JPH0138079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、チヨクラルスキー法による半導体引
上機に係り、特に引上軸としてワイヤまたはビー
ドチエーンなどの可とう性材料を用いたものの引
上軸の横振れ防止装置に関するものである。

半導体引上機は、引上げられた単結晶インゴツ
トの酸素濃度および比抵抗の分布特性を十分満足
させるため、引上軸を所定速度で回転させる必要
がある。ところが、前記のように可とう性材料の
引上軸を用いた場合は、引上軸の回転が引上軸の
長さによる固有振動数に影響され、ある回転数の
範囲で共振を起こして横振れを生ずるため、所望
の回転数まで上げることができない欠点があつ
た。

本発明は、前述したような欠点を解決し、可と
う性材料からなる引上軸の共振などによる横振れ
を小さく押え、所望の速度で安定した回転を行な
わせ、良好な引上げを行ない得るようにした半導
体引上機における引上軸横振れ防止装置を提供す
るにある。

以下、本発明の一実施例を示す第１図ないし第
５図について説明する。第１図において、１０は
引上機本体で、密閉可能な構造になされ、下部は
ルツボ１１および図示しない加熱装置などを内蔵
した加熱チヤンバ１０ａを形成し、上部はルツボ
１１内の融液１２から単結晶インゴツト１３を引
上げるための引上チヤンバ１０ｂを形成してい
る。本体１０の上部には、巻上装置１４が取付け
られている。巻上装置１４のフレーム１５はそれ
自身が前記本体１０に回転可能に取付けられ、そ
の下部に固着されたプーリー１６により、引上軸
回転モータ１７からベルト１８により回転を与え
るようになつている。前記フレーム１５にはワイ
ヤまたはビードチエーンなどの可とう性を有する
引上軸１９を巻上げるための巻上ドラム２０が設
けられ、引上モータ２１にて回転を与えられるよ
うになつている。引上軸１９の下端にはシード２
２を取付けたシードチヤツク２が取付けられてお
り、該引上軸１９の上端側にはフレーム１５に設
けた固定ガイド２４により垂下位置を定められて
いる。

引上チヤンバ１０ｂ内には、互いに回転可能に
係合された外筒２５および内筒２６が引上軸１９
と平行に垂下され、、両者の下端には対をなすア
ーム２７，２８が固着されている。これらのアー
ム２７，２８は、第４図に示すように、外筒２５
と内筒２６の相対的な回転によつて開閉可能にな
され、引上軸１９にあらかじめ回転自在に係合さ
れているガイド２９（第５図参照）を着脱可能に
把持するようになつている。

前記外筒２５および内筒２６には、上端が第１
図に示すように、図示しない真空シールを介して
引上チヤンバ１０ｂの上方へ突出しており、外筒
２５がベアリング３０を介してプレート３１に回
転自在に取付けられ、内筒２６は外筒２５に回転
のみ可能に支持されている。プレート３１には送
りめねじ３２が取付けられ、この送りめねじ３２
は、、外筒２５および内筒２６と平行に設けられ
た送りねじ３３に係合されている。この送りねじ
３３を回転可能に支寺している上下の取付板３
４，３５の間には、該送りねじ３３と平行に、第
２図に示すように、２本のガイド軸３５，３６が
固設され、これらのガイド軸３６，３６に前記プ
レート３１が移動可能に係合されている。

前記外筒２５と内筒２６の上端には、第３図に
示すように、対をなす駆動側アーム３７，３８が
固着されている。駆動側アーム３７，３８の先端
寄りにはそれぞれめねじ３９，４０が係合されて
いる。これらのねじ３９，４０は駆動側アーム３
７，３８に対して回転はせずに、第３図において
左右方向へ移動可能に係合され、かつピン４１，
４２を中心に揺動し得るように取付けられてい
る。これらのめねじ３９，４０は、ねじ軸４３に
設けられている左ねじ部４４と右ねじ部４５にそ
れぞれ係合している。ねじ軸４３はアーム開閉用
モータ４６により正逆回転を与えられ、前記めね
じ３９，４０を介して駆動側アーム３７，３８を
開閉するようになつている。

前記送りねじ３３は、下方の取付板３５上に設
けられた昇降用モータ４７によりプーリ４８、ベ
ルト４９、プーリ５０を介して正逆回転を与えら
れ、送りめねじ３２、プレート３１、ベアリング
３０を介して外筒２５および内筒２６を昇降させ
るようになつている。なお、内筒２６には、引上
チヤンバ１０ｂの下部に設けられて上方へ伸びる
振止め軸５１が摺動可動可能に係合されている。

また、第２図に示すように、取付板３４，３５
の間にはガイド軸３６と平行にラツク５２が取付
けられ、このラツク５２に、第３図に示すよう
に、プレート３１に取付けられたポテンシヨメー
タなどの位置検出器５３がピニオン５４を介して
接続され、プレート３１と一体的に昇降するアー
ム２７，２８の高さ位置を検出し得るようになつ
ている。

次いで本装置の作用について説明する。引上げ
開始時には、第１図に示すように、外筒２５およ
び内筒２６を下降限位置に置き、引上軸１９にあ
らかじめ係合されているガイド２９をアーム２
７，２８にて把持する。次いで、シード２２をル
ツボ１１内の融液１２に接触させ、引上軸回転モ
ータ１７によりフレーム１５を回転させて引上軸
１９を回転させ、単結晶インゴツト１３を育成し
ていく。

引上軸１９は、単結晶インゴツト１３の成長に
連れて巻上ドラム２０により除々に引上げられて
いく。このとき、引上軸１９の引上げに連動させ
て、昇降用モータ４７を駆動し、送りねじ３３を
回転させる。この送りねじ３３の回転により、送
りめねじ３２、プレート３１およびベアリング３
０を介して外筒２５および内筒２６が上昇し、ア
ーム２７，２８を介してガイド２９を引上軸１９
と連動して上昇させる。

このガイド２９の高さは、、プレート３１の上
昇に伴つてラツク５２とピニオン５４により回転
される位置検出器５３によつて検出され、図示し
ない制御装置により制御されて前記引上軸１９と
連動するように制御される。

そこで、本装置によれば、引上軸１９の横振れ
方向に対して該引上軸１９を保持するガイド２９
とシードチヤツク２３までの引上軸１９の長さは
常に一定に保たれ、引上開始においても該長さは
短かく押えられる。

なお、引上軸１９の共振周波数を表わす下式
のｌは、前記ガイド２９からシードチヤツク２３
までの実際の引上軸１９の長さでなく、ガイド２
９からシードチヤツク２３、シード２２および単
結晶インゴツト１３をも含めた重心位置Ｇまでの
距離となる。

ただし、ｇは重力加速度である。

そこで、前記距離ｌは、単結晶インゴツト１３
が成長し、引上長さが増加するにしたがつて増加
するために、この共振周波数に相当する引上軸
１９の許容回転数は、第６図に曲線Ａで示すよう
に変化し、引上開始時に最も高い回転数N₁まで
共振を起こさず、引上長さが増加するにしたがつ
て低下したいく。

他方、前記ガイド２９がなく、単に上方の固定
ガイド２４のみにて引上軸１９を保持する場合に
は、距離ｌが前記の場合より相当長くなるのでこ
のときの許容回転数は第６図の曲線Ｂで示すよう
になる。なお、この場合は、固定ガイド２４の位
置は一定であり、単結晶インゴツト１３などの重
心位置は引上げが進むに連れて上昇するため、前
記距離ｌは引上開始時が最も長く、引上げが進む
に連れて次第に短かくなる。そこで前記曲線Ｂで
示すように、許容回転数は引上開始時が最も低い
N₂となり、引上げが進むに連れて許容回転数は
上昇する。しかしながら、実際に採用できる回転
数は、最も低い許容回転数N₂であるため、この
許容回転数N₂と比較すれば、前記曲線Ａで示さ
れている本装置の許容回転数は十分高くとり得る
ことが判明する。

しかして、本装置によれば、、従来のように引
上軸１９の横振れによつてその回転数を低く押え
られることなく、、育成される単結晶インゴツト
１３の酸素濃度および比抵抗の分布特性を満足さ
せるなどの引上条件に最も好ましい回転数で引上
軸１９を回転させることができ、良好な単結晶イ
ンゴツト１３が得られる。

こうして所定長さの単結晶インゴツト１３が育
成されたならば、引上げを停止し、アーム開閉用
モータ４０を作動させてねじ軸４３を逆転させ
る。このねじ軸４３の逆転によりめねじ３９，４
０を介して駆動側アーム３７，３８が閉じる方向
へ旋回して外筒２５と内筒２６とを互いに逆方向
へ回転させ、アーム２７，２８を開く。こうして
ガイド２９をアーム２７，２８から外した後、単
結晶インゴツト１３をルツボ１１から引上チヤン
バ１０ｂ内へ引上げ、加熱チヤンバ１０ａと引上
チヤンバ１０ｂの間の図示しないゲートバルブを
閉じて両チヤンバ間をしや断し、引上チヤンバ１
０ｂの図示しない開閉扉を開いて単結晶インゴツ
ト１３を取出し、１回の引上げを終了する。

前述した実施例は、ガイド２９を引上軸１９の
引上げに連動して上昇させるようにした例を示し
たが、、これに限らず、ガイド２９を引上げの初
期には下限に近い位置に停止させておき、引上げ
が進んでシードチヤツク２３がガイド２９に近付
いた時点からガイド２９を引上軸１９と連動させ
て上昇させるようにしてもよい。この場合、引上
軸１９の許容回転数は、第６図に一点鎖線で示す
曲線Ｃのようになる。また、ガイド２９は引上軸
１９の引上げに応じて間欠的に所定距離ずつ上昇
させるようにしてもよく、この場合の許容回転数
は第６図に点線で示す曲線Ｄのようになる。

さらにまた、前述した実施例は、あらかじめ引
上軸１９に係合されているガイド２９をアーム２
７，２８にて着脱可能に保持するようにした例を
示したが、アーム２７，２８をガイドとしてこれ
らにより直接引上軸１９を回転可能に包囲するよ
うにしてもよく、さらにまた、前記ガイド２９の
ようなガイドを単に引上軸１９と連続的ないしは
間欠的に連動して移動するように設けてもよい
等、種々変更し得ることは言うまでもない。

以上述べたように本発明によれば、可とう性材
料からなる引上軸の共振などによる横振れを引上
開始時から終了時までのすべての間においてより
小さく押えることができ、引上軸を所望の速度で
安定して回転せることができるため、良好な引上
げを行ない得る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部破断概要
図、第２図は第１図のＺ矢視による部分右側面
図、第３図は第１図の−線による断面図、第
４図は第１図の−線による断面図、第５図は
第４図の−線による部分拡大断面図、第６図
は引上長さと引上軸の許容回転数との関係を示す
曲線図である。 １０……引上機本体、１０ａ……加熱チヤン
バ、１０ｂ……引上チヤンバ、１１……ルツボ、
１３……単結晶インゴツト、１４……巻上装置、
１９……引上軸、２２……シード、２３……シー
ドチヤツク、２５……外筒、２６……内筒、２
７，２８……アーム、２９……ガイド、３１……
プレート、３２……送りめねじ、３３……送りね
じ、３６……ガイド軸、３７，３８……駆動側ア
ーム、３９，４０……めねじ、４３……ねじ軸、
４６……アーム開閉用モータ、４７……昇降用モ
ータ、５２……ラツク、５３……位置検出器、５
４……ピニオン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可とう性材料を引上軸として用いる半導体引
   上機において、シードチヤツクの上方に位置して
   引上軸を包囲するガイドと、同ガイドを引上軸と
   平行に移動可能に保持する案内部と、前記ガイド
   を前記案内部に沿つて移動させる駆動手段とを具
   備することを特徴とする半導体引上機における引
   上軸横振れ防止装置。 ２ 駆動手段が、ガイドを引上軸の引上速度と同
   期して移動させるように構成されている特許請求
   の範囲第１項記載の半導体引上機における引上軸
   横振れ防止装置。 ３ 駆動手段が、ガイドを引上軸の引上げに従つ
   て間欠的に移動させるように構成されている特許
   請求の範囲第１項記載の半導体引上機における引
   上軸横振れ防止装置。 ４ ガイドが、案内部に沿つて移動する開閉部材
   によつて着脱可能に支持されている特許請求の範
   囲第１、２または３項記載の半導体引上機におけ
   る引上軸横振れ防止装置。 ５ ガイドが、開閉可能に形成されている特許請
   求の範囲第１、２または３項記載の半導体引上機
   における引上軸横振れ防止装置。