JPH10273388A

JPH10273388A - 単結晶引上げ装置

Info

Publication number: JPH10273388A
Application number: JP9488597A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kuramoto; 誠蔵本
Original assignee: Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Current assignee: Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】引上げ中の単結晶を把持具により把持する場
合に引上げ中の単結晶が落下することを防止する。【解決手段】ワイヤ１の周りには支持用の径拡大部５
の下のくびれ部６を把持するための２以上の第１の把持
アーム１２と、ボディー部７を把持するための２以上の
第２の把持アーム１３が連結アーム１４を介して連結さ
れて配置されている。引上げ中に径拡大部５、ボディー
部７がアーム１２、１３の先端位置に上昇すると、アー
ム１２、１３の先端が閉じるように駆動されてそれぞれ
くびれ部６、ボディー部７を把持する。駆動モータは全
て無停電電源装置（ＵＰＳ）１５から給電されている。

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
を製造するための単結晶引上げ装置に関する。

【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】また、この成長方法として、種結晶を融液
の表面に浸漬したときの熱衝撃により種結晶に発生する
転位を除去（無転位化）するために、種結晶を融液の表
面に浸漬した後、引上げ速度を比較的速くすることによ
り種結晶より小径の例えば直径が３〜４ｍｍのネック部
を形成した後に上記の上部コーン部の引上げを開始する
ダッシュ(Dash)法が知られている。

【０００４】さらに、この小径のネック部を介しては、
大径、大重量（１５０〜２００ｋｇ以上）の単結晶を引
き上げることができないので、例えば特公平５−６５４
７７号公報に示されるようにDash法により小径のネック
部を形成した後、引上げ速度を比較的遅くして大径を形
成し、次いで引上げ速度を比較的速くして小径を形成す
ることにより「くびれ」を形成し、この大径部の下のく
びれを把持具で把持することにより大径、大重量の単結
晶を引き上げる方法が提案されている。また、くびれを
把持する従来の装置としては、上記公報の他に、例えば
特公平７−１０３０００号公報、特公平７−５１５号公
報に示されているものがある。

【０００５】また、他の従来例としては、例えば特開平
５−２７０９７４号公報、特開平７−１７２９８１号公
報に示されるように上記「くびれ」を形成しないでボデ
ィー部をそのまま把持する方法や、特開昭６３−２５２
９９１号公報、特開平５−２７０９７５号公報に示され
るように上記「くびれ」の代わりに、上部コーン部とボ
ディー部の間にボディー部より径が大きい「環状部」を
形成し、この「環状部」の下を把持する方法が提案され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
の引上げ中に上記「くびれ」などを把持する把持具は、
繰り返し使用されるので、疲労により破損すると単結晶
が落下するという問題点がある。また、把持具は通常、
モータにより駆動されるので停電時には把持力が低下し
て単結晶が落下し、また、上記「くびれ」を把持する方
法では「くびれ」が破断すると単結晶が落下するという
問題点がある。なお、単結晶が落下すると、転位が発生
して単結晶が商品とならないばかりか、石英るつぼが破
損して最悪の場合には石英るつぼを回転、上下移動させ
るためのるつぼ軸の内部の冷却水と、高温の融液が反応
して水蒸気爆発が発生することがある。

【０００７】本発明は上記従来の問題点に鑑み、引上げ
中の単結晶を把持具により把持する場合に引上げ中の単
結晶が落下することを防止することができる単結晶引上
げ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、単結晶を把持するにあたり、単結晶の異な
る位置でそれぞれ把持する２種類の把持具を用いる構成
としたものである。すなわち本発明によれば、種結晶を
支持する種結晶ホルダを回転させながら引き上げる種結
晶引上げ手段と、前記種結晶引上げ手段による引上げに
より前記種結晶の下に形成される単結晶の第１の把持位
置を把持する第１の把持手段と、前記種結晶引上げ手段
による引上げにより前記種結晶の下に形成される単結晶
の第２の把持位置を把持する第２の把持手段とを、有す
る単結晶引上げ装置が提供される。

【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は本発明に係る単結晶引上げ
装置の一実施形態及びその引上げ工程を示す説明図であ
る。

【００１０】図１において、ワイヤ１（シャフトでもよ
い）の先端には種結晶ホルダ２が取り付けられ、種結晶
ホルダ２には種結晶３が取り付けられる。ワイヤ１は図
示省略のワイヤ巻き取りドラム及びワイヤ巻き取りモー
タにより上方に巻き取られるように構成され、また、ワ
イヤ巻き取りドラム及びワイヤ巻き取りモータは同じく
図示省略のドラム回転モータにより回転可能に構成され
ている。そして、種結晶３を石英るつぼ内１０のＳｉ融
液１１に浸漬させた後、引き上げることにより種結晶３
の下にネック部４、支持用の径拡大部５、くびれ部６、
結晶本体部分（ボディー部）７を形成する。

【００１１】また、ワイヤ１の周りには径拡大部５の下
のくびれ部６を把持するための２以上の第１の把持アー
ム１２と、ボディー部７を把持するための２以上の第２
の把持アーム１３が連結アーム１４を介して連結されて
配置されている。把持アーム１２、１３はその先端がく
びれ部６、ボディー部７を把持するために不図示のアー
ム開閉モータにより開閉可能であるとともに、把持状態
でくびれ部６、ボディー部７を引き上げるために不図示
の上下移動モータにより上下移動可能に、かつドラム回
転モータによりワイヤ１とともに回転可能に構成されて
いる。そして、これらのモータは全て非常用無停電電源
装置（ＵＰＳ）１５から給電可能に構成されている。非
常用無停電電源装置１５は停電時であっても、継続して
電力を供給可能な装置であり、種結晶ホルダ２の急激な
回転停止や、把持アーム１２、１３の把持力の消滅を防
止するものである。

【００１２】このような構成において、単結晶本体７を
製造する場合、図示省略のチャンバ内を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１０内の多結
晶を加熱して溶融し、また、図１（ａ）に示すようにワ
イヤ１を引き下げて、種結晶３を石英るつぼ１０内のＳ
ｉ融液１１の表面に対して浸漬させ、なじませる。この
とき、アーム１２、１３は先端がＳｉ融液１１に接触し
ない位置に待機し、また、アーム１２、１３の先端は、
引上げ中の径拡大部５、ボディー部７に接触しないよう
に開いている。次いで所定時間の経過後に、図１（ａ）
の矢印Ｍ１方向にワイヤ１を引き上げて種結晶３を引き
上げる。

【００１３】次いで図１（ｂ）に示すように、種結晶３
を比較的速い速度で矢印Ｍ２方向に引き上げることによ
り、種結晶３の下に直径が３〜４ｍｍの小径のネック部
４を形成させ、次いで引上げ速度を比較的遅くしてネッ
ク部４の下に径拡大部５を形成した後、引上げ速度を比
較的速くして径拡大部５の下にくびれ部６を形成させ、
次いでボディー部７の形成を開始させる。

【００１４】この引上げ中に図１（ｂ）に示すように、
径拡大部５、ボディー部７がアーム１２、１３の先端位
置に上昇すると、図１（ｃ）に示すようにアーム１２、
１３の先端が、矢印Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６で示す方
向、すなわち単結晶の軸に対して半径内方向に移動し
て、閉じるように駆動されて、それぞれくびれ部６、ボ
ディー部７を把持する。把持が完了するとワイヤ１とア
ーム１２、１３を一体で回転させながら矢印Ｍ７で示す
ように引き上げる。また、アーム１２、１３の開閉は、
アーム１２の先端が閉じた後に、アーム１３の先端が閉
じるようにしてもよい。すなわち、アーム１２、１３は
必ずしも同時に閉じる必要はない。

【００１５】次に、図２を参照して第２の実施形態につ
いて説明する。この第２の実施形態では第１の実施形態
のように単結晶の支持用の径拡大部５、くびれ部６を形
成しないでネック部４の下にボディー部７を形成し、第
１、第２の把持アーム１２、１３が共にボディー部７を
把持するように構成されている。また、アーム１２、１
３は回動軸１６を介して連結されている。

【００１６】このような構成において、単結晶本体を製
造する場合、図２（ａ）に示すようにワイヤ１を引き下
げて種結晶３を石英るつぼ１０内のＳｉ融液１１の表面
に対して浸漬させて、なじませる。このとき、アーム１
２、１３は先端がＳｉ融液１１に接触しない位置に待機
し、また、アーム１２、１３の先端は、引上げ中のボデ
ィー部７に接触しないように開いている。次いで所定時
間の経過後に、図２（ａ）の状態から、矢印Ｍ１で示す
方向に、ワイヤ１を引き上げて、種結晶３を引き上げ、
図２（ｂ）に示すように、種結晶３を比較的速い速度で
矢印Ｍ２方向に引き上げることにより、種結晶３の下に
直径が３〜４ｍｍの小径のネック部４を形成し、次いで
引上げ速度を徐々に遅くして、ネック部４の下にコーン
部を形成する。次いで引上げ速度を一定にすることによ
り、コーン部の下にボディー部７の形成を開始する。

【００１７】この引上げ中に図２（ｂ）に示すように、
ボディー部７がアーム１２、１３の先端位置に上昇する
と、図２（ｃ）に示すようにアーム１２、１３の先端
が、矢印Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６で示す方向、すなわち
単結晶の軸に対して半径内方向に移動して、閉じるよう
に駆動されて共にボディー部７を把持し、把持が完了す
るとワイヤ１とアーム１２、１３を一体で回転させなが
ら、矢印Ｍ７で示すように引き上げる。アーム１２、１
３の開閉は、アーム１２の先端が閉じた後に、アーム１
３の先端が閉じるようにしてもよい。すなわち、アーム
１２、１３は必ずしも同時に閉じる必要はない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、把
持具を安全な二重構造として、単結晶の異なる位置を把
持する構成にしたので、把持具や引上げ中の単結晶が破
損しても単結晶が落下することを防止することができ、
また、把持具の駆動装置に無停電電源装置から給電する
ことにより停電時に単結晶が落下することを防止するこ
とができる。さらに、種結晶引上げ手段に無停電電源装
置から給電可能に構成しておくことにより停電時に単結
晶の回転が急激に停止して種結晶が破断することを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶引上げ装置の一実施形態及
びその引上げ工程を示す説明図である。

【図２】第２の実施形態の単結晶引上げ装置及びその引
上げ工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ワイヤ２種結晶ホルダ３種結晶５支持用の径拡大部６くびれ部７単結晶本体（ボディー部）１０石英るつぼ１１Ｓｉ融液１２，１３把持アーム１５無停電電源装置（ＵＰＳ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】種結晶を支持する種結晶ホルダを回転さ
せながら引き上げる種結晶引上げ手段と、前記種結晶引上げ手段による引上げにより前記種結晶の
下に形成される単結晶の第１の把持位置を把持する第１
の把持手段と、前記種結晶引上げ手段による引上げにより前記種結晶の
下に形成される単結晶の第２の把持位置を把持する第２
の把持手段とを、有する単結晶引上げ装置。
【請求項２】前記第１の把持手段は、前記種結晶の下
に形成される径拡大部の下のくびれ部を把持し、前記第
２の把持手段は、前記くびれ部の下に形成されるボディ
ー部を把持するよう構成されている請求項１記載の単結
晶引上げ装置。
【請求項３】前記第１、第２の把持手段は共に、前記
種結晶の下に形成されるボディー部を把持するよう構成
されている請求項１記載の単結晶引上げ装置。
【請求項４】前記第１、第２の把持手段のいずれか一
方が、前記種結晶ホルダに取り付けられている請求項１
ないし３のいずれか１つに記載の単結晶引上げ装置。
【請求項５】前記第２の把持手段が前記第１の把持手
段に取り付けられているか、あるいは、前記第１の把持
手段が前記第２の把持手段に取り付けられている請求項
１ないし３のいずれか１つに記載の単結晶引上げ装置。
【請求項６】前記第１、第２の把持手段の少なくとも
一方が無停電電源装置からの給電により駆動可能に構成
されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
か１つに記載の単結晶引上げ装置。
【請求項７】前記種結晶引上げ手段が無停電電源装置
からの給電により駆動可能に構成されていることを特徴
とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の単結晶
引上げ装置。