JPH10273381A - 結晶体の引上げ装置 - Google Patents

結晶体の引上げ装置

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JPH10273381A
JPH10273381A JP9075344A JP7534497A JPH10273381A JP H10273381 A JPH10273381 A JP H10273381A JP 9075344 A JP9075344 A JP 9075344A JP 7534497 A JP7534497 A JP 7534497A JP H10273381 A JPH10273381 A JP H10273381A
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crystal
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diameter
small
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JP9075344A
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Yoshinobu Hiraishi
石 吉 信 平
Mitsunori Kawabata
畑 光 徳 川
Shoei Kurosaka
坂 昇 栄 黒
Hiroshi Inagaki
垣 宏 稲
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10S117/911—Seed or rod holders
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    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
    • Y10T117/1032—Seed pulling
    • Y10T117/1072—Seed pulling including details of means providing product movement [e.g., shaft guides, servo means]

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶体の上部にくびれ部分を形成し、その形
成位置に影響されることなく、これを確実に保持し、大
口径の結晶体であっても安全に引き上げることのできる
結晶体の引上げ装置を提供する。 【解決手段】 結晶体５の上部に大径部５２とクビレ部
分５１を設ける。クビレ保持部１の揺動部１２を上下に
揺動自在に設ける。ストッパー１４により揺動部１２が
水平より下がらないようにする。クビレ保持部１を降下
させて揺動部１２を上方に開くことにより、大径部５２
を通過させる。クビレ保持部１がクビレ部分５１付近に
位置した際に揺動部１２を閉じ、クビレ部分５１を保持
する。クビレ保持部１と種結晶３との距離を調節可能に
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、シリコン等の単結晶を
ＣＺ法により引き上げる引上げ装置に関するものであ
り、特に径の大きい、すなわち重量の大きな結晶体を安
全に引き上げる引上げ装置である。
【０００２】
【従来の技術】ＣＺ法によりシリコン等の単結晶を引き
上げるにあたっては、種結晶保持部により種結晶を保持
し、これをワイヤーにより吊下して、ワイヤーを回転さ
せながら巻き上げることにより、シリコン溶液より引き
上げている。近年、大口径の半導体ウェハの需要が進
み、この大口径化に伴い引き上げられる結晶体の重量が
大きくなっている。例えば、直径が３００mmの結晶体で
はその重量が１５０kgにも達することになる。従来の比
較的重量の小さい結晶体では、引き上げられた結晶体の
重量を種結晶との連結のみでワイヤーに吊下できていた
ものが、上記したような重量の大きな結晶体は種結晶と
の連結のみでは支えることが困難である。特に、種結晶
から転位を除去するために細く成長させたダッシュネッ
クと呼ばれる径細部に負荷が集中し、この部分が破断し
て結晶体が落下し、結晶体を損失するばかりか、引上げ
装置に非常に大きな損害を与えかねない。
【０００３】そこで、この落下を防止する方法として
は、特公平７−１０３０００号公告公報に示された「結
晶引上装置」がある。これは結晶体の上部にくびれ部分
を予め形成し、このくびれ部分を種結晶保持部から延び
る「く」の字状の把持レバーにより保持するようにした
ものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
直径３００mmの結晶体の場合、種結晶保持部からくびれ
部分までの距離が５００mm以上となることから、上記の
ような「く」の字状の把持レバーはそれ以上の長さにな
り、結晶体の重量を支えるに足る十分な強度を確保する
のは困難であるという問題点があった。また、種結晶保
持部からくびれ部分までの距離を把持レバーに合わせて
一定になるようにするのは非常に困難であるという問題
点があった。本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、結晶体の上部にくびれ部分を形成し、その形成位置
に影響されることなく、これを確実に保持し、大口径の
結晶体であっても安全に引き上げることのできる結晶体
の引上げ装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため本発明では、種
結晶に結晶体を成長させるにあたり、該結晶体に径大部
と径小部であるクビレ部分とを形成し、その下部に所定
の直径まで前記結晶体を成長させる引上げ手段と、前記
クビレ部分を保持する保持手段とからなる結晶体の引上
げ装置において、該保持手段の広さを伸縮可能に形成
し、前記保持手段を前記径大部が通過するに足る広さに
拡大可能にすると共に、前記径大部が一旦通過した後は
再通過できない広さに収縮するように設け、前記保持手
段と種結晶保持部との距離を調整可能に設けるようにし
たものである。
【０００６】また、保持手段を、前記径大部が通過する
に足る広さを有する大内径部と、前記径大部の断面より
狭く、且つ径小部の断面より広く形成された小内径部
と、該小内径部を前記径大部が通過するに足る広さに広
げると共に、前記径大部が通過した後に再通過できない
広さに収縮するように設けた伸縮手段とから構成し、前
記保持手段と種結晶保持部との距離を調整可能に設ける
ようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体ウェハの大口径
化に伴う、半導体インゴットの重量の増加に対応し、結
晶体の上部に径大部と径小部であるクビレ部分とを形成
して、このクビレ部分を保持することにより、結晶体の
落下を防止するものである。ところがこのクビレ部分と
種結晶保持部との距離はまちまちであるため、同様のク
ビレ部分を保持する従来技術では確実な保持が困難であ
ることに鑑み、クビレ部分の保持手段と種結晶保持部と
の距離を可変に設けると共に、この保持手段が十分な保
持機能を有するようにしたものである。これにより、例
えば直径が３００mm以上の大口径の結晶体でも確実にし
かも安全に引き上げることができる。
【０００８】また、引き上げ中において、結晶体の重量
が増加するに従って種結晶下部のダッシュネックに架か
る荷重の増加を防ぐために、種結晶保持部に架かる重量
と、クビレ部分を保持する保持手段に架かる重量とを別
々に検知し、これを処理するとにより保持手段に架かる
重量を制御するようにしたものである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説
明する。 実施例１ 図１は本発明に係る引上げ装置を示す模式図、図２は実
施例１の保持手段の部分斜視図、図３は実施例１の引上
げ装置の保持手段による結晶体の保持方法を示す部分側
面断面図である。
【００１０】図１に示すように、本実施例の引上げ装置
は、ルツボ４から結晶体５を引き上げる種結晶３と、種
結晶３を下端に保持する種結晶保持部３１と、この種結
晶保持部３１を吊下する種結晶ワイヤ３２と、種結晶ワ
イヤ３２を巻き上げる第１巻上装置３３と、結晶体５の
上部に形成されるクビレ部分５１を保持する保持手段と
してのクビレ保持部１と、クビレ保持部１を吊下する２
本のクビレ保持部ワイヤ１５と、クビレ保持部ワイヤ１
５を巻き上げる第２巻上装置１６と、第１巻上装置３３
及び第２巻上装置１６とを収納すると共にこれらに回転
を与える回転密閉室２とからなり、回転密閉室２はルツ
ボ４が設けられたチャンバー４１に連通している。
【００１１】図２に示すように、クビレ保持部１は、実
質的に環状に形成された保持部本体１１と、保持部本体
１１の内周側に設けられ、一端がピン１３により軸支さ
れて上下に揺動可能に設けられた２つの揺動部１２とか
らなり、クビレ保持部ワイヤ１５の下端がこの保持部本
体１１に固定されている。
【００１２】揺動部１２は湾曲部分１２ａと直線部分１
２ｂとからなる略Ｙ字状に形成され、湾曲部分１２ａが
対抗して配置されることにより、結晶体５のクビレ部分
５１を保持する小内径部１０を形成する。この小内径部
１０の内径は、種結晶保持部３１、種結晶３および通常
に形成される大きさのクビレ部分５１は通過できる大き
さである。
【００１３】保持部本体１１の内周面底部には、揺動部
１２がそれ以上下方に下がらないようにストッパー１４
が環状に形成され、このストッパー１４の内周面は結晶
体５の径大部５２が通過できるように形成された大内径
部１４ａとなる。
【００１４】図１に示すように、クビレ保持部１は２本
のクビレ保持部ワイヤ１５により吊下され、それぞれの
クビレ保持部ワイヤ１５は１個の第２巻上装置１６によ
り同時に同じレートで巻き上げられる。巻き上げの溝は
左右対称に切られており、これによりクビレ保持部１の
垂下中心が巻き上げに伴って移動するのを防止すると共
に、クビレ保持部１が水平を保つようにされている。
【００１５】種結晶保持部３１を保持する種結晶ワイヤ
３２は、クビレ保持部１の略中心を通って第１巻上装置
３３により巻き上げられるように設けられている。
【００１６】第１巻上装置３３及び第２巻上装置１６
は、それぞれのワイヤと、それに吊下している物体の重
量を、巻上装置ごとに計量できるように設けられ、計量
された重量は制御装置（図示せず）に入力されて処理さ
れ、これによりワイヤーの巻き上げ速度を含む引上げ装
置の作動（後述）が制御される。
【００１７】次に、本実施例の引上げ装置の作動につい
て説明する。図３（ａ）に示すように、本発明の引上げ
装置においては種結晶３下端のダッシュネック５３の下
部に、径大部５２が形成され、その下に直径の小さいク
ビレ部分５１が形成され、さらにその下には所定の直径
の結晶体５が成長するように設けられている。
【００１８】本実施例においては、結晶体の直径が３０
７mm、径大部５２の直径が３０mm、クビレ部分５１の直
径が１７mmとなるように制御される。尚、この径大部５
２の直径は１０mm以上であることが望ましく、また強度
を理由にくびれ部分５１の直径、長さは共に５mm以上で
あることが望ましい。
【００１９】引上げ当初においては、結晶体５の重量は
種結晶ワイヤ３２（図示せず）により支えられ、径大部
５２とクビレ部分５１が形成された後、直径が３０７mm
の結晶体５の成長が安定し、種結晶ワイヤ３２にかかる
重量が約７５kgになるところでクビレ保持部１を降下さ
せる。
【００２０】図３（ｂ）に示すように、クビレ保持部１
の降下に伴い、結晶体５の径大部５２の上面がクビレ保
持部１の揺動部１２に当接すると、揺動部１２は持ち上
げられ、上方に揺動して開く。これにより、径大部５２
が保持部本体１１内を通過する。
【００２１】図３（ｃ）に示すように、径大部５２が保
持部本体１１内を完全に通過し、クビレ保持部１がクビ
レ部分５１にさしかかると、揺動部１２は閉じ、ストッ
パー１４（図２参照）で止まる。
【００２２】図３（ｄ）に示すように、クビレ保持部ワ
イヤ１５の巻き上げ速度をあげることにより、揺動部１
２の湾曲部分１２ａがクビレ部分５１に当接し、ストッ
パー１４のはたらきにより揺動部１２は開くことがな
く、クビレ保持部１が結晶体５の重量を支持できるよう
になる。
【００２３】クビレ保持部１にかかる重量を増大させ、
種結晶ワイヤ３２にかかる重量が設定荷重（本実施例で
は５０kg）になったなら、この値を維持できるようにク
ビレ保持部１にかかる重量を結晶体５の成長に伴い増大
させる。これは種結晶ワイヤ３２にかかる重量をなくし
てしまうと種結晶ワイヤ３２が緩み、クビレ保持部ワイ
ヤ１５の巻き上げに悪影響を与えたり、ダッシュネック
５３付近を破損する可能性が高くなるため、上記したよ
うに一定の引っ張り荷重を維持するようにされている。
【００２４】各装置の制御が自動で行われることによ
り、種結晶ワイヤ３２からクビレ保持部１への荷重の移
動による引上げ速度の変動を１０％以下に抑えることが
でき、この１０％の変動が結晶体の直径に与える影響は
１％以下であり、製品として問題となる値とはならな
い。
【００２５】実施例２ 図４は実施例２の保持手段の部分斜視図である。上記実
施例１のクビレ保持部１においては、揺動部１２は湾曲
部分１２ａと直線部分１２ｂから構成されていたが、本
実施例においては、放射状に配置された、複数の直線部
分により形成された揺動部によりクビレ部分を保持する
ようにしたものである。
【００２６】図４に示すように、本実施例２のクビレ保
持部６は、環状に形成された保持部本体６１と、保持部
本体６１の内周側に放射状に配置された４本の揺動部６
２とからなり、クビレ保持部ワイヤ６５の下端がこの保
持部本体６１に固定されている。
【００２７】それぞれの揺動部６２は、保持部本体６１
の内周面底部のストッパー６４によりそれ以上下方に下
がらないように設けられ、閉じた際に結晶体（図示せ
ず）のクビレ部分を保持できるように、その先端が湾曲
して形成されている。これにより、上記実施例１と同様
に確実な結晶体の保持が可能である。
【００２８】尚、上記各実施例では小内径部の開閉を揺
動機構により設けていたが、これに限られるものではな
く、水平方向へのスライドなどでもよく、その開放後、
閉じる際に自動的にロックする機構を設けることにより
同様の作用を得られる。
【００２９】また、上記各実施例のように揺動部の開閉
によりクビレ部分を保持するのではなく、実質的に環状
で小内径部が一体化されたクビレ保持部であり、それ自
体が分割と再結合手段を有していれば同様の作用が得ら
れる。
【００３０】
【発明の効果】本発明では以上のように構成したので、
次のような優れた効果がある。 (1) 結晶の保持能力が、本発明の頑強な構造により、大
口径の結晶体であっても、確実にその重量を支え、安全
に引き上げることができる。 (2) くびれ部分の形成位置に影響されることなく、結晶
体の保持を確実かつ柔軟に行える。 (3) 各ワイヤの巻き上げを制御することにより、ダッシ
ュネックにおける破断を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る引上げ装置を示す模式図である。
【図２】実施例１の保持手段の部分斜視図である。
【図３】実施例１の引上げ装置の保持手段による結晶体
の保持方法を示す部分側面断面図である。
【図４】実施例２の保持手段の部分斜視図である。
【符号の説明】
１‥‥‥クビレ保持部 １１‥‥保持部本体 １２‥‥揺動部 １２ａ‥湾曲部分 １２ｂ‥直線部分 １３‥‥ピン １４‥‥ストッパー １４ａ‥大内径部 １５‥‥クビレ保持部ワイヤー １６‥‥第２巻上装置 ２‥‥‥回転密閉室 ３‥‥‥種結晶 ３１‥‥種結晶保持部 ３２‥‥種結晶ワイヤー ３３‥‥第１巻上装置 ４‥‥‥ルツボ ４１‥‥チャンバー ５‥‥‥結晶体 ５１‥‥クビレ部分 ５２‥‥径大部 ５３‥‥ダッシュネック
【手続補正書】
【提出日】平成１０年３月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】図１に示すように、本実施例の引上げ装置
は、ルツボ４から結晶体５を引き上げる種結晶３と、種
結晶３を下端に保持する種結晶保持部３１と、この種結
晶保持部３１を吊下する種結晶ワイヤ３２と、種結晶ワ
イヤ３２を巻き上げる第１巻上装置３３と、結晶体５の
上部に形成されるクビレ部分５１を保持する保持手段と
してのクビレ保持部１と、クビレ保持部１を吊下する保
持手段ワイヤーとしての２本のクビレ保持部ワイヤ１５
と、クビレ保持部ワイヤ１５を巻き上げる第２巻上装置
１６と、第１巻上装置３３及び第２巻上装置１６とを収
納すると共にこれらに回転を与える回転密閉室２とから
なり、回転密閉室２はルツボ４が設けられたチャンバー
４１に連通している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲 垣 宏 神奈川県平塚市四之宮2612番地コマツ電子 金属株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 種結晶に結晶体を成長させるにあたり、
    該結晶体に径大部と径小部であるクビレ部分とを形成
    し、その下部に所定の直径まで前記結晶体を成長させる
    引上げ手段と、前記クビレ部分を保持する保持手段とか
    らなる結晶体の引上げ装置において、該保持手段の広さ
    を伸縮可能に形成し、前記保持手段を前記径大部が通過
    するに足る広さに拡大可能にすると共に、前記径大部が
    一旦通過した後は再通過できない広さに収縮するように
    設け、前記保持手段と種結晶保持部との距離を調整可能
    に設けたことを特徴とする結晶体の引上げ装置。
  2. 【請求項２】 種結晶に結晶体を成長させるにあたり、
    該結晶体に径大部と径小部であるクビレ部分とを形成
    し、その下部に所定の直径まで結晶を成長させる引上げ
    手段と、前記クビレ部分を保持する保持手段とからなる
    結晶体の引上げ装置において、該保持手段を、前記径大
    部が通過するに足る広さを有する大内径部と、前記径大
    部の断面より狭く、且つ径小部の断面より広く形成され
    た小内径部と、該小内径部を前記径大部が通過するに足
    る広さに広げると共に、前記径大部が通過した後に再通
    過できない広さに収縮するように設けた伸縮手段とから
    構成し、前記保持手段と種結晶保持部との距離を調整可
    能に設けたことを特徴とする結晶体の引上げ装置。
  3. 【請求項３】 小内径部の伸縮手段として、該小内径部
    の一端を大内径部に軸支して上下に揺動自在に設け、前
    記小内径部を上方に揺動することにより径大部が通過す
    るに足る広さに広がり、前記径大部が通過した後に前記
    小内径部を下方に揺動することにより、前記径大部が再
    通過できなくなるように設けたことを特徴とする請求項
    ２記載の結晶体の引上げ装置。
  4. 【請求項４】 保持手段が少なくとも２本のワイヤーに
    より吊下され、該ワイヤーを巻き上げることにより保持
    手段を上下移動できるように設けたことを特徴とする請
    求項１または２記載の結晶体の引上げ装置。
  5. 【請求項５】 結晶体の引上げ装置を、種結晶保持部に
    架かる重量により結晶体の大きさを検知できるように設
    け、クビレ部分を保持する保持手段が前記結晶体に接触
    することにより該保持手段に架かる重量を検知し、前記
    種結晶保持部に架かる重量と、前記保持手段に架かる重
    量とを合算することにより、成長する結晶体の大きさを
    特定してその成長を制御するようにしたことを特徴とす
    る請求項１または２記載の結晶体の引上げ装置。
  6. 【請求項６】 種結晶保持部が種結晶ワイヤーにより昇
    降するように設けられ、該種結晶ワイヤーを巻き上げる
    第１巻上げ装置と、保持手段を吊下する保持手段ワイヤ
    ーを巻き上げる第２巻上げ装置とが、それぞれの重量を
    関知する重量センサー上に載置され、それぞれの該重量
    センサーからの重量を処理することにより結晶体の成長
    を制御するよう設けたことを特徴とする請求項４記載の
    結晶体の引上げ装置。
  7. 【請求項７】 結晶体の引上げ装置を、種結晶保持部に
    架かる重量と、クビレ部分を保持する保持手段に架かる
    重量とを別個に検知できるように設け、個別に検知され
    たそれぞれの重量を基に、前記保持手段を上昇させるこ
    とにより前記種結晶保持部に架かる重量を制御する制御
    手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の
    結晶体の引上げ装置。
JP9075344A 1997-03-27 1997-03-27 結晶体の引上げ装置 Pending JPH10273381A (ja)

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JP9075344A JPH10273381A (ja) 1997-03-27 1997-03-27 結晶体の引上げ装置
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