JPH10273375A - 結晶成長炉用ペディスタル装置 - Google Patents

結晶成長炉用ペディスタル装置

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JPH10273375A
JPH10273375A JP9317397A JP9317397A JPH10273375A JP H10273375 A JPH10273375 A JP H10273375A JP 9317397 A JP9317397 A JP 9317397A JP 9317397 A JP9317397 A JP 9317397A JP H10273375 A JPH10273375 A JP H10273375A
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JP
Japan
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pedestal
crucible
hollow portion
partition wall
crucible shaft
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Withdrawn
Application number
JP9317397A
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English (en)
Inventor
Yutaka Shiraishi
裕 白石
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Original Assignee
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大重量の単結晶が落下した場合にるつぼ軸の
破損などを防止する。 【解決手段】 ペディスタル3は隔壁3cより上の部分
3aと、隔壁3cより下の部分であってるつぼ軸1が嵌
合する部分3bが共に中空で形成され、中空部3a、3
bの間に隔壁3cが形成されている。ペディスタル3の
隔壁3cより上の部分の中空部3aの内径は、るつぼ軸
1の直径以上のサイズで形成されている。ボルト2は隔
壁3cを介してるつぼ軸1とペディスタル3を固定し、
また、ペディスタル3の隔壁3cより上の部分の中空部
3a内には、高熱に耐え得る例えば炭素繊維などの緩衝
材9が配置されている。単結晶11が石英るつぼ6の上
に落下した場合、落下衝撃によりペディスタル3が荷重
が受けたときにるつぼ軸1がペディスタル3の隔壁3c
より上の部分の中空部3aに貫通する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、引上げCZ(Czoc
hralski)法によりSi(シリコン)の無転位の単結晶
を製造するための結晶成長炉用ペディスタル装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、引上げCZ法による単結晶製造
装置では、高耐圧気密チャンバ内を10torr程度に減圧
して新鮮なAr(アルゴン)ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英るつぼ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英るつぼを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディー部と下端が
突出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶(いわゆ
るインゴット)を成長させるように構成されている。
【0003】従来、このような単結晶製造装置において
石英るつぼをチャンバ内に配置する場合、るつぼ回転モ
ータにより回転及び上下移動可能な金属製のるつぼ軸の
上にグラファイト製のペディスタル(台座・支柱)が配
置され、更にその上にるつぼ皿が配置され、更にその上
にグラファイト製のグラファイトるつぼが配置され、更
にその中に石英るつぼが配置されている。るつぼ回転モ
ータとるつぼ軸の下方の部分はチャンバの外側に設けら
れ、また、るつぼ軸の中には冷却用の水が循環してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
ウェハの大径化の要求に伴って単結晶も大型化し、例え
ば直径が400mm、重量が400kgのような大径、
大重量の単結晶が望まれている。しかしながら、このよ
うな大重量の単結晶が引き上げ中に落下すると、るつぼ
軸がその衝撃により変形、破損したり、また、破損しな
いまでも、るつぼ軸を回転させるためのモータ軸受けが
抜けて大気が低圧の炉内に流れ込み、炉内のグラファイ
トが燃焼するという問題点がある。また、最悪の場合に
は、るつぼ軸内の冷却水と高温の融液が反応して水蒸気
爆発が発生することもある。
【0005】本発明は上記問題点に鑑み、大重量の単結
晶が落下した場合に、るつぼ軸や、その回転機構などの
破損などを防止することができる結晶成長炉用ペディス
タル装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ペディスタルをるつぼ軸が嵌合する第1の
中空部とその上の第2の中空部を有する中空構造とし、
第2の中空部の内径をるつぼ軸の外径以上のサイズに形
成したものである。
【0007】すなわち本発明によれば、石英るつぼを回
転、昇降させるためのるつぼ軸と、前記るつぼ軸が嵌合
する第1の中空部を下方に有し、前記第1の中空部の上
に内径が前記るつぼ軸の外径以上である第2の中空部を
有し、前記第1の中空部と前記第2の中空部の間には所
定の力が加わると破断する隔壁を有した管状部と、前記
管状部の上部に前記石英るつぼ又はその載置装置を支持
するフランジ部を有するペディスタルとを、有する結晶
成長炉用ペディスタル装置が提供される。
【0008】また本発明によれば、石英るつぼを回転、
昇降させるためのるつぼ軸と、前記るつぼ軸が嵌合する
第1の中空部を下方に有し、前記第1の中空部の上に内
径が前記るつぼ軸の外径以上である第2の中空部を有
し、前記第1の中空部と前記第2の中空部の間には所定
の力が加わると破断する取り付け部材により取り付けら
れた隔壁を有した管状部と、前記管状部の上部に前記石
英るつぼ又はその載置装置を支持するフランジ部を有す
るペディスタルとを、有する結晶成長炉用ペディスタル
装置が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る結晶成長炉用
ペディスタル装置の第1実施形態を示す断面図、図2は
図1のペディスタル装置において単結晶が落下した状態
を示す断面図である。
【0010】図1において、金属製のるつぼ軸1は、る
つぼ回転モータM(図3参照)により回転及び上下移動
が可能であり、また、その内部には冷却水が循環してい
る。るつぼ軸1の上には、ボルト2を介してグラファイ
ト製の台座としてのペディスタル3が固定されている。
ペディスタル3は管状部3dとその上部にあるフランジ
部3eを有している。管状部3dは、図中上方のフラン
ジ部3eよりの部分3aと、下方の部分であって、るつ
ぼ軸1が嵌合する部分3bを有していて、これらの2つ
の部分3a、3bは共に中空で形成されている。これら
の中空部3a、3bの間には隔壁3cが形成されてい
る。ペディスタル3の隔壁3より上中空部3aの内径
は、るつぼ軸1の直径以上のサイズとなるよう形成され
ている。隔壁3cには貫通孔が設けられ、この貫通孔を
通して係合部材としてのボルト2が設けられ、ボルト2
によりるつぼ軸1とペディスタル3が固定されている。
また、ペディスタル3の隔壁3より上の中空部3a内に
は、高熱に耐え得る、例えば炭素繊維などの緩衝材9が
配置されている。
【0011】ペディスタル3の上方のフランジ部3eに
は、るつぼ皿4がネジ4aにより固定され、また、るつ
ぼ皿4の上にはカーボンるつぼ5が配置され、カーボン
るつぼ5の中に石英るつぼ6が配置されている。石英る
つぼ6の周りには、石英るつぼ内の多結晶を加熱して溶
融するためのヒータ7が配置され、また、ヒータ7の周
りや下方には断熱材8が配置されている。
【0012】このような構成において、シリコンの単結
晶11を製造する場合、石英るつぼ内6の多結晶をヒー
タ7により加熱して溶融し、この融液の表面に不図示の
種結晶を上から浸漬し、種結晶を回転・上昇させるとと
もに、るつぼ軸モータMにより石英るつぼ6を回転、上
昇させながら種結晶を引き上げることにより、種結晶の
下に上端が突出した円錐形の上部コーン部と、円筒形の
ボディー部と下端が突出した円錐形の下部コーン部より
成る単結晶(いわゆるインゴット)11を成長させる。
なお、図1に示す単結晶11は引き上げが完了した状態
を示している。
【0013】そして、もし、図2中の矢印で示すように
単結晶11が石英るつぼ6の上に落下した場合、ペディ
スタル3の隔壁3cより上の部分の中空部3aの内径が
るつぼ軸1の直径以上であるので、落下衝撃によりペデ
ィスタル3が荷重が受けたときに、るつぼ軸1がペディ
スタル3の隔壁3cを破断して、その上の部分の中空部
3aに貫通する。したがって、ペディスタル3などは図
示の破断箇所26のように破損しても、るつぼ軸1は破
損を免れることができる。また、隔壁3cを単結晶11
の落下による衝撃で破断する程度の強度にすることによ
り、隔壁3cの破断により、るつぼ軸1に伝わる衝撃力
を弱めることができる。さらに、ペディスタル3の隔壁
3cより上の部分の中空部3aに緩衝材9が配置されて
いるので、隔壁3cが破断した後、るつぼ軸1とるつぼ
皿4が衝突しないよう衝撃力を吸収することができる。
【0014】ところで、図1に示す構成では、ペディス
タル3の上部のフランジ部3eの上にはるつぼ皿4がネ
ジ4aにより固定されているので、衝撃をある程度吸収
することができるが、第2実施形態を示す図3にあるよ
うに、るつぼ皿4をネジ4aにより固定せず、単にペデ
ィスタル3の上に載置するものが知られている。そこ
で、このような構成の場合には、図3中の上方の矢印で
示すように単結晶11が石英るつぼ6の上に落下した場
合、ペディスタル3の管状部3dの下方への動き(下方
の矢印参照)にダンピングを与える弾性部材からなる緩
衝材9を、例えば図示のように管状部3dの下端に当接
可能とし、かつ、るつぼ軸1の周りに配置することによ
り、るつぼ軸1に伝わる衝撃力を弱めることができる。
なお、上記第1及び第2実施形態では、ペディスタル3
をボルト2により、るつぼ軸1に固定したが、単に隔壁
3cのみで形成してボルト2を省略してもよい。
【0015】図1の構成の場合、図4に示すように隔壁
3cの厚みtを決定する手法について説明する。るつぼ
軸1に通常かかる最大荷重をW(kg)、安全係数を
α、るつぼ軸1の耐衝撃力をF1(kg)とすると、隔
壁3cの破断強度F2(kg)が、αW<F2<F1を
満足するよう、隔壁の厚さtを設計する。
【0016】図5は図1の構成とは異なる本発明の第3
実施形態にかかるペディスタル3の例を示す部分断面図
である。図1では、隔壁3cがペディスタル3の管状部
3dと一体となっていたが、図5に示すように独立した
隔壁30cをボルト20a、20bにて管状部30dに
固定するようにしてもよい。30a、30bは中空部、
12は中空部30aに保持された緩衝材である。この場
合、ボルト20a、20bの破断強度F3を適切に設定
する必要がある。すなわち、上記と同様に、αW<F3
<F1を満足するよう、ボルト20a、20bの材質、
太さ、本数などを設計する。ボルト20a、20bの材
質としては、カーボン、カーボン繊維、セラミックスな
ど耐熱素材の中から適当なものを選定することができ
る。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ペ
ディスタルをるつぼ軸が嵌合する第1の中空部とその上
の第2の中空部を有する中空構造とし、第2の中空部の
内径をるつぼ軸の外径以上に形成したので、大重量の単
結晶が落下した場合に、るつぼ軸がペディスタルの第2
の中空部に貫通し、したがって、るつぼ軸や、その回転
機構などの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る結晶成長炉用ペディスタル装置の
第1実施形態を示す断面図である。
【図2】図1のペディスタル装置において単結晶が落下
した状態を示す断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態の結晶成長炉用ペディス
タル装置を示す断面図である。
【図4】図1の構成の実施形態における隔壁の設計手法
を説明する模式図である。
【図5】本発明の第3実施形態の結晶成長炉用ペディス
タル装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 るつぼ軸 2、20a、20b ボルト 3、30 ペディスタル 3a、3b、30a、30b 中空部 3c、30c 隔壁 3d、30d 管状部 3e フランジ部 4 るつぼ皿 4a ネジ 5 カーボンるつぼ 6 石英るつぼ 7 ヒータ 8 断熱材 9、10、12 緩衝材 11 単結晶 26 破断箇所

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英るつぼを回転、昇降させるためのる
    つぼ軸と、 前記るつぼ軸が嵌合する第1の中空部を下方に有し、前
    記第1の中空部の上に内径が前記るつぼ軸の外径以上で
    ある第2の中空部を有し、前記第1の中空部と前記第2
    の中空部の間には所定の力が加わると破断する隔壁を有
    した管状部と、前記管状部の上部に前記石英るつぼ又は
    その載置装置を支持するフランジ部を有するペディスタ
    ルとを、 有する結晶成長炉用ペディスタル装置。
  2. 【請求項2】 石英るつぼを回転、昇降させるためのる
    つぼ軸と、 前記るつぼ軸が嵌合する第1の中空部を下方に有し、前
    記第1の中空部の上に内径が前記るつぼ軸の外径以上で
    ある第2の中空部を有し、前記第1の中空部と前記第2
    の中空部の間には所定の力が加わると破断する取り付け
    部材により取り付けられた隔壁を有した管状部と、前記
    管状部の上部に前記石英るつぼ又はその載置装置を支持
    するフランジ部を有するペディスタルとを、 有する結晶成長炉用ペディスタル装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の中空部の内部に緩衝材を設け
    た請求項1又は2記載の結晶成長炉用ペディスタル装
    置。
  4. 【請求項4】 前記隔壁に貫通孔が設けられ、前記貫通
    孔を通して前記第1の中空部から前記第2の中空部に通
    じ、かつ前記第1の中空部において前記るつぼ軸に係合
    する係合手段が設けられている請求項1乃至3のいずれ
    か1つに記載の結晶成長炉用ペディスタル装置。
  5. 【請求項5】 前記ペディスタルの前記管状部が相対的
    に下方に移動するときに、前記管状部の動きにダンピン
    グを与える緩衝材を設けた請求項1ないし4のいずれか
    1つに記載の結晶成長炉用ペディスタル装置。
  6. 【請求項6】 前記管状部の動きにダンピングを与える
    緩衝材が、前記管状部の下端に当接可能で、前記るつぼ
    軸の周囲に配された弾性部材である請求項5記載の結晶
    成長炉用ペディスタル装置。
JP9317397A 1997-03-27 1997-03-27 結晶成長炉用ペディスタル装置 Withdrawn JPH10273375A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030050334A (ko) * 2001-12-18 2003-06-25 주식회사 실트론 실리콘 잉곳 성장장치
KR101005947B1 (ko) * 2008-11-18 2011-01-06 주식회사 실트론 도가니 지지대 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳 제조장치
JP2011195375A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Fuji Electric Co Ltd 単結晶成長方法および装置
JP2016147772A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 トヨタ自動車株式会社 単結晶製造装置

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Effective date: 20040601