２】
この分野は、一般には、半導体またはソーラー等級の材料のインゴットの準備に関するものであり、詳細には、インゴットの生産時にドーパントを投入し注入するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
単結晶シリコンは、半導体電子デバイスおよびソーラーセルの製造のための多くのプロセス用の出発材料であり、一般には、いわゆる連続チョクラルスキー法（ＣＣｚ）またはチョクラルスキー法（Ｃｚ）によって準備される。これらの方法では、ポリシリコンが固体原料の形態で坩堝（るつぼ）に投入されて溶融し、種結晶が、溶融したシリコンまたは融液(melt)と接触し、低速な抽出により単結晶が成長する。
【０００４】
シリコンで所望の抵抗率を達成するために、ドーパントを融液に添加してもよい。従来、シリコン融液は、シリコン融液の上方に設置された供給ホッパーからドーパントを融液に供給することによってドープされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
供給ホッパーの典型的な投入プロセスは、小さなペレットを手で、ドーパントディスペンサまたは供給ホッパーの注入チューブの中に個別に配置することを含む。幾つかの用途では、オペレータが、多数のペレット、例えば、６００個以上のペレットを注入チューブの中に個別に位置決めする必要があるであろう。理解されるように、これはとても退屈なプロセスである。さらに、ペレットの取り扱いは、汚染(contamination)を引き起こして、シリコン製品の品質を劣化させることがある。こうした観点から、ドーパントディスペンサの投入に関連した効率を改善するために、簡単で費用効果が高い手法のニーズが存在していることが判る。
【０００６】
この背景セクションは、以下に説明及び／又は権利請求している本開示の種々の態様に関連した技術の種々の態様を読者に紹介することを意図している。この議論は、読者に背景情報を提供して、本開示の種々の態様のより良い理解を促進するのに役立つと考える。従って、これらの記述は、先行技術の自白としてではなく、こうした観点で読むべきであると理解すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１態様が、ドーパントペレットをドーパントディスペンサの注入チューブの中に投入するためのドーパント漏斗(funnel)である。ドーパント漏斗は、ドーパントペレットを保持するためのカップと、シャフトとを含む。カップは、ドーパントペレットの数を計量し、ドーパントペレットを適切に配向させるリストリクタ（制限器）を有する。シャフトは、ドーパントペレットをカップから注入チューブへ配給するために、リストリクタと整列している。
【０００８】
他の態様が、リストリクタを通じてシャフトと連結したカップを有するドーパント漏斗を備えた結晶引き上げシステムでの使用のために、ドーパントディスペンサの注入チューブに投入するための方法である。該方法は、ドーパント漏斗のカップに、ランダム配向のドーパントペレットを投入するステップと、シャフトを注入チューブと整列するように位置決めするステップと、ドーパント漏斗の振動運動を生じさせて、ドーパント漏斗に対してドーパントペレットの移動を誘発するステップとを含む。
【０００９】
上述した態様に関連して記述した特徴について種々の改良が存在する。更なる特徴を、上述した態様に組み込んでもよい。これらの改良および追加の特徴は、個別にまたは任意の組合せで存在してもよい。例えば、図示した実施形態の何れかに関連して後述する種々の特徴が、上述した態様の何れかに、単独または任意の組合せで組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るドーパント漏斗の正面図である。
【図２】図１に係るドーパント漏斗の平面図である。
【図３】図１と図２に係るドーパント漏斗の側面図である。
【図４】図１〜図３に係るドーパント漏斗の正面斜視図であり、複数のドーパントペレットを、ディスペンサの注入チューブの中に投入している。
【００１１】
対応する参照文字は、図面の幾つかの図において対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１と図２を参照して、ドーパントを投入する際に使用されるドーパント漏斗を全体として符号１００で示している。漏斗１００は、ドーパントペレットを、結晶引き上げシステムのドーパントディスペンサの注入チューブの中に投入するために構成される。しかし、漏斗の他の用途が想定される。ドーパント漏斗１００は、ドーパントペレットの可能性ある汚染を低減または排除するために、高純度材料、例えば、高純度石英などで適切に製作される。
【００１３】
ドーパント漏斗１００は、図４に示すように、複数のドーパントペレット１９０を保持するためのカップ１１０を含む。カップ１１０は、ドーパントペレットがカップからリストリクタを通過する際、ドーパントペレット１９０の整列を支援するリストリクタ（制限器）１１４の形態で開口と接続された空洞１１２を規定する。リストリクタ１９０は、ドーパント漏斗１００の動作時に、カップ１１０を出るドーパントペレットの数を計量するように機能する。シャフト１２０が、リストリクタ１１４の周りでカップ１１０と接続され、そこから外側に延びている。シャフト１２０は、各側に近接したバッフル(baffle)１２２を有する真直ぐの半円筒形本体１２６を有し、シャフトとのドーパントペレット１９０の整列を支援し、未整列のドーパントペレットが通過するのを防止している。シャフト１２０の最も低い部分は、樋(trough)１２４を規定する。樋１２４は、ある長さと、ドーパントペレットが樋の長さに沿って移動する際、ドーパントペレットを支持するための底１２８を有する。
【００１４】
バッフル１２２は、樋１２４の底１２８から、約１つのペレット直径長さと等しい距離で終端している。バッフル１２２は、整列したペレット１９０がバッフル１２２を通過でき、未整列のペレットが通過するのを防止できるようなサイズおよび形状を有する。バッフル１２２の形状およびサイズ、ならびにこれらの相対位置は、ペレット１９０の寸法に基づいている。バッフル１２２は、樋の長手軸に沿って互いに間隔が空いている。他の実施形態において、シャフトは、他方のバッフルと対向して位置決めされた少なくとも１つのバッフルを含んでもよい。
【００１５】
本実施形態のドーパントペレットは、標準または特定のサイズおよび質量または重量を有しており、その結果、結晶引き上げシステムに配給されるドーパントの正確な量が既知である。これらのドーパントペレットは、標準のペレット直径または幅、そして標準のペレット長さを有する。その結果、予め定めた数のペレットを注入することによって、一定のウエハ抵抗率が達成できる。輸送または投入の際、ドーパントペレットは破損することがあり、その結果、標準の未破損サイズより小さい直径または長さを有する破損ドーパントペレットが生ずる。
【００１６】
シャフト１２０は、投入の際に破損したペレットを除去または取り出すために、樋１２４の底１２８に沿って設置された少なくとも１つのスロット(slot)１３０を含む。スロット１３０は、標準のペレット長さより小さいスロット長さ、および標準のペレット直径とほぼ等価な幅を有する。ペレット１９０が、シャフト１２０の長さに渡ってスロット１３０の上を移動すると、破損したペレットはスロットの長さを横断することができず、スロット１３０を通って下方に落下する。
【００１７】
図４をさらに参照して、上述した構造により、結晶引き上げシステムは、既知の量のドーパントを有するドーパントディスペンサ２０２を投入することができ、ディスペンサは、結晶形成プロセスの際、特定の量のドーパントを注入することができる。従って、製品の抵抗率は、注入チューブ２０２内に投入したドーパントの量によって決定できる。
【００１８】
シャフト１２０は、配給チューブ１４０の中で終端している。配給チューブ１４０は、注入チューブ２０４の一部を受け入れ／受容し、そして、樋１２４内のペレット１９０を、注入チューブを通って延びる通路２０６と整列させるサイズを有するオリフィス１４４の中で終端する通路１４２を有する。配給チューブ１４０の注入チューブ２０４とのアライメントにより、ドーパントペレット１９０は、シャフト１２０から配給チューブの中に邪魔されずに通過できる。
【００１９】
ペレット１９０の移動および通路２０６との次のアライメントを促進するために、漏斗１００は、図３に示すように、第１バイブレータ１５０と第２バイブレータ１６０とを含む。第１バイブレータ１５０は、カップ１１０に取り付けられ、アライメントおよびリストリクタ１１４の通過のためにペレット１９０の初期移動を誘導する。第２バイブレータ１６０は、シャフト１２０に沿って設置され、バッフル１２２を通ってシャフトの長さに沿った、ペレット１９０のアライメントおよび通過を促進する。他の実施形態において、ドーパント漏斗に沿って同じ場所または他の場所に、これより多いまたは少ないバイブレータを使用してもよい。
【００２０】
幾つかの実施形態において、バイブレータ１５０，１６０は、リストリクタ１１４およびバッフル１２２のうちの１つに近接して設置される。
【００２１】
動作の際、オペレータがカップ１１０にランダム配向のペレット１９０を投入する。ドーパント漏斗１００は、注入チューブ２０４と整列し、配給チューブ１４０は、注入チューブの上に置かれる。そして、オペレータは、バイブレータ１５０，１６０を起動し、振動運動を生じさせる。振動運動は、ペレット１９０の移動および漏斗１００に対して場所のシフトを誘導する。ペレット１９０が移動しシフトすると、ペレットの幾つかがリストリクタ１１４と整列し、カップ１１０から出てきて、シャフト１２０を下る。ペレット１９０がリストリクタ１１４とバッフル１２２との間を移動すると、破損したペレットが、スロット１３０を通って漏斗１００から落下する。そして、ペレット１９０がバッフル１２２を通過する際、整列していないペレットは整列する。
【００２２】
ペレットを投入するのに要する時間は、上記方法を用いて、例えば、約３０〜４０分を約５分未満に減少させることができる。
【００２３】
ペレット１９０が整列し、破損または欠けたペレットが排除されると、ペレットは、シャフト１２０の長さを通過し、配給チューブ１４０を通って、注入チューブ２０４の中に入る。
【００２４】
上記実施形態の使用は、接触およびドーパントの汚染のリスクを減少させる。上述のように、オペレータは、ペレットに触れる必要がない。汚染の可能性がある手または手袋で触れることはドーパントを汚染することがあるため、接触を減らすことは汚染のリスクを減少させる。さらに、ドーパント漏斗の使用は、注入チューブに投入するのに要する時間を著しく減少させる。このリスク減少および改善した効率は、結晶形成システムの全体生産を増加させるだけでなく、全体の運転コストを低下させる。
【００２５】
本発明またはその実施形態の要素を導入する場合、冠詞（"a", "an", "the", "said"）は、１つ以上の要素が存在することを意味すると意図している。用語「備える(comprising)、含む(including)、有する(having)」は、包括的であって、列挙した要素以外の追加の要素が存在してもよいことを意味すると意図している。
【００２６】
特定の配向（例えば、上部、下部、側部など）を示す用語の使用は、説明の便宜のためであり、説明した物品の特定の配向を要求していない。
【００２７】
上述の構造および方法において、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能であるが、上記記載に含まれ、添付図面に示される全ての事項が、例示として解釈すべきであり、限定する趣旨として解釈すべきでないことを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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