JPS60231493A - 溶融るつぼに入つている融液から結晶を引上げる装置 - Google Patents

溶融るつぼに入つている融液から結晶を引上げる装置

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JPS60231493A
JPS60231493A JP60078593A JP7859385A JPS60231493A JP S60231493 A JPS60231493 A JP S60231493A JP 60078593 A JP60078593 A JP 60078593A JP 7859385 A JP7859385 A JP 7859385A JP S60231493 A JPS60231493 A JP S60231493A
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デイートリツヒ・ドレフゼル
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融るつぼ内に存在する融液を、その下端に
引張り装置用固定装置および結晶の取付は装置を有する
結晶ホルダが固定されている巻上げ可能な引張り装置を
用いて結晶を引上げる装置に関する。
このような装置において実施される方法は、しばしばチ
ョクラルスキー法とも呼ばれる。融液はたいてい珪素の
ような半導体材料である。
従来の技術 西ト8イツ国特許出願公開第3116916号明細書に
より、結晶ホルダが一体に形成されかつ比較的短かい全
長を有する、最初に記載した部類の装置が公知である。
結晶ホルダは、巻上げ可能な引張り装置(これは有利に
は鋼ロープである)を緊張するために、(の最低重量を
有するべきである。この場合、引上げるべき結晶の重量
がほとんど零ではじまるかないしはいわゆる種結晶の重
量からなっているにすぎないので、ロープの緊張ははじ
めは専ら結晶ホルダの重量によって行なうことができる
ように配慮すべきである。引上げ工程の終りに、結晶は
約60〜80kgおよびそれ以上の重量を有するので、
ロープの緊張はこの時点では問題ない。
ところで、公知装置では、新しいロープの場合極限引張
り荷重約210kgであるロープの強さが約15〜20
回の使用で急激に約100 ki9の極限引張り荷重に
低下することが判明した。
この場合、ロープの最も危険な個所は結晶ホルダの直接
上方の部分であり、この場合引上は工程のはじめにだけ
存在する。その理由はこの時点では結晶ホルダおよびロ
ープの下端が融液およびるつぼならびに場合によっては
むしろるつぼの加熱装置の輻射範囲内に存在するからで
ある。ここでは1200℃以上の温度が支配する。
この最も危険な状態における結晶ホルダの温度測定で、
1450℃の温度を有する珪素融液の場合、ロープの取
付は個所では約900°Cの温度が生じる。この高い温
度が、極限引張り荷重が冷状態の約50%よりも大きく
減少する原因であり、熱状態における極限引張り荷重は
さらに小さいことを予測しなければならない。
その結果、ロープ材料の熱疲労によって引上げ工程の間
にロープが切れ、結晶が結晶ホルダとともに融液中へ落
下する危険がある。これは、一般に使用材料および全加
熱装置のロスを生じるが、その理由1dたとえば黒鉛か
らなる加熱装置は非常に激しく珪素と反応して炭化珪素
となるからである。この炭化珪素は大きい体積を有する
ので、当該構成部品が応力によって破裂する。小ぜい結
晶の場合でも、約30000ドイツマルクないし400
001’イツマルク程度の損害が期待される。
既に、結晶ホルダの長さ、それとともに最高温度の個所
からロープ下端までの距離を増大する対策がとられてい
る。しかし、成果は非常に制限されておりかつ著しい欠
点、即ち結゛晶ホルダの大きい長さによって相応するい
わゆる引上げ路の長さが失なわれてしまうので、他は同
じ寸法の装置において短い長さの結晶しか引上げること
ができないという欠点を伴なう。通例結晶の長さの数倍
に達する装置全体の全長の増加は、利用しうる製造工場
の高さ上の理由から禁止される。従って当時、ロープを
約10〜15回の引上げ工程後に交換するという対策が
とられた。それと結合した装置の休止は好捷しくない生
産中止を生じるが、安全上の理由から甘受される。
本発明の課題は、引上げ路のほとんど大部分が失なわれ
ずかつそれにも拘らず最大ロープ温度を低い水準に保つ
結晶ホルダを有する最初に記載した部類の装置を提供す
ることである。
問題点を解決するだめの手段 設定された課題の解決は、最初に記載した装置において
本発明によれば、結晶ホルダが縦方向に少なくとも1つ
の熱伝導度を低くしだ個所を有することによって行なわ
れる。
この手段によって、熱伝導度はロープの下端に向う方向
に減少する。ここに記載された、本発明の対象の実施例
で比較すると、−面で結晶ホルダを先行技術に比して僅
か100mm延長し、他面で本発明による手段と結合し
て、約180°Cより上の温度低下が得られた。13回
の引上げ工程後に約200 kgの極めて僅かに減少し
た引張り荷重が得られだが、これはほとんどもとの数値
である。
本発明による手段の効果に関しては結晶ホルダの下部は
直接にかなりの熱負荷にさらされており、貫通ずる金属
構造の場合には、熱の少なくとも大部分がロープ下端な
いしはローゾ数句は個所に付与される傾向のあることを
付記せねばならない。本発明による手段によって、縦方
向に熱がさらに伝わるのは著しく減少する。
この場合、結晶ホルダが縦方向に少なくとも2つのブロ
ック(massebehafje Te11.+bsc
hnitte)からなり、これが−面で断熱性スペーサ
および他方で控え棒によって互いに結合されているのが
とくに有利であることが立証された。記載したブロック
よりも著しく僅かな横断面を有する控え棒は、熱の僅か
な部分をそれぞれ次のブロックに付力するにすぎず、こ
れらブロック間の距離は熱がさらに導出されるように構
成することができる。
結晶ホルダの縦方向に熱を遮断するのは、本発明のもう
1つの実施態様により、スペーサが輻射防止装置を備え
ていることによって達成される。この場合、輻射防止装
置の外径は少なくとも隣接するブロックの外径よりもさ
ほど大きくないのがとくに有利である。換言すれば、輻
射防止装置の半径方向の広がりは、水平面上への結晶ホ
ルダの投影面内にある。これにより、輻射防止装置自体
が下方から輻射によって熱を受取るのは十分にさけられ
る。
最後に、少なくとも下方のブロックはシート断熱材によ
り取囲まれているのがとくに有利である。
次に添付図面につき本発明を詳述する。
実施例 第1図には、図示されてない一組の真空ポンプに接続す
るための吸込管3を備える真空室2を有する結晶引上げ
装置1が示されている。真空室2には、引上法の終りに
結晶を取囲む管状フード5を有する室上部4が所属して
いる。フード5の上端には、巻上げ可能の引張り装置8
用の巻上げドラム7を有する回転可能のプラットホーム
6が支承されている。巻上げドラム7を有するプラット
ホーム60回転により、引張が強 り装置に回転對制され、この回転が結晶ホルダ9に伝わ
る。この結晶ホルダの詳細は第2図と関連して詳述する
真空室2の内部に存在する溶融るつぼ10内には、半導
体材料からなる融液が存在する。この融液から、意図す
る凝固によつ−C結晶12が、しかもはじめに融液中に
浸漬されている、結晶ホルダ9の下端部に取付けられて
いる種結晶13から出発しで引上げられる。矢印14の
方向における緩慢な上向き運動によって、規定された直
径の結晶12をつくることができ、該結晶は装置の全長
にもよるが2mまでの長さ、約80に、9およびそれ以
上の重量を有しうる。
溶融るつぼ10は、るつぼホルダ15に支承融液面の一
定位置を配慮することができる。るつぼおよびるつぼホ
ルダは、メアングー状のスリットを有する中空円筒とし
て構成された黒鉛より成る加熱装置17によって取囲ま
れている。
電流接続部は簡略のため示されていない。装置全体は加
熱装置17をも含め、一般に黒鉛フェルtからなる断熱
材18によって取囲まれている。溶融るつff1Oのま
わりの空間は、上方へ環状の分離壁19によって仕切ら
れている。真空室2の底は同様に断熱材20で覆われて
いる。
第1図からは、融液面および溶融るつぼ10の内面から
の不可避の熱輻射により結晶ホルダ9が高い熱負荷を受
けることが認められる。
第2図によれば、結晶ホルダ9は縦方向に合計3つりN
M、ブロック21.22および23から組立てられ、熱
伝導度の悪い材料からなるス被−サ24によって互いに
一定距離に保たれ、控え棒25によって互いに結合され
ている。控え棒25がブロック21〜23よりも著しく
小さい横断面を有することによって、結晶ホルダ9の長
手方向に熱伝導の減少した2つの個所26および27が
形成する。
スペーサ24は環状の薄板からなる輻射防止装置28を
備え、該装置は詳細に示されてない金属リングによって
相互にかつブロック21〜23から一定距離に保たれる
。輻射防止装置の外周は、ブロック21〜23の水平面
上への投影面内にある、つまり輻射防止装置はブロック
の輪郭を越えて外方へ張出していない。この手段の意味
については、既に上記に詳述した。
第2図によれば、下方のブロックは、締付ねじ30によ
り固定可能である種結晶(第1図)用取付は装置29を
有する。取付は装置29は内ねじ31を有し、これとは
補完的ねしビン32により下方のブロック21と交換可
能に結合されている。
この下方のブロック21は金属薄板巻体からなるシート
断熱材33により取囲まれていて、該巻体の個々の位置
はスペーサ34によって互いに一定距離に保たれる。
上方のブロック23は引張り装置8の固定装置35を有
し、該引張り装置はその下端に引張り装置に固定された
スリーブ30と球37を備えていて、核球は直径穿孔に
よって引張り装置8上を移動可能である。固定装置35
に所属せる支持板38は、ねじ39によって固定されか
つ球37の個所に補完するアーチ形の中ぐり部を有する
。こうして、結晶ホルダ9は、球37の中心点のまわり
で、引張り装置8に曲げ応力を加えることなく旋回運動
を行なうことができる。これにより、結晶ホルダ9はそ
の自重で常に垂直に整列する結果となる。この場合、上
方のブロック23も、シート断熱材33と同様の構造を
有するシート断熱材40によって取囲まれている。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は完全
な結晶引上げ装置の略示縦断面図であり、第2同は第1
図からの結晶ホルダの拡大断面図である。 1・・結晶引上げ装置、2・・真空室、3・・・吸込管
、4・・・室上部、5・・・管状フード、6・・プラッ
トホーム、7・巻上げドラム、8・・・引張り装置、9
・・・結晶ホルダ、10・・・溶融るつぼ、11・・・
融液、12・・結晶、13・・・種結晶、14・・・矢
印、15・・るつぼホルダ、16・・・押上げ棒、17
・・・加熱装置、18・・・断熱材、19・・・分離壁
、20・・・断熱材、21,22.23・・・ブロック
、24・・・スペーサ、25・・・控え棒、26.27
・・・熱伝導の悪い個所、28・・・輻射防止装置、2
9・・・取付は装置、30・・・締付けねじ、31・・
・内ねじ、32・・・ねじビン、33・・・シート断熱
材、34・・・ス被−サ、35・・・固定装置、36・
・スリーブ、37・・・球、38・・支持板、39・・
ねじ、40・・シート断熱材 (ほか1名) 2− @? * 5 ¥11J・フ〜ド 27.12.23.、、’i4%ンク 2手 スベン寸 汀 膣χ持 2r−輻射叶肇覆 33・シートC熱材 旦 /

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、 溶融るつほに入っている融液がも、その下端に引
    張り装置用固定装置および結晶の数句は装置が固定され
    ている巻上げ可能の引張り装置を用いて結晶を引上げる
    だめの装置において、結晶ホルダ(9)が縦方向に少な
    くとも1つの熱伝導度を低くした個所を有することを特
    徴とする、浴融5ルつぼに入っている融液から結晶を引
    上げる装置。 2、結晶ホルダ(9)が縦方向に少なくとも2つのブロ
    ック(21,22,23)からなり、これらが−面で断
    熱性スペーサ(24) 、他面で控え棒(25)によっ
    て結合されている、特許請求の範囲第1項記載の装置。 3、 スペーサ(24)が輻射防止装置(28)を備え
    ている、特許請求の範囲第1項記載の装置。 4、 少なくとも下方ブロック(21)がシート断熱材
    (33)により取囲まれている、特許請求の範囲第2項
    記載の装置。 5、 輻射防止装置(28)の外径が、隣接するブロッ
    ク(21,22,23)の外径よしもさほど大きくない
    、特許請求の範囲第3項記載の装置。
JP60078593A 1984-04-14 1985-04-15 溶融るつぼに入つている融液から結晶を引上げる装置 Pending JPS60231493A (ja)

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DE3414290.8 1984-04-14
DE19843414290 DE3414290A1 (de) 1984-04-14 1984-04-14 Kristallhalter

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ES (1) ES8606541A1 (ja)
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